AE世界光伏最新进展和前景分析-王斯成

1世界最新光伏动态和国内政策分析国家发改委能源研究所2011年 10月 28日 江苏 常州光伏系统设计与应用培训班王斯成目 录什么是光伏发电；国内光伏工业现状；分布式发电是关键光伏市场发展展望2什么是光伏发电？光伏发电是先进的固态发电技术31954年美国贝尔实验室光伏电池、组件和方阵单体 组件 方阵光伏电池 光伏组件光伏方阵4光伏发电的特点1.体积小、重量轻。单位重量比功率： 50-1000W/kg；2.寿命长 ： 20-50年（工作 25年，效率下降 10-20%）；3.零排放 ：无燃料消耗，无噪声，无污染；4. 发电不用水 （高倍聚光电池也如此）：可以在荒漠地区建设；5. 运行可靠 ：无机械转动部件，使用安全，免维护，无人值守；6.太阳能资源永不枯竭 （至少 50亿年）：各地区差异不大，分布式电站；7. 生产资料丰富 ：硅材料储量丰富，为地壳上除氧之外的丰度排列第二，达到26%之多；8. 不单独占地 ：可以安装到建筑上（ BIPV ）；9. 与峰值负荷重叠，起到削峰作用，属于 “ 黄金电力 ” ；10.规模大小皆宜： 10W-100GW ，可以 “ 搭积木 ” 式建设和安装；11.安装简单：建设周期短，安装成本低；12.能量回收期短： 0.8-3.0年；能量增值效应明显： 8-30倍13.规律性强，可预测：调度比风力发电容易；14.降价潜力大：系统造价：→ 1$/Wp，发电成本： 6￠ /Kwh太阳能光伏发电的优点51.功率密度低：（ 1000W/m 2)；2.能量输入不连续：白天有，晚上没有；晴天有，阴天没有；3.大规模存储技术尚未解决，大规模应用没有自身调节能力；4. 小规模应用可以用蓄电池，昂贵且寿命短；5. 目前成本太高：系统投资： 1.5万元 /kW; 1.0-2.0元 /kWh;太阳能光伏发电的缺点（都不是致命的）光伏发电技术进展6商品化的太阳电池组件和效率就光伏技术来讲，三条技术路线：聚光太阳电池、薄膜太阳电池和晶体硅太阳电池。三条技术路线都可以在2020年以前达到商业化可竞争。7常规晶体硅太阳电池单晶硅太阳电池实验室最高效率： 24.7%商业化批量生产效率： 17%多晶硅太阳电池实验室最高效率： 20.3%商业化批量生产效率： 16%常规晶体硅太阳电池8光伏产业链及产业范围太阳级硅材料制造硅锭及硅片制造电池制造组件封装系统工程各环节专用材料制造光伏材料、器件、组件、系统的检测设备制造各环节专用设备的制造业光伏系统及系统平衡部件制造业UMG 多晶硅提纯过程9UMG 多晶硅与改良西门子法多晶硅生产工艺之比较10宁夏银星 UMG 冶金法多晶硅技术指标宁夏银星 UMG 冶金法多晶硅组件2007年的 UMG 材料制造的光伏组件，年衰降率小于 1%。11工业化光伏电池的效率晶体硅太阳电池的技术进展12晶体硅太阳电池的技术进展前后表面工艺加体电池改进可最大限度减少电流损失。前电极细删或背接触工艺选择性发射极和表面钝化减反射和陷光工艺体电池的质量和薄型化背表面钝化和背反射Fraunhofer 太阳能研究所最新研制的高效电池结构等离子织构化表面：低反射且有好的“陷光”效果激光烧点接触：低电阻率和高电压热氧化：背表面钝化，高的内部发射率已经开发出 99微米厚，效率高达 20.3% 的多晶硅高效电池。13德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ Fraunhofer ISE ）宣布，该机构研制的以 n型半导体为底板，然后在其上面形成较薄的 p型半导体层的单晶硅太阳能电池，其能量转换效率达到了 23.4 ％ 。太阳能电池单元面积为 2cm 见方。 Fraunhofer ISE有可能量产该款电池 。晶体硅太阳电池的技术进展晶体硅太阳电池的技术进展电池背表面介电钝化激光烧 -点接触：几秒钟 15万个欧姆接触点。14晶体硅太阳电池的技术进展细删 选择性发射极晶体硅太阳电池的技术进展Q-Cell 公司已经开发出组件全面积效率超过 17% 的单晶硅组件和效率超过 16% 的多晶硅组件（比国内高 2个百分点）。15背接触太阳电池 – 黑电池美国 SunPower 公司 22％效率的黑电池 日本 Sharp 公司效率 20％的黑电池实验室最高效率： 26.8%背接触太阳电池 – 黑电池美国 SunPower 公司 22％效率的黑电池 日本 Sharp 公司效率 20％的黑电池实验室最高效率： 26.8%16三洋电机高效、超薄 HIT电池日本三洋 HIT 电池商业化电池效率 23% ， 超薄电池（ 98微米 ）效率 22.8％ 。The SunPower E20 moduleOn June 8th, 2011, SunPowerCorporation (San Jose, California, U.S.) launched a new series of solar photovoltaic (PV) modules which it says offer total area conversion efficienciesgreater than 20%. 电池效率： 22.8%171、涂敷低熔点合金铜线的网删，避免了粗的主删线和高温焊接；2、网删连接到背部的主删，减少了前表面的遮挡；3、网删接触点是常规电池的 18 倍（ 2100 个接触点）；4、高效（尤其在低辐照条件）；5、工艺比 SunPower 电池简单得多，低成本。晶体硅太阳电池的技术进展Ｈ I Ｔ电池结构示意图?兼有 c-Si 、 薄膜硅的优点?高效率 (>21%)?结构相对简单?稳定性好?低温工艺 (<200 oC)18薄膜太阳电池CIGS 薄膜太阳电池，最高效率 19.9%，商业化 12%。CdTe太阳电池最高效率： 16.9%商业化： 9-11%非晶硅 薄膜太阳电池，最高效率： 12.8%（稳定）商业化： 6-8%下一代 薄膜太阳电池非晶硅太阳电池结构5-7% 9-10% 8-12%19效率高达 12%的非晶硅太阳电池夏普宣布非晶硅薄膜电池效率上升至 12%，这是 a-Si薄膜电池转换效率的 巨大飞跃 。新的大型工厂将在 2011年开始批量生产双结技术的 a-Si薄膜电池。碲化镉（ CdTe）和铜铟镓硒（ CIGS）电池结构12-14% 9-11%20Gobal Solar 新型铜铟镓硒（ CIGS）电池经美国国家可再生能源实验室（ NREL ）的测试，美国的 Global Solar 在75MW 的生产线上生产出出效率 高于 13%的 柔性衬底铜铟镓硒 （ CIGS）太阳电池 ，一些太阳电池的效率甚至高达 15.3%。The National Renewable Energy Laboratory ( NREL ) has confirmed that Global Solar Energy is the first company to exceed the 13 percent efficiency mark using CIGS thin films on a flexible stainless steel substrate (Although Nanosolar claims, “NREL independently verified several of our cell foils to be as efficient as 15.3 percent . At 15.3 percent efficiency, they are the most efficient printed solar cell of any kind as well as the most efficient cell on a l o w - c o s t m e t a l f o i l . “ . Source: GreenTechMedia, May 10, 2010CIGS 电池进展 – 工业化最高效率已达到 17.2%21CIGS 电池进展 – 工业化平均效率已达到 14% 左右CIGS 电池进展 – 今后效率进展22CIGS 电池进展 – 近期的目标单厂规模 : 500MW建厂投资： < 1欧元 /Wp生产成本： < 1 美元 /Wp高倍聚光太阳电池η = 42.7%23国内高倍聚光光伏系统HCPV廊坊新澳光伏 15kW河南南阳利达光伏 3kW 为 250户居民提供电力和热水的 CPV系统24低倍聚光太阳电池国际太阳电池实验室效率日本三洋公司21.5HIT0.25 cm 2面积EPFL11.0± 0.5染料敏化电池2微米厚膜日本钟渊公司10.1± 0.2纳米硅太阳电池4.017cm 2面积德国斯图加特大学16.6± 0.4多晶硅薄膜电池1.032 cm 2面积美国国家可再生能源实验室16.5± 0.5CdTe0.410cm 2面积美国国家可再生能源实验室19.5± 0.6CIGS12.8(稳定 )± 0.70.27cm 2面积美国 USSC公司14.5(初始 )± 0.7非晶硅太阳电池4cm2面积日本能源公司30.28± 1.2InGaP/GaAs1.002cm 2面积德国弗朗霍夫（ Fraunhofer ）研究所20.3± 0.5多晶硅太阳电池聚光电池美国的 Spectrolab ， Spire公司(德国 Fraunhofer 研究所 )42.7GaAs多结电池单晶硅电池96倍聚光美国 SunPower 公司26.8± 0.8背接触聚光4cm2面积澳大利亚新南威尔士大学24.7± 0.5单晶硅太阳电池备注研制单位转换效率（％）电池种类25国际太阳电池实验室效率数据来源： NREL中国太阳电池实验室效率Domestic Highest Efficiency1.2中科院研究生院17.27HIT10× 109.7小面积南开大学11.8u-Si/a-Si 叠层电池10.2中科院等离子所7.4染料敏化电池0.502四川大学13.38CdTe0.87南开大学14.3CIGS1× 1天津电源研究所29.25GaAs电池20× 20南开大学9.2双结非晶硅电池12.5× 12.5无锡尚德18多晶硅太阳电池2× 2天津电源研究所20.4单晶硅电池面积 (cm2 )研究单位最高效率 (％ )太阳电池类型中国太阳电池实验室最高效率 （ STC： AM1.5, 1000W/m2, 25 ° C）262010年世界光伏产量和安装量世界太阳电池发货量 World Solar Cell Shipment （ MWp ）59.1% shared by China mainland + Taiwan;45% shared by China mainland.Source: PV News May, 2011240001066079004000250017591195744.3561合计32801316668663.13141028973.845其它1200595432266.1202154140103.2120美国34001300900450台湾220015081300920928833602363.9251日本3120193020001062.8657470314193.4135欧洲10800401126001088400200501010中国201020092008200720062005200420032002公历年0500010000150002000025000300002002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010公历年发货量（MW）其它美国台湾日本欧洲中国272009、 2010年国际光伏市场和安装量? 2010年世界光伏市场仍主要在欧洲，占世界总安装量的 81%。? 2010年德国安装量 7.4GW，占世界总安装量的 44.4%。Source: BSW March 28, 201151%9%6%7%7%4%2%2%4%1% 1%6%GerItaCzeJapUSFraChiSpaBelCanAusOther2009 20101008.33 2.08 1.30 2.35 2.39 3.39 4.58 5.72 6.51 8.85 14.97 44.37 2010份额（ %）16.70 1.28 0.32 0.20 0.36 0.37 0.52 0.72 0.90 1.00 1.36 2.30 7.41 2010（ GW）7.30 0.420.060.0640.290.150.160.290.480.480.410.73.82009（ GW）合计其他澳大利亚加拿大比利时西班牙中国法国美国日本捷克意大利德国国家44.4%13.8%8.1%6.0%5.3%4.2%3.1%7.7%1.9%1.2%2.2%2.2%德国意大利捷克日本美国法国中国西班牙比利时加拿大澳大利亚其他2829100.0 812.9 100.0 513合计649.8 404.9 57.7 296开阔地并网发电530.8 250.0 37.0 190城市 BIPV45.2 42.5 1.2 6路灯和分散利用35.3 43.0 1.2 6通信和工业应用28.9 72.5 2.9 15农村电气化1市场份额（％）累计安装量（ MWp)市场份额（％）年装机（ MWp)市场分类No.2010 年中国光伏市场分布今后几年世界光伏市场分析30大会报告对世界光伏市场的预测世界光伏市场预测