2009国际薄膜太阳能光电技术与设备发展研讨会
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2009年中国第一届光伏建筑一体化(BIPV)先进技术及应用研讨会邀请函尊敬的:光伏建筑一体化(Building Integrated PV)技术已成为当今世界建筑业与太阳能利用相结合的主推发展趋势,也给光伏产品的开发、应用及市场带来了新的商机。
在全球遭受经济危机影响的情况下,2009年全球的光伏市场与2008年相比依然以以超过20%的速度稳步增长。
2008年建设部与财政部出台《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020年)》(国发[2005]44号)、《可再生能源中长期发展规划》(发改能源[2007]2174号)和《可再生能源发展专项资金管理办法》(财建[2006]237号)。
在2009 年3 月财政部再次会同建设部出台了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》政策以及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。
而后财政部、科技部、国家能源局于2009年7月16日又推出了《关于实施金太阳示范工程的通知》(财建[2009]397)号;以及目前正在制定、计划年内出台的《新能源产业振兴和发展规划》等。
在陆续出台了这些法规政策后,很大程度上促进了中国光伏应用市场的发展。
相信随着全球经济市场的逐渐复苏和中国政府对日益严峻的节能减排工作的强力推进,光伏建筑一体化应用系统将成为市场主流。
2008年中国奥运会的部分场馆应用了BIPV技术,而在2010年上海世界博览会上,将展示世界上最大的BIPV建筑群,总容量将超过4MW。
BIPV光伏系统不需另占土地,能省去光伏系统的支撑结构、省去输电费用的同时,还具备替代常规建筑材料,节省材料费用等优点,还可与建筑施工结合、节省安装成本,实现分散发电、避免传输和分电损失(5~10%),从而有效降低输电和分电投资和维修成本。
BIPV 不仅是组件技术,更是系统工程,如何研制高效可靠的建筑材料化组件、如何设计最为优化的BIPV系统、如何实现高效的并网发电、遵循哪些设计标准、采用何种手段检测系统性能、未来BIPV市场如何等等都将是本论坛重点研讨的。
光电转换技术的发展与研究随着社会科技的不断进步,光电转换技术已经成为了现代科技领域的热点之一。
该技术将光能、化学能和电能有效地转换成相互可转换的能量形式,为当今世界提供了一个高效、可靠的能源选择。
本文将就近年来光电转换技术的发展、应用以及未来的研究方向进行探讨。
一、光电转换技术的发展人类早在数百年前就开始探索光电转换领域的基础知识。
1779年,意大利科学家伏打发现了电池,使得人类首次将光能转化为电能。
20世纪初,伏打效应也被人们重视,一些实验室开始对光电材料的制备和性质进行研究。
1941年,美国科学家奥茨开发出有机金属卤化物光电材料基础,开创了现代光电转换技术的先河。
到了20世纪中后期,光电转换技术已经接近于成熟。
在晶体管和太阳能技术的开发过程中,人们发现了高效的光电转换材料。
1970年代和1980年代,钙钛矿材料和有机/无机杂化材料被广泛研究,这些研究显著提高了光电转换效率。
目前,人们已经可以制备出具有高效能量转换效率的薄膜太阳能电池,用于城市的采光照明,汽车的照明雾灯等多个领域。
二、光电转换技术的应用1. 太阳能电池太阳能电池属于光电转换技术的一种,主要是将太阳能转化为电能,为现在的社会提供高效、环保的能源。
太阳能电池的应用领域包括居住和商业建筑的照明和供电,电动汽车以及通信基站的供电等。
2. 光电探测器光电探测器是另一种常见的光电转换技术应用,主要用于红外对抗、紫外线、雷达、接收和发信机的信号采集。
目前,光电探测器已经被广泛应用于安全监控、现场调查、医疗诊断等领域。
3. LED灯LED灯作为一种新型照明方式,由于其长寿命、低功率等优点,被广泛应用于家庭照明、道路照明、广告等场所的照明。
4. 生物医学应用在生物医学领域,光电转换技术也被应用于光动力治疗、成像和诊断。
它可以改变生物细胞和分子的状态,为疾病的治疗开辟新的途径。
三、光电转换技术的未来研究方向1. 高效太阳能电池技术未来的研究方向之一将致力于太阳能电池技术的改进,提高功率转换效率。
TCO技术报告TCO玻璃分享薄膜太阳能电池行业高成长TCO玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxide)而形成的组件。
对于薄膜太阳能电池来说,由于中间半导体层几乎没有横向导电性能,因此必须使用TCO玻璃有效收集电池的电流,同时TCO薄膜具有高透和减反射的功能让大部分光进入吸收层。
虽然目前晶硅电池占主流,薄膜电池也还存在种种问题需要解决,但是薄膜电池有其独特的优势使得发展前景广阔:转换效率和生产成本改善空间巨大,生产工序相对简单、生产能耗少,应用范围广泛;美国的薄膜产商First Solar发展非常迅速,后来者居上,已成为世界第一大太阳能电池企业;根据NanoMarkets预测,09-15年薄膜电池产量还将有16倍的增长空间,复合增速高达58%;而按照国内目前各厂商的扩产计划,国内薄膜太阳能电池企业的扩产大幅扩产将将拉动TCO玻璃需求高增长。
TCO玻璃的生产工艺TCO玻璃工艺主要分为超白浮法玻璃生产、TCO镀膜。
超白浮法玻璃生产工艺难度较高,目前世界上主要供应商有日本旭硝子、美国PPG、法国圣戈班等,国内供应厂家有限,目前仅金晶科技、南玻、信义能够供货。
太阳能TCO镀膜玻璃当前以FTO玻璃为主,AZO玻璃将成为未来发展趋势,主要采用化学气相沉积法(FTO玻璃)和磁控溅射法(AZO玻璃)。
太阳能TCO玻璃供给有限,发展空间巨大当前太阳能TCO玻璃生产控制在少数国外厂商手中,如板硝子、旭硝子、AFG、PPG等;我国近年来虽然有多家研究机构和公司申请了TCO镀膜的发明专利,但仍未真正实现产业化,并且镀膜设备仍受国外生产商控制。
当前国内生产企业寥寥无几,已投产的仅有中国科技、南玻和信义,未来中航三鑫等企业将进军TCO玻璃行业。
我们看好TCO玻璃的发展空间。
产品介绍TCO玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxide,简称TCO薄膜)而形成的组件。
非晶硅及薄膜太阳能电池技术的发展与应用随着环保意识的不断提高和能源危机的日益加剧,太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源,逐渐成为了世界各国节能减排和发展可再生能源的重要选择。
而在众多太阳能电池技术中,非晶硅和薄膜太阳能电池技术因其高效、轻薄、柔性等优点,受到了越来越多的关注。
本文将探讨非晶硅及薄膜太阳能电池技术的发展历程、特点以及应用前景。
一、非晶硅太阳能电池技术的起源和发展非晶硅太阳能电池是一种利用非结晶硅(a-Si)薄膜作为光电转化层制成的新型太阳能电池。
20世纪70年代初期,斯坦福大学的英国物理学家David Adler和John W. Coburn等人,在研究等离子体物理学时,偶尔发现了a-Si材料的非晶性质和光电特性,进而发展出了非晶硅太阳能电池。
相较于传统的晶硅太阳能电池,非晶硅太阳能电池具有以下几个突出优点:1.高效:非晶硅太阳能电池的光电转换效率高,可以达到10%以上。
2.轻薄:由于非晶硅材料具有较小的晶粒大小和结构不规则,因此可以制备出非常薄的电池层,使得整个太阳能电池组件变得轻薄、灵活,便于安装和使用。
3.低成本:非晶硅太阳能电池具有制备工艺简单、原材料价格低廉的特点,因此制造成本相对于晶硅太阳能电池较低。
4.半透明:非晶硅太阳能电池可制成半透明的电池层,可以用于建筑物的幕墙、采光、遮阳等场合。
二、薄膜太阳能电池技术的发展历程和优势薄膜太阳能电池技术是指将各种材料的薄膜制成太阳能电池的光电转化层,其中包括非晶硅、铜铟镓硫(CIGS)、铜铟镓铝硫(CIGAS)等多种材料。
相比非晶硅太阳能电池,薄膜太阳能电池材料的选择更加广泛,也因此有更大的发展前景。
早在20世纪50年代,人们就开始了对于薄膜太阳能电池的研究。
当时使用的材料主要是半导体材料,但是效率较低,仅能达到不到1%。
1983年,美国联邦航空局研制出了铜铟镓硫(CIGS)薄膜太阳能电池,并在1991年实现了15.9%的能量转化效率,创造出了当时太阳能电池记录,这一技术因其高效、柔性等特点,受到了世界各国的瞩目。
中国薄膜电池产业发展现状seek; pursue; go/search/hanker after; crave; court; woo; go/run after中国薄膜电池产业发展现状在金融危机之前,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.”中国科学院电工研究所王文静博士向笔者讲道.在今年五月份上海的一次会议上,无锡尚德CEO施正荣提出了他的观点:“薄膜太阳能绝对是泡沫,要分析都是谁在炒薄膜概念这里面有行业领袖和行业专家吗我自己搞薄膜搞了一辈子,还没有发现一种技术可以让转化率高于7%,何况现在硅原料价格下降这么快,薄膜太阳能并不具备什么竞争力.”不过,笔者又听到了另一种声音,推出全球最大硅基薄膜太阳能电池的新奥光伏表示,“这不是说超过10%转换率就更有竞争力的问题,而是在不同应用领域谁更有优势的问题.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,薄膜电池就更有优势,因为面积大,系统电价就低.此外,做光电建筑一体化的话,薄膜电池也更有优势.”强生光电也认为“不能以转换率论英雄,价格才是核心.以目前建设1兆瓦光伏电站为例,晶硅组件的电站造价在2800-3000万元,非晶薄膜组件的电站造价只需1500万元.三年中,可使非晶薄膜电站造价降至1000万元人民币,而且非晶薄膜电站年发电量比晶硅电站高出10-15%,每度电的发电成本仅为晶硅的40-45%.”在光伏业内,硅基太阳电池与薄膜电池的博弈一直没有停止过,但是我们看到的事实却是:在技术创新意识和能力突飞猛进的21世纪,低价且有极大工艺改良性的产品永远能吸引投资者的目光.所以,在光伏建筑一体化愈演愈烈的今天,在“中国百万屋顶”、“金太阳工程”政策指引下,薄膜电池将在这一领域拥有绝对的优势.薄膜电池大规模商用的前提是提高光电转换效率.虽然薄膜电池的技术在几十年间有了突飞猛进的发展,但截至目前,没有一家薄膜太阳能电池公司宣布,转换效率超过10%,一般在6%左右,浙江正泰号称其光电转换效率达到9%,这在行业内已经属于最高.即便如此也只是硅基电池的一半.不过,由于耗电省、造价低,成本优势显现,薄膜电池开始受到青睐.一些多晶硅电池企业,也开始大手笔地引进薄膜电池生产线.更多的企业,直接开始制造薄膜电池,如河北保定的天威英利投资12亿元,从国外引进了兆瓦的薄膜电池生产线,在今年8月28日已经开始量产.总部位于上海的强生光电,也在江苏南通、苏州等地开建薄膜电池示范区.但是,同国际领先水平相比,我国薄膜电池的研究存在一定的差距.不过,中国可再生能源发展战略研究显示这种差距正在逐步缩小,我国在各种薄膜太阳电池的研究中,具有很好的研究基础和发展潜力.“十五”期间,“973计划”和“863计划”中分别把硅基薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池和铜铟镓硒太阳电池作为重大项目进行了立项和研究,并在“十一五”期间继续进行了立项.在“863”重点项目的支持下,四川大学和南开大学正在分别进行300千瓦碲化镉太阳电池和铜铟硒太阳电池的中试生产线研发;在“973”项目的支持下,中国科学院等离子体所和南开大学正在分别进行染料敏化太阳电池和新型高效硅薄膜太阳电池产业化技术研究工作.“现在国际上发展比较成熟的太阳能薄膜电池包括三种,非晶硅太阳能薄膜电池、碲化镉太阳能电池和铜铟镓硒CIGS太阳能电池,其中应用最普遍的是非晶硅太阳能薄膜电池,我国的很多企业和国外的EPV SOLAR、日本的Kenaka、夏普等都生产此种电池.碲化镉CdTe电池的主要生产企业是美国的Fisrt solar,由于其中的镉元素有毒,该企业承诺回收所有废弃电池.CIGS电池由于所含元素多使其生产稳定性难以把握,重复性较差使其进行大规模产业化生产比较困难.所以尽管BP、壳牌公司等已将其光电转换率大幅提高,但产能扩展有限,现在只有少量企业在进行大规模量产” 王文静介绍说.国内薄膜电池企业概述目前国内共有约三十家左右的薄膜电池生产企业在建或拟定项目不算在内,其中引进设备的有8-9家,共引进美国、欧洲、日本生产线约10条.这些引进生产线每条产能在40兆瓦左右,平均引进价格1亿美元,最高的一条生产线已花了12亿.另外20多家小型非晶薄膜工厂,规模小、产能低,有的只有一条兆瓦或5兆瓦生产线,设备为仿造80年代美国的早期设备,技术含量低,产品转换率在5%以下,且产品尺寸只有平方米,这些工厂产品大部分以配套园林灯具所需的小电池板为主.现挑选一些重要薄膜太阳能电池企业作简要概述.1、保定天威:保定天威薄膜光伏有限公司是保定天威保变电气股份有限公司直属子公司.天威薄膜核心技术团队包括微晶硅电池P-I-N结构及N-I-P结构的光电转换效率世界记录保持者麦耀华博士和黄跃龙博士,两位曾就职于欧洲着名的Jülich研究所,该技术涉及生产叠层电池必需的核心工艺技术.公司投资的第一条非晶硅薄膜电池生产线设备全部采购自瑞士欧瑞康已于今年8月进入量产,预计稳定转换效率%以上,后续投资4条非晶硅与微晶硅叠层技术生产线于2010年投产,届时稳定转换效率接近10%,规模将达到285MW.9月初,天威薄膜与泰国绿色能源有限公司签署了东南亚薄膜市场独家合作协议.双方约定,泰国绿色能源公司将天威薄膜作为其在东南亚薄膜光伏市场长期优选的中国薄膜太阳能组件供应商,为其太阳能发电厂项目合作服务,保证在2009~2011年的三年合作期间,向天威薄膜采购不低于70MW的薄膜电池.2、新奥光伏:河北新奥光伏能源成立于2008年4月,公司引进全球领先的硅基薄膜电池生产线,一期产能60MW,未来规模将达500MW.在今年SNEC第三届国际太阳能光伏展览会上,新奥光伏正式展出中国首块超大型㎡、转换效率达到8%的双结硅基薄膜太阳能电池板及透光BIPV光伏建筑一体化组件并举行了产品揭幕仪式.同样在这次会议上,新奥光伏总经理万克家作了题为㎡双结硅基薄膜太阳能电池板在新奥光伏生产进程的报告.新奥光伏能源引进了美国应用材料公司年产能60MW薄膜电池生产线,在设备安装完毕后的五个月内如期实现了产品下线目标.3、深圳拓日:拓日新能是国内生产规模最大、技术最先进的非晶硅太阳能电池制造商之一,非晶硅太阳能电池生产量、出口量连续四年位居全国第一.2006年圆满完成了国家科技部“十五”攻关计划中唯一的薄膜电池项目——“高效低成本非晶硅太阳能电池制造工艺及产业化技术”,在国内首次利用自主研发设备生产的非晶硅电池稳定效率达到5%以上;公司研发的“整体式非晶硅光伏电池幕墙”获得联合国工业发展组织“全球可再生能源领域最具投资价值的十大领先技术——蓝天奖”.公司公告称将在2013年8月底前,拟投资30亿元建设拓日新能乐山光伏产业园,目前共建有40MW的薄膜电池生产线.4、深圳创益:深圳创益科技创建于1993年,于去年底获得英特尔2000万美元的注资.据其创益公司网站上介绍,创益科技的产品除了主要采用导电玻璃和硅化气沉淀的技术来生产强光、弱光非晶硅薄膜电池外,还提供建筑光伏一体化发电系统、太阳能路灯解决方案、太阳能增氧机以及太阳能电站解决方案.1993年起家做太阳能电池的创益科技,最初给手表、计算器等做太阳能电池.不过,据投资方介绍,目前创益科技已经转向建筑外墙的大面积薄膜电池.5、浙江正泰:浙江正泰太阳能科技有限公司成立于2006年,最初的投资是3000万美元.截至目前在薄膜电池项目上的累计投资已近20亿元,试投产的20兆瓦生产线,是国内首条非晶/微晶薄膜电池生产线.公司总经理杨立友,师从着名物理学家李政道的博士研究生曾在美国太阳能行业从事过20多年的科学研究.而技术正是杨立友的优势,曾以他为主发明的纳米硅隧道结技术,是BP Solar公司多结非晶硅电池生产线是1997年建成的世界第一条10兆瓦生产线的核心技术之一,从而使正泰大面积薄膜电池组件的稳定效率首次达到9%.设备采用自欧瑞康.杨立友曾说过,正泰产品量产后,成本可以保持在元/W左右.在今年上半年,浙江正泰太阳能科技有限公司在杭州与赛伯乐成长基金及上海联合投资举行签约仪式,成功募集到5000万美元的PE私募股权投资,预计到明年,正泰薄膜电池产能将达到240MW.6、福建均石能源:提起国内薄膜电池厂家,不能不提福建均石能源,在今年5月中国国电集团进军青海,建设大规模并网发电项目的幕后推手就是均石能源.但是,均石能源又太过神秘,在笔者想方设法采访企业的时候,都被告知“公司内部有规定,回避所有媒体”.而利用各种搜索引擎发现,这家美商独资的外资企业除了广发招聘信息外,没有进一步公开的企业信息.青海省主管工业的副省长骆玉林在一次会议上透露,钧石能源是第一个深入青海,激发当地大力发展太阳能光伏并网发电产业的推动者.事实上,在发动青海攻势之前,钧石能源还在北京力克京东方,拿下了总投资额亿元的北京首个非晶硅薄膜太阳能电池项目.钧石能源在2007年从南开大学光电子薄膜器件与技术研究所获得了“非晶硅/微晶硅叠层太阳电池”关键技术,该技术由南开大学光电子所耿新华、赵颖教授领导的课题组开发完成.并获IDGVC等近1亿美元首轮风险投资.福建钧石能源有限公司是2008年2月正式在泉州成立的外商独资企业.但事实上,其法人代表林朝晖,从上世纪90年代开始,便开始涉足太阳能应用产品领域.其更早成立的泉州鲤城金太阳灯饰有限公司,系国内知名太阳能灯具生产商,产品远销世界各国.有知情人士透露,钧石能源是林朝晖涉足非晶硅薄膜太阳能电池项目后,重新注册的新公司.资料显示,钧石能源在泉州的项目,主要是建设26条非晶硅薄膜太阳能电池生产线,年产非晶硅薄膜太阳能电池板130兆瓦.而钧石的目标,是“力争成为世界上最大的太阳能薄膜电池生产企业之一”.7、天津津能:2008年津能非晶硅薄膜太阳电池的生产能力已达25MW,计划于三年内实现120MW的非晶硅太阳电池的生产规模.产品主要采用采用单室大容量、双结非晶硅薄膜太阳电池制造技术.津能主要产品为:玻璃衬底薄膜电池组件、柔性薄膜电池此为2007年与美国联合太阳能公司共同投资建设年产25兆瓦柔性非晶硅薄膜太阳能电池项目.8、南通强生光电:强生光电隶属于江苏南通强生轻工集团,2008年强生光电上马了第一条生产线,创造了单线产能、电池转换效率、设备投入产出比和批量投产时间四项全国第一,紧接着又快马加鞭,上了3条生产线,产能达到130兆瓦.强生光电目前正与美国着名真空设备制造企业合作,共享生产实践和一手数据,不断地对设备进行深度研发和及时升级.从目前整条生产线的设备投入方面来看,为尽快实现薄膜电池装备的国产化,强生光电也已与美国公司在苏州吴江建立合资企业,生产薄膜电池三大核心装备,即PECVD反应炉、真空溅射生产线和TCO导电玻璃生产线.在上海松江建立了输送线、叠合机、清洗机、磨边机等其他配套机械的生产工厂.通过在中国制造非晶薄膜全套生产设备,强生光电生产线的投入仅为那些全套引进设备的生产厂家的20%,并争取将这个数字控制在10%-15%之间,也就意味着35兆瓦整线投资不超过1000万美元,产品折旧费控制在每瓦美元左右.而且正在计划自已制造TCO设备、自行生产TCO玻璃,这样可使原料成本降低40%以上.强生光电有望在2010年底产能达到500兆瓦,成为中国最大的非晶硅薄膜电池生产基地,目前强生光电薄膜电池转换效率已达到%.9、蚌埠普乐新能源:2006年4月,半导体行业出身的孙嵩泉博士和合作伙伴陈良范博士,从美国硅谷来到蚌埠经济开发区,创办了专门生产薄膜太阳能电池的普乐新能源有限公司.1年后,普乐的第一条6MW非晶硅电池生产线顺利投产.普乐新能源由美国普乐光电技术有限公司、蚌埠市建设投资有限公司、安徽亚盛科技有限责任公司、成都创业投资管理有限公司共同出资设立,目前普乐新能源年产25兆瓦生产线全面投入生产,年产75兆瓦非晶/微晶硅薄膜太阳能光伏电池项目正在建设中,将于今年底完工.公司目标为2010年非晶/微晶硅薄膜太阳能电池生产能力达到100兆瓦,到2012年生产能力将达到200兆瓦.10、苏州百世德:2008年2月,江苏百世德太阳能科技有限公司破土动工,该公司由赛维LDK董事长彭小峰自己和家族成员共同投资,与赛维并无投资控股关系.彭小峰夫人亲自坐镇百世德,担任法人代表,并从美国、台湾地区高薪聘请了大批半导体专家,华虹NEC前总裁方朋担任CEO.江苏百世德太阳能高科技有限公司,计划分阶段达到总产能为1GW的薄膜太阳能电池组件设计产能,通过与全球顶尖太阳能设备供应商Applied Materials以及其他主要设备供应商的紧密合作,百世德将应用成熟的微晶硅薄模技术生产面积为的薄膜太阳能电池组件,起初将达到%的稳定转换率,随后将不断提高至10-12%.目前公司一期130兆瓦薄膜电池生产线或将于年底试生产,另外,于今年6月中旬,由中广核能源开发有限责任公司、江苏百世德太阳能高科技有限公司和比利时Enfinity公司组建的“联合体”以元/度的价格中标敦煌10兆瓦光伏并网发电项目.11、无锡尚德:2007年12月28日,占地近200亩,投资总额3亿美元,首期建设第一条60兆瓦硅薄膜电池生产线的尚德上海硅薄膜太阳电池研发及生产项目在上海漕河泾开发区浦江高科技园区的三鲁河畔举行开工仪式.历时近两年的工程,于今年7月初,尚德上海工厂第一片平米薄膜太阳能组件终于成功下线.公司预计到2010年将形成400MW的生产能力,设备主要采购自美国应用材料.12、河南阿格斯:河南阿格斯新能源有限公司25MW非晶硅薄膜太阳能电池项目于2008年11月破土动工,今年8月中旬正式投产.阿格斯新能源总设计规模500MW,用地318亩,一期仅设备投资就达7300万元人民币.河南阿格斯新能源有限公司的首席执行官赵一辉是河南新郑人,获得美国亚产桑那州立大学电子工程学博士学位.因在光电材料制备和特性研究方面的卓越贡献,成为国际IEEE国际电器与电子工程最具影响力的学术团体协会的终身会员.回国创业前任美国阿格斯太阳能有限公司首席执行官.我国薄膜太阳能电池生产设备现状与晶体硅电池生产相比,薄膜电池生产制造广泛使用真空镀膜等技术,更似半导体行业,因此技术水平高低直接影响产品良率,间接影响到企业的盈利能力.此外,由于薄膜电池技术发展时间较短,并未形成通用技术和通用设备,目前提供大尺寸薄膜电池设备交钥匙工程的主要是美国的应用材料公司AMAT、瑞士的Oerlikon以及日本的ULVAC等几家.设备折旧是薄膜电池的主要成本之一,根据目前市场报价,同容量薄膜电池生产线的价格是晶硅的6-10倍,而在主要原材料供应方面,目前均为国际巨头垄断,价格高且无保障.另外,在采访中了解到,薄膜电池的主要原材料包括玻璃导电玻璃及其他玻璃、EVA、靶材以及气体.薄膜电池对导电玻璃要求较高,目前国内厂商实力较弱,市场主要由日本NSG和美国AFG瓜分.随着国内薄膜产量的爆发,很有可能出现供应紧张的格局.靶材目前的国内供应仍被国际大厂把持,德国贺利氏是全球最大的供应商,在国内市场占有率超过60%.另外,国内目前没有企业生产硅烷,而主要国际大厂扩产有限,加之LCD 等需求量居高不下,硅烷供应仍偏紧张,价格维持高位并不排除继续上涨的可能.由于硅薄膜太阳能电池的生产设备和工艺是一体的,制造设备必须在研究材料和工艺的基础上才能实现,而制造商的研究投入要求回报,从而导致硅薄膜太阳能电池设备昂贵,其生产设备的价格比晶硅太阳能电池生产设备贵3倍以上,以25MWp的非晶硅太阳能电池生产线为例,设备投资额7000万~9000万美元,其设备费用约占薄膜太阳能电池制造成本的20%~30%.自2004年以来,薄膜太阳能电池发展十分迅速,同时,为改变其转换率较低的缺点,一些大型的半导体设备制造商都投入大量的人力和物力进行研究.薄膜电池行业的大量工艺涉及真空镀膜技术,镀膜技术水平、沉积速率直接影响产品良率和生产效率,间接影响到赢利能力.目前在国内能提供完整生产线的生产型企业有东莞宏威数码、上海曙海太阳能、北京北仪创新真空技术有限公司等几家公司.北方微电子、沈阳科学仪器、苏州思博露等企业则能提供覆膜沉积设备;北京德雷射科、深圳大族激光、武汉三工、珠海粤茂等企业能提供激光划线、刻蚀等设备.另外,苏州德龙激光有限公司成功开发出面向大幅面30MW薄膜太阳能电池的激光刻蚀设备以及激光去边设备,成为国内第一家向大幅面薄膜太阳能电池生产厂商提供激光加工设备的公司.至今为止已成功交付使用6台刻蚀设备.而像强生光电、普乐新能源等企业则自已研发相关设备供自己使用.宏威集团创立于2000年,为一家致力提供先进生产设备和工艺技术的全球性供应商,总部设在香港.宏威集团于发展初期进军光盘生产设备行业,并在空白光碟设备市场不断发展强大.宏威在自动化系统和工艺工程上,拥有雄厚的专业技术力量,结合其薄膜和真空镀膜等核心技术,将集团业务扩展至光伏等产业,能自主研发生产大面积、高产能、全自动非晶硅薄膜整套生产系统的企业,在河南安阳参与投资的河南新能光伏有限公司已于9月初成功试产第一片非晶硅薄膜电池.在今年的SNEC第三届太阳能光伏会议现场,上海曙海太阳能有限公司CTO奚建平作了题为双星-300030MW非晶硅薄膜光伏组件生产线的报告,把曙海太阳能薄膜设备推到了产业前台.标志着我国在光伏产业高端半导体薄膜核心设备与工艺经历了引进,消化吸收,仿制与改进等阶段以后,已经开始进入全面自主创新阶段.该设备采用非晶硅薄膜单结光伏电池生产技术,光电转换效率≥6%,生产成本在元/W.其核心设备:新一代等离子强化型化学气相沉积PECVD系统拥有完全自主知识产权,在多基板-致密沉积类别的设备家族中,解决了射频不稳定和高温操作等弊端,占据了光伏设备技术的世界领先地位.预计到2013年实现设备销售总额600MW.北京北仪创新公司是拥有50余年真空镀膜设备的研发和生产过程丰富经验的专业企业.同时也是最早与多所科研院校合作,成功进行多项非晶硅薄膜太阳能电池试验设备制造的企业.公司通过对“在高真空环境下进行的大面积磁控溅射”和“多片化学气相沉积PECVD”两项关键技术的产业化研究,2006年率先自主研发出我国首条非晶硅薄膜太阳能电池生产线成套技术和设备,是国内唯一实现销售收入的设备制造厂家,目前已为3家用户提供了总计20MW的成套生产线设备.北仪创新公司生产的非晶硅太阳能电池生产线覆盖整个非晶硅太阳能电池生产过程所需的设备及工艺,从采购的TCO透明导电膜玻璃一直到封装完好的非晶硅电池,整个项目为交钥匙工程.整条生产线主要包括:玻璃磨边、玻璃清洗、玻璃钻孔、预热炉、冷却炉、老化炉、PECVD设备、PVD设备、激光刻膜设备、封装层压设备、电池I-V检测设备等.“当前,薄膜电池项目基本还是以设备供应商提供完整的生产线及技术为主,投入的固定成本还是居高不下.但是当工艺成熟,不久的将来,薄膜电池组件企业在购买设备时将有更多的选择,用户可以购买各个环节的专用设备来配置一条完整的生产线,这种生产线可以为其公司的电池品牌高度定制,不再受生产线的约束.”生产非晶硅薄膜光伏激光刻蚀设备的珠海粤茂激光设备工程有限公司章曙东工程师向笔者说道.后记:随着美国First Solar公司宣布,将在中国内蒙古鄂尔多斯建设一个2G瓦2000兆瓦的大型发电厂后,国内的光伏薄膜电池再一次被推到了风口浪尖.此外,也First Solar有意在中国拓展供应链,以满足薄膜电池组件的生产和回收利用,这也意味着,该企业将可能通过在中国本地建设一个生产电池的基地,以便将电池就近提供给当地电厂使用.。
太阳能光电转化技术的发展与应用随着世界经济和能源需求的增长,全球的资源供应和环境污染问题日益严峻。
传统的能源供应方式已经无法满足人类的能源需求,因此需要寻找新的能源供应方式。
太阳能是一种无限而且清洁的能源,由于光伏技术的发展,太阳能被越来越多地应用于发电、生活和交通等领域。
本文主要探讨太阳能光电转化技术的发展与应用。
一、太阳能光电转化技术的发展历程太阳能光电转化技术的发展可以追溯到19世纪末。
最早的太阳能发电技术是热力发电技术,通过反射聚光镜将太阳能转化为热能,然后驱动蒸汽涡轮发电机发电。
上世纪70年代,随着光伏技术的诞生,太阳能就成为了一种可持续的、清洁的能源供应方式。
目前最常见的光伏技术是硅基太阳能电池技术,它通过将光能转化成电能实现了太阳能的利用,被广泛应用于太阳能发电和太阳能热水器等领域。
二、太阳能光电转化技术的原理和分类太阳能光电转化技术基本原理是通过光敏材料吸收太阳能中的光子,将光能转化为电能。
光敏材料一般是半导体材料,由于其特殊的电荷微观结构,使得在受到光照时,可以产生电子-空穴对,进而构成电池。
根据光敏材料的种类和电池结构的差异,太阳能电池可以分为单晶硅、多晶硅、非晶硅等不同类型。
其中单晶硅电池转化效率最高,但制作成本较高;非晶硅电池制作成本较低但效率较低。
此外,还有器件材料为染料的染料敏化太阳能电池和薄膜太阳能电池等。
三、太阳能光电转化技术的应用太阳能光电转化技术的应用范围十分广泛,包括太阳能发电、太阳能热水器、太阳能电池板、太阳能灯具等。
其中,太阳能发电是最重要的应用之一,其长期以来被广泛应用于地面和太空发电等领域。
随着光伏技术的发展,太阳能电池的转化效率不断提高,其供电范围也逐渐扩大。
目前,太阳能发电以及太阳能电池板已经是应用最广泛的太阳能光电转化技术之一。
四、太阳能光电转化技术的局限和发展前景当前,太阳能光电转化技术的前景一片光明。
随着技术水平和生产规模的不断提高,太阳能电池的转化效率已经接近理论极限。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长,传统能源资源的枯竭和环境问题的日益严重,寻找清洁、可再生的能源已成为人类社会发展的迫切需求。
太阳能作为一种无限、无污染的可再生能源,越来越受到人们的关注。
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为一种高效、低成本的太阳能电池技术,在近年来得到了广泛的研究和应用。
本文旨在全面深入地探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状、发展趋势以及面临的挑战,以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理和性能特点进行详细介绍,以便读者对其有一个清晰的认识。
然后,本文将重点分析铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展,包括材料制备、结构设计、性能优化等方面,以及目前面临的主要问题和挑战。
在此基础上,本文将探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的未来发展趋势,包括新型材料、新工艺、新技术等方面的研究和应用前景。
本文还将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池在可再生能源领域的应用价值和前景进行展望,以期为推动该领域的发展提供有益的参考。
二、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理与结构铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池是一种基于多元金属硫化物吸收层的光伏器件,具有高效、低成本和环境友好等特点。
CIGS太阳能电池的基本原理是光电效应,即太阳光照射到电池表面时,光子被吸收层中的金属硫化物吸收并激发出电子-空穴对,这些载流子在电池内部电场的作用下分离并收集,从而产生光生电流。
透明导电层:通常采用氟掺杂氧化锡(FTO)或铟锡氧化物(ITO)等透明导电材料,用于收集光生电子并传输到外电路。
CIGS吸收层:是电池的核心部分,由铜、铟、镓和硒等元素组成的多元金属硫化物,具有较宽的吸收光谱和较高的光电转换效率。
缓冲层:位于CIGS吸收层与透明导电层之间,通常采用硫化镉(CdS)或硫化锌(ZnS)等材料,用于减少界面复合和提高电池性能。
金属背电极:通常采用铝(Al)或银(Ag)等金属材料,用于收集光生空穴并传输到外电路。
收稿日期:2009-12-07基金项目:国防科技大学校预研项目(JC08-01-06)作者简介:郑春满,1976年出生,博士,副教授.主要从事能源材料研究。
E -mail :zhengchunman@sohu.com 薄膜太阳能电池光电转换材料研究进展郑春满郭宇杰谢凯韦永滔(国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073)文摘在对太阳能电池基本原理进行介绍的基础上,综述了近年来光电转换材料的发展情况,重点对各种材料的优缺点、制备方法以及未来的发展趋势进行探讨。
关键词太阳能电池,薄膜,光电转换材料,转换效率Recent Progress in Developing Photoelectric ConversationMaterials for Thin-Film Solar CellsZheng ChunmanGuo YujieXie KaiWei Yongtao(Department of Material Engineering and Applied Chemistry ,School of Aerospace &Materials Engineering ,National University of Defense Technology ,Changsha 410073)Abstract The photoelectric conversation materials are the key part ,which decides the conversation efficiency ofthe thin-film solar cells.The photoelectric conversation materials that can be used in the thin film solar cells mainly include inorganic semiconductor materials and organic materials.In the present paper ,the basic principle of thin film solar cells is introduced and the development of the two materials is reviewed.The advantage and disadvantage ,the preparation methods and the future trends of every material are discussed.Key words Solar cells ,Thin-film ,Photoelectric conversation materials ,Conversation efficiency1引言太阳能电池作为解决人类所面临的能源与环境问题的最佳选择,具有来源广泛、使用方便、无污染等优点,在航空、航天、通讯及微功耗电子产品等领域具有广阔的应用前景[1],因而逐渐成为研究的重点方向和主流[2-3]。
中国电科郭永兴:设备永远是四十五所发展主业佚名【摘要】@@ 国产设备已基本满足太阳能电池制造需求邸允柱:设备和材料是光伏产业发展的基础,有关材料,尤其是多晶硅材料,随着国内生产线不断加紧建设,已经能够基本上满足光伏产业所需,而设备行业一直以来基础薄弱,你如何看待目前国内光伏设备生产行业?国产设备是否能满足光伏产业所需.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2010(039)011【总页数】3页(P52-54)【正文语种】中文国产设备已基本满足太阳能电池制造需求邸允柱:设备和材料是光伏产业发展的基础,有关材料,尤其是多晶硅材料,随着国内生产线不断加紧建设,已经能够基本上满足光伏产业所需,而设备行业一直以来基础薄弱,你如何看待目前国内光伏设备生产行业?国产设备是否能满足光伏产业所需?郭永兴:经过数年的艰苦努力,我国光伏设备企业已基本具备太阳能电池制造整线装备能力,可提供10种太阳能电池大生产线设备中的9种,其中有6种(扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机、石英管清洗机、低温烘干炉)已在国内生产线占据主导地位,2种(管式PECVD、快速烧结炉)和进口设备并存,但份额在逐步增大,3种(全自动丝网印刷机、自动分拣机、平板式PECVD)则依赖进口。
组件生产用的层压机等在行业获得广泛应用,单晶炉已出口,DXQ-601型太阳能多线切割机已批量进入国内材料加工企业,填补了国内空白。
邸允柱:提高转换效率,降低光伏成本一直是光伏企业努力的方向。
作为设备企业如何帮助客户做到这两点?郭永兴:在大规模生产中,产品稳定性非常重要,真正要达到较高的光电转换率,对于硅材料质量以及工艺技术水平要求都很高,而设备的可靠性、自动化程度又直接影响企业的竞争力,今后设备将以提高电池转换效率、降低生产成本、节能环保为发展目标。
作为设备企业,我们要和客户密切保持联系和沟通,加强新工艺、新技术的研制开发,不断提升设备的适应性,开展技术创新,提高设备工艺物化,从设备和工艺两方面来提高转换效率、降低光伏成本。