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中国太阳能光伏发展重要历程

发布时间:2017/05/19 点击量:
  泰州今日光伏网迅:从20世纪60年代开始,我N就开始太阳电池研究。天津丨•八所与上海八一一所主要生产太空用的太阳电池与光伏发电系统,以满足我国空间技术发展需求。北京太阳能研究所在中•晶硅太阳电池工艺方面开展r研究工作。中国科学院半导体研究所、南开大学等最早开展非晶硅太阳电池研究,同时南开大学也一直在进行cigs傅膜电池研究。西安交通大学、上海交通大学、云南师范大学也较早地开展品体硅太阳电池及应用技术研究。四川大学主要开展碲化镉薄膜太阳电池T艺研究。从1999年开始,中国科学院广州能源所与中山大学在国内开展颗粒硅带为衬底的品体硅薄腴太阳电池研究,2005年之后,中山大学将研究重点集中于晶体硅太阳电池_1:艺与光伏应川技术研究开发,N时也开展薄膜太阳电池基础研究。2010年之后,间家级光伏技术研究机构陆续在大型骨干光伏企业开始筹建,如常州天合光能、保定英利集团、江西赛维、无锡海润及於沙四十八所等,都相继成立了由国内外学者加盟的国家重点实验室或国家T.程技术研究中心等机构。
  我国最早的单品硅太阳电池企业是开封半导体厂(1979年)、宁波太阳能公司(1979年成立,现为“日地太阳能”)、秦皇岛华美太阳能公司(1982年〉、云南半导体厂(1982年成立,后重组为“天达太阳能’’>、深圳大明太阳能(1985…1994年〉。当时这些企业的产能都在1MWP以下,所生产的单晶硅太阳电池的效率只有10%左右。最¥的非晶硅麻膜太阳电池企业有哈尔滨克罗拉(1985年)和深圳宇康(1986—1995年〉,当时非品硅薄膜电池的效率较低,只存5%左右,且性能不稳定„
 
  最早规模化实现单品硅电池生产的企业娃我国台湾茂迪(Motech)公司,后来在2001年成立的无锡尚德电力(Simtcch)公司的带动下,我国涌现T数W家太阳电池企业,最终形成f从多品硅材料、硅片、辅材、电池、组件到装备的完整光伏产业链。叫了不到10年的时间,我N光伏产业从无到有,从小到大,从弱到强,分別在硅片、晶体硅太阳电池及组件的生产规模上一跃占据了世界第一的地位。从2011年开始,甚至在多晶硅生产方面也走在r世界前列。
 
  至今为止,光伏发电的主流产品一直还是晶体砝太m电池,所用的主要材料与半导体工业一样,就是以砝材料为主体。硅培一种非常特殊的材料,一直以来它是信息产业(半导体t业)的最取要原料,也是提供电力能源(太阳电池)的最基本材料。值抖庆幸的足硅是地球上除了氧以外敁丰富的元素,所占比例达到26%之多,iftfiL它不仅也像阳光一样没有枯竭的问题,同时还无毒和可在回收重复利用。(太阳能光伏发电板回收
 
  太阳电池是一种特殊的半导体器件,它的主要功能是将光能转换为电能。太阳电池技术的发展直接依赖于半导体材料与工艺的进步。按照[:艺的不同,硅材料既可以是晶体结构,即硅原子排列具有周期性,远程存序;也叫以是硅原+排列呈非晶体状态,即近程有序、远程X序。半导体之所以具存特殊功能,主要撻源十独特的能带结构。与金属与绝缘体不N,半导体具有导电的多样性,半导体材料内部的导电粒子即所诮的载流子既吋以是带负电的电+,也可以是带正吡的空穴。
  与半导体器件类似,用来制造太阳电池的硅材料必须达到很髙的纯度要求。一.般来说,对丁-晶体管、集成电路等半导体器件来说,硅材料纯度必须要在9N以上但是,对丁•太阳电池而言,硅的纯度在6〜9N范闱即可满足要求。为了别,一般将9N以纯度的称为电子级硅,而将专用于太阳电池的6〜9N纯度的称为太R|能级硅。能够用丁制造太阳电池的半导体材料除了硅以外,还有锗(Ge>、砷化镓(GaAs)、铜铟镓硒(CIGS)等。对于太阳电池的基本要求就是所用的紂料必须丰商、无毒、生产工艺成熟、价格低、而且能够实现大规模生产。对应干这些基本要:求,相对而言,硅是最符合要求的。
 
  通过不同的生产工艺,可以分别得到不同原+排列状态的硅材料,即阜晶硅、多品硅以及非品硅,所谓单晶硅,就是整块硅衬料就是一个硅单晶,—般通过晶体直拉T艺实现;而多品硅就娃整块村料由许多个硅单晶组成,可以通过浇铸T.工艺实现;至于非晶硅多是通过等离+增强化学气相沉积(PECVI))1.艺实现通过特殊的工艺,还可以制备带状硅、类单晶硅、微晶硅、纳米晶硅以及硅纳米线等,以实现特殊的功能。早期的川于太阳电池的硅片是圆形的,现在多楚方形的,尺十从10〇711111\1〇〇!11111发展到125!11〇1父125111111,再到156111〇1父156111111。娃片厚度早期多为270〜240现在一般在180〜200Mm,预计不久会降到120〜160甚至更薄拽>对于硅片的电学性能要求主要是导电类型与少子海命,一般多用P-Si制造太阳电池,而n-Si主要用于超过20%效率的太阳电池。对于多晶硅片,少子寿命一般在1〜2Ms,而单品硅片少子寿命要在10/以以上。
 
  太阳电池最t要技术指标娃光电转换效率,这是在标准测试条仲(STC)下确定的。地面太阳电池的标准测试条件为大气质MAM1.5、光强1000W/mz及温度太阳电池转换效率与所用的材料、结构与工艺等有关。太阳电池其他的技术参数还存开路电汛、短路电流、填充闪子、串联电阻及并联电阻等力。
 
  太阳电池、薄膜太阳电池及聚光型in-v化合物太阳电池。晶体硅电池中有单晶、多晶、类单品及带硅电池;薄膜电池中包括非品硅、CIGS及CdTc电池,而非晶硅中有单结、非品/微品双结其至非晶硅/微晶硅/非品锗三结太阳电池族电池可以是单结、双结、其至三结以上。一般单结电池多用于太空技术中,而=结电池则用于地面岛倍聚光光伏系统中。
 
  按照材料不N可以将太阳电池分为三大类囤,即狀体硅太阳电池、薄膜太阳电池及丨n-v族聚光太阳电池
 
  最终,除了稳定性、可靠性等指标外,评价太阳电池性能好坏一个市:要参数是能虽转换效率,即单位面积上输出电最与输入光能的比值。提高太阳电池转换效率主要从两个方面进行*—是光学方曲,尽可能提高太阳电池对入射光的吸收,以产生更多的光生载流子;另外是电学方面,尽虽减少光生载流子在电池体内及表面处的复合,同时减少各种上、下电极的电阻损耗,使更多的电力能够输出到外部负载。
  2003年,澳大利亚新南威尔士大学先进光伏技术研究中心MartinGreen提出第三代太R丨电池的概念。分类理由主要基于所用的主要材料特点与太阳电池的性能。即:
 
  第一代:以硅片(硅片是什么)为基础,基本特点槎效率较高、性能稳定,但成本较高。
 
  第二代:薄膜太阳电池,即非品硅、碲化锚(CdTe>、铜铟镓硒(CIGS>电池,特点是所用的半导体材料很少,成本较低,但效率也较低,具有性能不稳定或原料稀少等问题a
 
  第三代:仍娃薄膜电池,但采用纳米技术或M子点结构等,同时实现髙效率和成本低。仅仅M概念性、基础性研究,至今没有实际产品出现。

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