可再生能源概论-1课件

1、太阳能光伏发电技术及其应用姚建曦 Tel 办公电话：待定Email: 主楼B612本课程目的（1）了解太阳能电池基本工作原理；（2）了解太阳能电池分类和结构；（3）掌握太阳能光伏发电的运行方式及系统组成；太阳能光伏发电简述根据欧盟的预测：到2030年 太阳能发电将占总能耗10%以上 可再生能源在总能源结构中占30%到2050年 太阳能发电将占总能耗20% 可再生能源在总能源结构中占50%以上2004年欧盟联合研究中心预测中国太阳能资源分布图除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域目前开发利用量还不到可开发量的1/1000我国的太阳能资源太阳能开发利用方式：

2、太阳能光热转换：接受和聚集太阳能使之转换为热能，然后进行利用（太阳能热水系统、采暖、制冷、干燥、蒸馏、温室、烹饪等）。太阳能光电转换：光电直接转化；光热电转换； 利用光生伏打效应太阳能光化学转换：利用太阳能分解水制氢。尚处于研究试验阶段光伏发电现状及发展光伏发电现状及发展光伏发电历史:1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔(Becqurel) 用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势“光生伏打效应（photovoltaic effect）”1873年英国科学家Wilough B. Smith 观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光通量。1880

3、年Charles Fritts 开发出以硒为基础的光伏电池。 以后人们即把能够产生光生伏打效应的器件称为“光伏器件”。其中，半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，通常称这类光伏器件为“光伏电池”（Solar Cell）WPN+hWPN+EiEiEph光伏发电现状及发展光伏发电历史:20世纪50年代初，美国贝尔实验室 在为远程通信系统寻找可靠电源时，发现经过杂质处理的硅对光敏感，可产生稳定的电压。1954年贝尔实验室第一次做出了光电转换效率为6的实用单晶硅光伏电池。1961年到1971年 研究重点放在提高抗辐射能力及降低成本方面。1972年到1976年 研制出各种空间用单晶硅光伏电池。20

4、世纪70年代中期，研制出超薄单晶硅光伏电池 1976年，诺贝尔物理奖授予莫特教授在非晶态固体中的电子过程。 随后在单晶硅和多晶硅的基础上，又探索出非晶硅光伏电池1. 太阳电池在太空的应用光伏技术应用1、太阳电池在太空的应用“发现号”航天飞机宇航员修复太阳能帆板2007年11月3日 2. 太阳能灯光伏技术应用2、太阳能灯太阳能灯的其他形式太阳能草坪灯光源采用高亮度LED发光二极管，颜色多样，具有亮度高、安装简便、性能可靠、无需挖沟铺线、不消耗常 规能源、使用寿命长等特点。主要应用于小区绿化带、工业区绿化带、景观亮化、旅游风景区、公园、庭院、广场绿地等场所的亮化装饰。 太阳能电池组件：2W蓄电池：

5、镍镉蓄电池光源：7粒LED灯体材料：铝合金使用时间：每天8小时以上连续阴雨天数：23天灯体高度：0.6米 3. 太阳能车和游艇光伏技术应用3、太阳能车和游艇太阳能电动车日本国内2003年电动自行车销量达30万辆，美国的尤尼卡公司计划年销售电动自行车100万辆。 太阳能电动车是通过太阳电池发电装置为直接驱动动力或以蓄电池储存电能再驱动的三轮和四轮电动车。 1999年5月巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车。最高时速超过100km。 2003年澳大利亚太阳能汽车比赛上，由荷兰制造的“Nuna II”太阳能汽车取得了冠军，它以30小时54分钟的时间跑完了3010公里的路程，创造了太阳能汽

6、车最高时速170公里的新世界纪录。法国汽车厂VENTURI所发表的Electic概念电动车款，这辆运用了太阳能与先进替代能源概念打造的新车，不久前VENTURI已经表示将在不久之后正式量产，而且也宣布相当于约2.4万欧元(折合人民币25.5万元)的接单预售价，这辆电动车每充满一次电力可以行驶约50公里的续航力，而且安全极速被电子限速器锁定于50km/h左右 光伏技术应用3、太阳能车和游艇太阳能电动车光伏技术应用3、太阳能车和游艇太阳能电动车中山大学太阳能系统研究所的一辆太阳能电动车，外观上，跟公园的电瓶车一个样，可以搭乘6名乘客，但是国产的时速最高却只有48公里，持续行驶时间也就1个小时。 光

7、伏技术应用3、太阳能车和游艇太阳能游艇 第一艘中国制造的太阳能游艇于2008年6-7月在珠海诞生。制造商声称，这是全球第一款投入市场的太阳能游艇，此前国外太阳能游艇只是作为科研实验用途。尽管在速度方面太阳能游艇可能会不尽如人意，不过制造商相信，游艇绿色环保的特色将使其在今年2月迈阿密举行的国际游艇展上大放光彩。制造商同时透露，这款游艇届时将交付美国的一位销售商，希望能敲开美国市场的“大门” 。光伏建筑一体化是国际发展主流方向光伏建筑一体化定义： 太阳电池成为建筑本身的一部分，如屋顶瓦、幕墙、门窗、遮阳篷等 德国两位建筑师撰写“太阳能设计-光伏用于老建筑、城市和乡村场所”德国Schueco实践案

8、例 光伏建筑一体化发展案例：太阳电池是最具美感的建筑材料之一德国，遮阳挡雨，14.2 kW德国， 光伏幕墙9 kW， 光热幕墙100 kW德国，光伏幕墙 9.2 kW德国，光伏幕墙10 kW英国，光伏幕墙73 kW德国， 光伏走廊 10 kW荷兰，装饰性光伏屋顶意大利，外强装饰，21 kW世界光伏产业及应用特点1、世界光伏电池产量快速增长，最近年的平均增长速度超过0%。2、德日美依然是世界三个最大最主要的光伏应用市场。3、光伏建筑一体化及并网光伏发电前景广阔。4、晶体硅太阳电池继续保持领先地位。5、欧洲太阳电池组件零售价格在经历几年的持续上涨后，出现了平稳期。6、太阳能光伏发电在未来的能源供应

9、中被寄予厚望。1234光伏发电系统安装现状按地区目前PV系统安装最多的国家主要在日本，德国、美国等欧美发达国家。其中，日本安装05年年度安装总容量首次低于德国，但是总保有量处于世界首位。光伏发电现状及发展 晶体硅太阳电池继续保持领先地位，占据了90%以上的份额，其中多晶硅太阳电池的份额为52.3%，单晶硅为38.3%，带硅/片硅电池2.9%。预计今后十年内晶体硅仍将占主导地位。1999200020012002200320042005单晶硅40.837.434.636.432.236.238.3多晶硅42.148.250.251.657.254.752.3带硅/片硅4.14.35.64.64.4

10、3.32.9非晶硅12.39.68.96.44.54.44.7锑化镉0.50.30.50.71.11.11.6铜铟化锡0.20.20.20.20.60.40.21995-2005年各类太阳电池的产量百分比（%）电池效率美国： 1973年，制定了政府级的阳光发电计划 1988年, 开始实施PVUSA计划，建立集中型光伏并网发电系统 1997年, 宣布百万太阳能屋顶计划太阳光伏发电预计到2020年将占美国届时发电装机增量的15%左右，累计安装量达36GW，保持美国在光伏发电技术开发、制造水平的领先地位。 日本： 1974年开始执行“阳光计划”，投资5亿美元 1993年“新阳光计划”每年投资570多

11、亿日元 1997年7万光伏屋顶计划 计划到2010年安装7600MWp太阳能电池 欧盟： 尤里卡计划 德国的“百万屋顶计划” 计划到2010年达到规模为3GWp的光伏发电光伏发电技术的现状与发展（我国）:1958年，开始研究光伏电池,1971年首次应用于东方红二号卫星上1973年开始将光伏电池用于地面 中国的光伏产业在80年代以前尚处于雏形，光伏电池的年产量一直徘徊在10kW以下，除了作为卫星电源，在地面仅用于小功率电源系统1981年1990年期间，中国光伏产业得到巩固，在许多领域建立了示范工程（微波中继站、部队通信系统、水闸和石油管道的阴极保护系统、农村载波电话系统、小型户用系统和村庄供电系

12、统等）到2005年底，全国光伏发电的总容量约为7万千瓦，主要为偏远地区居民供电。除利用光伏发电为偏远地区和特殊领域(通讯、导航和交通)供电外，已开始建设屋顶并网光伏发电示范项目。光伏电池及组装厂已有十多家，年制造能力达10万千瓦以上。（摘自“可再生能源中长期发展规划”）国内光伏产业特点1、近几年来太阳电池产量迅速增长。2、除硅原料外，已形成比较完整的产业链。3、硅原料短缺，90%以上依赖进口(目前基本解决)。4、我国光伏市场发展缓慢，主要为边远地区的应 用。5、企业竞争日益加剧，进入规模、成本、质量、技术竞争时期。世界光伏发电现状与预测（累计光伏系统安装量，GWp）年度2000 (2005)2

13、01020202030美国0.152.136200欧洲0.153.041200日本0.254.830205中国0.019 (0.07)0.351.830世界总计1.0142001580中国份额1.9%2.5%0.9%1.9%成本过高严重影响了我国光伏发电的应用生产厂家主要产品 产 能无锡尚德太阳能电力有限公司单晶Si和多晶Si电池、组件200MW南京中电光伏科技有限公司 单晶Si和多晶Si电池、组件100MW 保定高新区天威英利新能源公司多晶Si片、电池、组件封装多晶硅片70MW；多晶硅电池片50MW上海太阳能科技有限公司(SEC)单晶Si电池、组件电池50MW;封装60MW 天津京瓷太阳能有

14、限公司多晶硅电池12MW天津津能电池科技有限公司（南开）柔性a-Si薄膜电池5MW，30MW云南半导体器件厂单晶Si电池组件10MW 哈尔滨-克罗拉太阳能电力公司a-Si电池 1MW 浙江中意太阳能有限公司多晶硅电池2MW 上海交大泰阳绿色能源有限公司a-Si电池、组件4MW、10MWType of solar cellsChina (%)World (%)Si (mono-crystalline)20.124.7Si (multicrystalline)1620.3a-Si(3 junctions, stable)1013Si thin film1016.6Si -C thin film10

15、.2913CdTe13.3816.4CuInGaSe12.119.2GaInP/GaAs/Ge (bifacial)28.332GaInP/GaAs（double-junction）23.530.3HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)14.9621.5Photochemical Monocrystalline dye911目前我国太阳电池的水平尽管在光伏发电技术上我国并不逊色，但该技术和产品在本国的实际利用却让人汗颜：2004年我国生产的太阳电池/组件中，85以上都出口到了国外，我国自己应用的少得可怜。 原因所在：成本高晶硅电池芯片15元/W，完全商业化运作的并网光伏发电上网电价约为3.4元/千瓦时 政策不到位德国太阳电池发电鼓励政策：太阳电池发电并入电网企业（居民）安装太阳电池发电系统国家补贴一半太阳能发电输入电网价：0.5欧元/kWh民用电网电价： 0.27欧元/kWh太阳电池发电系统从业利润：8%我国的可再生能源法年月日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次