太阳能光伏技术发展趋势及上海的光伏产业发展重点VPPT课件

张滢清2009 4 22 太阳能光伏技术发展趋势及上海的光伏产业发展重点 Page2 报告内容 引言太阳能光伏技术的发展趋势上海的光伏技术如何发展 Page3 1 引言 我国的光伏产业如何发展 整体行业走势 太阳能光伏行业逐渐走向理性发展国际市场情况 中长期光伏系统应用市场仍将不断扩大国内市场情况 国内光伏市场急待扩大国内产业布局 国内光伏产业缺乏核心技术 部分环节盲目扩张光伏技术走向 光伏技术发展逐步多元化 薄膜太阳电池潜力巨大 如果我国的光伏产业还是走低端制造业的老路 最终将面临类似此次金融危机中其它制造业所经历的尴尬局面 因此必须搭建好产业的技术支撑 才能真正形成产业的可持续发展 Page4 2 太阳光伏技术发展的总趋势 晶体硅太阳电池技术在降低成本的推动下不断升级薄膜电池技术越来越受到重视新型太阳电池技术不断涌现光伏应用向建筑一体化 规模化电站方向发展各种新型光伏技术的发展对检测技术提出了更为严格的要求 如何通过技术进步和技术创新来推动光伏成本的下降 Page5 2 1 晶体硅电池技术 晶体硅电池工艺优化接近极限 继续优化将面临成本上的约束 加上硅材料用量较大等因素 决定了晶体硅电池的成本下降有限 Page6 2 1 晶体硅电池技术 发展趋势 使用更薄 更大面积的硅片在太阳电池的生产中使用的晶体硅材料占电池片成本的2 3 降低晶体硅材料的厚度可以大幅降低材料成本开发新型电池工艺提高转换效率在提高量产太阳电池片转换效率的研究方面出现了很多新技术 包括双层减反射膜技术 激光或机械刻槽埋藏栅线技术 绒面技术 背点接触电极克服技术 高效反射器技术 光吸收技术等 开发新型器件结构 例如异质结电池 Page7 2 1 晶体硅电池技术 发展思路 工艺及装备技术的改进 通过持续不断的工艺及装备技术改进 提高晶体硅电池效率 节省工艺成本 降低工艺能耗和材料损耗 新型装备技术的研发 选取一部分高成本 高耗能工艺装备进行创新设计 从节能性 可靠性 自动化程度等方面进行研发 新型结构电池研发 开展对高效率新型晶体硅结构电池的研发 如HIT电池等 辅材合作研发 开展辅材合作研发以降低生产辅材成本 提升产品质量 Page8 2 2 薄膜太阳电池技术 薄膜太阳电池具备成本优势 是第三代太阳电池的发展趋势 生产装备是关键 使用只有不到1微米或几微米厚的半导体材料 厚度比晶体硅电池薄100倍以上 原材料成本优势非常明显 可附着在廉价的衬底 如玻璃 柔性不锈钢薄板或者聚酰亚胺 目前其转化效率和稳定性正在不断取得突破在系统应用方面更为灵活美观 Page9 2 2 薄膜太阳电池技术 发展趋势 薄膜电池效率和稳定性不断提高尤其是非晶硅薄膜电池 目前主要受限于稳定效率 若稳定效率超过10 则其成本优势将更为显著 新型薄膜电池工艺技术不断涌现采用印刷工艺进行薄膜电池的制备采用卷对卷PECVD生产工艺进行连续化生产等 CIGS和CdTe都将受到原材料限制CIGS薄膜电池将因In和Ga的稀有特性而转入特定用途CdTe薄膜则由于原材料的环境不友好特点而被难以成为最佳选择 最终硅基薄膜将占据民用市场的大部分份额 Page10 2 2 薄膜太阳电池技术 发展思路 工艺技术改进 通过工艺改进提升现有非晶硅 微晶硅薄膜电池的转化效率和稳定性 开展高效率大面积CIGS薄膜电池研究 装备技术攻关 结合工艺研究 对薄膜关键生产设备如卷对卷PECVD和封装设备进行重点攻关 实现薄膜关键装备的国产化 产业化铺垫 在装备技术攻关的基础上 开展薄膜大规模产业化的研究工作 Page11 2 3 聚光电池技术 聚光太阳电池具备成本优势 系统集成是关键 单位面积上节约原材料 效率高 跟踪系统的性能和成本直接决定了聚光光伏系统的性能和成本 太阳电池的成本在聚光系统成本中的比重越来越小 而跟踪系统在聚光系统成本中比重最大 发展跟踪系统 实现产业化 降低成本 将有力地促进太阳能的利用 Page12 2 3 聚光电池技术 发展趋势 提高转换效率开发聚光电池的初衷就是用聚光的方式减少电池材料的使用 从而降低聚光发电系统的成本 因此在地面应用上 更高的转换效率一直是聚光电池的发展趋势 综合考虑成本 效率等各方面因此 砷化镓聚光太阳电池是最具发展前景的 跟踪系统产业化目前聚光组件技术正处于一个百花齐放的蓬勃发展阶段 跟踪系统在聚光系统成本中比重最大 发展跟踪系统 实现产业化 降低成本 将有力地促进太阳能的利用 聚光光伏发电系统机构庞大 比较适合做大型太阳能电站 Page13 2 3 聚光电池技术 发展思路 工艺技术改进 继续研究高效电池技术 不断提高硅聚光电池和GaAs电池的效率 产业化准备 加强跟踪系统低成本化技术的研究 形成系统化技术和产品定型 开展系统示范应用项目 Page14 2 4 光伏系统应用技术 光伏系统应用技术基本成熟 但缺乏系统化标准但我国BIPV技术还处于起步阶段 还没有完全成熟 没有形成标准化 而国外已由示范应用走向了规模化应用 技术已比较成熟 并且已有了相关的标准 为了抢占未来的市场制高点 我们目前必须对BIPV技术进行系统化研究 Page15 2 4 光伏系统应用技术 发展趋势 建筑一体化趋势光伏建筑一体化系统发展方向是规模越来越大 集成度越来越高 与建筑的结合越来越紧密 大型化电站小型的独立发电系统向大规模的太阳能发电站方向发展 Page16 2 4 光伏系统应用技术 发展思路 提升设计能力 提升大型和超大型光伏并网系统的设计能力 形成系统化标准 形成标准化独立系统设计方案 开发多种新能源结合的系统 储能 开展特殊组件研究 对不同种类特殊组件进行系统化研究 形成标准 产品定型 Page17 2 4 光伏检测技术 新型检测技术 标准及设备研究刚刚起步 需加强投入光伏检测内容主要包括硅材料检测 光伏产品检测和光伏系统检测等 光伏检测的要求越来越高 随着光伏产业的不断发展以及市场的不断成熟 对于光伏产品质量的要求愈来愈高 检测技术和检测装备的开发 检测标准的制定以及各类检测服务的提供 成为了各国政府 大型生产企业以及科研机构关注的焦点 Page18 2 4 光伏检测技术 发展趋势 晶体硅太阳电池裂纹检测市场将更大晶体生长以及加工工艺过程中的机械应力和热应力都会造成电池片内部裂纹 通过基于电致发光原理的红外缺陷检测技术可以解决该问题 加速环境试验越来越重要太阳电池检测中行之有效 周期短 强度高的加速环境试验将变得越来越重要 薄膜电池检测技术急待开发大面积稳态的AAA级太阳模拟器及弱光效率测试技术 聚光太阳电池检测技术有待发展聚光太阳电池需要根据实际聚光倍数进行测试 高倍聚光太阳模拟器需要几百倍甚至上千倍的太阳常数 需要研究高倍光路设计 光谱校正设计 散热系统设计等等 Page19 2 4 光伏检测技术 发展思路 加快光伏检测平台建设加快光伏检测平台的建设 建成权威性的国家级光伏产品检测机构 为今后光伏大规模的利用提供检测服务和咨询服务 加强检测技术及设备的开发针对晶体硅电池开发新型检测设备 比如工艺缺陷检测设备等 不断更新换代 针对新型电池开发检测设备 比如用于薄膜太阳电池检测的大面积稳态太阳模拟器和高倍聚光太阳模拟器 Page20 3 上海的光伏技术如何发展 发展思路 有所为有所不为上海具备人才优势 但是人力成本 土地成本和运营成本都相对较高 因此必须有所为有所不为 实现上海市太阳能产业合理布局 走出符合上海地域特点的一条路 而不是和其它人力和土地成本低廉的城市竞争传统的晶体硅电池产业 开拓高附加值低成本的光伏电池产业及先进装备产业 在传统的晶体硅电池产业发展方面已经落后于其它省市 因此必须找准突破口 通过人才优势占据光伏产业高端 积极拓展光伏技术服务产业 建设国家级工程技术研究中心等资源整合平台和检测服务平台 拓展城市BIPV应用产业 通过加大光伏建筑一体化 BIPV 应用的投资力度 推进节能型城市建设 Page21 3 上海的光伏技术如何发展 发展目标 聚焦关键技术攻关 促进科技成果转化 服务产业资源共享 努力打造核心竞争力 占领光伏产业的高端 推动上海光伏产业可持续的和谐发展 以上海的光伏技术的发展带动相关地域光伏技术水平提升 成为国家光伏产业的技术发展风向标 Page22 3 上海的光伏技术如何发展 聚焦四大重点领域 Page23 3 上海的光伏技术如何发展 四大重点方向 重点方向之一 低成本薄膜太阳电池产业上海必须找准一个突破口 发展自有知识产权的薄膜太阳电池技术开展装备技术攻关 结合工艺研究 对薄膜关键生产设备如卷对卷PECVD进行重点攻关 实现薄膜关键装备的国产化 在装备技术攻关的基础上 开展薄膜大规模产业化的研究工作 提升薄膜电池效率 通过工艺改进提升现有非晶硅 微晶硅薄膜电池的转化效率和稳定性 开展高效率大面积CIGS薄膜电池研究 Page24 3 上海的光伏技术如何发展 四大重点方向 重点方向之二 先进光伏装备产业工艺和装备直接决定了产业的技术水平 与光伏产业链配套的是光伏装备 其涵盖了产业链的上下游 上海应该利用自身的人才优势 重点发展先进光伏装备产业 占领行业的制高点光伏装备的重点 晶体硅太阳能电池的设备已接近成熟 因此未来的光伏装备将在硅材料提纯装备 薄膜太阳能电池工艺装备和光伏检测设备三个重点领域进行突破 Page25 3 上海的光伏技术如何发展 四大重点方向 重点方向之三 城市BIPV应用产业抓住政策机遇 积极推动城市大规模BIPV开发应用 BIPV应用是促进节能型城市建设的重要步骤之一 能极大地促进光伏应用产业的发展 提升市民的节能意识 提升系统工程设计 咨询和监理能力 发展太阳能光伏独立 并网 独立 并网 BIPV系统工程等技术服务产业 Page26 3 上海的光伏技术如何发展 四大重点方向 重点方向之四 光伏检测服务产业积极开展光伏标准方面的研究和制定 拓展光伏检测服务产业 在各类检测标准尤其是新型太阳电池检测标准还未定稿之际 上海应该利用人才和地域优势 积极开展标准制定方面的产业化研究 开展新型太阳电池检测设备的开发 如针对晶体硅电池开发新型检测设备 针对薄膜太阳电池检测的大面积稳态太阳模拟器和聚光太阳电池的高倍太阳模拟器等 加快光伏检测平台的建设 实现资源共享 建成权威性的国家级光伏产品检测机构 为今后光伏大规模的利用提供检测服务和咨询服务 Page27 3 上海的光伏技术如何发展 技术服务平台建设 创新技术研发平台 聚焦关键技术攻关及产业化技术整合上海各方资源 在前瞻性基础研究 产业化应用研究等建设国家级的光伏创新技术研发平台 产学研服务平台 为未来的产业升级提供平台支持 研发平台的主要目标是 在上海地区乃至全国范围内 聚焦关键技术攻关 促进科技成果转化 服务产业资源共享 努力打造上海乃至全国光伏产业核心竞争力 推动我国能源结构转型 促进社会的可持续和谐发展 Page28 3 上海的光伏技术如何发展 技术服务平台建设 公共服务平台 促进行业资源共享建成国内一流的光伏检测技术服务平台 提供光伏检测服务和检测技术服务 成为IEC组织框架下的第三方实验室 CBTL 业务范围包括检测 标定 咨询和研发等 建成面向光伏企业的咨询服务平台 可提供行业咨询服务 各类光伏技术培训服务 光伏产业的配套服务和技术支持 还可以实现技术转让和技术孵化 以及进行相关标准的制定等等 服务于上海乃至全国的光伏产业 一方面对上海光伏产业技术发展各环节提供技术支撑和服务 另一方面服务于国内整个光伏产业资源共享 Page29 3 技术服务平台建设 上海太阳能工程技术研发中心 Page30 3 技术服务平台建设 工程中心的五大能力建设 Page31 工程中心 BIPV研究室 BIPV系统设计及集成技术BIPV新型组件技术BIPV系统测试技术BIPV系统的智能管理技术超大型电站设计及系统集成技术特种飞行器用太阳能光伏系统技术 Page32 工程中心 太阳能电池研究室 研究方向 晶体硅太阳电池及装备技术研究非晶硅薄膜太阳电池及装备技术研究 铜铟镓硒薄膜太阳电池及装备技术研究 聚光太阳电池技术研究 高效太阳电池技术研究 薄膜太阳电池组件及方阵技术研究 全自动单 双轴跟踪系统技术研究 Page33 工程中心 太阳能电池研究室 核心优势 高效硅太阳电池 电池效率 17 AM0 非晶硅 微晶硅叠层太阳电池 电池效率 10 AM0 铜铟镓硒薄膜太阳电池 电池效率 12 AM0 聚光电池 转换效率 37 AM1 5 太阳电池生产线组线能力 成果展示 柔性电池组件柔性电池生产设备双面硅太阳电池及组件聚光系统 精度为 1 Page34 工程中心 硅材料研究室 研究方向 太阳能级硅材料制备技术 硅材料制备副产物回收处理技术 硅材料检测技术 核心优势 低成本 低能耗 环保级硅材料制备工艺技术