2018年砷化镓太阳能电池行业分析报告
目录 一、太阳能电池行业的基本情况与发展趋势 (4) 1、太阳能电池简介 (4) 2、太阳能电池产业链 (5) 3、不同材料太阳能电池适用性的比较 (5) 4、太阳能电池市场规模与发展趋势 (6) （1）全球太阳能电池市场容量 (6) （2）国内太阳能电池行业发展现状 (7) （3）太阳能电池行业发展趋势 (8) ①产品结构趋向多元化 (8) ②技术创新成为未来竞争的核心 (8) 二、砷化镓太阳能电池市场分析与发展趋势 (9) （1）空间用砷化镓太阳能电池 (10) （2）地面聚光砷化镓太阳能电池 (11) （3）国际砷化镓太阳能电池的市场状况 (13) （4）国内砷化镓太阳能电池的市场状况 (13) 2、国内砷化镓太阳能电池市场的发展趋势 (14) （1）空间用砷化镓太阳能电池市场稳定且潜力巨大 (14) （2）地面聚光砷化镓太阳能电池目前处于市场导入期，未来可能快速增长 (15) 三、进入砷化镓太阳能电池领域的主要壁垒 (15) 1、技术壁垒 (15) 2、资本壁垒 (16) 3、客户资源壁垒 (16) 四、砷化镓太阳能电池利润水平的影响因素与变化趋势 (17) 五、砷化镓太阳能电池技术发展趋势 (17) 1、空间用砷化镓太阳能电池技术发展趋势 (17) 2、地面聚光砷化镓太阳能电池技术发展趋势 (18)
六、行业的季节性与周期性 (19)
一、太阳能电池行业的基本情况与发展趋势 1、太阳能电池简介 太阳能电池是利用光伏效应将太阳能通过半导体物质转变为直流电能的一种器件。目前，已商业化的太阳能电池主要有晶体硅太阳能电池（单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池）、薄膜太阳能电池和半导体化合物太阳能电池（以砷化镓太阳能电池为主）三大类。 晶体硅太阳能电池目前占据绝大部分太阳能电池市场份额，广泛应用于发电；薄膜太阳能电池近年来因技术的迅速发展，具备了相对于晶体硅太阳能电池的成本优势；相比于晶体硅和薄膜太阳能电池产品，砷化镓太阳能电池是新能源、新材料的典型代表之一，在太阳能电池产品中光电转换效率最高、科技含量最高、技术难度最高，产品问世初期主要应用于空间飞行器电源和其他高端用途，近年来随着聚光技术和跟踪技术的发展，产品应用范围逐步扩展，砷化镓聚光电池应用于地面发电系统的比较经济优势已开始显现。 光电转换效率是衡量太阳能电池技术水平最重要的指标，不同种类太阳能电池最高光电转换效率情况如下表： 不同种类太阳能电池光电转换效率比较表
Epitaxial Lift-Off of Large-Area GaAs Thin-Film Multi-Junction Solar Cells C. Youtsey, J. Adams, R. Chan, V. Elarde, G. Hillier, M. Osowski, D. McCallum, H. Miyamoto, N. Pan, C. Stender, R. Tatavarti, F. Tuminello, A. Wibowo MicroLink Devices, Inc. 6457 W. Howard St., Niles, IL 60048 847-588-3001, cyoutsey@https://www.doczj.com/doc/781699471.html, Keywords: Epitaxial lift-off, multi-junction solar cells Abstract MicroLink Devices is currently transitioning into production a wafer-scale, epitaxial lift-off process technology for GaAs- and InP-based materials. This process enables the separation of thin, epitaxially-grown layers from the substrate on which they were deposited, and multiple reuses of the original substrate. Key advantages include cost reduction, weight reduction, improved thermal conductivity and high flexibility. I NTRODUCTION Epitaxial lift-off (ELO) is a processing technique that enables thin epitaxial layers grown on GaAs or InP substrates to be “peeled off” from the host substrate. Although explored by many groups since the 1970s [1-3], ELO is finally transitioning to a viable manufacturing technology. The ELO process offers several important advantages for both performance enhancement and cost reduction of III-V electronic and optoelectronic devices. The epitaxial films can be transferred to new support substrates that are thin, flexible, lightweight, and with higher thermal conductivity than the original growth substrate. The GaAs or InP substrate can be reused many times. At MicroLink Devices we have developed an industry-first ELO process capable of lifting off large areas of semiconductor material from substrates up to 6 inches in diameter without any degradation of material quality or performance characteristics [4-6]. An example of a 4-inch GaAs foil with large-area solar cells is shown in Figure 1. We are actively pursuing the commercialization of this technology for fabricating thin, flexible large-area multi-junction solar cells with very high efficiency. Potential applications include electric-powered, unmanned aerial vehicles (UAVs), space satellites, and terrestrial solar concentrator systems. E XPERIMENTAL All epitaxial structures were grown by metallorganic chemical vapor deposition (MOCVD) at 100 mbar using arsine (AsH3), phosphine (PH3), trimethylindium (TMI), trimethylgallium (TMG) as precursors and using a V/III ratio >50. Inverted metamorphic multijunction (IMM) InGaP/GaAs/InGaAs structures were grown on GaAs substrates. Figure 2 and 3 show schematics that outline the basic ELO process. The first layer deposited on the substrate is a thin, AlAs release layer (~5 nm). The solar cell epitaxial layers are then deposited, followed by application of a thick (1-2 mil) flexible metal carrier layer. The wafer is then immersed in a concentrated HF-acid chemistry, which selectively dissolves the release layer (the etch selectivity relative to the GaAs epitaxial structure is greater than 1E5). The thin, composite structure consisting of the metal carrier Figure 1: 4-inch GaAs ELO foil attached to a thin and flexible metal backing. The wafer contains two large-area (20-cm2) solar cells.
太阳能电池种类、发展历史及发展现状 摘要：太阳是一个巨大的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×10M焦耳的能量，有22亿分之一投射到地球上。太阳光被大气层反射、吸收之后，还有70%透射到地面。尽管如此，地球上一年中接受到的太阳能仍然高达1.8×10^18kW·h。由于不可再生能源的减少和环境污染的双重压力，使得光伏产业迅猛发展；太阳电池的发展也日新月异。本文综述了太阳能电池的种类，发展历程以及发展现状。 关键词：发展进程、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、染料敏化层叠太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶化学太阳能电池、现状 引言：太阳能可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源，与传统矿物燃料相比，太阳能具有清洁和可再生等独特优点。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，其转换途径有很多，有光热电间接转换和光电直接转换，前者主要有太能能热水器等，后者主要指太阳能电池。 太阳能电池发展进程第一代太阳能电池：包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90％以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8％。第二代太阳能电池：第二代太阳电池是基于薄膜材料的太阳电池。薄膜技术所需的材料较晶体硅太阳电池少得多，且易于实现大规模生产。薄膜电池主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉以及铜铟硒薄膜电池。我国南开大学于20世纪80年代末开始研究铜铟硒薄膜电池，目前在该研究领域处国内领先、国际先进地位。其制备的铜铟硒太阳电池的效率已经超过12％。铜铟硒薄膜太阳电池的试生产线亦已建成。我国在染料敏化纳米薄膜太阳电池的科学研究和产业化研究上都与世界研究水平相接近。在染料敏化剂、纳米薄膜修饰和电池光电效率上都取得与世界相接近的科研水平，在该领域其有一定的影响。第三代太阳能电池：第三代太阳电池必须具有以下条件：薄膜化，转换效率高，原料丰富且无毒。目前第三代太阳电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第三代太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电等。虽然太阳能电池材料的研究已到了第三个阶段，但是在工艺技术的成熟程度和制造成本上，都不能和常规的硅太阳能电池相提并论。硅太阳能电池的制造成本经过几十年的努力终于有了大幅度的降低，但是与常规能源相比，仍然比较昂贵，这又限制了它的进一步大规模应用。鉴于此点，开发低成本，高效率的太阳能电池材料仍然有很长的路要走[3]。 1、单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。 为了降低生产成本，地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P>N结。
江西科技师范大学 毕业论文 题目（中文）：聚光条件下太阳能电池性能的理论研究（外文）：Study of the power characteristic of solar cells in concentration 院（系）：xxxxxxxxxxxxxx 专业：xxxxxxxxxxxxxx 学生姓名：xxx 学号：xx xx 指导教师：x x 2016年4月20 日
目录 1.概述........................................................................................................................ - 1 - 2.聚光型太阳能材料及技术.................................................................................... - 1 - 2.1聚光用的太阳能电池原材料...................................................................... - 2 - 2.2产品构成与关键技术.................................................................................. - 2 - 3.聚光条件下太阳能电池发电的理论分析............................................................ - 3 - 3.1非聚光条件下的太阳能电池发电.............................................................. - 3 - 3.2聚光条件下的太阳能电池发电.................................................................. - 5 - 3.3聚光倍数与电池输出功率关系.................................................................. - 6 - 3.3.1 传热分析........................................................................................... - 6 - 3.3.2 聚光倍数与电池输出功率关系....................................................... - 7 - 3.3.3 计算实例......................................................................................... - 10 - 3.4聚光降低光伏发电成本............................................................................ - 11 - 3.4.1 聚光提高电池片转换效率............................................................. - 11 - 3.4.2 聚光减少昂贵的电池片消耗......................................................... - 11 - 4.总结与展望.......................................................................................................... - 12 - 结束语..................................................................................................................... - 14 - 参考文献................................................................................................................. - 15 -
砷化镓太阳能电池 摘要 本文主要对砷化镓太阳电池的结构、性能、研制及生产情况作了简单介绍,分析了GaAs太阳电池的发展方向,最后根据GaAs太阳电池的研制进展和空间试用情况,提出了发展GaAs太阳电池的设想。 关键词:砷化镓太阳能电池; 技术; 进展 引言： 近年来，太阳能光伏发电在全球取得长足发展。常用光伏电池一般为多晶硅和单晶硅电池，然而由于原材料多晶硅的供应能力有限，加上国际炒家的炒作，导致国际市场上多晶硅价格一路攀升，最近一年来，由于受经济危机影响，价格有所下跌，但这种震荡的现状给光伏产业的健康发展带来困难。目前，技术上解决这一困难的途径有两条：一是采用薄膜太阳电池，二是采用聚光太阳电池，减小对原料在量上的依赖程度。常用薄膜电池转化率较低，因此新型的高倍聚光电池系统受到研究者的重视。聚光太阳电池是用凸透镜或抛物面镜把太阳光聚焦到几倍、几十倍，或几百倍甚至上千倍，然后投射到太阳电池上。这时太阳电池可能产生出相应倍数的电功率。它们具有转化率高，电池占地面积小和耗材少的优点。高倍聚光电池具有代表性的是砷化镓（GaAs）太阳电池。 1．砷化镓简介 砷化镓是一种重要的半导体材料，属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体，化学式GaAs，分子量144.63，属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏。砷化镓于1964年进入实用阶段，砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。此外，还可以用于制作转移器件──体效应器件。砷化镓是半导体材料中,兼具多方面优点的材料,但用它制作的晶体
摘要 近年来，多晶硅原材料的紧缺，已制约了单晶硅或多晶硅的硅级电池的规模生产。由于高昂的上游原料的成本导致光伏发电成本居高不下，与传统的电力价差悬殊是光伏并网发电市场尚不能全面启动的主要因素之一。高倍聚光电池及系统的规模应用，将在缓解太阳能电池对硅原料的依赖和降低成本方面有很大的改进和创新。 关键词：硅级电池高倍聚光电池低成本新型技术
绪言 (4) 一.聚光型太阳能材料及技术 (5) 1.1聚光用的太阳能电池原材料 (5) 1.2产品构成与关键技术 (5) 二.产品与技术发展模式 (5) 三.产品核心优势 (6) 3.1 光电转换效率高 (6) 3.2 单位面积输出功率高 (7) 3.3 市场应用现状 (7) 四.未来太阳能电池市场前景展望 (7) 4.1 聚光电池应用前景 (8) 五.行业重点技术和公司关注 (9) 参考文献13
聚光电池是降低太阳电池利用总成本的一种措施，通过聚光器使较大面积的阳光聚在一个较小的范围内，形成“焦斑”或“焦带”，并将太阳电池置于“焦斑”或“焦带”上，以增加光强克服太阳辐射能流密度低的缺陷，从而获得更多的电能输出。通常聚光器的倍率大于几十，其结构可采用反射式或透镜式。聚光器的跟踪一般用光电自动跟踪，散热方式可以是气冷或水冷，有的与热水器结合，既获得电能，又得到热水。用于聚光太阳电池的单体，与普通太阳电池略有不同，因需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都比较特殊。最理想的材料是砷化镓，其次是单晶硅材料。在电池结构方面，普通太阳电池多用平面结构，而聚光太阳电池常采用垂直结构，以减少串联电阻的影响。同时，聚光电池的栅线也较密，典型的聚光电池的栅线约占电池面积的1O％，以适应大电流密度需要。
砷化鎵太阳能电池或将逐渐取代晶硅太阳能电池 来源：网络来源日期：2012-7-13 作者：全球电池网点击：15639 根据最近刚刚结束的京都议定书修改，未来高耗能产品输出将受到严格限制。生产过程须高耗能的单、多晶硅太阳能电池将面临严苛挑战。而具环保低耗能且发电转换效率更高的砷化鎵太阳能电池，估计将逐渐取代晶硅太阳能电池市场。目前市场上量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下，为了提炼晶硅原料，需要花费极高的能源，所以严格地说，现今的晶硅太阳电池，也是某种型式的浪费能源。而砷化鎵太阳能电池，由于原料取得不需使用太多能源，而且光电转换效率高达38%以上，比传统晶硅原料高出许多，符合修改后的京都议定书规范，估计未来将成市场主流。 为了解决这一问题，人们不得不把眼光盯向薄膜电池，使近年薄膜电池异军突起，引起投资者的极大兴趣。但薄膜电池光电转换效率相对较低，特别是砷化镓薄膜电池价格昂贵，目前仅在空间领域应用，给光伏产业的大规模发展带来一定制约。而采用砷化镓薄膜电池聚光跟踪发电系统即所谓HCPV系统，却能实现光热与光伏的综合利用，并充分降低生产成本、提高转换效率，为光伏产业更大发展开辟新的市场空间。 一、砷化镓薄膜电池聚光跟踪发电系统的基本构想 在光伏发电产业中，单晶硅和多晶硅等硅基光伏电池几乎占到全部产量的94%以上。由于近年太阳能级硅材料供不应求，且持续大幅度涨价，在一定程度上制约了硅基光伏电池的发展。因此，如何提高光伏电池的转换效率和降低光伏电池的生产成本，成为目前光伏产业必须研究和解决的核心问题。人们一方面在研究和扩大太阳能级硅材料的生产，另一方面又在研究和推广不用或少用硅材料来生产新的光伏电池。在这样一种背景下，非晶硅、硫化镉、碲化镉及铜铟硒等薄膜电池应运而生，乘势发展。上述光伏电池中，非晶硅电池效率低下，且稳定性有待提高。尽管硫化镉、碲化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池效率高，成本较晶体硅电池低，且易于大规模生产，但是镉有剧毒，会对环境造成严重污染，硒和铟是储量很少的稀有元素，因此大规模发展必将受到材料制约。而砷化镓化合物材料具有十分理想的禁带宽度以及较高的光吸收效率，适合于制造高效电池。此外，还可以通过叠层技术做成多结砷化镓基电池，以进一步提高转换效率。但是，由于砷化镓基材料价格昂贵，砷化镓薄膜电池目前只在航天等特殊领域应用，离地面应用的商业化运行还有很大距离。
太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础．其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：①硅太阳能电池；②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景
第29卷 第12期2008年12月 半 导 体 学 报 J OU RNAL O F S EM ICOND U C TO RS Vol.29 No.12 Dec.,2008 3国家高技术研究发展计划(批准号:2006AA 05Z 410),国家基础研究发展规划计划前期研究专项(批准号:2007CB 216405),云南省自然科学基金重点资 助项目(批准号:2007C 0016Z ,2005E 0031M )及教育部出国留学回国人员基金资助项目 通信作者.Email :l mdocyn @p https://www.doczj.com/doc/781699471.html, 2008206214收到,2008207215定稿Ζ2008中国电子学会 槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列3 徐永锋1 李 明1,2, 王六玲1 何建华1 张兴华1 王云峰1 项 明1 (1云南师范大学物理与电子信息学院,昆明 650092) (2云南师范大学太阳能研究所,昆明 650092) 摘要:基于槽式聚光太阳能系统分别对单晶硅电池阵列、多晶硅电池阵列、空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行测试 实验.结果表明,聚光后,前3种电池阵列的I 2V 曲线都趋于直线,输出功率急剧减少,系统效率下降较快.而砷化镓电池阵列有较好的I 2V 曲线,其效率由聚光前的23166%增加到26150%,理论聚光比为16192时,输出功率放大1112倍,聚光光伏系统中可采用砷化镓电池阵列以提高效率.砷化镓电池阵列P m 、F F 和η的温度系数分别为-0112W/K 、-0110%/K 和-0121%/K ,为避免温度的影响须采用强制冷却方式保证电池效率,同时对外供热.研究表明,10片单晶硅电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为4123;16片空间太阳电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为8146.研究工作对提高槽式聚光系统效率和大规模利用聚光光伏发电提供了依据. 关键词:聚光太阳能系统;输出功率;填充因子;温度系数EEACC :8230G ;8250;8420中图分类号:TN 304 文献标识码:A 文章编号:025324177(2008)1222421206 1 引言 目前,开发利用太阳能已成为世界各国可持续发展的主要战略决策,但是,太阳能量的分散性却成为利用太阳能的主要障碍[1].采用聚光方法,几倍乃至几百倍地提高太阳能辐射功率密度,以提高单位面积太阳电池的输出功率,降低光伏发电成本,具有较好的应用前景[2].国际上,20世纪70年代末至80年代初,美国M I T 的Hendire 及美国B r ow n 大学的Russell 教授最先涉及光伏与光热的研究[3,4];1995年挪威学者对PV/ T 系统进行了实验研究[5,6] ;而希腊学者于2002年对 PV/T 系统进行了实验研究[7,8] ,较为详细地报道了用水或用空气作为太阳电池板冷却工质时,系统的供电与供热特性;澳大利亚国立大学可再生能源研究中心采用80个槽式抛物面跟踪太阳反射镜系统,聚22倍光作用于太阳电池板,此时电池的效率达到22%以上,在同等功率输出条件下,采用槽式抛物面聚光太阳能光伏发电的成本仅为非聚光平板太阳能光伏发电成本的60%,该大学在2004年对槽式聚光系统在热电联供方面做了较系统的研究[9].目前国内只是对单片常规电池进行实验和模拟计算研究,并没有相关的实验研究.因此本文基于槽式聚光太阳能系统,汇集高密度太阳能对单晶硅电池阵列、多晶硅电池阵列、空间太阳电池阵列、砷化镓电池阵列进行实验研究,根据太阳电池阵列的特性曲线分析电池性能,找出影响电池阵列输出特性的因素,并分析了不同光照情况下的I 2V 曲线. 为保证电池效率及防止电池温度过高,采用冷却方法,控制冷却流体的流速来调节电池的温度,同时得到热能.研究工作对槽式聚光太阳能系统进一步优化提供依据. 2 实验 槽式聚光太阳能系统集热装置如图1所示,采用结构简单、跟踪方便、应用最广泛的槽式抛物面反射聚光器,集热器内腔体为纯铝型材,内腔体与外腔体之间用保温层隔开,太阳电池由导热绝缘胶贴在集热器下表面.太阳光由镜面反射汇集在电池上,成倍增加单位面积电池的输出功率,通过背面圆形管道中的水强制冷却电池温度,热水流出导管后被存储起来对外供热.在聚光条件下,太阳电池阵列输出电功率,同时得到热能,系统可实现热电联供 . 图1 槽式聚光太阳能系统集热装置图 Fig.1 Diagra m of collect or of t he t rough conce nt rating solar e negy syste m
聚光太阳能发电?聚光太阳能发电（CONcentrating Solar Power）简称CSP是采用反射镜把太阳光反射并聚集到接收器，该接收器能够聚集太阳能并将其转换为热能，利用这种热能生产的热蒸汽，推动涡轮发动机，从而驱动发电机发电，满足电力需求。太阳能到电能的高效率转换特性，使CSP技术成为具有吸引力的可再生能源项目。 目录 ?聚光太阳能发电的几种主要形式 ?聚光太阳能发电的基本原理 ?聚光太阳能发电系统的组成 ?聚光太阳能发电的发展现状 ?聚光太阳能发电的发展优势 聚光太阳能发电的几种主要形式 ?一、线性聚光系统 线性聚光太阳能发电采用线聚焦技术，线性聚光器包括抛物面槽式系统和线性菲涅耳反射系统2种，利用很大的反射镜来捕获太阳的能量，并把太阳光反射和对焦集中到焦线上，在这条焦线上安装有线性管状集热器，集热器吸收聚焦后的太阳辐射能，把吸热管内的流体加热，然后产生过热蒸汽，驱动涡轮发电机产生电力。线性集中聚光器系统通常由按南北向平行排列的大量聚光器组成，这样保证最大限度地聚集太阳能。 1.抛物面槽式系统 目前，在美国太阳能热发电领域中占主导地位的是抛物面槽式线性聚光系统，槽式太阳能发电系统由太阳能聚光器，以及吸热配件或接收器和跟踪机构组成。其中太阳能聚光器由许多弯曲的反射镜组合装配而成，安装在支架上。吸热管或接收
器管沿着每个抛物形反射镜的焦线固定安装，用以吸收太阳辐射能，传热工质(不管是传热流体还是水/蒸汽)都要从太阳能集热管中流过，从而产生过热蒸汽，直接输送到涡轮机用以发电。 2.线性菲涅尔反射器系统 第二种线性聚光技术是线性菲涅尔反射器系统，该系统由反射镜。聚光器和跟踪机构组成。把平坦的或略有弯曲的反射镜安装配置在跟踪器上，在反射镜上方的空间安装吸热管，反射镜把阳光反射到吸热管。有时在聚光器的顶部加装小型抛物面反射镜，以加强阳光的聚焦。 二、碟式引擎系统 与其他聚光太阳能发电技术相比，碟式引擎系统产生的电力功率相对较少，通常在3~25万kW的范围内，很适合分布式应用，如果将多个这样分布安装的单元碟式。引擎系统整合成一簇，可以实现集中向电网供电，不但能缓解电力能源需求，还可以提高整个电网的运行安全性。整个发电系统安装在一个双轴跟踪支撑机构上，实现定日跟踪，连续发电，发电效率高达30%，在相同的运行温度下，发电效率明显高于槽式和塔式，是所有太阳能热发电系统中效率最高的。缺点是碟式太阳能热发电系统的单元发电容量较小。 三、塔式系统 塔式太阳能热发电系统主要由日光反射镜子系统。接收器组成，见图。其中日光反射镜子系统由大量大型。平坦的太阳跟踪反射镜构成，对太阳进行实时跟踪，把太阳光聚焦到塔顶的接收器。在接收器中对传热流体进行加热，产生高温过热蒸汽，过热蒸汽推动常规涡轮发电机组发电。一些电力塔利用水。蒸汽作为传热流体。由于其卓越的传热和能量存储能力，在其他先进的设计中，对其进行了熔融硝酸盐试验。具有商业规模的工厂可以生产200MW的电力造价十分昂贵，建设电站的投资很高
第三代太阳能电池简介 何宇亮1，2，3，4王树娟1高全荣1沈文忠3丁建宁2施毅4 1，无锡新长江纳米电子科技有限公司（无锡长江路7号，2140287） 2，江苏大学微纳米科技中心（镇江学府路301号，212013） 3，上海交通大学太阳能研究所（上海闵行区东川路800号，200240） 4，南京大学物理学（南京汉路37号，210093） 摘要 在当前迅速发展的绿色能源中，硅片状太阳能电池占有很大的优势（又被称做第一代太阳能电池），然而为了大幅度降低成本扩大产量，以非晶硅薄膜太阳能电池（又被称为第二代太阳能电池）为代表的薄膜型太阳电池正在赶上，专家估计不久将会占有市场。为了进一步克服前二者存在着的不可克服的弱点，不断提高电池的光电性能及转换效率，近些年叠层式薄膜太阳能电池的研究已受到各国科学界重视。由于它已表现出比前二者具有更强的优势和应用前景，因此已被国内外学术界命名为第三代太阳能电池。作者结合自己在这方面的工作和一些设想对它做一些简要的介绍。 1、第三代太阳能电池指的是什么 在全球绿色能源大幅度蓬勃发展中，对太阳能的利用已被各个先进国家列为非常重要的地位。一般称目前正在大量生产且在市场上占主要地位的单晶硅、多晶硅片状电池为第一代太阳能电池，它从上世界50年代发展到今天其工艺技术已成熟且光电转换效率已达15～25％（其理论上极限值为29％）。正是由于它使用的是体硅材料，不仅对硅材料消耗量很大，以至成本高，而且其转换效率已接近于理论极限值，进一步发展的空间有限。 近十多年来属于第二代的薄膜型太阳能电池发展迅速，且已有大量投产，具有与第一代太阳能电池抗衡的苗头。据了解，日本Sharp公司将于今年在大阪市建立一座年产量达1GW的非晶硅薄膜太阳能电池厂。我国已计划将在无锡建造一条全自动化非晶硅太阳能电池生产线，每年可生产光电155MW。大家知道，非晶硅薄膜对可见光的吸收能力比晶体硅高500倍，电池厚度仅为晶体硅电池的百分之几（μm量级），它可以以廉价玻璃、柔性塑料以及不锈钢薄片为衬底材料。这不仅大大降低了制作成本，节省硅材料，还能根据需要制成大面积的电池板，这些都是它的优势。虽然它的光电转化效率还较低，仅为（6～10）％，但提高的空间较大。随着科学技术的不断提高以及人们对低温成膜技术的不断改进，几年之后很有可能超过目前多晶硅电池的转变效率。
太阳能光电工程学院 《太阳能电池及其应用》 课程设计报告书 题目：聚光型太阳能电池技术及现状 姓名： 设计成绩： 指导教师： 摘要 本文概述了目前全球能源现状，以及聚光型太阳能电池的市场背景，表明了太阳能发电的重要性和前景，详细介绍了聚光型太阳能电池的技术、现状以及与普通太阳能电池的区别，并对普通太阳能电池与聚光型太阳能电池发电所需发电成本进行比较。详细介绍了塔式、槽式、碟式太阳能发电的原理及优缺点。
指出电池冷却技术的必要性和冷却技术。同时指出聚光型太阳能电池发展面临的困难和解决措施，以及今后的发展方向。通过改造电池制造工艺、提高转换效率、聚焦技术的应用等手段，可以有效降低光伏发电成本，也是国内外本领域研究的热点。其中采用聚焦技术是一个有效地方法。对常规太阳能电池进行聚光，使太阳电池工作在几倍乃至几百倍的光强条件下，一定程度上克服了太阳能量的分散性，可以提高单位面积太阳电池的输出功率，大大降低光伏发电成本，具有很好应用前景。 关键词：聚光型太阳能电池技术措施 目录 绪言 (2) 1.聚光型太阳能原理及技术 (3)
1.1聚光型太阳能电池的原理 (3) 1.2聚光型太阳能电池的关键技术 (4) 1.3塔式太阳能发电技术 (5) 1.4槽式太阳能发电 (6) 1.5碟式太阳能发电 (7) 1.6电池的冷却技术 (7) 2.产品的的核心优势 (10) 2.1光电转换效率高 (10) 2.2单位面积输出功率高 (10) 3.现状与展望 (10) 3.1我国聚光型太阳能电池的现状 (10) 3.2展望 (11) 参考文献 (12) 绪言 随着经济的发展，社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，由于全球气候变迁、空气污染问题以及资源的日趋短缺之故，传统的燃料能源正在一天天减少，与此同时全球还有约20亿人得不到正常的能源供应。寻找新能源成
高倍聚光光伏(HCPV)电池作为第三代太阳能发电技术正逐渐成 为太阳能领域的新焦点 经过30多年的发展，高倍聚光光伏(HCPV)电池作为第三代太阳能发电技术正逐渐成为太阳能领域的新焦点，引起了行业内企业的追逐。在日光照射较好的几个欧美国家，已通过了优惠的上网电价法，随着具有40%转换效率的Ⅲ-V 族半导体多结太阳能电池的普及和成本下降，高倍聚光光伏电池市场进入快速增长期。与前两代电池相比，HCPV采用多结的砷化镓电池，具有宽光谱吸收、高转换效率、良好的温度特性、低耗能的制造过程等优点，使它能在高倍聚焦的高温环境下仍保持较高的光电转换效率。高倍聚光光伏系统技术门槛较高且行业跨度大，涵盖半导体材料及工艺制造、半导体封装、光学设计制造、自动化控制、机械设计制造、金属加工等领域。HCPV行业的产品包括了多结电池片外延材料、光电转换芯片、光接收器组件、聚光器、光伏模组、双轴跟踪器等。 电池芯片采用多结技术大幅提高光电转换效率 与硅基材料相比，基于III-V族半导体多结太阳能电池具有最高的光电转换效率，大致要比硅太阳能电池高50%左右。III-V族半导体具有比硅高得多的耐高温特性，在高照度下仍具有高的光电转换效率，因此可以采用高倍聚光技术，这意味着产生同样多的电能只需要很少的太阳电池芯片。多结技术一个独特的方面就是材料——可选择不同的材料进行组合使它们的吸收光谱和太阳光光谱接 近一致，相对晶硅，这是巨大的优势。后者的转换效率已近极限(25%)，而多结器件理论上的转换效率可达68%。目前最多使用的是由锗、砷化镓、镓铟磷3种不同的半导体材料形成3个p-n结，在这种多结太阳能电池中，不但这3种材料的晶格常数基本匹配，而且每一种半导体材料具有不同的禁带宽度，分别吸收不同波段的太阳光光谱，从而可以对太阳光进行全谱线吸收。 HCPV芯片的生产过程如下，首先利用MOCVD技术在4英寸锗衬底上外延砷化镓和铟镓磷形成3结电池片的材料，然后在外延片上利用光刻、PECVD、蒸镀等技术，制备减反膜以及主要成份为银的金属电极，再经划片清洗等工艺，生产出HCPV芯片。HCPV芯片的主要生产商有美国的Spectrolab、Emcore，德国的Azurspace，加拿大Cyrium，中国台湾Arima、Epistar等。衬底剥离的芯片和量子点技术是目前HCPV芯片领域的新热点。 接收器要安全可靠稳定地应用于系统 聚光太阳能电池芯片被封装到光接收器中，接收器封装对太阳能电池进行保护，对会聚光均匀化，同时起到散热的作用。接收器组件还包括旁路二极管和引线端子。芯片的主要焊接工艺有回流焊和共晶焊，二者最主要的区别在于前者使用助焊剂焊接，在焊接后需要清洗去除残留助焊剂，而共晶焊使用无助焊剂的焊片焊接。为了将电从芯片导出，需要进行金带键合将芯片和外围电路连接起来。接收器组件的检验指标主要包括空洞率和电性能测试，空洞率是检验焊接良好与否的标准。电性能方面，5.5mm×5.5mm接收器组件在500倍太阳光下的光电 转换率高达38.5%以上。在实际使用中，还需要将接收器组件与二次光学器件、散热器封装在一起，组成完整的接收器。二次光学器件可以降低对跟踪器高精准度的要求，并使通过涅尔透镜聚焦后的光斑更加均匀地照射到电池芯片上。 二次光学元件通常是光学玻璃棱镜或中空的倒金字塔金属反射器。为了最大限度地利用太阳能资源，节省芯片材料以降低成本，可以提高电池的聚光倍数，
砷化镓薄膜电池聚光技术 随着全球化石能源的日渐枯竭和人类环保意识的 逐步增强，以光伏为核心的太阳能发电事业近年来有了快速发展。但光伏电力比传统火电价格高达4-6倍以上，完全市场化运营特别是为普通老百姓所接受还有一定困难。根据最近刚刚结束的京都议定书修改，未来高耗能产品输出将受到严格限制。生产过程须高耗能的单、多晶硅太阳能电池将面临严苛挑战。而具环保低耗能且发电转换效率更高的砷化鎵太阳能电池，估计将逐渐取代晶硅太阳能电池市场。目前市场上量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15％上下，为了提炼晶硅原料，需要花费极高的能源，所以严格地说，现今的晶硅太阳电池，也是某种型式的浪费能源。而砷化鎵太阳能电池，由于原料取得不需使用太多能源，而且光电转换效率高达38％以上，比传统晶硅原料高出许多，符合修改后的京都议定书规范，估计未来将成市场主流。 为了解决这一问题，人们不得不把眼光盯向薄膜电池，使近年薄膜电池异军突起，引起投资者的极大兴趣。但薄膜电池光电转换效率相对较低，特别是砷化镓薄膜电池价格昂贵，目前仅在空间领域应用，给光伏产业的大规模发展带来一定制约。而采用砷化镓薄膜电池聚光跟踪发电系统即所谓HCPV系统，却能实现光热与光伏的综合利用，并充分降低
生产成本、提高转换效率，为光伏产业更大发展开辟新的市场空间。 一、砷化镓薄膜电池聚光跟踪发电系统的基本构想 在光伏发电产业中，单晶硅和多晶硅等硅基光伏电池几乎占到全部产量的94%以上。由于近年太阳能级硅材料供不应求，且持续大幅度涨价，在一定程度上制约了硅基光伏电池的发展。因此，如何提高光伏电池的转换效率和降低光伏电池的生产成本，成为目前光伏产业必须研究和解决的核心问题。人们一方面在研究和扩大太阳能级硅材料的生产，另一方面又在研究和推广不用或少用硅材料来生产新的光伏 电池。在这样一种背景下，非晶硅、硫化镉、碲化镉及铜铟硒等薄膜电池应运而生，乘势发展。上述光伏电池中，非晶硅电池效率低下，且稳定性有待提高。尽管硫化镉、碲化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池效率高，成本较晶体硅电池低，且易于大规模生产，但是镉有剧毒，会对环境造成严重污染，硒和铟是储量很少的稀有元素，因此大规模发展必将受到材料制约。而砷化镓化合物材料具有十分理想的禁带宽度以及较高的光吸收效率，适合于制造高效电池。此外，还可以通过叠层技术做成多结砷化镓基电池，以进一步提高转换效率。但是，由于砷化镓基材料价格昂贵，砷化镓薄膜电池目前只在航天等特殊领域应用，离地面应用的商业化运行还有很大距离。