《新能源技术》课件-光伏行业介绍

光伏行业介绍自我介绍张广怡职称：副教授、技师学习经历：本科毕业于武汉大学，专业电力系统及其自动化技术硕士毕业于武汉大学，专业电气工程荣誉：河南省高等职业学校青年骨干教师；河南省优秀共青团员；国网河南省电力公司五四青年奖章；电力客户服务与管理专业负责人；河南省职业院校教学能力比赛省级二等奖2项；主持完成河南省高等学校重点科研项目2项；获河南省教育厅教育教学及信息化应用成果一等奖1项、三等奖2项；发表教科研论文10余篇，其中核心论文2篇，获优秀科技论文二等奖2项；发明专利1项，实用新型专利6项；指导学生在各类竞赛中获得国家级一等奖3项、二等奖1项、三等奖1项。培训（部分）：安全培训师国网X证书考评员光伏电站运维职业技能培训师光伏电站运维职业技能考评员培训前的问卷调查定义1.2历史1.3应用1.4发展1.5产业链晶体硅材料2.2晶体硅片3.1分类及区别1.2.3光伏概述电池片目录晶体硅材料1.光伏定义、历史、应用及发展1.1光伏定义光伏(PVorphotovoltaic)是太阳能光伏发电系统(photovoltaicpowersystem)的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。1954年,贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6％的单晶硅太阳电池，现代硅太阳电池时代从此开始。1.光伏定义、历史、应用及发展1.1光伏定义1953年，Fuller、GeraldPearson和DarylChapi创造了第一个实用的太阳能电池，迎来了太阳能电池技术的时代，1954年，他们再次证明了太阳能电池可有效用于商业应用。太阳能电池发明1.2光伏历史1893年1954年1958年1959年1978年1997年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”；恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用单晶太阳电池，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；太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源；第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%；美国建成100kW太阳地面光伏电站；美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，在2010年以前为100万户，每户安装3-5KW光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电，电表反转；无太阳时电网向家庭供电，电表正转。家庭只需交“净电费”；1.3光伏应用通过光伏供电的通讯基站太阳能建筑太阳能汽车太阳能电池充电器神州五号飞船上的太阳能帆板地面光伏电站太阳能路灯太阳能飞行器1.4光伏发展1.4.1太阳能是电力生产的最好能源据统计：按现在的需求和开采速度，世界石油已探明储量可供开采43年、天然气63年、煤炭231年储采比1.4光伏发展1.4.2太阳能必将成为人类最好的替代能源光伏发展太阳能光伏电站前景广阔1.41.4.3截至2023年8月底，我国太阳能发电装机容量约5.1亿千瓦，同比增长44.4%。5.1亿千瓦相当于23个三峡电站的总装机容量。1.4光伏发展1.4.4大型光伏并网电站有利于节能减排有利于解决能源危机和化石能源产生的环境污染对人类的挑战。1.5光伏产业链单晶硅棒单晶硅片单晶硅太阳能电池太阳能级多晶硅材料太阳能电池组件太阳能发电（系统组成）多晶硅锭多晶硅片多晶硅太阳能电池光伏产业链包括：硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节1.5光伏产业链2.晶体硅材料2.1晶体硅材料分类多晶硅锭多晶硅片单晶硅提炼过程：多晶硅电池片单晶硅棒单晶硅片单晶硅电池片2.2晶体硅材料提炼过程单晶硅提炼过程：石英砂——冶金级硅——提纯和精炼——沉积多晶硅锭——单晶硅单晶硅太阳能电池的特点：1.光电转换效率高，可靠性高；2.先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；3.运用先进的PECVD成膜技术，在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观；4.应用高品质的金属浆料制作背场和电极，确保良好的导电性。3.晶体硅片3.1分类及区别目前晶体硅太阳电池硅片分为单晶硅硅片和多晶硅硅片。单晶硅片主要是125mm×125mm。多晶硅片主要是125mm×125mm和156mm×156mm两种规格。晶体硅片外观区别多晶硅硅片相对于单晶硅硅片，有明显的多晶特性，表面有一个个晶粒形状，而单晶硅硅片表面颜色均匀一致。单晶硅硅片因为使用硅棒原因，四角有圆形大倒角，而多晶硅硅片一般采用小倒角。多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池的最大差别在于硅片，多晶硅片是许多硅晶粒的集合体。4.电池片4.1晶体硅电池片简介电池片介绍：栅线的作用：收集电流；铝背场的作用：1、形成P++结区，增加电子扩散能力，提高开路电压；2、对长波（>1000nm）光线有反射作用，增加短路电流；3、导电作用；4.2电池片工作原理正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴，对外输出电流；减反射薄膜的作用是减小入射太阳光的反射率；pn结的作用是将光激发的自由电子输送给n型硅，将自由空穴输送给p型硅，形成电流。4.3晶体硅电池片的性能易破碎：晶体硅呈脆性；硅太阳电池面积大；硅太阳电池厚度小。自然抗性差：长期暴露在空气中会出现效率的衰减；对紫外线的抵抗能力较差；不能抵御冰雹等外力引起的过度机械应力所造成的破坏；表面的金属化层容易受到腐蚀；表面堆积灰尘后难以清除。4.4太阳电池单片的功率一般太阳电池输出功率下：由于单个太阳电池输出功率难以满足常规用电需求，需要将它们串联或者并联后达到一定的电压电流要求再接入用电器进行供电。5.组件5.1组件简介单体的太阳电池不能直接作为电源使用原因如下:1.单体电池脆而薄，非常容易破碎；2.电池片的电极在空气中容易被腐蚀；3.单片电池片的工作电压一般在0.5V左右,远不能满足一般用电设备的电压要求,需要串联或并联成一个能够独立作为电源使用的最小单元。因此,电池片需要做成组件后才可以使用！为什么要制造组件电压低仅0.5V左右，单片功率低厚度越来越薄(达um级)电极暴露在空气中非常容易氧化耐候性能差，衰减将会非常迅速安装运输将非常困难单晶硅太阳能组件多晶硅太阳能组件5.组件5.1组件简介太阳电池组件的定义具有内部联接及封装的、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳电池组合装置，称为太阳电池组件。太阳电池组件使用寿命太阳电池组件作为晶体硅太阳能产业的最终产品，应用于光伏系统发电，即直接面向客户。其质量最为关键。目前，优良的组件产品拥有25年的质量保证，即十年内功率衰减少于等于10%，二十五年内功率减少小于等于20%。5.2组件的内外结构5.2.1组件外观结构：5.2组件的内外结构5.2.2组件内部结构介绍：MC4头5.3组件的电性能参数5.3组件的电性能参数5.4组件的主要材料介绍1.铝边框2.硅胶3.钢化玻璃4.EVA封装胶膜5.光伏焊带6.电池片7.EVA封装胶膜8.背板9.接线盒5.4组件的主要材料介绍5.4.1材料——太阳电池参考第4章5.4.2材料——钢化玻璃钢化玻璃:是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。钢化玻璃特点：1.强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。2.使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高，对防止热炸裂有明显的效果。5.4组件的主要材料介绍5.4.3材料——EVA胶膜EVA化学式结构如下：EVA一种热融胶粘剂，是乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作；EVA在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击强度、耐环境应力开裂性和良好的光学性能、耐低温及无毒的特性。EVA的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示）的含量。当MI一定时，VA的含量高弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高，VA的含量降低，则接近聚乙烯的性能。当VA含量一定时，MI降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，但是强度降低，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。5.4组件的主要材料介绍5.4.4材料——TPT背板TPT（聚氟乙烯复合膜），用在组件背面，作为背面保护封装材料。用于封装的TPT至少应该有三层结构：外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜PET具有良好的绝缘性能，内层PVF需经表面处理和EVA具有良好的粘接性能。太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。5.4组件的主要材料介绍5.4.5材料——涂锡铜带涂锡带由无氧铜剪切拉拔或轧制而成，所有外表面都有热镀涂层。涂锡带用于太阳能组件生产时太阳能电池片的串联焊接和汇流焊接，要求涂锡带具有较高的焊接操作性及牢固性。5.4组件的主要材料