中国太阳能电池发展历程.ppt

中国太阳能电池的发展 从1958年中国开始研制第一片晶体硅光伏电池以来 到现在已走过半个多世纪 中国的太阳能电池也经历了从无到有 从空间到地面 由军到民 由小到大 由单品种到多品种以及光电转换效率由低到高的艰难而辉煌的历程 据统计 从2002年至今 中国太阳能电池产量猛增了77倍 2008年 我国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一 连续两年成为世界第一大太阳能电池生产国 1958 我国研制出了首块单晶硅最初 研发出的电池主要用于空间领域 从1958年到1965年间 半导体所研制出的pn结电池效率突飞猛进 10 20mm电池效率稳定在15 同国际水平相差不大 1968年至1969年底 半导体所承担了为 实践1号卫星 研制和生产硅太阳能电池板的任务 在研究中 研究人员发现 p n硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射 造成电池衰减 使电池无法长时间在空间运行 1969年 半导体所停止了硅太阳电池研发 随后 天津18所为东方红二号 三号 四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵 1975年宁波 开封先后成立太阳电池厂 电池制造工艺模仿早期生产空间电池的工艺 太阳能电池的应用开始从空间降落到地面 上世纪80年代开始 我国太阳能电池开始进入萌芽期 研发工作在各地次第展开 但进展缓慢 20世纪80年代末期 国内先后引进了多条太阳能电池生产线 包括云南半导体厂从加拿大引进的1mw 兆瓦 生产线等 使中国太阳能电池的生产能力由原来的几百kw 千瓦 一下子提升到4 5mw 这种产能一直持续到2002年 产量则只有2mw左右 90年代中末期为我国太阳电池稳步发展期 经过引进 消化 吸收和再创新 太阳电池生产技术和工艺得到稳定发展和提高 生产量稳步增长 基本满足了国内市场的需要并有极少量的出口 1998年 我国政府开始关注太阳能发电 拟建第一套3mw多晶硅电池及应用系统示范项目 这个消息让现在的天威英利新能源有限公司的董事长苗连生看到了一线曙光 可是 当时太阳能产业发展前景尚不明朗 加之受政策因素制约 令不少人对这一新能源项目望而却步 在合作伙伴退出的情况下 苗连生毅然逆势而上 争取到了这个项目的批复 成为中国太阳能产业第一个 吃螃蟹 的人 2001年 无锡尚德建立10mwp 兆瓦 太阳电池生产线获得成功 2002年9月 尚德第一条10mw太阳电池生产线正式投产 产能相当于此前四年全国太阳电池产量的总和 一举将我国与国际光伏产业的差距缩短了15年 2005年12月14日 无锡尚德太阳能电力公司在纽约证券交易所上市 尚德的横空出世及超常规发展带来的 首富效应 启动了中国太阳能产业的加速器 国内太阳能电池的生产和研发也驶入了快车道 2003年12月19日 天威英利公司的多晶硅太阳能电池项目正式通过国家验收 全线投产 填补了我国不能商业化生产多晶硅太阳能电池的空白 2003到2005年 在欧洲特别是德国市场拉动下 尚德和保定英利持续扩产 其他多家企业纷纷建立太阳电池生产线 使我国太阳电池的生产迅速增长 目前 我国太阳能电池产量占到世界总产量的30 王占国院士指出 近年来我国太阳能电池相关的技术研发取得了一些突破 但是 与国外相比可能还存在一些差距 主要表现在技术水平 产业和市场发展等方面 比如 几种典型太阳电池的实验室最好效率都比国外要低 我国单晶硅 多晶硅的实验室效率分别为19 8 16 5 而国外的分别为24 8 和19 8 而且 王占国院士表示 我国太阳能电池制造中 很多设备都是从国外进口 耗费了企业大笔资金 所以 我们应该加大设备的研发和制造 以降低成本 多晶硅是整个太阳能电池产业的 命脉 多晶硅原材料的短缺使太阳电池的成本居高不下 严重制约了太阳能电池产业和市场的发展 另外 多晶硅原材料的先进生产技术一直基本上掌握在美国 日本 德国等几家主要生产商手中 由于种种原因 生产商对光伏产业能否保持稳定需求的疑虑 技术和市场垄断的需要 扩产的滞后性 这些企业没有一家宣布在中国建厂 更遑论技术转让 洛阳中硅高科技有限公司副总工程师严大洲介绍说 我国多晶硅始于1964年 但是技术水平低 规模小 产品单耗高 生产成本高 2005年之前 我国年产多晶硅还不到世界年总产量的0 5 2005年 业内著名专家梁骏吾 周廉 阙端麟三位两院院士联名报送中共中央 国务院等一份建议书 呼吁 打破垄断 政府主导 多方融资迅速建立年产上千吨级的多晶硅生产厂 在此背景下 科技部组织实施了863攻关计划 十一五 支撑计划等 同时 国家发改委组织实施了 高纯硅材料高技术产业化重大专项 围绕多晶硅生产各环节的重大技术难题 实施重点攻关 取得了一系列攻关和产业化成果 拥有了自主知识产权技术体系 为多晶硅的产业化发展赢得了主动权 2004年 洛阳单晶硅厂与中国有色设计总院共同组建的中硅高科自主研发出了12对棒节能型多晶硅还原炉 以此为基础 2005年 国内第一个300吨多晶硅生产项目建成投产 从而拉开了中国多晶硅大发展的序幕 我国首条产业化示范线建成 一方面给了业内人士信心 另一方面 也标志着多晶硅规模化生产技术体系形成 打破了国外多年的技术封锁和市场垄断 另外 在多晶硅的提纯技术上 我国也不断取得突破 目前 世界上普遍采用 改良西门子工艺 提纯 纯度虽高 但能耗大 不环保 中科院上海技术物理所高文秀团队另辟蹊径 发明了 物理法 进行提纯 2007年7月16日 部分样品经日本方面测定 纯度高达5n至6n 用于太阳能电池的多晶硅纯度 要求远远高于99 9 以 n 代表小数点后 9 的数量 须在4n以上 电耗和水耗分别只有 改良西门子工艺 的1 3和1 10 目前 国内绝大部分多晶硅生产都采用三氯氢硅工艺 这种高耗能工艺因四氯化硅等无法全部回收难以处理 环境污染严重 2008年 中硅高科承担了国家 863 重点科技攻关项目 多晶硅副产物利用关键技术研究 该公司通过自主研发 成功完成了低温加压氢化技术的研究 目前 该项目已经在1000t a和2000t a多晶硅等项目上运行 四氯化硅经过几次循环后 几乎可实现全部回收利用 而天威英利六九硅业现在采用的新硅烷生产多晶硅工艺耗电少 生产成本比同行业低24 产量同比提高30 副产品无污染并且可全部出售再利用 王占国院士称 对目前占据光伏市场90 的晶体硅太阳电池来讲 转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途径 据江西赛维公关部总监姚伟介绍 该公司最薄的硅片为160m左右 达到了世界领先的产业化水平 严峻的晶硅短缺使很多太阳能电池生产设备处于停产状态 不断上涨的晶硅价格一步步蚕食着太阳能电池生产商的利润 因此 寻找晶硅或减少对晶硅的依赖成为太阳能电池企业不得不面临的选择 非晶硅薄膜太阳能电池跃入了人们的眼球 获得了难得的发展机遇 薄膜电池不用硅片 而是在玻璃等廉价衬底上沉积薄膜半导体有源层 可望大幅度降低材料消耗和成本 薄膜电池中最常见的是非晶硅太阳能电池 与普通太阳能电池相比 非晶硅太阳能电池成本低 能耗低 无污染 弱光好 厚度仅为前者的二百分之一 更适合与建筑外墙结合构成墙体型太阳能发电系统 还可以应用在便携式电子设备上 我国的非多晶硅太阳能电池研究也走了一条曲折的道路 早在1975年南开大学就开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研究 上世纪80年代 我国从美国克罗拉公司引进一条1兆瓦非晶硅太阳能电池生产线 工业化较为成功 但截至2003年底 我国非晶硅太阳能电池还只有这一条生产线 然而 还是不断有厂家朝非晶硅太阳能电池领域进发 并取得一定的成果 2008年北京奥运会期间 奥运村的太阳能热水器系统采用的是由北京行者集团研发的非晶硅太阳能电池技术 这种太阳能热水器可以为16800余名运动员提供洗浴热水 奥运会后 它可以满足约1868户居民的生活热水需求 每年可节电1000万千瓦时 近年来 非晶硅太阳能电池获得了较大的发展 数据显示 2007年全球薄膜太阳能电池产量由2006年的181mw提升到了2007年的400mw 在