光伏发电原理及光伏产业链

光伏发电原理及光伏产业链1.光伏发电历史简介2.太阳能发电优缺点3.光伏发电原理4.光伏产业链简介5.太阳能发电实际应用提纲1893年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应〞，即“光伏效应〞。1904:爱因斯坦对光伏效应给出了理论解释1932年奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉〞太阳电池。1941年奥尔在硅上发现光伏效应。1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。1.光伏发电历史简介1980年单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。1986年美国建成6.5MWp光伏电站。1997年美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶方案〞，在2021年以前为100万户，每户安装3~5kWp。1997年日本“新阳光方案〞提出到2021年生产43亿Wp光伏电池1998年单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶方案〞，到2021年完成。1.光伏发电历史简介光伏发电的光伏电的价格、组件效率，系统寿命和本钱变化情况1.光伏发电历史简介年份光伏电的价格组件效率%光伏系统寿命(年)光伏系统成本199140~755~145~1010~20199525~507~1710~207~15200012~2010~20>203~72010<615~20>301~1.5自1996年以来，世界光伏发电高速开展。表现在几种主要太阳电池效率不断提高，总产量年增幅保持在30%~40%，1998年已达200MWp/a；应用范围越来越广，尤其是光伏技术的屋顶方案，为光伏发电展现了无限光明的前途。1998年在维也纳第二届全球光伏技术大会上，会议主席施密特教授指出：“光伏将在21世纪上半纪取代原子能而成为全球能源，唯一的问题是2030年还是2050年最终实现〞。如果施密特教授的预言得以实现，那么太阳能世纪将在21世纪到来。1.光伏发电历史简介2.1优点：取之不尽用之不竭平安可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电能源质量高建设周期短，获取能源花费的时间短太阳能发电没有运动部件不易损坏，维护简单2.太阳能发电优缺点2.2缺点：照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积，一般情况下，太阳强度为1000W/m2地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电，受四季、昼夜及阴晴等气象条件影响目前价格较高，为常规电价的5-15倍2.太阳发电能优缺点3.1名词解释单晶硅：硅的单晶体，晶核长成晶面取向相同的晶粒具有根本完整的点阵结构的晶体多晶硅：晶核长成晶面取向不同的晶粒，那么这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在力学性质方面。非晶硅：是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键〞，也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，并不需要声子的帮助3.光伏发电原理导带〔conductionband〕:金属都有着被电子局部占据的宽能带,其中的电子填充情况容易因电场作用而改变，因此表现出良好的导电性。即为导带价带〔valenceband〕：对绝缘体或半导体而言，能带系列那么全被电子恰好填满，其中最高的满带称为价带。价带之上经过一定宽度的禁带过渡才是空着的导带。3.1名词解释绝缘体的过渡禁带很宽，电场或光子很难改变其能带填充情况，因而不能产生电流或光活性；半导体的过渡禁带较窄，可以借助杂质引入或光/热激发，使少数电子跃迁到空导带，或价带中出现少数空穴，电子或空穴可在未被填满的能带中运动，从而表现出一定的导电性和光热活性、少子寿命：对于p型硅片，少子就是电子，所谓少子寿命就是当一定波长的光照射硅片后，硅片内就会出现电子-空穴对的别离，作为少数载流子的电子由于数量较少，在扩散过程中就会逐渐被复合掉，从产生到复合的时间即为少子寿命，一般单位为us〔微秒〕。3.1名词解释N型半导体：导电的电子密度超过流动的空穴密度的非本征半导体。也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。在纯洁的硅晶体中掺入Ⅴ族元素〔如磷、砷、锑等〕，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。这类杂质提供了带负电〔Negative〕的电子载流子，称他们为施主杂质或n型杂质。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子〔自由电子〕的浓度就越高，导电性能就越强。3.2半导体导电类型

N型:ⅤA族元素掺杂3.2半导体导电类型P型半导体：流动的空穴密度超过导电的电子密度的非本征半导体。也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。在纯洁的硅晶体中掺入三价元素〔如硼〕，使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多，多子〔空穴〕的浓度就越高，导电性能就越强。3.2半导体导电类型P型:ⅢA族元素掺杂3.2半导体导电类型3.3太阳能电池原理——PN结

P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场〞，从而阻止扩散进行。到达平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。3.4太阳能电池工作原理3.4太阳能电池工作原理3.5太阳能电池结构组成d:～200um4.光伏产业链硅粉多晶硅单晶硅硅片电池片太阳能电池组件4.光伏产业链4.1工业硅生产改进西门子法工艺：

1955年，西门子公司成功开发了利用氢气复原三氯硅烷〔SiHCl3〕在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。在西门子法工艺的根底上，通过增加复原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改进西门子法——闭环式SiHCl3氢复原法4.2多晶硅生产制氢TCS精馏TCS在CVD中复原STC的冷氢化CDI尾气回收4.2.2多晶硅生产的主要环节4.3.1单晶硅生产简介

将多晶硅料或单晶硅料在石英坩埚内融化，待化料稳定后，降低籽晶使其预热一段时间后，在进行拉晶。经过引晶、缩晶、放肩、转肩、等径生长、收尾过程，即可生成单晶硅棒。4.3单晶硅铸锭法单晶生产流程4.3.3单晶车间设备简介单晶硅炉4.3.4单晶车间设备简介石英坩埚石墨坩埚4.3.4单晶车间设备简介提渣：降低炉料稳定，使硅料中的杂质熔点较高的会先冷凝结晶

，降低籽晶，将杂质物提起，并在上炉室中取出。4.3.5拉晶过程简介引晶：下降籽晶使之与液面接触4.3.5拉晶过程简介缩晶调节拉速和温度，使籽晶拉出的晶体直径在4~6mm左右，保持一定时间，拉出100~150mm长的细颈。放肩通过不时降温，使熔硅生长速度减缓，注意防止产生位错。如果放肩失败那么提渣一次，将细颈下部除去，从新引晶、放肩。放好的肩外观光滑平整，有同心圆装的起伏，晶向线连续。转肩当直径快长到适宜的大小时，需进行转肩，转肩在距目标直径还差18mm左右时进行，直径一般在1692mm.拉晶过程简介4.3.5拉晶过程简介等径生长：控制好适合的温度和提速，使硅棒按一定的直径慢慢生长。收尾：当坩埚中熔硅剩料≤10%时，开始收尾出炉的单晶硅4.3.5拉晶过程简介4.4.1切片原理Si的摩氏硬度为6.5，SiC的摩氏硬度为，钢丝摩氏硬度为5，因此靠钢丝缺乏以切断硅棒。钢丝:是砂浆的载体，提供研磨挤压作用力和方向引导作用切割液：悬浮碳化硅和冷却切割产生的热量，不是润滑剂。碳化硅：是切割硅棒的刃料，微粒呈菱形不是三角形。4.4单晶硅切片4.4.1切片原理4.4.2切片机数字控制屏加工仓主辊排气孔绕线仓地络日本NTC公司的线切设备4.5电池片生产太阳能电池结构外表洗栅格线外表主栅线绒面蓝色氮化硅扩散层硅基体铝硅形成反面4.5.2太阳能电池片工艺流程

分选测试PECVD清洗与制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极边缘蚀刻检验入库扩散太阳能电池组件定义

具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳能电池组合装置，叫太阳能电池组件，即多个单体太