《光伏技术介绍》课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2007-10,a,*,光伏技术介绍,2007-10,1,a,光伏技术介绍2007-101a,2,涉及面广、技术含量高、用途广泛,涉及物理、化学、光学、材料、化工、电子、通讯、机械等专业,太阳能,太阳光伏,太阳光热,太阳电池,电池组件,光伏材料,光伏系统,光伏设备,一、产业及技术背景,2007-10,2,a,2涉及面广、技术含量高、用途广泛涉及物理、化学、光学、材料、,2007-10,3,光 伏（PV）技 术 的 现 状 与 发 展 趋 势,光伏产业链中，光伏电池的制造是核心环节，其作用犹如微电子产业链中的芯片制造一样。,光伏电池制造技术,研发有二大目标：一是提高太阳能电池的光电转换效率，二是降低其生产,成本。为达到这二个目标，就需要寻求高性能的光电转换材料和适合于规模生产的制造工艺技术。,从技术开发的成熟程度和市场占有率区分，光伏（,PV,）技术大体上可列出以下三代,第一代,PV,技术 用晶硅（单晶硅和多晶硅）技术制造太阳能电池,第二代,PV,技术 用薄膜技术制造太阳能电池,第三代,PV,技术 新颖的革命性的概念、材料及开发新技术,三代PV技术的比较、发展趋势、市场份额,2007-10,3,a,2007-103光 伏（PV）技 术 的 现 状 与 发 展,2007-10,4,晶硅太阳能电池制造技术,是目前主流的太阳能电池制造技术,硅材料资源丰富，研究比较透彻,借助半导体制造工艺（如扩散、刻蚀、镀膜等），技术成熟,晶硅太阳能电池转换效率高（sc-Si 16-17%，mc-Si 14-15%）,制造成本高,制造晶硅太阳能电池的主要流程为：,硅片清洗、制绒 扩散 刻蚀 去磷硅玻璃（,PSG,）镀膜（,SiN,）,丝网印刷 焊接、烧结 测试分档,趋势,使用廉价硅料（电子级,太阳能级；单晶,多晶）,薄硅片（,200m）的加工工艺技术（电池片、组件的封装集成）,进一步提高光电转换效率（电池：20%,25%,；组件：,16%,22%,）,2007-10,4,a,2007-104晶硅太阳能电池制造技术2007-104a,2007-10,5,晶 硅 太 阳 能 电 池 的 基 本 结 构,抗反射膜,0,2m,220m,上电极,下电极,n-区,p-区,-,+,光子,耗尽区,-,+,（PV-en.ppt）,2007-10,5,a,2007-105晶 硅 太 阳 能 电 池 的 基 本 结,2007-10,6,PV 硅 片 厚 度 及 硅 用 量 进 展,（EPIA SG IV 2007）,2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010,硅片厚度 m,硅用量 g/Wp,300,250,200,150,100,50,0,12,11,10,9,8.5,8,7.5,300,240,200,180,170,160,150,12,10,8,6,4,2,0,硅片厚度m,硅用量 g/Wp,2007-10,6,a,2007-106PV 硅 片 厚 度 及 硅 用 量 进 展,2007-10,7,薄 膜 太 阳 能 电 池 制 造 技 术,硅料短缺和降低成本的推动，各类,薄膜,太阳能电池制造技术的研发及产业化步伐正,在加快,用淀积在（玻璃板或不锈钢板）衬底上的薄膜半导体材料制作太阳能电池,常用的薄膜材料有：非晶硅,非晶硅,/,微晶硅（,Si/Si,）,碲化镉（,CdTe,）,铜铟硒（,CIS,）或铜铟镓硒（,CIGS,）等,通常在,1,米大小的衬底上淀积,1,至数微米厚的薄膜制作太阳能电池,薄膜技术可以减少材料使用量，加工过程需要的人员和能耗也少，有望提高规模生,产效率。近十年来，薄膜技术在改进太阳能电池的光电转换效率，降低成本方面的,进展迅猛，,非晶硅,薄膜太阳能电池已经工业化生产，非晶硅,/,微晶硅和铜铟镓硒光伏,电池的制造近年来已由中试生产向工业化规模生产转化，已开发出专门的加工工艺、,生产技术和专用制造设备，正很快地切入市场,二种目前进展迅速、最具市场前途的,薄膜太阳能电池制造技术,铜铟镓硒（,CIGS,）,太阳能电池制造技术,非晶硅,/,微晶硅（,Si/Si,）叠层,太阳能电池制造技术,2007-10,7,a,2007-107薄 膜 太 阳 能 电 池 制 造 技 术,2007-10,8,蓝色电池,（-Si合金）,绿色电池,（-SiGe合金）,红色电池,（-SiGe合金）,柔性不锈钢带衬底,TCO膜,多结电池,总厚度1m,背反射层,United Solar Ovonic公司的三结非晶硅薄膜太阳能电池示意图,将具有不同光吸收特性的材料连续地一层叠一层淀积，成为三结结构，提高光电转换效率,低照度下的效率、组件效率稳定性及在高温下的损失均比晶硅技术电池组件优,=6-8%（高照度），7-9%（低照度）,非 晶 硅 薄 膜 技 术,(,United Solar Ovonic),2007-10,8,a,2007-108柔性不锈钢带衬底TCO膜多结电池背反射层Un,2007-10,9,硅基 90%77%,薄膜等 10%23%,2007-10,9,a,2007-109硅基 90%77%2007-109a,2007-10,10,不同的技术产品会在PV 不同的应用领域（联网系统、独立离网系统、消费电子产品等）找到其用途。,不 同 技 术 太 阳 能 电 池 占 有 的 市 场 份 额,新概念技术,薄膜技术,晶硅技术,2007-10,10,a,2007-1010不同的技术产品会在PV 不同的应用领域（联,2007-10,11,技术,材料,实验室最高效率%,目前规模生产效率%,晶硅技术,单晶,24.3(1997),14-17,多晶,20.5(2003),13-15,薄膜技术,CIGS,19.2(2003),10,CdTe,17(2000),8-10,非晶Si：H）（稳定后）,12.8(1998),6-7,纳米/微晶/多晶-Si,16.4(2001),8,多结多晶,14.8(2004),8-13,新兴技术,染敏电池,11(1997),有机电池,4.8(2004),多结+光集聚器,40.7(2007),各 种 PV 电 池 的 光 电 转 换 效 率 比 较,2007-10,11,a,2007-1011技术材料实验室最高效率%目前规模生产效率%,2007-10,12,设 备,光伏市场的需求推动了光伏产业的发展，也给作为光伏产业链中重要一环的光,伏设备行业的发展创造了极好的机遇。太阳能电池产业正处于转折时期，PV设备市场总,值2010年将达到30亿美元(225亿人民币），薄膜技术设备市场的增长速率将远高于晶,硅技术设备（AM公司太阳能电池制造设备计划在07财年获得4亿美元订单，到今年7月,已获超过2亿美元合同）,一代技术、一代设备、一代产品,设备是PV产业的支柱之一，PV技术的发展及PV市场的扩展对PV设备制造业提出了,更高的要求，设备是实现技术转换为市场能接受的产品的关键之一（成本/转换效率）,晶硅技术设备 薄膜技术设备 （未来技术设备）,PV 电池制造设备发展趋势,用于大大降低每瓦硅和能量使用量的结晶和硅片加工（包括硅带）设备。,低价格、全自动、标准化的加工设备。,开发高产额、低成本、大面积制造薄膜电池的加工方法及设备,2007-10,12,a,2007-1012设 备 光伏市场的需,13,中国已成为光伏产业发展最快的国家,最近五年产量增长184倍，产能增加700倍,截止十月底,产能已超过2900MW,2007年新增69条线,2004年产量一举超过澳大利亚和印度成为,国际第四大生产国（地区）,2006年产量超过美国排名全球第三,2007-10,13,a,13中国已成为光伏产业发展最快的国家 最近五年产量增长18,14,十家光伏企业国外上市,公司,融资市场,涉足领域,上市时间,无锡尚德,纽交所,电池、组件、应用系统,2005.12.13,苏州阿特斯,NASDAQ,电池、组件,2006.11.8,江苏林洋,NASDAQ,电池、组件、应用系统,2006.12.20,常州天合,纽交所,单晶、切片、电池、组件,2006.12.19,河北晶澳,NASDAQ,电池、组件,2007.2.7,浙江昱晖,英国伦敦AIM,单晶、切片、组件,2006.8.8,南京中电,NASDAQ,电池,2007.5.17,江西LDK,纽交所,多晶,2007.6.4,保定英利,纽交所,多晶、电池、组件、应用,2007.6.8,江阴浚鑫,英国伦敦AIM,电池、组件,2007.8.7,2007-10,14,a,14十家光伏企业国外上市公司 融资市场涉足领域上市时间无,15,涉足光伏行业的国内上市公司达十二家,G 天 威-天威英利（多晶硅、硅片、电池、组件）,航天机电-上海太阳能科技（电池、组件）,深南玻 A-深圳南玻光伏（白玻璃、多晶硅、电池）,特变电工-新疆新能源（组件、应用系统）,杉杉股份-宁波杉杉优利卡（电池、组件）,交大南洋-上海交大泰阳（电池、组件、应用系统）,乐山电力-新光硅业（多晶硅）,江苏阳光-宁夏石嘴山硅业（多晶硅）,新 华 光 -云南天达光伏（电池、组件）,2007-10,15,a,15涉足光伏行业的国内上市公司达十二家G 天 威-,2007-10,16,800（预计）,2003年2007上半年国内太阳能电池生产设备销售额,（1-6月）,电池制造设备/材料生长加工设备：33/67（2005）；27/73（2006）,2006比 2005增长率：电池制造设备 70%；材料生长加工设备 92%,2007-10,16,a,2007-1016800（预计）2003年2007上半年国,2007-10,17,晶硅技术PV电池制造设备：,国内设备制造厂（所）已具备了PV电池生产线整线装备能力：,清洗制绒机 扩散炉 刻蚀机 PECVD 丝网印刷机 低温烘干炉 烧结炉,48所、45所、2所、七星华创、43所恒力公司,设备技术水平整体不高，缺乏自动化的大生产设备,以单机供应客户为主，不能向客户提供,“,交钥匙,”,的完整成套生产线设备,趋势：,批次加工设备 全自动连续（in line)加工设备,手动 单机自动化 整线自动化,适应薄硅片（200m)的加工设备,BTU 连续式链式扩散炉（15,1.5m）：10-35 MW/年；烘干/烧结一体炉：30 MW/年,ROTH&RAU PECVD抗反射层镀膜设备：10-100 MW/年,2007-10,17,a,2007-1017晶硅技术PV电池制造设备：BTU 连续式链,18,太阳能电池生产过程及装备,清洗,制绒,扩散,刻蚀,去PSG,制备,氮化硅,印刷,背电极,烘干,印刷,背电场,烘干,印刷,正电极,烘干,烧结,测试,分选,包装,2007-10,18,a,18太阳能电池生产过程及装备 清洗 扩散 刻蚀 去PSG制备,19,影响太阳能电池光电转换效率的主要因素有：,（一）、晶体硅电池片本身晶格质量,（二）、硅片表面绒面质量,（三）、PN结质量,（四）、周边PN结去除质量,（五）、减反射氮化硅膜质量,（六）、金属栅线印刷质量,（七）、欧姆接触表面质量,关键电池片制造设备,与之相对应的关键工艺设备有：,（一）清洗制绒设备,（二）扩散炉,（三）刻蚀机,（四）PECVD,（五）丝网印刷机,（六）快速烧结炉,2007-10,19,a,19 影响太阳能电池光电转换效率的主要因素有：关键电池片,20,序号,工 艺,相应设备（仪器,）,1,去表面损伤层、氧化层,清洗机,2,制作减反射绒面,制绒机,3,甩干、烘干,甩干机,4,抽样测试绒面制作效果,光学显微镜,5,制作PN结,扩散炉,6,测试硅片扩散的质量均匀性,四探针测试仪,7,去除周边PN结,刻蚀机,8,抽测周边刻蚀效果,PN结测试仪,9,去除电池片表面磷硅玻璃,清洗机,10,甩干、烘干,甩干机,11,表面沉积氮化硅减反射膜,PECVD,12,测量减反射膜均匀性,椭偏仪,太阳能电池制造工艺对应的设备仪器1,2007-10,20,