太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)1緒論課件

太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)1緒論2023/10/2第一章 緒論開發(fā)利用太陽能的戰(zhàn)略意義化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面隨著世界人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于能源供應(yīng)的需求量日益增加，目前主要是靠化石燃料來提供。然而，化石燃料的儲量是有限的，全球石油可開采約45年，天然氣大約61年，煤炭可開采約230年，鈾大約71年。如果再考慮到現(xiàn)在世界石油消費(fèi)量大約每年增長2%，這樣每隔35年，消費(fèi)量將增加一倍。目前1/5的人口消費(fèi)世界上75%的能源，發(fā)達(dá)國家人均石油消費(fèi)量是最貧窮的全球一半人口消費(fèi)量的15倍。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，到2060年全球人口將達(dá)100~110億。如果到時所有人的礦物和能源消費(fèi)量都達(dá)到今天發(fā)達(dá)國家的人均消費(fèi)水平，則地球上35種礦物中將有1/3在40年內(nèi)消耗殆盡，包括所有的石油、天然氣、煤炭（假設(shè)為2萬億噸）和鈾。23023/10/21.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面化石燃料生產(chǎn)(消耗)的峰值存在一個高峰，高峰在什么時間？離現(xiàn)在還有多遠(yuǎn)？留給可再生能源技術(shù)發(fā)展的時間足夠嗎？！！24023/10/201.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面日本的預(yù)測自天然氣以下為化石燃料化石燃料生產(chǎn)峰值在2020~2030之間25023/10/201.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面世界油氣資源的開采峰值對化石燃料開采峰值有決定性影響，因此我們再觀察幾個對油氣資源開采峰值的預(yù)測。2002

，

Association

for

Study

of

Peak

Oil

(ASPO): 峰值位于

2010年26023/10/201.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面Shell

的預(yù)測1.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面27023

2001，BP，WorldEnergy Forum

in

Davos:

峰值位于2010，30-40之后將消耗盡；/

?2000，World

Resources

Institute

in

Washington:

峰值位于2019.10/20綜合以上多種預(yù)測,化石燃料開采峰值位于本世紀(jì)

20~30年代28023/10/201.1.1

化石燃料儲量正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面我國一次能源的儲量均低于世界平均值，2004年進(jìn)口石油約1.1億噸，外匯支出比前一年增加了30%~40%。我國能源儲量與世界比較29023/10/201.1.2

保護(hù)生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視隨著全球很多地區(qū)氣候變暖，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，酸雨范圍越來越廣，高空臭氧層空洞擴(kuò)大等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使人們逐漸認(rèn)識到治理大氣環(huán)境，防止污染已經(jīng)到了刻不容緩的地步。現(xiàn)在單是CO2全球每年排放量就超過500億噸，并且還在不斷增加。按2人口平均計算，美國每年的CO

排放量為20噸/人

年，德國為12.3噸/人

年，日本為8.7噸/人

年?！熬┒甲h定書”對于工業(yè)化國家規(guī)定了減少溫室氣體排放量的指標(biāo)。我國能源消費(fèi)只占世界的8%~9%，人均排放量也不算高，但是人口眾多，能源利用率不高，能源消費(fèi)以燃煤為主，而且煤炭所含的硫等有害成分很高。我國SO2排放量占世界的15.1%，為世界第一；C

O2排放量占世界的

13.6%，列世界第二。因煤炭燃燒而排放的SO2、CO2、NOx和煙塵分別占全國相應(yīng)排放量的87%、71%、67%和60%，所以備受世界關(guān)注。我國必須作出巨大努力，來改變這種狀態(tài)。21023/10/201.1.2

保護(hù)生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視210123/10/201.1.2

保護(hù)生態(tài)環(huán)境逐漸20受03到年人全們球的一次重能視源消耗結(jié)構(gòu)比例世界中國煤炭%24.7174.0石油%38.4715.2天然氣%23.722.7核能%6.590.4水電%6.517.71/00223/1.1.2

保護(hù)生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視21?太陽能是0

取之2

不盡的清潔無公害新能源。23/11電21?1截03

止.到20

0/.

02

903年：全球常還有規(guī)將近1網(wǎng)3億23/1.2的21110.42.01/20太陽太能發(fā)陽電能的優(yōu)發(fā)點(diǎn)電太陽23/1221?1地05

面.應(yīng)用0

時/.有2

間02歇性和隨太機(jī)性陽，能發(fā)電發(fā)量與23/1221?1太06

陽.能光0

發(fā)/.電2

(03光伏，P太V，陽P能ho發(fā)to210723/10/20槽式太陽能熱發(fā)電210823/10/20槽式太陽能熱發(fā)電原理圖210923/10/20塔式太陽能熱發(fā)電2023/10/20近代太陽塔熱發(fā)電20123/10/20太陽塔熱發(fā)電原理20223/10/20碟式太陽能熱發(fā)電23/0/2013.13.201伏1839年19歲的法國貝克勒爾做物理實(shí)驗時，發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)電液中的兩種金屬電極用光照射時，電流會加強(qiáng)，從而發(fā)現(xiàn)了“光生伏打效應(yīng)”1877年亞當(dāng)斯等在硒片上發(fā)現(xiàn)固體光伏效應(yīng)，并制成了第一個硒光電池1883年美國發(fā)明家弗里茲描述了第一個用硒片制造的太陽電池1904年愛因斯坦發(fā)表光電效應(yīng)論文1916年密立根提供了光電效應(yīng)的實(shí)驗證據(jù)1918年波蘭科學(xué)家切克勞斯基發(fā)展了一種單晶硅生長的方法光?1930年郎格發(fā)表了“新的光伏電池”同年肖特基發(fā)表“新的氧化銅光電池”發(fā)?1931年布魯諾將銅化合物和硒銀電極浸入電介液，在陽光下帶動電動機(jī)展?1932年奧杜博特等制成第一塊”硫化鎘”太陽電池23/0/2014.13.201光伏發(fā)展23/0/2015.13.201光伏發(fā)展美國貝爾實(shí)驗室制成的第一批太陽電池23/10/22016.3.1955年11月霍夫曼電子半導(dǎo)體公司宣布可提供效率為2%的商業(yè)光伏產(chǎn)品，每個電池14mw，價格為$25，相當(dāng)于$1785/W1957年霍夫曼電子公司 太陽電池效率達(dá)到了8%1958年霍夫曼電子公司 太陽電池效率達(dá)到了9%01

?1958年3月17日太陽電池首次在空間應(yīng)用，裝備于美國的先鋒1號人造衛(wèi)星，功率為0.1W，面積約100平方厘米。運(yùn)行了8年1959年霍夫曼電子公司商業(yè)應(yīng)用的光伏電池效率達(dá)到了10%同年8月7日發(fā)射的探險者6號人造衛(wèi)星配備了1cm×2cm的太陽電池9600光片伏?1960年霍夫曼電子公司太陽電池的效率達(dá)到了14%發(fā)?1962年7月23日第一個商業(yè)通訊衛(wèi)星發(fā)射，功率為14W1962年砷化鎵太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了13%展?1963年夏普公司生產(chǎn)出了實(shí)用的光伏組件23/10/2017.3.伏1965年格拉瑟提出了建造空間太陽能電站的設(shè)想1966年 發(fā)射的天文觀察衛(wèi)星裝備了1kw光伏方陣1969年 薄膜硫化鎘太陽電池效率達(dá)到了

8%1972年法國在尼日爾鄉(xiāng)村2

學(xué)校安裝了一套硫化鎘光伏系統(tǒng)。同年羅非斯基研制出紫光電池，效01

率達(dá)到了16%1973年德拉瓦大學(xué)建立了世界上第一個光伏與光熱混合的戶用屋頂系統(tǒng):“太陽一號”，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行。同年砷化鎵太陽電池效率達(dá)到15%1974年日本制定了發(fā)展光伏的“陽光計劃”光?同年Tyco實(shí)驗室應(yīng)用定邊喂膜法制成了寬度為1英寸、18英寸長的的帶同年COMSAT研究所提出無反射絨面電池， 太陽電池效率達(dá)到18%發(fā)?1976年多晶太陽電池效率達(dá)到10%太陽電池，在面積3.5平方厘米上展?1976年卡爾松等制成了第一個非晶效率為1.1%23/1.32?1108

9770

年/.世2

界01光伏產(chǎn)量光超過伏了發(fā)50展0K23/10/2019.3.201光伏1984年美國薩克拉門托市政公用公司管轄區(qū)(SMUD)關(guān)閉了核電站后，建成了第一個1MW光伏電站。同年英國BPSolar公司在南安普敦建成了30KW并網(wǎng)光伏系統(tǒng)1985年澳大利亞新南威爾士大學(xué)馬丁?格林等研制的硅太陽電池，效率超過了20%1986年6月ARCO

Solar公司推出了世界第一個“G-400”商業(yè)薄膜動力用太陽電池組件1990年德國提出“1000個太陽能屋頂”計劃，每個屋頂安裝3~5KW太陽電池1992年在南極洲安裝了一套0.5kw光伏系統(tǒng)，配備2.4kwh蓄電池，為實(shí)驗設(shè)備，照明，個人電腦，打印機(jī)和小型微波爐提供電力發(fā)?1995年高效聚光砷化鎵太陽電池效率達(dá)到32%展?1996年BP

Solar公司宣布碲化鎘技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。同年5月7日圖森電力公司宣布已具備銅銦硒電池生產(chǎn)能力23/1.3/.發(fā)23?110

9970

年2

美01國提出“光百萬伏太陽能展屋頂23/0/23011.13.202伏1958年天津十八所、中科院半導(dǎo)體所分別設(shè)立太陽電池研究課題。1960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅錠，制成的太陽電池雛形，效率為1%。1962年天津十八所和半導(dǎo)體所各自試制成P+/n型單晶硅電池，效率6-8%。1963年-1964年間，十八所和半導(dǎo)體所緊密交流合作，P+/n電池效率中突飛猛進(jìn)。10×20mm2電池效率穩(wěn)定在12-13%。國?

1968年半導(dǎo)體所承擔(dān)空間太陽電池預(yù)先研究。十八所開展地面應(yīng)用研光究,曾為海島駐軍和唐古拉山無人氣象站試制過10～20瓦級組件。1969年半導(dǎo)體所停止硅太陽電池研發(fā)。我國第一顆裝備太陽電池的衛(wèi)星——實(shí)踐1號由天津十八所完成研制生產(chǎn)，衛(wèi)星上裝有1400多片萌芽期（1958-1980年）23/0/23012.13.2021971年實(shí)踐1號發(fā)射升空，在整個8年的壽命期內(nèi)，太陽電池功率衰降不到15%。1971年西安交通大學(xué)開始晶體 太陽電池研究。1973年天津十八所為天津航道局裝備十多只太陽電池航標(biāo)燈，每只1千瓦，首次使用 橡膠囊封構(gòu)，成功地運(yùn)行在高鹽霧環(huán)境數(shù)年之久1973年天津十八所，長春應(yīng)化所等開展以聚酰亞胺膜為襯底的硫化镕薄膜電池研究，效率最高6%。但在潮濕環(huán)境下衰降難以克服，幾年后先后終止了研發(fā)。70年代中期，上海長寧電池廠開始搞太陽電池，經(jīng)十多年發(fā)展壯大，中后來組成上海航天局811所，先后為我國風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星，資源一號國衛(wèi)星，風(fēng)云三號衛(wèi)星等低軌道衛(wèi)星研制生產(chǎn)太陽電池陣。光?天津十八所重點(diǎn)為東方紅二號、東方紅三號、東方紅四號系列地球同步軌道衛(wèi)星研制生產(chǎn)太陽電池陣。伏?1975年南開大學(xué)開始進(jìn)行非晶薄膜太陽電池的研究。1975年寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿十八所早23/0/22303..?119137502-19中7國6光年伏西23/0/23014..202中13?國光?伏1981年首屆中國光伏大會在北京舉行。由中國航天學(xué)會光電專委會、中國電源學(xué)會物理電池專委會聯(lián)合發(fā)起。1981年光伏專委會在云南師范大學(xué)舉辦首屆光伏培訓(xùn)班。1982年高教部成立“地面太陽電池協(xié)作組”。西安交通大學(xué)、南開大學(xué)、四川大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、南京工學(xué)院、北京工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)、山東大學(xué)、武漢大學(xué)十所高教部直屬大學(xué)參加。進(jìn)行地面用低成本晶體硅電池和非晶硅薄膜電池的研究。1982年國家科委制定“1981-1985年第六個五年計劃”中首次列入光伏科技攻關(guān)項目。1982年國家科委成立“中國光電技術(shù)中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心主任，開始了單晶硅/多晶硅電池和光伏系統(tǒng)應(yīng)用的研究。幼苗明（1981-2000年）23/0/23015.13.20280年代后期開始引進(jìn)太陽電池設(shè)備，絲網(wǎng)印刷電極取代蒸發(fā)或化學(xué)鍍電極華美光伏電子公司引進(jìn)Spire公司一兆瓦生產(chǎn)線云南半導(dǎo)體廠引進(jìn)加拿大1MW生產(chǎn)線寧波及開封購進(jìn)1MW產(chǎn)能部分設(shè)備哈爾濱克羅拉公司購進(jìn)1MW非晶硅設(shè)備1986年國家計委在農(nóng)村能源“1986-1990年第七個五年計劃”中列出專題《太陽電池》，全國有6所大學(xué)和6個研究所參加。進(jìn)行了晶體硅電池、ＢＯＳ配套及應(yīng)用系統(tǒng)的研究。1986年科技部組織北京有色總院、南開大學(xué)、山東大學(xué)等進(jìn)行非晶硅薄膜電池科技攻關(guān)。1986年由電子部六所建造的第一個0．56ＫＷ風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在內(nèi)蒙赤峰建成中?國?

1989年由電子部六所建造的第一個10ＫＷ光伏電站在西藏高原落成。光伏/23016/.從2

13.

91380

62

至022000中年國，中光科伏院電23/0/23017.13.202中國光伏2000年以來，中國光伏技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展：由空間光伏→地面光伏獨(dú)立電源→并網(wǎng)發(fā)電從光伏作坊→光伏工廠由國內(nèi)市場→國際市場尚德率先在美國上市，帶動了一批海內(nèi)外光伏上市公司2007年中國出口了1GW的光伏電池，這說明了中國的光伏技術(shù)已經(jīng)得到了世界的承認(rèn)2013年3月18日，無錫尚德太陽能電力有限公司債權(quán)銀行聯(lián)合向無錫市中級人民法院遞交無錫尚德破產(chǎn)重整申請。據(jù)介紹，截至2月底，包括工行、農(nóng)行、中行等在內(nèi)的9家債權(quán)銀行對無錫尚德的本外幣授信余額折合人民幣已達(dá)到71億元。3月20日，無錫市中級人民法院依據(jù)《破產(chǎn)法》裁定，對無錫尚德太陽能電力有限公司實(shí)施破產(chǎn)重整。成長期

（2000至今

）23/0/23018.13.203世界光伏歷年世界太陽電池產(chǎn)量年份197719821983198419851986198719881989產(chǎn)量MW0.59.321.625.024.427.529.135.042.223/0/23019.13.203世界光伏2004年世界太陽電池產(chǎn)量美國日本歐洲其他共計百分比%單晶硅平板電池85111115.829.6341.429多晶硅電池14.2393.5158104669.256非晶硅室外應(yīng)用14108.6739.6非晶硅室內(nèi)應(yīng)用7.57.5晶體硅聚光電池0.50.5硅帶電池1625413.4碲化鎘電池67131.1銅銦硒電池330.3微晶硅/單晶硅20201.7異質(zhì)結(jié)電池(HIT)60605總計(MW)139602314.41401195.2100232401.世界光伏應(yīng)用領(lǐng)域/1319931996199719981999200020012002200320040消費(fèi)產(chǎn)品/.182226303540456065702美國離網(wǎng)戶用0358910131519202530世界離網(wǎng)戶用8151924313845607580通訊應(yīng)用16232831354046607580離網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用世10121620253036455065并網(wǎng)戶用/商業(yè)界27273660120199270360610中心電站光(>100kw)22222555820伏總計(MW/y)618912615320128839552065895523/0/24011.13.203世界光伏世界光伏市場的發(fā)展23/0/24012.13.203世界光伏2030年世界光伏應(yīng)用分類預(yù)測23/0/24013.13.203世界光伏2003年主要太陽電池生產(chǎn)公司所占份額23/1.4太24?1104

.美0

國/20—些國1家99的7年6美國百萬屋頂計劃指標(biāo)23/0/2024015.14—些國的太2.歐盟：在1997年提出目標(biāo)到2010年要由可再生能源提供總能源消耗的

12%和電力供應(yīng)的21%。為此在歐盟范圍內(nèi)要安裝100萬套太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中50萬套為屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，另外50萬套是獨(dú)立光伏

系統(tǒng)，為鄉(xiāng)村供電。在2010年前要累計安裝太陽能光伏系統(tǒng)3000MW，大約是1995年產(chǎn)量的100倍，發(fā)電量大約2.4~3.5TWh。3.

德國：在1990年率先宣布并實(shí)施“1000屋頂”計劃，開始并不順利，后來政府實(shí)行補(bǔ)貼政策，在結(jié)束時安裝了2056套，超額完成。在此基礎(chǔ)上，1999年開始實(shí)施“十萬屋頂”計劃，實(shí)行低息貸款，并且以0.5~0.6歐元/KWh的高價收購輸入電網(wǎng)的太陽能電力，結(jié)果單是在2003年就安裝了120

MW，現(xiàn)在德國的光伏市場已從探索階段發(fā)展成為繁榮的專業(yè)市場。家?4.

日本：日本是個缺乏能源的島國，燃料大部分依賴進(jìn)口，很早就開始重視發(fā)展光伏發(fā)電。通產(chǎn)省1974年就制訂了第一個“陽光計劃”，1987年又制訂了“月光計劃”，1993年開始實(shí)施“新