《演讲_薄膜太阳能电池技术产业化发展现状》由会员分享，可在线阅读，更多相关《演讲_薄膜太阳能电池技术产业化发展现状（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 1 薄膜太阳能电池技术产业化发展现状 美国新泽西理工学院太阳能电池研发中心 美国新泽西理工学院薄膜太阳能研究中心 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 2 1954年美国贝尔实验室制造出第一块商用太阳能电池 1954年2009年世界人口27亿67亿5千万 2 5倍石油价格2 8美元 桶81 6美元 桶 29倍汽车数量5千万辆2亿7千万辆 5 4倍 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 3 美国开发多样化的能源资源来满足不断成长的能源
2、需求 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 4 美国的能源结构美国能源部2009年5月公布统计数据 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 5 美国政府的观点 在未来的十年中 美国会面对更高的油价 绿色能源将引发一场新的工业革命 美国要想继续保持世界领袖地位 必须成为新能源领域的领导者 美国必须制定更为严格的二氧化碳排放政策 奥巴马政府必须制定一系列新政策为美国的绿色能源建设打下政策基础 保证政策不变 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 6 美国政府目前的对策 美国在未
3、来10年将投资1500亿美元建立清洁能源工业 美国通过了新的2009年二氧化碳税法案 15美元 吨 每年增加10美元税率 5年后每年增加15美元税率 对进口产品同样适用美国政府强制大型电力公司在其产品中必须有10 24 以上电力来自的再生能源 美国联邦和州政府为安装太阳能系统的所有家庭用户提供50 以上的补贴 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 7 美国政府的具体措施现有电网的强制性再生能源比例 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 8 美国太阳能行业的几个数据 投资 2001 2010年的太阳能相关半导体行
4、业风险投资资金为45亿美元 比以往增加1100 而对传统的半导体行业的投资则减少了30 企业 美国太阳能企业有200多家 大部分在2005年后成立 增长 2001 2008年对太阳能行业年增长率超过40 2009 2010年20 市场容量 从2000年的300MW增加到2010年的7 5GW 售价 硅系太阳能板的零售价2002年7 5美元 瓦 降到2008年3美元 瓦 2009年1 8美元 瓦 2010年1 7美元 瓦 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 9 太阳能电池的终极目标和技术解决思路 太阳能电池的终极目标 A真正清洁能源B社会可负担的价格举
5、例 如果要产生1GW 一个核电机组 的电力 需要大约面积为5平方公里大小的太阳能电池板 阳光的能量密度约 1KW m2 到达地面只有70 而其中只有部分能量可以转换为电力 20 可以认为是非常好的商用转换率 土地和系统都有成本 要取得好的成本效益 目前的技术有只2种解决思路 1 电池的面积降到最小2 电池的成本降到最低 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 10 为使电池面积最小 研制聚焦型太阳能电池 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 11 高倍聚焦的太阳能发电系统80 2020 2 3 NewJersey
6、InstituteofTechnology 12 国内最好的聚焦系统3KW38 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 13 为使成本最低 研制薄膜太阳能电池 应该对昂贵的半导体材料的消耗要少 1 10 材料消耗少 应该非常适合高度自动化的生产过程 工艺成本低 应该在产品达到生命周期后可以回收再用 额外收益大 碲化镉 薄膜太阳能电池板 硅和薄膜太阳能电池产业链比较 电站建设 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 15 三种薄膜技术的优缺点 1 非晶硅薄膜太阳能电池优点 硅薄膜沉积温度低 可直接沉积在普通基材上 适
7、合生产大面积太阳能电池 5 6平米左右和晶硅太阳能电池比节约原料 缺点 转换效率低 7 8 左右 工艺成本太高 生产线造价1 1 2亿美金 技术瓶颈 沉积速度慢 光诱导衰减问题是大难题 目前无根本解决方法 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 16 非晶硅薄膜太阳能电池 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 17 三种薄膜技术的优缺点 2 铜铟镓硒薄膜太阳能电池优点 多晶异质结薄膜太阳能电池 反对的人少 4个元素安全环保 稳定 目前实验室转换效率高 19 9 世界纪录 缺点 技术多样 无标准工艺方法 4元化合物
8、 工艺复杂 沉积速度慢 成本高 技术瓶颈 材料处理工艺问题是大难题 大面积镀膜的均匀度问题 目前无很好解决方法 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 18 CIGS铜铟镓硒薄膜太阳能电池 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 19 三种薄膜技术的优缺点 3 碲化镉薄膜太阳能电池优点 第一种在工业规模上成本大大优于所有其他材料的太阳能电池技术 2010生产成本仅为0 80美元 W 和太阳的光谱最一致 可吸收95 以上的阳光 工艺相对简单 标准工艺 低能耗 无污染 生命周期结束后 可回收 强弱光均可发电 复杂环境条
9、件下表现好 目前实验室转换效率16 5 目前工业化转换效率11 4 理论效率应为28 发展空间大 缺点 产品面世时间短 原材料特性认识不充分问题技术瓶颈 提高Voc 研发出提高转换效率的工艺方法 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 20 碲化镉薄膜太阳能电池 电力系统需要稳定性 一般情况下三种技术工作稳定性的对比 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 21 纽瓦克市30年阳光分布统计 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 22 2020 2 3 NewJerseyIn
10、stituteofTechnology 23 CTFTechnologyPresentationpage23 实际工作环境下性能参数对比 根据EUPD2009年调查报告 碲化镉技术与其他技术相比 拥有最好的相对优势排名 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 24 美国电网中的太阳能电力成本比较 目前从经济效益上看晶硅太阳能电力价格和传统电网电力价格比 尚无竞争力 但碲化镉有实现平价上网电价的可能 美国电网平均电价0 086美元 度美国备用电网平均电价0 22美元 度美国平均晶硅太阳能电价0 27美元 度内华达 12 兆瓦碲化镉电站电价0 075美元 度
11、美国能源部对太阳能发电的期待价格是0 10美元 度 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 25 碲化镉薄膜太阳能电池是近期最好的技术 最优化的单质结能带理论 EG 1 56eV 实际 EG 1 35 1 40eV直接能带 节约原料和成本 3m 2009 和硅系材料厚度相比 100 300m 0 7m 2015 NRELRoadmap阳光吸收指数最高 95 以上 材料的结构和处理过程简单碲化镉是2种材料的合成 比铜铟镓硒4种元素合成简单系统工作稳定性好已进入大规模工业化生产 第一太阳能 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechn
12、ology 26 从产能 市值数据对比看资本市场的态度 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 27 美国过去3年中铜铟镓硒薄膜太阳能电池大规模的风险资金投入 Solyndra 6亿美元CMEA Redpoint等Nanosolar 5亿美元LarryPage等Miasole 3亿美元KPCB firelake等SoloPower 2 3亿美元Convexa等Sulfurcell 1 7亿美元Intel masdar等 全部是CIGS BIPV市场应用举例 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 28 纽约的太阳能
13、电池绿色阳台 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 29 功能性薄膜太阳能电站 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 30 集群式小型薄膜太阳能电站 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 31 建筑一体化太阳能幕墙 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 32 纽约垃圾处理厂薄膜太阳能电站屋顶 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 33 停车场 2020 2 3 NewJerseyInst
14、ituteofTechnology 34 纳斯达克大楼太阳能幕墙 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 35 幕墙式太阳能电站 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 36 纽约旅馆太阳能光伏幕墙 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 37 薄膜太阳能电池板符合建筑美学 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 38 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 39 分析碲化镉太阳能电池板结构成看国
15、际市场上中建材的机遇 背电极 P极 碲化镉 N极 硫化镉 导电氧化膜 基板玻璃 光发生率 基材玻璃占成本的53 碲化镉及辅助原料占成本的47 TimGessertGeneralPVEnergyTalk Date Background 国际光伏产业对商用玻璃的需求 Source BrentNelson NREL 预计2020年光伏产业对玻璃的需求达到4 5亿平米约为2005年全球玻璃产量 Note 8x107m2 4bigfloatlinesof3 mmglass 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 41 碲化镉组件拥有非常高的转换率提升潜力 中期目标
16、 转换率 TimeLine 2009 2013 2015 11 12 15 当前水平 近期优化 18 未来预计 2011 镀层优化提升玻璃透光性 持续的改进优化刻槽技术 全新的电池和储能装置设计 国际光伏技术提升路径 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 42 国际市场对未来碲化镉电池尺寸要求 碲化镉技术可以适应浮法玻璃尺寸优化边缘 这在未来光伏建筑一体化市场上 配合客户对基板尺寸要求方面有优势 3 2mx6 0m未来 1 2mx1 6m当前 0 6mx1 2m中试 2015 尺寸 年 2000 2010 2005 中国的光伏建筑一体化市场的前景 目前中国有大约500亿平方米的建筑表面 如果我们能将10 的建筑面积转化为光伏建筑一体化材料 将是250GW的市场 以目前世界产能需要生产20年 如果只是将现有每年新建建筑的1 的外墙建筑面积转化为光伏建筑一体化材料 将是2GW的市场 目前的光伏建筑一体化材料尚无国际和国内标准 谁创造标准 谁主导市场 2020 2 3 NewJerseyInstituteofTechnology 43 2020 2
