我國光伏的發(fā)展現(xiàn)狀(ppt 68頁).ppt

1、歐洲和我國光伏發(fā)展與分析,沈 輝 中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所 中山大學(xué)電力電子及控制技術(shù)研究所,主要內(nèi)容,光伏意義與實用性思考 光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起 歐洲光伏發(fā)展現(xiàn)狀與前景預(yù)測 我國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與問題 光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題 光伏發(fā)展前景展望 我國光伏發(fā)展的思考與建議,光伏意義與實用性思考,太陽輻射特征： - 波長：: 300-3000 nm,由紫外線（9%）、可見光（45%）到近紅外（46%; - 能量：E= h/ = h - 壽命：50億年 光伏效應(yīng)： - 固體半導(dǎo)體材料：硅 - 光子能量-電子運動：電流 - 光伏發(fā)電無污染 硅的意義： - 除氧以外的豐度第二的元素（25%），無毒，可循環(huán)利

2、用 - 電子器件、集成電路基礎(chǔ) 電子時代、信息時代 - 太陽電池：陽光+ 硅-光伏發(fā)電- 永恒的能源，人類發(fā)展物質(zhì)條 件,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起,從沙子到太陽電池的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈： 石英沙 SiO2 冶金級硅 Si (SiO2 + C, 97-99%) 三氯氫硅 SiHCl3 (Si + HCl, 9N-12N) 多晶硅原料 poly-Si feedstock (SiHCl3 + H2, 6N-9N) 晶體生長 (mono-Si, poly-Si) 硅片 (wafer) 太陽電池 (solar cell) 太陽電池組件 (solar module) 光伏系統(tǒng) (PV system,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興

3、起,多晶硅 美國、德國、日本、挪威 我國峨嵋，新光、洛陽中硅已有生產(chǎn)， 湖北、江蘇等地建設(shè)之中 硅片 德國、挪威、日本 單晶硅片：河北寧晉、遼寧錦州、江蘇揚州、常州、浙江 多晶硅片：保定天威英利、新余塞維LDK、寧波、北京中聯(lián)等,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起,典型的具備完整產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)： REC,挪威， 從硅材料到組件 Solar World, 德國，從硅材料到組件 Kyocera,日本，從硅片到組件 天威英利， 從硅片到組件（硅材料） 常州天合，從硅片到組件,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起,光伏產(chǎn)業(yè)的形成與興起,太陽能光伏發(fā)展現(xiàn)狀- 太陽電池發(fā)展歷程,1976 -1996 太陽電池生產(chǎn)緩慢

4、發(fā)展，0.32 MW（USA）- 88.6 MW 1999 201.3 MW 2004 1194 MW 2005 1817.7 MW 美國1976 -1983，1993 -1998產(chǎn)量領(lǐng)先 日本1984 -1992，1999-2006產(chǎn)量領(lǐng)先 我國2004年太陽電池產(chǎn)量（52 MW ）開始超過印度（36 MW ） 1999年非晶硅電池占12%，逐年下降，到2004維持在4% 1998年多晶硅電池超過單晶硅，至今為止保持第一位，從2001年開始大于50% 晶體硅電池大于90%，占主導(dǎo)地位，10-20年內(nèi)不會改變！ 從2005年起，我國太陽電池產(chǎn)量僅排在日本、德國之后，名列第三位 德國是最大的光伏

5、市場、日本其次 我國光伏市場沒有形成，產(chǎn)品主要用于出口,世界十大太陽電池生產(chǎn)廠2003-2005排名與產(chǎn)量(MW,2003-2005太陽電池產(chǎn)量地區(qū)分布（MW, ,1999 - 2005各類太陽電池的產(chǎn)量百分比(,107.8,Growth Rate,MW,WorldCellProductionRanking（CY2006,NewsMarch2007,歐洲光伏發(fā)展與前景預(yù)測,歐盟會議主題： 2020-20-20：多些可再生；多些環(huán)保 到2020年，可再生能源發(fā)電占20% 到2020年，二氧化碳減少20% （1995） 德國八國峰會： 德國提出環(huán)保新目標(biāo)： 2050：二氧化碳減少50% （1990

6、） 2050：溫度上升限制在2 C,德國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展,1991-1995，1000光伏屋頂，光伏并網(wǎng)發(fā)電回收政策開始 1995-1998，鞏固時間 2000，制定可再生能源法 1991-2003 100000光伏屋頂，總共安裝300 MW 2003年秋天10萬屋頂計劃完成 2004，修正可再生能源法 2004 安裝600 MW,德國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展,1999-2006年每年光伏安裝數(shù)量: (MW) 1999: 12 2000: 40 2003: 150 2004: 600 2005: 750 2006: 750 Until 2006, Total 2500 MW ( until 199

7、7 total 57MW,德國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展,BSW (der Bundesverband Solarwirschaft)統(tǒng)計： 2005年安裝750 MWp 2006年安裝750 MWp 德國總共安裝并網(wǎng)光伏2550 MWp Photon 統(tǒng)計： 2005年安裝912 MWp 2006年安裝1150 MWp 德國總共安裝并網(wǎng)光伏3300 MWp,德國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展,德國聯(lián)邦環(huán)境部： 到2020年德國總共安裝并網(wǎng)光伏10 GWp 2006年已經(jīng)安裝了按保守的數(shù)字也有2550 MWp，還有約7.5 GWp 從2006年到2020年還有14年，按每年平均安裝540 MWp即可達(dá)到目標(biāo) 德國

8、到2020，1000億歐元投入光伏發(fā)電份額占2%？價值大爭論 繼續(xù)發(fā)展，但降低補助價格和設(shè)備價額，2008年7%幅度降低,德國光伏硅片2006年產(chǎn)量、產(chǎn)能和2007年擴產(chǎn)計劃,德國太陽電池2006年產(chǎn)量、產(chǎn)能和2007年擴產(chǎn)計劃,德國太陽電池組件2006年產(chǎn)量、產(chǎn)能和2007年擴產(chǎn)計劃（1,德國太陽電池組件2006年產(chǎn)量、產(chǎn)能和2007年擴產(chǎn)計劃,德國薄膜太陽電池2006年產(chǎn)量、產(chǎn)能和2007年擴產(chǎn)計劃,2006年德國太陽電池和組件進(jìn)出口情況 (MW,組件市場 700 電池產(chǎn)量 514 電池出口 (34%) 173 (加工組件) 自用電池 (66%) 341 進(jìn)口組件 359 說明：在進(jìn)口組件

9、中本國生產(chǎn)電池為173 MW (48%), 實際使用的進(jìn)口電池為186 MW (52,2007年德國太陽電池和組件進(jìn)出口情況 (MW,組件市場 2000 電池產(chǎn)量 891 電池出口(34%) 236 (加工組件) 自用電池(66%) 656 進(jìn)口組件 1344 說明： 在進(jìn)口組件中本國生產(chǎn)電池為236 MW (17%)， 實際使用的進(jìn)口電池為1.108 MW (83,國外太陽能光伏應(yīng)用-世界并網(wǎng)補貼,國家 補貼（歐元） 時間持續(xù)（年） 備注 歐洲 比利時 0.45 20 只在Flandern 德國 0.55 20 法國 0.15 20 補貼0.30 在Korsika和在海外 希臘 0.49 2

10、0 0.57在島上 意大利 0.45 20 比較復(fù)雜的規(guī)定 葡萄牙 0.44 15 西班牙 0.42 25 捷克 0.20 美國 華盛頓州 0.43（美元） 10 部件必須在當(dāng)?shù)厣a(chǎn) 加利福利亞州 0.50（美元） 3 示范項目 亞洲 南韓 0.58(176 SKW) 15,國外太陽能光伏應(yīng)用-2004年德國并網(wǎng)補貼,系統(tǒng)類型 安裝規(guī)模 補貼 （歐元/度） 開闊地 0.457 （基本數(shù)） 屋頂 30 kW 0.546 100 kW 0.540 建筑集成(BIPV) 30 kW 0.596 100 kW 0.590 補貼時間持續(xù)20年，從2005年起，每年5%遞減,國外太陽能光伏應(yīng)用-2007年

11、德國并網(wǎng)補貼,系統(tǒng)類型 安裝規(guī)模 補貼 （歐元/度） 開闊地 37.96 屋頂 30 kW 49.21 30 100 kW 46.82 100 kW 46.30 幕墻 30 kW 54.21 30 100 kW 51.82 100 kW 51.30 *Photon, 1/2007, p.116,國外太陽能光伏應(yīng)用-德國發(fā)展,2004年德國可再生能源發(fā)電：9.3% 風(fēng)能 25 TWh （4%） 水力 21 TWh 生物質(zhì)能 9.4 TWh 光伏發(fā)電 0.5 TWh （1） 合計 55.9 TWh 2004年德國發(fā)電總量：55.9 x 100 / 9.3 = 601 TWh k=103（千），M=

12、106（百萬），G = 109（10億），T=1012（萬億,國外太陽能光伏應(yīng)用-德國發(fā)展,2006年德國可再生能源發(fā)電：11.6% 其中光伏發(fā)電 2.8,西班牙光伏發(fā)展,歐洲光伏第二大市場 市場容量小，相當(dāng)于德國零頭: 2005: 21 MW, 2006: 38 MW 光伏回收價格：0.41kWh適用于小規(guī)模， 0.22/kWh適用于大規(guī)模 2010發(fā)展目標(biāo): 128-400 MW 兩個主要光伏廠家：Isofoton, BP Solar，產(chǎn)能71 MW 建設(shè)硅材料廠，第一期1500噸（2009），第二期3000噸,意大利光伏發(fā)展,光伏回收價格： 0.37/kWh適用于地面安裝， 0.49/k

13、Wh適用于光伏建筑結(jié)合 補助每年2%降低 發(fā)展目標(biāo)2200 MW,其中2/3為地面安裝的大型系統(tǒng),希臘光伏發(fā)展,日照情況好，光熱有很好的發(fā)展，但光伏發(fā)展很少 發(fā)展海島光伏發(fā)電 光伏補助 0.40-0.50%/kWh 可再生能源發(fā)展目標(biāo)：2010：20.10 %；2020：29% 光伏計劃：170 - 500MW,法國光伏發(fā)展,只發(fā)展光伏建筑一體化項目 光伏建筑一體化并網(wǎng)補助價額最高達(dá) 0.55/kWh 圣德班與Shell聯(lián)合發(fā)展薄膜太陽電池,光伏建筑一體化是國際發(fā)展主流方向,光伏建筑一體化定義： 太陽電池成為建筑本身的一部分，如屋頂瓦、幕墻、門窗、遮陽篷等 德國兩位建筑師撰寫“太陽能設(shè)計-光伏

14、用于老建筑、城市和鄉(xiāng)村場所” 德國Schueco實踐案例 光伏建筑一體化發(fā)展案例：太陽電池是最具美感的建筑材料之一,德國，遮陽擋雨，14.2 kW,德國， 光伏幕墻9 kW， 光熱幕墻100 kW,德國，光伏幕墻 9.2 kW,德國，光伏幕墻10 kW,英國，光伏幕墻73 kW,德國， 光伏走廊 10 kW,荷蘭，裝飾性光伏屋頂,意大利，外強裝飾，21 kW,我國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與問題,就我國可再生能源技術(shù)的發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和國際競爭水平，太陽能技術(shù)是發(fā)展最好的，這主要表現(xiàn)在太陽能光熱和光伏產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模等方面。像太陽能熱水器有山東皇明、清華陽光、山東力諾等為代表，而太陽電池有至今為止，已有

15、9家企業(yè)在境外上市：如無錫尚德、浙江煜輝、蘇州阿特斯、常州天合、江蘇林洋、河北晶澳、中電光伏、塞維LDK和天威英利等。此外，深圳珈偉和深圳拓日等也在積極籌劃上市 我國的太陽能產(chǎn)品，像太陽能熱水器，特別是太陽電池組件大量出口德國、西班牙等歐洲國家。從太陽能產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)來看，我國與國際發(fā)達(dá)國家的水平相差不大，甚至非常接近。從近幾年德國大量進(jìn)口我國太陽電池組件產(chǎn)品的事實來看，可充分反映這一點,我國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與問題,在光伏發(fā)電的推廣方面，德國、日本光伏推廣模式都非常成功，值得借鑒。這兩個國家發(fā)展的基本思路是將晶體硅太陽電池作為主導(dǎo)產(chǎn)品，并采用屋頂計劃和并網(wǎng)發(fā)電的基本形式，發(fā)展的主要的推動力是

16、政府的光伏發(fā)電補貼政策和銀行貸款的激勵機制。 德國政府帶頭利用太陽能，像柏林的議會大廈、柏林火車站等許多公共設(shè)施與場所，都大量采用光伏發(fā)電設(shè)備。 我國的香港、深圳等城市也在公共建筑上安裝光伏示范系統(tǒng)，如香港科技園、深圳園博會等。其中深圳園博會光伏功率達(dá)到1MW規(guī)模，是目前我國最大的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 2008北京奧運會、2010年上海世博會及2010年廣州亞運會等，都應(yīng)該成為我國太陽能利用大規(guī)模示范的理想場所，若干個5-10 MW的光伏發(fā)電規(guī)模無論如何應(yīng)該能在3-5年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)。通過大規(guī)模的工程示范，既可充分展示我國太陽能技術(shù)的水平，也能從中發(fā)現(xiàn)與發(fā)達(dá)國家的發(fā)展差距，為大規(guī)模利用太陽能積累實際

17、經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)，這對我國太陽能企業(yè)的發(fā)展是非常重要的,我國光伏發(fā)展現(xiàn)狀與問題,生產(chǎn)情況： 太陽電池產(chǎn)能超過1000 MW 太陽電池組件產(chǎn)能更高 市場情況： 組件出口 燈具出口 國內(nèi)市場有待開拓 原材料和設(shè)備： 硅材料、硅片進(jìn)口 生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備 多晶硅爐，太陽電池關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,晶體硅太陽電池是光伏系統(tǒng)的核心器件。從上世紀(jì)五十年代到現(xiàn)在，與晶體硅電池效率提高相比，其生產(chǎn)技術(shù)水平的發(fā)展更為顯著，特別是最近幾年，德國與日本的光伏技術(shù)最新發(fā)展與動向必須引起我們充分關(guān)注。總體來說，光伏技術(shù)最新發(fā)展趨勢與動向主要表現(xiàn)在以下方面： - 生產(chǎn)技術(shù)：大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)與自動化設(shè)備得到很大發(fā)展。

18、國外注重發(fā)展高度自動化生產(chǎn)設(shè)備，從早期的5-10 MW，發(fā)展到現(xiàn)在的一條生產(chǎn)線30 MW甚至60 MW以上規(guī)模。相比之下，盡管我國生產(chǎn)設(shè)備有了較大的發(fā)展，但自動化程度低，生產(chǎn)規(guī)模小，而且形成不了連續(xù)的自動化系統(tǒng)。德國具有多家太陽電池設(shè)備制造商，并至少有3-4家專業(yè)公司，能夠提供成套的現(xiàn)代化生產(chǎn)線的交鑰匙工程。 - 大面積、薄硅片、高效率：隨著生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的提高，目前大規(guī)模生產(chǎn)的晶體硅電池的總體平均轉(zhuǎn)換效率不斷有明顯提高。多晶硅電池的平均效率向16-18%靠近，而單晶硅電池直逼20%。大批量的太陽電池的尺寸主要以125 mm x 125 mm、150 mm x150 mm為主，但現(xiàn)在已經(jīng)開始向

19、210 mm x 210 mm發(fā)展，德國Q-Cells已經(jīng)開始生產(chǎn)210 mm x 210 mm多晶硅太陽電池,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,薄硅片技術(shù)：由于硅材料緊缺，薄硅片技術(shù)都到很快發(fā)展。從降低太陽電池成本和提高效率來看，薄硅片同樣具有明顯優(yōu)勢。 最近幾年硅片從最初的330m到270、240、220、180 m甚至更薄發(fā)展。有關(guān)工廠正在開發(fā)100m硅片技術(shù)，計劃3-5年能夠?qū)崿F(xiàn)。 德國FhG-ISE研制的40m單晶硅電池效率達(dá)到20%。有關(guān)研究表明單晶硅的極限厚度可到80m，這樣薄的硅片由于具有柔性而更不易破碎。但多晶硅片由于晶界的脆弱易碎，極限厚度可到100 m。 薄硅片將對我國現(xiàn)有電池生產(chǎn)

20、工藝是一種嚴(yán)重挑戰(zhàn)，我國必須盡快建立適應(yīng)薄硅片的電池制造技術(shù)。薄硅片電池也許還將導(dǎo)致太陽電池組件工藝產(chǎn)生重大改變,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,環(huán)保、高效生產(chǎn)：現(xiàn)代太陽電池生產(chǎn)線開始用物理方法代替化學(xué)過程，以實現(xiàn)環(huán)保和安全的生產(chǎn)工藝。如磁控濺射制備多晶硅電池的氮化硅減反膜（無硅烷過程）、激光工藝代替等離子化學(xué)氣相刻蝕或濕化學(xué)腐蝕過程，進(jìn)行太陽電池邊緣去除。這些工藝不僅環(huán)保而且使生產(chǎn)過程更加高效。此外，環(huán)保、高效的摻雜過程也在推廣。 - 薄膜電池：在大幅度降低成本和提高效率方面，薄膜太陽電池具有很好的發(fā)展前景。但晶體硅的主導(dǎo)地位在近期很難改變。 德國Schott Solar 除了主要發(fā)展晶體硅電池外，

21、還發(fā)展薄膜太陽電池，預(yù)計在2010-2015年加大薄膜電池的發(fā)展進(jìn)程。 高效率電池最終要走薄膜技術(shù)路線，采用多薄層、多p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)40 - 50%以上的光電轉(zhuǎn)換效率。FhG-ISE的理論計算，具有5個p-n結(jié)的薄膜電池的理論效率可到57%以上,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,鑒于國際光伏發(fā)展的趨勢，我國應(yīng)該采取相應(yīng)對策。我們認(rèn)為當(dāng)前我國光伏發(fā)展重點要放在以下幾方面： - 加快發(fā)展多晶硅生產(chǎn)技術(shù)和繼續(xù)提高晶體硅電池的生產(chǎn)技術(shù)水平。加強非晶硅、銅銦（鎵）硒（硫）及多晶硅薄膜等薄膜太陽電池的研究開發(fā)，為開發(fā)低成本的太陽電池找到一條解決的途徑。 - 優(yōu)先發(fā)展太陽能技術(shù)。理由之一是我國現(xiàn)有的太陽能

22、技術(shù)，包括光熱和光伏，是在可再生能源技術(shù)中發(fā)展最好的，產(chǎn)品大量出口，并主要在發(fā)達(dá)國家使用。理由之二是我國是地震、臺風(fēng)等多自然災(zāi)害發(fā)生地區(qū)，太陽電池構(gòu)成的光伏系統(tǒng)安裝安全、可靠性好。而大型近海風(fēng)場和大型風(fēng)力發(fā)電機的應(yīng)用受一定的制約，特別是抵御自然災(zāi)難的能力需要進(jìn)一步技術(shù)論證和考察,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,開展城市太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電示范和逐步推廣利用，繼續(xù)在西部缺電地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電，但也要積極在發(fā)達(dá)地區(qū)，特別是城市發(fā)展光伏并網(wǎng)發(fā)電。在合適的時機實施光伏發(fā)電的百萬屋頂計劃。德國、日本主要發(fā)展并網(wǎng)光伏發(fā)電和光伏建筑集成技術(shù)，我們應(yīng)該從中學(xué)習(xí)并借鑒發(fā)展經(jīng)驗。 - 分布式能源系統(tǒng)：風(fēng)光互補以及將來與燃料電

23、池結(jié)合是發(fā)展趨勢，也是分布式能源最佳形式。從能源安全和可持續(xù)發(fā)展，分布式能源系統(tǒng)是比較合理、科學(xué)的能源利用形式之一。 - 政府帶頭大力推廣太陽能技術(shù)，有可能應(yīng)率先在政府大樓、公共建筑、市政工程等推廣太陽能利用。 - 制定符合我國國情的太陽能為主的激勵政策，確定年度、中、長期發(fā)展目標(biāo)，并建立檢測、評估與監(jiān)督機制,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,c-Si 薄片、大面積、高效率、薄膜化 a-Si 多結(jié)，柔性，與單晶、微晶或納米晶結(jié)合 CIS 磁控濺射工藝，柔性 高效多結(jié)薄膜電池 新材料，新結(jié)構(gòu) 有機太陽電池,光伏發(fā)展前沿與關(guān)鍵問題,薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 高效率太陽電池的結(jié)構(gòu)與性能 多結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)與理論 聚焦太陽電池的理論與實驗研究 太陽能級硅材料理論與實驗 太陽電池新材料、新結(jié)構(gòu),光伏發(fā)展前景展望,太陽能光伏發(fā)電發(fā)展百年預(yù)測,光伏發(fā)展前景展望,太陽電池每瓦耗能與能量回收期,光伏發(fā)展前景展望,采用多個p-n結(jié)，可分段利用太陽光，從而實現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率,光伏發(fā)展前景展望,光伏發(fā)電在2020-2030年將占有一定份額5-10%？ 2040-2050年以后成為主要能源之一，20-30% 2100年光伏占發(fā)電占有量60-70%？ 薄膜太陽電池發(fā)展 太陽電池與風(fēng)力發(fā)電結(jié)合 太陽電池與燃料電池結(jié)合 高效太陽電池將進(jìn)入市場（30%或更高） 沙漠光伏電站 太空太陽能電站,我國光伏發(fā)展的思考與建