崔老师光伏产业论坛讲稿

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1、中国光伏研发技术进展,崔容强 教授 上海交通大学太阳能研究所 王斯成 教授级高工 国家发改委能源研究所,1) 国际光伏产业研发现状 2) 中国光伏产业研发现状 3) 光伏发电的基本特性 4) 光伏技术研发目标 5) 光伏技术研发内容 6) 国内光伏研发的组织机构 7) 国内光伏研发信息网 8) 研发人才培养 9) 结语,目 录,一 国际光伏研发现状,国际光伏研发成长曲线,Historical Role,Year,二 中国光伏产业研发现状,大约30家研究机构和院所参与了中国太阳电池的研发,中国光伏太阳电池研发现状,中国太阳电池实验室效率表,中国光伏电池产量成长曲线图,2008年中国电池产量2GW

2、。 占世界电池总产量5.456GW的36.7%，仍然跃居世界第一位,Source：Solar Outlook Nuvigant Consulting 2009/2/23,中国光伏产业现状,随着国际光伏产业的高速发展，我国的光伏产业同样进入了高速增长时期。 中国光伏产业正以每年3040%的速度增长。 全球前25家太阳电池生产商中有8家是中国企业。 十余家中国企业先后在海外上市。 产业链呈一个倒金字塔形，硅材料产量远不能满足光伏产业的需要。,中国光伏发展规划与预测,注：按照1KW.h=350g标准煤折算，括号内不包括大水电,Data Resource：中国光伏产业发展报告2007,由上表中可以看出

3、，太阳能光伏发电在中国中国未来的能源供应中将占有一席之地，按照国家目前规划，到2010年中国中国光伏发电的累计装机量将达到300MWp，到2020年将达到1.8GWp，到2050年将达到100GWp。 按照中国电力科学院的预测，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。,三 光伏发电的基本特性,太阳电池原理,光生伏打效应:1839年法国实验物理学家 Edmund Bacquerel发现“光生伏打效应”（原理图）,太阳电池是太阳能光伏发电系统的核心部件，其结构原理如图所示。,光伏发电的优点,1.体积小、重量轻。单位重量比功率：100-1000W/

4、kg 2.寿命长：20-50年（工作25年，效率下降20%） 3.零排放：无工质消耗，无噪声，无污染 4.运行可靠，使用安全，免维护 5.启动快，资源广泛（有太阳就有电），分布式电站 6.规模大小皆宜，100W-100GW 7.能量回收期短：0.8-3.0年；能量增值效应明显：8-30倍 8.光伏电含金量高：晴天发电可调峰 9.安装容易，建设周期短 10.降价潜力大：10元/Wp，0.5/Kwh,光伏发电的 缺点,平面光源，面密度能量小，01000w/m2 周期性、随机性、间歇性 地区性分布有差异 日发电量/自发电量/年发电量精确预测较难 电力调节较复杂,光伏发电的十八种功能,扶贫能源 军用能

5、源 便携式能源 削峰能源 应急能源 建材能源 屋顶能源 百姓能源 分布式能源 战略储备能源 景观能源 沙漠能源 滨海能源 道路能源 太空能源 清洁能源 安全能源 和平能源 ,独立能源/补充能源 并网电站/替代能源 支柱能源,四 中国光伏技术发展历程,4-1-中国光伏技术的萌芽 （1958-1980年）,1958年天津十八所、中科院半导体所分别设立太阳电池研究课题。 1960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅绽，制成的太阳电池雏形，效率为1%。 1962年天津十八所和半导体所各自试制成P+/n型单晶硅电池，效率6-8%。 1963年-1964年间，十八所和半导体所紧密交流合作，P+/n电池效率

6、突飞猛进。1020mm2电池效率稳定在12-13%。 1968年半导体所承担空间太阳电池预先研究。十八所开展地面应用研究,曾为海岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过1020瓦级组件。 1969年半导体所停止硅太阳电池研发。我国第一颗装备太阳电池的卫星实践1号由天津十八所完成研制生产，卫星上装有1400多片1020mm2P型1.cm电池，AMO效率10% 。,1971年实践1号发射升空，在整个8年的寿命期内，太阳电池功率衰降不到15%。 1971年西安交通大学开始晶体硅太阳电池研究。 1973年天津十八所为天津航道局装备十多只太阳电池航标灯，每只1千瓦，首次使用硅橡胶囊封构，成功地运行在高盐雾环境数

7、年之久 1973年天津十八所，长春应化所等开展以聚酰亚胺膜为衬底的硫化镕薄膜电池研究，效率最高6%。但在潮湿环境下衰降难以克服，几年后先后终止了研发。 70年代中期，上海长宁电池厂开始搞太阳电池，经十多年发展壮大，后来组成上海航天局811所，先后为我国风云一号气象卫星，资源一号卫星，风云三号卫星等低轨道卫星研制生产太阳电池阵。 天津十八所重点为东方红二号、东方红三号、东方红四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。,1975年南开大学开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研究。 1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂，电池制造工艺模仿十八所早期生产空间电池工艺。真空蒸发Ag-Al制作电极，蒸发一氧化硅

8、作减反射膜。光电转換效率达10%。 1975-1976年西安交通大学为华山气象站研制二台气象站用光伏电源 1977年美籍学者方宝贤博士（波士顿学院教授）回国探亲，扶植起1971年成立的云南师范大学太阳能研究所，研发成功绒面、双面化学镀镍电极的低成本电池。 1979年中国太阳能学会成立大会在西安召开。光伏专委会成立。1418所李文滋总工任首任专委会主任。 1980年光伏委员会在杭州举办首届学术会议。,4-2-中国光伏技术的成长 （1981-2000年）,1981年首届中国光伏大会在北京举行。由中国航天学会光电专委会、中国电源学会物理电池专委会联合发起。 1981年光伏专委会在云南师范大学举办首届

9、光伏培训班。 1982年高教部成立“地面太阳电池协作组”。西安交通大学、南开大学、四川大学、北京大学、浙江大学、南京工学院、北京工业大学、兰州大学、山东大学、武汉大学十所高教部直屬大学参加。进行地面用低成本晶体硅电池和非晶硅薄膜电池的研究。 1982年国家科委制定“1981-1985年第六个五年计划”中首次列入光伏科技攻关项目。 1982年国家科委成立“中国光电技术中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心主任，开始了单晶硅/多晶硅电池和光伏系统应用的研究。,80年代后期开始引进太阳电池设备，丝网印刷电极取代蒸发或化学镀电极 华美光伏电子公司引进Spire公司一兆瓦生产线 云南半导体厂引进加拿大1M

10、W生产线 宁波及开封购进1MW产能部分设备 哈尔滨克罗拉公司购进1MW非晶硅设备 1986年国家计委在农村能源“1986-1990年第七个五年计划”中列出专题太阳电池，全国有6所大学和6个研究所参加。进行了晶体硅电池、配套及应用系统的研究。 1986年科技部组织北京有色总院、南开大学、山东大学等进行非晶硅薄膜电池科技攻关。 1986年由电子部六所建造的第一个056风光互补系统在内蒙赤峰建成 1989年由电子部六所建造的第一个10光伏电站在西芷高原落成。,从1986至2000年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和100独立光伏电站等。 1996年在上海交通大学举行了第五届中国光伏大会 1

11、998年在九华山举行了第六届中国光伏大会 2000年在云南师范大学举行了第七届中国光伏大会 1990-2000年间，一批新兴的光伏公司应运而生。中国中国各种光伏应用产品大量出口，在珠江三角洲一帶形成了出口加工基地。同时也引起了长三角地区和内地对光伏产业的兴趣。 1998年开始执行世界银行/中国可再生能源商业化项目，成立国家发改委世行项目办和中国可再生能源产业协会。极大地推动了中国光伏技术，尤其是产业化技术和应用技朮的进步。,4-3-中国光伏技术的蓬勃发展 （2000-现在）,成长期 （2000至今 ）,2000年以来，中国中国光伏技术实现了飞跃式的发展： 由空间光伏 地面光伏 独立电源并网发电

12、 从光伏作坊光伏工厂 由国内市场国际市场 尚德率先在美国上市，带动了一批海内外光伏上市公司2007年中国出口了1GW的光伏电池，这说明了中国中国的光伏技术已经得到了世界的承认,五 中国光伏光伏技术研发目标,日本光伏发电目标,Data Resource：日本光伏发展及规划田端祥久,日欧美的削减成本计划比较,欧盟目标与日本,Data Resource:田端祥久,欧盟目标与日本,欧盟目标与日本,光伏技术进步的方向 高效率：理论效率与实际效率 长寿命：理论寿命与实际寿命，加速老化试验的 理论依据 高可靠：光聚合，光老化的机理 低成本：原料成本、工艺成本、管理成本 零污染：污染的产生与治理，清洁生产,中

13、国光伏发电目标,独立电源并网电源 特殊能源补充能源 补充能源替代能源 替代能源主力能源,光伏技术评价的基本指标 每平方公里的年发电量 ？ 每度光伏电电价是多少？ 正常运行多少年？ 年维护成本是多？,8.3.2 全球光伏发电预测,8.3.5中国光伏装机容量展望： 规划 VS 世界平均水平,9.1 光伏发展的一个普遍适应公式,SE + ES = WED,(Solar Energy)+(Energy Storage)=(Whole Energy Demand),太阳能+蓄能=全部能源需求,9.2 现有基础上建设以光伏为主体的分布式电网,（1）南北光伏带 （2）东西光伏带 （3）多能互补稳定电网（火电

14、、风电、核电、光电） （4）由多种蓄能技术支持分布式电网,9.3 能源需求电气化三步曲,（1）家庭电气化光伏建筑结合BIPV （2）工业电气化光伏建筑结合BIPV，荒漠电站，滨海电站 （3）交通电气化道路电站,9. 4 大规模光伏发电的五个阶段,9. 4 大规模光伏发电的五个阶段,第二阶段并网光伏屋顶： 1KW-10MW，在城市或乡村中并网运行，提供削峰 电力。利用建筑物屋顶、外墙和现成的供电线路，节省 土地和线路投资； 价格：23$/Wp,9. 4 大规模光伏发电的五个阶段,第三阶段沙漠光伏电站： 1MW-1GMW，在沙漠、戈壁建造并网光伏电站。充分利 用阳光，改造沙漠； 价格：1.52$/

15、Wp,9. 4 大规模光伏发电的五个阶段,第四阶段滨海光伏电站： 10MW-10GW，靠近沿海经济发达城市供电。节省输电成 本，发展电解制氢、贮氢规模化生产、启动氢能经济和海洋 经济； 价格：11.5$/Wp,9. 4 大规模光伏发电的五个阶段,第五阶段道路光伏电站： 10GW1000GW，建设道路光伏顶棚电站，发展电动交通； 价格：1$/Wp,8.5 光伏产业和蓄能产业巨大发展 8.6 光伏电池价格充分低廉 8.7 光伏电池生产及回收处理技术完善,中国光伏技术进步的内容,硬件方面 光伏材料：晶体材料、薄膜材料、辅助材料等 光伏器件/组件：各种光伏电池，各种光伏组件；刚性、柔性 配套系统系统部

16、件：各种逆变器、控制器、蓄电池 系统应用：空间、地面、BIPV、并网、荒漠电站、滨海电站 科学实验装备、生产装备及检测分析装备,软件方面,光伏基础研究（研究机构） 计算机仿真优化软件 书刊、杂志、多媒体 政策、法规及规划研究 标准化及标准化管理系统 光伏技术教育和培训,多晶硅材料技术进展,高纯多晶硅材料的供给一直是我国光伏产业发展的瓶颈，2005年以前，无论是半导体级硅材料还是太阳能级硅材料全部依赖进口，而这项技术国外也对中国进行封锁。高纯多晶硅材料的制备技术列入了“十五”科技攻关计划。 对西门子法、流化床法以及冶金法等各条技术路线进行了探索和攻关，同时还对解决多晶硅材料生产中的废料、废气排放和环保问题也给予了科技攻关经费的支持，使我国在高纯多晶硅材料的制备技术和清洁生产技术发面取得了突破性进展。 目前我国几家