单晶与多晶的对比及能源发展的未来课件

单晶与多晶的发展趋势及性价比分析模型新能源人

王利伟单晶与多晶的发展趋势及性价比分析模型新能源人王利伟1发展新能源的紧迫性

不谋万世者，不足谋一时，不谋全局者，不足谋一域。目前，全人类已基本达成了一个共识：人类自工业化以来不断快速增长的化石能源消耗极大的助长了温室效应，使得大气及海洋洋流活动日益紊乱，造成海平面上升以及全球性气候异常等严重后果，已经开始威胁人类的未来。为了应对日益增长的能源需求，发展新能源、优化能源结构是唯一的出路。发展新能源的紧迫性不谋万世者，不足谋一时，不谋全局2需要的关键新能源技术1煤炭清洁利用-缓兵之计，不解决根本性问题超超临界燃煤发电效率已经接近50%，燃气轮机发电超过60%，但发电越多，二氧化碳排放就越多；2电力电子-关键性辅助技术，提高电力利用效率，有较大发展空间；3储能技术-阶段性辅助技术，提高电力利用效率，有较大发展空间；4风电-清洁能源，局限性较大，不适合广泛使用；5核能-清洁能源，目前的核裂变核能技术存在核燃料有限、核废料难处理的问题，未来有可能实现商业化的核聚变核能技术也只能采用无中子核聚变，相关的核燃料也比较有限；5太阳能-清洁能源，有光热发电和光伏发电两条路线光热发电需要建设大容量的储热罐或者吸热塔，利用热量产生蒸汽推动汽轮机发电，不适合广泛使用；光伏发电利用太阳能电池光生伏特效应，太阳能电池是一种结构简单、性能稳定的半导体器件，特别适合大规模推广使用。6其他能源，水电潜力有限，地热能、潮汐能、生物质能等等都不能成为未来清洁能源结构当中的主要能源。需要的关键新能源技术1煤炭清洁利用-缓兵之计，不解决根本性问3光伏发电技术发展路线图中国科学院发布的中国能源科技路线图预计，到本世纪末，以太阳能为主的清洁能源将替代化石能源成为我国的主要能源，合适的太阳能技术路线是实现这一目标的关键，相应的电池技术需要同时具有较高的转换效率、性能稳定、原材料广泛、适合大规模生产等特点。1晶体硅太阳能电池占全部太阳能市场份额的90%以上，目前多晶硅占65%，单晶硅占35%，最高效率为N型单晶电池25.6%，P型多晶电池最高效率为南京天合的22.13%；

性能稳定且效率较高，原材料广泛，适合大规模生产，完全符合要求。2其他的如砷化镓、磷化铟和磷化铟镓、铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿、铜锌硒硫、染料敏化、有机、薄膜硅、量子点薄膜等太阳能电池不是存在原材料稀缺或有毒就是存在效率低下稳定性差的问题，难以成为主流的太阳能技术。光伏发电技术发展路线图中国科学院发布的中国能源科技路线图预计4近十年来光伏市场份额变化数据来自SOLARZOOM

以LDK为代表的大批多晶硅片供应商的技术进步，极大推动了多晶硅片成本的降低和电池效率的提升，使得近十年来多晶市场份额不断扩大，伴随的是单晶市场份额的不断下降。近十年来光伏市场份额变化数据来自SOLARZOOM5ITRPV预测的全球未来单多晶市场份额其他N型单晶P型单晶P型类单晶P型高效多晶P型普通多晶全球光伏技术路线图（ITRPV）预测未来相当长的时间内高效多晶硅将与单晶长期共存ITRPV预测的全球未来单多晶市场份额其他N型单晶P型单晶P6单晶成本降低对多晶的挑战单晶可以继续往薄片发展，切片成本还可以降低每降低10μm，成本下降约0.15元/片薄片化带来的弊端就是电池产线碎片率有所上升单晶成本降低对多晶的挑战单晶可以继续往薄片发展，切片成本还可7单多晶成本对比拉晶和铸锭成本：单晶61元/kg，约合每片成本1.1元（金刚线出片较多）多晶9元/kg，约合每片成本0.19元（砂浆切片）铸锭大幅优于拉晶，且拉晶成本继续降低空间不大，而铸锭仍有较大空间；切片成本：单晶金刚线切割，切割成本降低，同时切割速度快，一天7-9刀，综合成本每片0.8元；砂浆切割，成本较高，目前每片1.35元，行业较好砂线液切割水平为1元/片以下，仍有较大提高空间，若采用金刚线切割则空间更大。由于采用金刚线切割，单晶成本有较大幅度降低，短期内对多晶构成了一定优势，但随着多晶切片的进步以及金刚线的推广应用，这一优势将被消除，未来较长时间内仍然是多晶性价比高于单晶。

单多晶成本对比拉晶和铸锭成本：8多晶成本构成铸锭成本：包括了坩埚、能耗、设备折旧、人工等成本，仍存在一定优化空间，折算0.19元/片；切片成本：包括砂~45%、线~15%、液~20%、其他~20%，约1.35元/片，通过工艺优化，能够降低到1元/片。

若采用金刚线，则成本构成就只有线、液、其他三项，且切割速度可以得到提高，切片成本能够降低至0.9元/片以下，那么多晶的铸锭和切片成本之和可与单晶拉晶成本持平。综上所述，与单晶硅片相比，多晶硅片仍然非常具有市场价值。多晶成本构成铸锭成本：包括了坩埚、能耗、设备折旧、人工等成本9未来能源之路首先，全球能源结构将逐步由化石能源为主转变为以晶体硅太阳能为主（多晶为主，由于成本较低和更容易超大规模生产），并通过由储能技术的过渡时期转变为无须依赖储能的全球电力并网时代。未来能源之路首先，全球能源结构将逐步由化石能源为主转变为以晶10未来能源之路在完成地面能源结构优化之后，地球同步轨道的太阳能电站（全部单晶，要求抗高能辐射稳定性和效率最优）将开始大规模建设，未来甚至有可能将单晶工厂直接放到太空。