太阳能光伏发电应用技术1绪论

1、2021-6-281 课程内容及要求课程内容及要求 授课内容授课内容 第一章第一章 太阳能利用概述太阳能利用概述 第二章第二章 太阳辐射太阳辐射 第三章第三章 晶体硅太阳电池的基本原理晶体硅太阳电池的基本原理 第四第四章章 薄膜太阳电池薄膜太阳电池 第五第五章章 聚光太阳电池聚光太阳电池 第六章第六章 太阳电池制造太阳电池制造 要求：要求： 1.1.认真认真听课，关闭手机等电子设备听课，关闭手机等电子设备 2.2.课后查阅相关资料，扩展知识面课后查阅相关资料，扩展知识面 3.3.开卷考试开卷考试 教材：教材： 杨金焕，太阳能光伏发电应用技术（第杨金焕，太阳能光伏发电应用技术（第2 2版），电子

2、工业出版社版），电子工业出版社 第七章第七章 光伏系统部件光伏系统部件 第八章第八章 光伏系统设计光伏系统设计 第九章第九章 光伏系统的安装、调试及维护光伏系统的安装、调试及维护 第十章第十章 光伏系统的应用光伏系统的应用 第十一章第十一章 光伏发电的效益分析光伏发电的效益分析 2021-6-282 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 开发利用开发利用太阳能的战略意义太阳能的战略意义 1.1.1 化石燃料化石燃料储量正面临逐渐枯竭的储量正面临逐渐枯竭的危机局面危机局面 随着随着世界人口的增长和经济的发展，对于能源供应的需求量日益增加，目前主世界人口的增长和经济的发展，对于能源供应的需求量日

3、益增加，目前主 要是靠化石燃料来提供。要是靠化石燃料来提供。 然而然而，化石燃料的储量是有限的，全球石油可开采约，化石燃料的储量是有限的，全球石油可开采约45年，天然气大约年，天然气大约61年，年， 煤炭可开采约煤炭可开采约230年，铀大约年，铀大约71年。如果再考虑到现在世界石油消费量大约每年增年。如果再考虑到现在世界石油消费量大约每年增 长长2%，这样每隔，这样每隔35年，消费量将增加一倍。年，消费量将增加一倍。 目前目前1/5的人口消费世界上的人口消费世界上75%的能源，发达国家人均石油消费量是最贫穷的的能源，发达国家人均石油消费量是最贫穷的 全球一半人口消费量的全球一半人口消费量的15

4、倍。倍。 据据世界卫生组织估计，到世界卫生组织估计，到2060年全球人口将达年全球人口将达100110亿。如果到时所有人的亿。如果到时所有人的 矿物和能源消费量都达到今天发达国家的人均消费水平，则地球上矿物和能源消费量都达到今天发达国家的人均消费水平，则地球上35种矿物中将种矿物中将 有有1/3在在40年内消耗殆尽，包括所有的石油、天然气、煤炭（假设为年内消耗殆尽，包括所有的石油、天然气、煤炭（假设为2万亿吨）和铀。万亿吨）和铀。 2021-6-283 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 化石燃料生产化石燃料生产(消耗消耗)的峰值存在一个高峰，

5、的峰值存在一个高峰， 高峰在什么时间？高峰在什么时间？ 离现在还有多远？离现在还有多远？ 留给可再生能源技术发展的时间足够吗？！留给可再生能源技术发展的时间足够吗？！ 2021-6-284 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 日本的预测 自天然气以下为化石燃料 化石燃料生产峰值在20202030之间 2021-6-285 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 世界油气资源的开采峰值对化石燃料开采峰值有决定性影响，因此我们再观察几个世界油气资源的开采峰值对化石燃料开采峰值有决定性影响，因此我们再观察

6、几个 对油气资源开采峰值的预测。对油气资源开采峰值的预测。 2002 2002 ， Association for Study of Peak Oil (ASPO): Association for Study of Peak Oil (ASPO): 峰值位于峰值位于 20102010年年 2021-6-286 Shell 的预测 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 2021-6-287 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 2001， BP，World Energy Forum in Davos

7、 : 峰值位于峰值位于2010 ，30-40之后将消耗尽；之后将消耗尽； 2000，World Resources Institute in Washington: 峰值峰值位于位于 2019. 综合以上多种预 测,化石燃料开采 峰值位于本世纪 2030年代 2021-6-288 1.1.1 化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面局面 我国一次能源的储量均低于世界平均值，我国一次能源的储量均低于世界平均值， 2004年进口石油约年进口石油约1.1亿吨，外汇支出比亿吨，外汇支出比 前一年增加了前一年增加了30%40%。 我国能源储量与世界比较 2021-6-289

8、1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视 随着随着全球很多地区气候变暖，自然灾害频繁发生，酸雨范围越来越广，高空臭氧全球很多地区气候变暖，自然灾害频繁发生，酸雨范围越来越广，高空臭氧 层空洞扩大等现象的出现，使人们逐渐认识到治理大气环境，防止污染已经到了刻不层空洞扩大等现象的出现，使人们逐渐认识到治理大气环境，防止污染已经到了刻不 容缓的地步容缓的地步。 现在现在单是单是CO2全球每年排放量就超过全球每年排放量就超过500亿吨，并且还在不断增加。按人口平均计亿吨，并且还在不断增加。按人口平均计 算，美国每年的算，美国每年的CO2排放量为排放量为20吨吨/人人 年，德国为年，德国为12.3吨吨

9、/人人 年，日本为年，日本为8.7吨吨/人人 年。年。 “京都议定书京都议定书”对于工业化国家规定了减少温室气体排放量的指标对于工业化国家规定了减少温室气体排放量的指标。 我国我国能源消费只占世界的能源消费只占世界的8%9%，人均排放量也不算高，但是人口众多，能源利，人均排放量也不算高，但是人口众多，能源利 用率不高，能源消费以燃煤为主，而且煤炭所含的硫等有害成分很高用率不高，能源消费以燃煤为主，而且煤炭所含的硫等有害成分很高。 我国我国SO2排放量占世界的排放量占世界的15.1%，为世界第一；，为世界第一；C O2排放量占世界的排放量占世界的13.6%，列世，列世 界第二。因煤炭燃烧而排放界

10、第二。因煤炭燃烧而排放的的 SO2、CO2、NOx和烟尘分别占全国相应排放量的和烟尘分别占全国相应排放量的87%、 71%、67%和和60% ，所以备受世界关注。，所以备受世界关注。 我国我国必须作出巨大努力，来改变这种状态。必须作出巨大努力，来改变这种状态。 2021-6-2810 1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视 2021-6-2811 1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视 2003年全球一次能源消耗结构比例 世界中国 煤炭 % 24.71 74.0 石油 % 38.47 15.2 天然气 % 23.72 2.7 核能 % 6.59 0.4 水电 % 6.51 7.7 20

11、21-6-2812 1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视 太阳能是取之不尽的清洁无公害新能源。太阳能是取之不尽的清洁无公害新能源。 安装安装1KW太阳能光伏发电系统，每年可以减少太阳能光伏发电系统，每年可以减少CO2排放量排放量6002300 kg、NOx 排放量排放量16 kg、SOx排放量排放量9 kg和微粒和微粒0.6 kg。 在我国太阳能每发在我国太阳能每发1度电，扣除在生产太阳电池及设备的过程中所消耗的电力，度电，扣除在生产太阳电池及设备的过程中所消耗的电力， 可至少相当于减少可至少相当于减少CO2排放量排放量1.14kg。 2021-6-2813 1.1.3 常规电网的局限性

12、 截止到截止到2009年：全球年：全球还有还有将近将近13亿亿人口没有用上电人口没有用上电，约占全球人口的，约占全球人口的20%，主，主 要分布在非洲和亚洲的发展中国家。我国要分布在非洲和亚洲的发展中国家。我国800万万人口没有电力人口没有电力供应。其中供应。其中相当相当 大部分处在经济不发达的边远地区，由于居住分散，很难用常规电网解决用电大部分处在经济不发达的边远地区，由于居住分散，很难用常规电网解决用电 问题，没有电力供应严重制约了当地经济的发展。问题，没有电力供应严重制约了当地经济的发展。 作为不受区域限制的太阳能，是个理想的补充能源，光伏发电在这些地区大作为不受区域限制的太阳能，是个理

13、想的补充能源，光伏发电在这些地区大 有用武之地，存在着巨大的潜在市场。有用武之地，存在着巨大的潜在市场。 2021-6-2814 1.2 太阳能发电的特点 1.2.1 太阳能发电的优点太阳能发电的优点 太阳能取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类消耗的能量大太阳能取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类消耗的能量大 6000倍。只要在美国阳光丰富的西南部沙漠地区，建立一个面积为倍。只要在美国阳光丰富的西南部沙漠地区，建立一个面积为100哩哩100 哩的巨型光伏电站，所发的电力可以满足全美国的用电需要。太阳能发电安全哩的巨型光伏电站，所发的电力可以满足全美国的用电需要。太阳能发

14、电安全 可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。 太阳能太阳能随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了输电线路等损失。随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了输电线路等损失。 太阳能不用燃料，运行成本很低。太阳能不用燃料，运行成本很低。 太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下 使用。使用。 太阳能发电不产生任何废弃物，没有污染，无噪声等公害，对环境无不良影响，太阳能发电不产生任何废弃物，没有污染，无噪声等公害，对环境无不良影响， 是理想的清

15、洁能源。是理想的清洁能源。 太阳能发电系统建设周期短，方便灵活。而且可以根据负荷的增减，任意添太阳能发电系统建设周期短，方便灵活。而且可以根据负荷的增减，任意添 加或减少太阳电池容量，避免了浪费。加或减少太阳电池容量，避免了浪费。 2021-6-2815 1.2.2 太阳能发电的缺点 地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不 能或很少发电。能或很少发电。 能量密度较低，标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为能量密度较低，标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/m2。大。大 规模使用时，

16、需要占有较大面积。规模使用时，需要占有较大面积。 目前价格仍较贵，为常规发电的目前价格仍较贵，为常规发电的25倍。初始投资高。倍。初始投资高。 2021-6-2816 1.2.3 太阳能发电的类型 太阳能光发电太阳能光发电(光光伏，伏，PV，Photovoltaics) 太阳能热太阳能热发电（发电（CSP，concentrating solar power） 大致可分为大致可分为 槽式槽式太阳能热发电太阳能热发电 塔式塔式太阳能热太阳能热发电发电 碟碟式太阳能热发电式太阳能热发电 2021-6-2817 槽式太阳能热发电 2021-6-2818 槽式太阳能热发电原理图 2021-6-2819

17、塔式太阳能热发电 2021-6-2820 近代太阳塔热发电 2021-6-2821 太阳塔热发电原理 2021-6-2822 碟式太阳能热发电 2021-6-2823 1.3.1 光伏发展历史 1839年年 19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光 照射时，电流会加强，从而发现了照射时，电流会加强，从而发现了 “光生伏打效应光生伏打效应” 1877年年 亚当斯等在硒片上发现固体光伏效应，并制成了第一个硒光电池亚当斯等在硒片上发现固体光伏效应，并制成了第一个硒光电池 1883年年 美国发明家弗里兹描述了第一个

18、用硒片制造的太阳电池美国发明家弗里兹描述了第一个用硒片制造的太阳电池 1904年年 爱因斯坦发表光电效应论文爱因斯坦发表光电效应论文 1916年年 密立根提供了光电效应的实验证据密立根提供了光电效应的实验证据 1918年波兰科学家切克劳斯基发展了一种单晶硅生长的方法年波兰科学家切克劳斯基发展了一种单晶硅生长的方法 1930年年 郎格发表了郎格发表了“新的光伏电池新的光伏电池” 同年同年 肖特基发表肖特基发表 “新的氧化铜光电池新的氧化铜光电池” 1931年年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电介液，在阳光下带动电动机布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电介液，在阳光下带动电动机 1932年年 奥杜博特

19、等制成第一块奥杜博特等制成第一块”硫化镉硫化镉”太阳电池太阳电池 1941年年 奥尔在硅上发现奥尔在硅上发现光伏效应光伏效应 1954年年5月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松宣布仅仅几个月后原来效率为月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松宣布仅仅几个月后原来效率为 4.5%的硅太阳电池已上升到的硅太阳电池已上升到6%，这是世界上第一个实用的太阳电池，这是世界上第一个实用的太阳电池 2021-6-2824 1.3.1 光伏发展历史 2021-6-2825 1.3.1 光伏发展历史 美 国 贝 尔 实 验 室 制 成 的 第 一 批 太 阳 电 池 2021-6-2826 1.3.1 光伏发展历史 1

20、955年年11月霍夫曼电子半导体公司宣布可提供效率为月霍夫曼电子半导体公司宣布可提供效率为2%的商业光伏产品，的商业光伏产品， 每个电每个电 池池14mw，价格为，价格为$25， 相当于相当于$1785/W 1957年霍夫曼电子公司硅太阳电池效率达到了年霍夫曼电子公司硅太阳电池效率达到了8% 1958年霍夫曼电子公司硅太阳电池效率达到了年霍夫曼电子公司硅太阳电池效率达到了9% 1958年年3月月17日日 太阳电池首次在空间应用，装备于美国的先锋太阳电池首次在空间应用，装备于美国的先锋1号人造卫星，功率为号人造卫星，功率为 0.1W，面积约，面积约100平方厘米。运行了平方厘米。运行了8年年 1

21、959年霍夫曼电子公司商业应用的光伏电池效率达到了年霍夫曼电子公司商业应用的光伏电池效率达到了10% 同年同年8月月7日发射的探险者日发射的探险者6号人造卫星配备了号人造卫星配备了1cm2cm的太阳电池的太阳电池9600片片 1960年霍夫曼电子公司太阳电池的效率达到了年霍夫曼电子公司太阳电池的效率达到了14% 1962年年7月月23日第一个商业通讯卫星发射，功率为日第一个商业通讯卫星发射，功率为14W 1962年年 砷化镓太阳电池光电转换效率达到了砷化镓太阳电池光电转换效率达到了13% 1963年年 夏普公司生产出了实用的硅光伏组件夏普公司生产出了实用的硅光伏组件 同年，日本在灯塔上安装了一

22、套当时世界上最大同年，日本在灯塔上安装了一套当时世界上最大242W的光伏方阵，容量为的光伏方阵，容量为242W 1964年发射的大型气象卫星上装备了年发射的大型气象卫星上装备了470 W光伏方阵光伏方阵 2021-6-2827 1.3.1 光伏发展历史 1965年年 格拉瑟提出了建造空间太阳能电站的设想格拉瑟提出了建造空间太阳能电站的设想 1966年年 发射的天文观察卫星装备了发射的天文观察卫星装备了1kw光伏方阵光伏方阵 1969年年 薄膜硫化镉太阳电池效率达到了薄膜硫化镉太阳电池效率达到了 8%1972年法国在尼日尔乡村学校安装了年法国在尼日尔乡村学校安装了 一套硫化镉光伏一套硫化镉光伏系

23、统。同年系统。同年 罗非斯基研制出紫光电池，效率达到了罗非斯基研制出紫光电池，效率达到了16% 1973年德拉瓦大学建立了世界上第一个光伏与光热混合的户用屋顶系统年德拉瓦大学建立了世界上第一个光伏与光热混合的户用屋顶系统: “太阳一太阳一 号号” ，实现了并网，实现了并网运行。同年运行。同年砷化镓太阳电池效率达到砷化镓太阳电池效率达到15% 1974年日本制定了发展光伏的年日本制定了发展光伏的“阳光计划阳光计划 ” 同年同年Tyco实验室应用定边喂膜法制成了宽度为实验室应用定边喂膜法制成了宽度为1英寸、英寸、 18英寸长的的硅带英寸长的的硅带 同年同年COMSAT研究所提出无反射绒面电池，硅太

24、阳电池效率达到研究所提出无反射绒面电池，硅太阳电池效率达到18% 1976年年 多晶硅太阳电池效率达到多晶硅太阳电池效率达到10% 1976年卡尔松等制成了第一个非晶硅太阳电池，在面积年卡尔松等制成了第一个非晶硅太阳电池，在面积3.5平方厘米上效率为平方厘米上效率为1.1% 19761985年和年和19921995年美国年美国NASA刘易斯研究中心项目在世界各地安装了刘易斯研究中心项目在世界各地安装了83 套不同用途的光伏系统，如为疫苗冷藏、房间照明、通讯、水泵和教室的电视等套不同用途的光伏系统，如为疫苗冷藏、房间照明、通讯、水泵和教室的电视等 提供电力提供电力 2021-6-2828 1.3

25、.1 光伏发展历史 1977年世界光伏产量超过了年世界光伏产量超过了500KW 1978年年NASA在亚利桑那州巴巴哥印第安人保留区安装了在亚利桑那州巴巴哥印第安人保留区安装了3.5KW光伏系统，为光伏系统，为 水泵和水泵和15户居民提供电力，这是世界上第一个乡村光伏系统户居民提供电力，这是世界上第一个乡村光伏系统,1985年通电网后，年通电网后， 该系统专为社区水泵该系统专为社区水泵供电。同年供电。同年 美国建成美国建成100KW太阳能地面电站太阳能地面电站 1980年单晶硅太阳电池效率达年单晶硅太阳电池效率达20%；砷化镓太阳电池效率达到；砷化镓太阳电池效率达到22.5%；多晶硅；多晶硅

26、太阳电池效率达到太阳电池效率达到14.5%；硫化镉太阳电池效率达到；硫化镉太阳电池效率达到 9.15%。同年。同年美国美国ARCO Solar公司年产量超过公司年产量超过1MW 1981年年5月在沙特阿拉伯吉达安装了月在沙特阿拉伯吉达安装了8KW用于海水淡化装置用于海水淡化装置 1982年世界太阳电池产量超过了年世界太阳电池产量超过了9.3MW。同年。同年7月在美国达拉斯机场安装了月在美国达拉斯机场安装了 20KW光伏和光伏和140KW光热混合光热混合系统。同年系统。同年12月美国安装月美国安装1MW光伏电站，使用光伏电站，使用 了了108个双轴跟踪装置个双轴跟踪装置 1983年功率为年功率为

27、1KW的太阳能汽车在澳大利亚用不到的太阳能汽车在澳大利亚用不到20天跑完了天跑完了4000km ，最大，最大 时速时速72km/h ，平均，平均24km/h。同年。同年ARCO Solar公司在美国加州卡利萨平原建成公司在美国加州卡利萨平原建成 6MW光伏电站，占地光伏电站，占地120英亩，电力输入太平洋煤气电力公司电网，足够英亩，电力输入太平洋煤气电力公司电网，足够 20002500户家庭户家庭使用。同年使用。同年世界光伏产量超过世界光伏产量超过21.3MW ，销售额超过，销售额超过2.5亿美亿美 元元 2021-6-2829 1.3.1 光伏发展历史 1984年美国萨克拉门托市政公用公司管

28、辖区年美国萨克拉门托市政公用公司管辖区(SMUD)关闭了核电站后，建成了第一关闭了核电站后，建成了第一 个个1MW光伏光伏电站。同年电站。同年英国英国BP Solar公司在南安普敦建成了公司在南安普敦建成了30KW并网光伏系统并网光伏系统 1985年澳大利亚新南威尔士大学马丁年澳大利亚新南威尔士大学马丁 格林等研制的硅太阳电池格林等研制的硅太阳电池，效率超过了效率超过了20%20% 1986年年6月月ARCO Solar公司推出了世界第一个公司推出了世界第一个“ G-400”商业薄膜动力用太阳电池商业薄膜动力用太阳电池 组件组件 1990年年 德国提出德国提出“ 1000个太阳能屋顶个太阳能屋

29、顶”计划，每个屋顶安装计划，每个屋顶安装35KW太阳电池太阳电池 1992年在南极洲安装了一套年在南极洲安装了一套0.5kw光伏系统，配备光伏系统，配备2.4kwh蓄电池，为实验设备，照蓄电池，为实验设备，照 明，个人电脑，打印机和小型微波炉提供电力明，个人电脑，打印机和小型微波炉提供电力 1995年年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达到高效聚光砷化镓太阳电池效率达到32% 1996年年 BP Solar公司宣布碲化镉技术进入商业化公司宣布碲化镉技术进入商业化生产。同年生产。同年5月月7日图森电力公司日图森电力公司 宣布已具备铜铟硒电池生产能力宣布已具备铜铟硒电池生产能力 同年同年7月世界上第一架

30、太阳能动力飞机穿越德国月世界上第一架太阳能动力飞机穿越德国,机身上安装了机身上安装了3000片高效太阳电片高效太阳电 池池,总面积总面积21平方米平方米 2021-6-2830 1.3.1 光伏发展历史 1997年年 美国提出美国提出“百万太阳能屋顶百万太阳能屋顶”计划，到计划，到2010年要安装年要安装100万套万套 同年，日本提出同年，日本提出“新阳光计划新阳光计划” ，提出到，提出到2010年将生产年将生产43亿亿W太阳电池太阳电池 同年，同年， 欧盟提出欧盟提出“百万太阳能屋顶百万太阳能屋顶”计划，到计划，到2010年要生产年要生产37亿亿W太阳电池太阳电池 1998年单晶硅太阳电池效

31、率达年单晶硅太阳电池效率达24.7%；全球多单晶硅太阳电池产量第一次超过；全球多单晶硅太阳电池产量第一次超过 单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池 1999年年 日本太阳电池产量首次超过美国而居世界第一位日本太阳电池产量首次超过美国而居世界第一位 2000年年 全球太阳电池产量达全球太阳电池产量达278MW。日本三洋公司的非晶硅日本三洋公司的非晶硅/单晶硅单晶硅/非晶硅双非晶硅双 异质结太阳电池效率超过异质结太阳电池效率超过21% 2001年年“太阳神号太阳神号” (Helios)光伏动力飞机飞行高度超过了海拔光伏动力飞机飞行高度超过了海拔30km ，创造了，创造了 新的记录新的记录 2021-6-2

32、831 1.3.2 中国光伏的发展 19581958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。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。 19601960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅锭，制成的太阳电池雏形，效率为年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅锭，制成的太阳电池雏形，效率为 1%1%。 19621962年天津十八所和半导体所各自试制成年天津十八所和半导体所各自试制成P+/nP+/n型单晶硅电池，效率型单晶硅电池，效率6-8%6-8%。 19631963年年-1964-1964年间，十八所和半导体所紧密交流合作，年间，十八所和半导体所紧密交流合作，P+/nP+

33、/n电池效率突飞猛进。电池效率突飞猛进。 101020mm20mm2 2电池效率稳定在电池效率稳定在12-13%12-13%。 19681968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, ,曾为海曾为海 岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过10102020瓦级组件。瓦级组件。 19691969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实践 1 1号由天津十八所完成研制生产，卫星上装有号由天津十八所完成研制生产，卫星

34、上装有14001400多片多片1020mm1020mm2 2P P型型1.cm1.cm电池，电池， AMOAMO效率效率10% 10% 。 萌芽期（1958-1980年） 2021-6-2832 1.3.2 中国光伏的发展 1971年实践年实践1号发射升空，在整个号发射升空，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。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，首次使千瓦，首次使 用硅橡胶

35、囊封构，成功地运行在高盐雾环境数年之久用硅橡胶囊封构，成功地运行在高盐雾环境数年之久 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。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，风云三号卫星等所，先后为我国风

36、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。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。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。真空蒸发电池工艺。真空蒸发Ag-Al制作电极，蒸发一氧化硅作

37、减反射膜。光电转換效率达制作电极，蒸发一氧化硅作减反射膜。光电转換效率达 10%。 2021-6-2833 1.3.2 中国光伏的发展 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。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

38、。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所李文滋所李文滋 总工任首任专委会主任。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。年光伏委员会在杭州举办首届学术会议。 2021-6-2834 1.3.2 中国光伏的发展 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。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光伏培训班。年光伏专委会在云南师范大学举办首届光伏培训班。 1982年高教部成立年高教部成立“地面太阳

39、电池协作组地面太阳电池协作组”。西安交通大学、南开大学、四川大。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、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。电池的研究。 1982年国家科委制定年国家科委制定“1981-1985年第六个五年计划年第六个五年计划”中首次列入光伏科技攻关中首次列入光伏科技攻关 项目。项目。 1982年国家科委成立年国家科委成立“中国光

40、电技术中心中国光电技术中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心主原浙江科委昌金銘副主任首任中心主 任，开始了单晶硅任，开始了单晶硅/多晶硅电池和光伏系统应用的研究。多晶硅电池和光伏系统应用的研究。 幼苗明（1981-2000年） 2021-6-2835 1.3.2 中国光伏的发展 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华美光伏电子公司引进Spire公司一兆瓦生产线公司一兆瓦生产线 云南半导体厂引进加拿大云南半导体厂引进加拿大1MW生产线生产线 宁波及开封购进宁波及开封购进1MW产能部分设

41、备产能部分设备 哈尔滨克罗拉公司购进哈尔滨克罗拉公司购进1MW非晶硅设备非晶硅设备 1986年国家计委在农村能源年国家计委在农村能源“1986-1990年第七个五年计划年第七个五年计划”中列出专题中列出专题太阳电池太阳电池，全国有，全国有6 所大学和所大学和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。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。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年由电子部六所建造的第一个056风光互

42、补系统在内蒙赤峰建成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年由电子部六所建造的第一个10光伏电站在光伏电站在西西藏藏高原高原落成。落成。 2021-6-2836 1.3.2 中国光伏的发展 从从1986至至2000年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和100独独 立光伏电站等。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年在上海交通大学举行了第五届中国光伏大会 1998年在九华山举行了第六届中国光伏大会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年在云南师范

43、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。中国各种光伏应用产品大量年间，一批新兴的光伏公司应运而生。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。地对光伏产业的兴趣。 1998年开始执行世界银行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

44、是产业化技术和应用技朮的进步。术，尤其是产业化技术和应用技朮的进步。 2021-6-2837 1.3.2 中国光伏的发展 2000年以来，中国光伏技术实现了飞跃式的发展：年以来，中国光伏技术实现了飞跃式的发展： 由空间光伏由空间光伏 地面光伏地面光伏 独立电源独立电源并网发电并网发电 从光伏作坊从光伏作坊光伏工厂光伏工厂 由国内市场由国内市场国际市场国际市场 尚德率先在美国上市，带动了一批海内外光伏上市公司尚德率先在美国上市，带动了一批海内外光伏上市公司20072007年中国出口了年中国出口了1GW1GW的光伏电池，这说明了的光伏电池，这说明了 中国的光伏技术已经得到了世界的中国的光伏技术已经

45、得到了世界的承认承认 2013年年3月月18日，无锡尚德太阳能电力有限公司债权银行联合向无锡市中级人日，无锡尚德太阳能电力有限公司债权银行联合向无锡市中级人 民法院递交无锡尚德破产重整申请。据介绍，截至民法院递交无锡尚德破产重整申请。据介绍，截至2月底，包括工行、农行、月底，包括工行、农行、 中行等在内的中行等在内的9家债权银行对无锡尚德的本外币授信余额折合人民币已达到家债权银行对无锡尚德的本外币授信余额折合人民币已达到71 亿元。亿元。3月月20日，无锡市中级人民法院依据日，无锡市中级人民法院依据破产法破产法裁定，对无锡尚德太阳裁定，对无锡尚德太阳 能电力有限公司实施破产重整。能电力有限公司

46、实施破产重整。 成长期 （2000至今 ） 2021-6-2838 1.3.3 世界光伏生产与市场 历年世界太阳电池产量 年份 197719821983198419851986198719881989 产量MW 0.59.321.625.024.427.529.135.042.2 2021-6-2839 1.3.3 世界光伏生产与市场 2004年世界太阳电池产量 美国日本欧洲其他共计百分比 % 单晶硅平板电池85111115.8 29.6341.429 多晶硅电池14.2 393.5158104669.256 非晶硅室外应用14108.6739.6 非晶硅室内应用7.57.5 晶体硅聚光电池0

47、.50.5 硅带电池1625413.4 碲化镉电池67131.1 铜铟硒电池330.3 微晶硅/单晶硅 20201.7 异质结电池(HIT) 60605 总计(MW) 139602314.41401195.2100 2021-6-2840 1.3.3 世界光伏生产与市场 世界光伏应用领域 1993199619971998199920002001200220032004 消费产品18222630354045606570 美国离网户用58910131519202530 世界离网户用8151924313845607580 通讯应用16232831354046607580 离网商业应用10121620

48、253036455065 并网户用/商业27273660120199270360610 中心电站 (100kw) 22222555820 总计(MW/y)6189126153201288395520658955 2021-6-2841 1.3.3 世界光伏生产与市场 世界光伏市场的发展 2021-6-2842 1.3.3 世界光伏生产与市场 2030年世界光伏应用分类预测 2021-6-2843 1.3.3 世界光伏生产与市场 2003年 主要太阳电池生产公司所占份额 2021-6-2844 1.4 一些国家的太阳屋顶计划 1. 美国美国 1997年年6月月26日美国总统克林顿宣布，为了达到日

49、美国总统克林顿宣布，为了达到2012年使温室气体排放量比年使温室气体排放量比 1990年减少年减少7 的目标，采取的一项重要措施是实施的目标，采取的一项重要措施是实施“百万太阳能屋顶计划百万太阳能屋顶计划” ， 在在2010年前，要在全国的的住宅、学校、商业建筑和政府机关办公楼屋顶上安年前，要在全国的的住宅、学校、商业建筑和政府机关办公楼屋顶上安 装装100万套太阳能装置，光伏组件累计用量将达到万套太阳能装置，光伏组件累计用量将达到3025MW，产生的电力相当，产生的电力相当 于新建于新建35个燃煤的发电厂。个燃煤的发电厂。 美国百万屋顶计划指标 19971998199920002005201

50、0 太阳能屋顶 (万套)0.20.852.355.136.7101.4 安装光伏组件总量 (MW)39.525808203025 系统安装成本 ($/W)6.55.74.94.32.92 电价 (美分/度)2219.316.914.810.67.7 每年少排放CO2量 (万吨)0.21.33.711.1103.7351 增加就业人数 (千人)0.31.83.8114071.5 年度 项目 2021-6-2845 1.4 一些国家的太阳屋顶计划 2. 欧盟：在欧盟：在1997年提出目标到年提出目标到2010年要由可再生能源提供总能源消耗的年要由可再生能源提供总能源消耗的12%和电力和电力 供应的

51、供应的21%。为此在欧盟范围内要安装。为此在欧盟范围内要安装100万套太阳能光伏发电系统，其中万套太阳能光伏发电系统，其中50万套万套 为屋顶并网光伏系统，另外为屋顶并网光伏系统，另外50万套是独立光伏系统，为乡村供电。在万套是独立光伏系统，为乡村供电。在 2010年前要年前要 累计安装太阳能光伏系统累计安装太阳能光伏系统3000MW，大约是，大约是1995年产量的年产量的100倍，发电量大约倍，发电量大约 2.43.5TWh。 3. 德国：在德国：在1990年率先宣布并实施年率先宣布并实施“1000屋顶屋顶”计划，开始并不顺利，后来政府实计划，开始并不顺利，后来政府实 行补贴政策，在结束时安

52、装了行补贴政策，在结束时安装了2056套，套， 超额完成。在此基础上，超额完成。在此基础上，1999年开始实施年开始实施 “十万屋顶十万屋顶”计划，实行低息贷款，并且以计划，实行低息贷款，并且以0.50.6欧元欧元 / KWh的高价收购输入电的高价收购输入电 网的太阳能电力，结果单是在网的太阳能电力，结果单是在2003年就安装了年就安装了120 MW ，现在德国的光伏市场已从，现在德国的光伏市场已从 探索阶段发展成为繁荣的专业市场。探索阶段发展成为繁荣的专业市场。 4. 日本：日本日本：日本是个缺乏能源的岛国，燃料大部分依赖进口，很早就开始重视发展光是个缺乏能源的岛国，燃料大部分依赖进口，很早

53、就开始重视发展光 伏发电。通产省伏发电。通产省1974年就制订了第一个年就制订了第一个“阳光计划阳光计划”，1987年又制订了年又制订了“月光计月光计 划划”，1993年开始实施年开始实施“新阳光计划新阳光计划”，用于资助光伏发电的经费也逐年大幅度增，用于资助光伏发电的经费也逐年大幅度增 长。长。1994年日本开始实施年日本开始实施“七万屋顶七万屋顶”计划，最初对安装的用户补助总价的一半，计划，最初对安装的用户补助总价的一半， 后来逐渐减少，到后来逐渐减少，到2003年只有年只有10%，尽管如此，安装量仍不断增加，到，尽管如此，安装量仍不断增加，到2003年已接年已接 近近17万户，累计安装容量超过万户，累计安装容量超过620 MW 2021-6-2846 1.5 一些国家发展光伏发电的规划 1.日本日本 （NEDO）在）在2004年年6月发表的月发表的“面向面向2030光伏路线图的综述光伏路线图的综述” 提出提出: 到到2010年日本国内累计安装太阳电池组件容量将为年日本国内累计安装太阳电池组件容量将为482GW 。 到到2030