薄膜太阳能电池及制造工艺

薄膜太阳能电池及制造工艺地球天然资源有限，物以稀为贵，原油价格将持续飚涨世界和中国主要常规能源储量预测I.太阳能电池技术及光伏产业背景知识全球能源短缺，而且分布不均匀，尤其是发展中国家能源匮乏。NASA拍摄的地球夜晚卫星图片1928年与2004年阿根廷的冰川消退对照温室效应使地球平均气温持续升高京都议定书的实施，世界各国降低温室气体排放，实行减碳措施，重视地球环保，开发洁净新能源刻不容缓。2006年中国一次能源消费构成能源消费结构不合理—煤炭比例过高中国未来电力发展的预测（中国电力科学院）电力缺口逐年增加人类未来50年面临的十大问题，以“能源”问题为首。PopulationDemocracyEducationDiseaseTerrorism&WarPovertyEnvironmentFoodWaterEnergy我们可以怎样解決能源危机？1.增加及改善能源(煤、石油、天然气)的生产2.节约及保护能源3.利用其它能源(可再生能源)缺点：有限资源；价格昂贵；环境破坏。非再生能源(Non-renewableenergy)A.煤B.石油C.天然气节约及保护能源把不需要的电器用品关掉。减少在夏季使用冷气的机会。尽量使用公共交通工具。使用节省能源的汽車或机器。寻找新型清洁能源是解决问题的唯一途径可再生能源不断补充（Constantlyreplenishing）用之不竭（Inexhaustible）分类太阳能、风能、生物能、地热能、水利发电、氢能、海洋能使用其它能源(再生动力资源)水力发电(H.E.P)风力发电(WindPower)地热能发电太阳能发电潮汐发电可再生能源的优点环保（Environmentalbenefits）可持续（Sustainability）能源安全（Energysecurity）太阳给地球1.5天提供的能量相当于全球可供开采石油的总量（3万亿桶）。太阳给地球1小时的能量可供全球人类使用一年。太阳提供给地球1秒钟的能量，相当于2008年汶川8.0级地震所释放的能量。1、数量巨大：太阳能够给地球提供惊人的能量。太阳能的优点：太阳能：唯一的兆兆瓦量级再生能源！地球上几乎所有地方都能使用太阳能。世界能源发展趋势2、时间长久：太阳能发电在全球未来能源结构中扮演着重要的地位。太阳能：取之不尽，用之不竭！3、普照大地太阳辐射能“送货上门”，既不需要开采和挖掘，也不需要运输。普天之下，无论大陆或海洋，无论高山或岛屿，都一视同仁“。既无”专利“可言，也不可能进行垄断，开发和利用都极为方便。世界太阳能资源地图阳光对地球各个地区的供应比其他资源的供应公平得多。4、清洁安全①对防止地球温暖化，减轻对地球环境的贡献从太阳能发电系统排放的二氧化碳，即使是考虑其生产过程的排放量，也绝对少于传统的燃料发电设备，是防止地球温暖化的环保设备。同时在发电时，不排放氧化硫，氧化氮等污染物,减轻了对环境的压力。太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称。它不仅毫无污染，远比常规能源清洁；也毫无危险，远比原子核能安全。例:3ｋW太阳能发电系统对环境污染物的削减量石油替代量:729L/年减排放CO2能力:540kg-C/年森林面积换算:5544m2②对能源和节能的贡献太阳能电池2.2年的发电量即可收回制造太阳能电池时使用的电力三分之二的国土面积年日照小时数在2200小时以上年太阳辐射总量大于每平方米5000兆焦。中国太阳能资源分布情况中国有12%国土面积为沙漠或戈壁滩，这些地区年日照小时数在3200小时以上，如果在这些地区全部安装太阳能电池发电，其电力足于供给全球使用。其发展潜力远远没有挖掘出来。中国沙漠戈壁分布情况太阳能的利用太阳能的利用可以分为两种：即光-热转化利用和光-电转化利用。太阳能集热器太阳能热水系统暖房太阳能热水器太阳能灶太阳能电池原理太阳能电池（英文为SolarCell）是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照射，瞬间就可输出电流。在物理学上称为光伏（Photovoltaic）。简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收一定波长的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。太阳能电池技术发展：第一代太阳能电池：结晶硅类，单晶硅、多晶硅太阳能电池。第二代太阳能电池：薄膜太阳能电池，如硅基薄膜电池，CIGS薄膜等。第三代太阳能电池：量子点型新概念，新结构的电池，如染料敏化电池，有机薄膜电池，纳米结构电池等。第四代太阳能电池：热电子型。太阳能电池转换效率世界记录高效太阳电池榜技术路线实验室最高转换效率批量生产效率组件成本（美元/W）优缺点晶体硅太阳能电池单晶硅24.70%17%2.29硅耗大、成本高多晶硅20.30%16%2.25硅耗大、成本高薄膜太阳能电池非晶硅薄膜电池12.80%6%-7%1.0-1.5硅耗小、投资大、有衰减其他聚光太阳能电池40.70%30%3效率高、成本高三种主要光伏发电技术比较太阳能光伏术语：光伏(Photovoltaic,PV)光能到电能的直接转换太阳能电池（Solarcells）太阳能电池模组（Solarmodules）太阳能电池板（Solarpanels）建筑光伏一体化（BuildingIntegratedPhotovoltaics，BIPV）非晶硅（amorphousSilicon,a-Si）多晶硅（polycrystallinesilicon,p-Si）单晶硅（crystallinesilicon,c-Si）铜铟镓硒（CopperIndiumGalliumDiselenide,CIGS）电池模组阵列TUV：德国莱茵技术监护顾问公司的简称，它的总部位于德国，是专门测试电子产品安全的研究机构，TUV的测试依据是按照IEC与VDE所订的安规测试规范条例测试，因其产品必须先取得TUV的安全认证后，才能在欧洲市场上销售。UL是英文保险商试验所（UnderwriterLaboratoriesInc.）的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。在美国，对消费者来说UL就是安全标志的象征。全球，UL是制造厂商最值得信赖的合格评估提供者之一。“CE”标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。CE代表欧洲统一（CONFORMITEEUROPEENNE）。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志，不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其他国家生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，就必须加贴“CE”标志，以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求。必须由总部位于欧盟成员国的认证机构才可以签发证书。自80年代末以来，已有一批外资认证机构进驻中国。部件名称:太阳能电池：吸收太阳能,将太阳能转换成直流电能；控制器：控制蓄电池的充放电深度,延长蓄电池使用寿命；蓄电池：储存太阳能电池板产生的电能,必要时,向负荷提供直流电力；逆变器：将直流输入电力转换成交流电力输出。系统简介History-1975BreakthroughneededBreakthroughneededThinfilmsThinfilmsRemotehabitationRemotehabitationConcentrationConcentrationSolarfarmsSolarfarmsWafered silicon too expensiveHistory-1975BreakthroughneededBreakthroughneededThinfilmsThinfilmsRemotehabitationRemotehabitationConcentrationConcentrationSolarfarmsSolarfarmsU.S.D.O.E.waferedsiliconprogramU.S.D.O.E.waferedsiliconprogramResidential/commercialgridconnectedResidential/commercialgridconnectedWafered silicon too expensiveWhat actually happenedIssuestoday•Siliconpanels–Past:‘accidental’technology–Present:cleartechnologyofchoice,continuedcostreduction–Future:‘crossroads’,butnotgoingaway•Thinfilm–Efficienciesfinallybecomingcompetitive–Butthere’smoretothestorythanjustefficiencies–Bestonbig,commercialroofswithlotsofspace?•Concentration–Nolongerjustthermal-only–Butinstallersdon’twantmovingparts–PredicatedonsiliconbeingexpensiveBenefitsanddrawbacksSiliconPVThinFilmConventionalConcentrationLowsiliconconsumptionLowcostHighefficiencyLowmaintenanceAllclimatesCostDevelopment2002-2010SiliconWaferCellModuleReducedwaferthicknessover10years199520002004200520062007100125156156156156/210mmlengthofwaferedgeWaferthickness,producedindustrially[µm]mainthickness400340330330300300270270270270270240240240210210210210210210180180100200300400Waferthickness[µm]SiliconfoiltechnologydevelopmentEdgedefinedFilm-fedGrowthStringRibbonSiliconSheetfromPowderRibbonGrowthonSubstrate1.Thin-Filmdepositionof100meterplusrolls2.Cell/SubmoduleManufacturing3.ModuleFinishing4.DeploymentProcesstoProductProductstoMarketRugged EnvironmentCommercial ProductsStandard Solar ModulesSilicon Cell Replacement（三）、薄膜电池制造产业链分析在金融危机之前，高昂的多晶硅价格制约了光伏产品的应用发展，在这种情况下，不少人对低价的薄膜太阳能电池寄予厚望，认为它将是晶体硅电池最大的竞争对手。但是这场危机冲击得海外市场严重萎缩，导致多晶硅价格暴跌，因此业内又有了“薄膜电池优势不在”的论断。“这些年薄膜电池在太阳能电池领域中一直处于一种非主流位置，主要原因就是效率不高。在发现衰减效应后，当时的非晶硅太阳能薄膜电池变成了一种弱光电池，用于手机、表、计算器等小物品上。我国引进了该技术后发展迅速，挤垮了很多国外企业，现在世界绝大多数的太阳能薄膜弱光电池都在中国生产。”薄膜和晶体硅的应用领域有差异，晶体硅的转换效率高，使用面积小，用在屋顶非常有优势。但从客户角度看，他们最关心的还是系统电价，例如建大规模电站的话，