光伏应用技术

，光伏高新技术开发和核心技术应用，2017.8，主要内容，1，光伏发电原理，2，光伏分类，3，硅光电池制造工艺简介光电池的物理基础是由两种不同半导体材料组成的大面积PN结和非平衡少数载流子PN结内电场作用而形成的漂移电流。1.太阳光发电原理，p型，n型由两种不同半导体材料组成的太阳能电池照射时，部分光线反射，部分吸收，部分通过电池片。一、一、光伏发电原理、第一，光电池发电原理，吸收的光能刺激束缚的电子，产生“电子-孔”对，PN结电场作用下的电子，孔相互移动，电池两端连接负载，负载就会流动。当光线持续照射时，负荷不断地流动电流。单片太阳能电池是薄半导体PN结。在标准照明条件下，额定输出电压约为0.5V。第一，光电池的基本原理，光谱响应太阳光谱，不同波长光的能量，光子数不同。因此，光电池接收光所产生的光子数也不相同。光电池在入射光中各波长的光能量作用下收集的光电流，与进入电池表面的此波长相对的光子数的比率，称为光电池的光谱反应。可以产生光生螺栓效果的太阳辐射波长的范围通常在0.4到1.2um之间，最大灵敏度在0.8到0.95um之间。2，光电池分类，8，单晶硅太阳电池实验室最高效率：24.7%商业化批量生产效率：17%，多晶硅太阳电池实验室最高效率：20.3%商业化批量生产效率：16%，普通晶体硅太阳电池，2，光电池分类，9，CIGS薄膜太阳电池，最高效率19.9%，商用化12%。CdTe太阳电池最高效率：16.9%商业化：9-11%，非晶硅薄膜太阳电池，最高效率：12.8%(稳定)商业化：6-8%，新一代薄膜太阳电池，薄膜太阳电池，2，晶硅电池产业链，3，硅系太阳能电池工艺简介，硅砂、焦炭、粗硅、硅砂、中国储量丰富的冶炼工艺简单、技术难度低，国内批量生产的粗硅纯度为95-99%，介绍了变压器的硅钢、多晶硅的精炼，3、硅系太阳能电池的工艺。高纯硅，粗硅，98%，99.999999999%，purify(精炼)，精制方法三氯硅烷氢还原法(SiHCl3，修饰西门子法)硅烷法(SiH4)四氯化，1 .单晶硅棒直接拉法，2 .多晶硅锭铸造法，注：硅的熔点为1420，多晶硅锭和单晶硅棒拉直：粉末多晶硅生产后，通过锭或单晶炉重新启动，控制加热温度、冷却时间和其他参数，需要的多晶硅锭和单晶硅棒；拉伸晶体，铸锭工艺，3，硅太阳电池工艺简介，3，介绍硅太阳电池工艺，在真空环境下加热熔化金属硅，使用电子束去除p(磷)。然后从Ar(氩)气体中溶解，再用等离子炬去除b(硼)并凝固精制。应用普通金属精炼工艺，金属杂质的浓度可能会下降到0.1ppmw以下。，冶金工艺，4，高性能光电和工艺简介PERL电池高效晶体硅电池PESC、PERC、PERL电池是新南威尔士州大学近20年来研究的高级电池系列，前两个子雌性PE(PassivatedEmitter)表示前表面的钝化(选择性扩散)其中PERL诱导了南京中电的SE电池和尚德的PLUTO电池。PESC(钝化接触)电池于1985年上市，充电系数超过83%，效率达20.8% (am 1.5)。钝化发射极后现场接触(PERC)电池用作后点接触，而不是用于实现约700mV的开路电压和22.3%效率的PESC电池的整体后铝合金接触。PERL(passiviatedemitteradandrearlocally-diffused)电池是钝化发射极、背面固定范围扩展光电池的缩写。1990年，新南威尔士州大学的J.ZHAO以PERC电池结构和工艺为基础，在电池背面的接触孔中制造了BBr3固定域扩散的PERL电池，如下所示：2001年，PERL电池的效率达到24.7%，接近理论家，是迄今最高的记录。4，高性能光电池和工艺简介，4，高性能光电和工艺简介，HIT(heterojunctionwithinsichin-laye)高效异质结太阳能电池于1992年，MakotoTanaka等公司首次制造HIT电池，当时转换效率达18.1%100.4cm2大小的硅片上，HIT电池的效率持续提高，达到23%。HIT电池中间是经过天鹅绒的n型衬底硅，照明侧是p型/i型(独特)非晶硅薄膜，背面是n型/i型非晶硅薄膜，前后表面溅射有TCO薄膜，电极是在TCO薄膜上制造的。HIT电池主要包括以下方面：1p-n接头的制造是传统晶体硅太阳电池的高温扩散过程(850)，是避免对基体材料产生热影响的低温沉积过程( 250)。在2 p-n结之间增设一层固有非晶硅薄层，可以有效降低结区复合速度，电池背面的n型非晶硅层形成基板和高低结，固有非晶硅层起到背面钝化的作用，有效降低背面复合物，提高电池开电压。3稳定性好，不发生照明衰减。4p-n连接通过薄膜沉积(可以将基板厚度降低到低水平)有助于降低成本。HIT电池是2011年Sanyo公司HIT电池容量565MW的高效太阳能电池中比较成功的一种。目前世界上很多机构都在研究HIT电池，但重复或实现Sanyo的结果表明这项技术相对困难。4，高性能光电池和工艺简介，4，高性能光电池和工艺简介，后电极接触硅电池IBC电池是后电极接触(InterdigitatedBack-contact)硅光电池的缩写。Sunpower公司开发的高效电池的特点是前面没有网格电极，正极和负极在后面交叉排列。利用点接触(Point-contactcell，PCC)和网印技术。这种背电极实现了电池前端“零遮挡”，增加了光的吸收和利用。但是制造工艺也很复杂，工艺的难题包括p扩散、金属电极下的再扩散、激光烧结等。2009年7月，SunPower公司推出了效率为19.3%的光电模块。4，高性能光电池和工艺简介，4，介绍了高性能光电池和工艺，OECO电池由倾斜蒸发金属接触硅电池表面的许多整洁的方形槽组成，浅发射极n在硅片上表面有非常薄的氧化隧道层，Al电极在槽的侧面斜镀，将PECVD沉积硅质货物用作钝化层和防反射膜OECO电池，具有以下特点：(1)电极位于槽的侧面，有利于提高短路电流；(2)能获得高开路电压和充电系数的优秀MIS结构设计；(3)高质量沉积电极接触；(4)可不受接触特性限制而优化的浅发射极；(5)高质量低温表面钝化。，4，高性能光电池和工艺简介，4，介绍高性能光电池和工艺，德国Fraunhofer超薄多晶硅高效电池德国Fraunhofer sola研究所准备的多晶硅电池刷新了世界多晶硅电池转换效率记录20.3%。该电池不仅具有局部的背表面场结构和等离子面具制造的表面质感，而且具有良好的光周期特性，使用湿氧化法代替传统的热氧化钝化电池后表面，在钝化效果和温度因素之间找到了适当的平衡点。结合钝化效果，降低温度对子寿命的影响，优化电池性能。该电池的另一个特点是超薄，厚度只有37um，该技术对于减少多晶硅的使用量具有重要意义。4，高性能光电池和工艺简介，4，高性能光伏和工艺简介，SE高效电池-国内高效硅电池SE高效电池(选择optive emitter)是基于现有加工制造工艺设备和p型硅原料的单晶硅电池。转换效率平均为17.5%，性能更稳定，主要原料硅片的材料变化影响较小。中电SE电池的工艺特点是1)用丝网印刷蚀刻剂在硅胶层蚀刻电极图形，一般为10% 25%氟化铵浆代替传统光刻。(2)经过3次热处理，达到线材扩散后轻度扩散的目的，仅在中扩散区域打印电极(即“选择性”发射台)。4，高性能光电池和工艺简介，4，高性能光电池和工艺简介，石墨烯是一种混合异质结电池，主要用于OPSC有机聚合物太阳能电池(Organicpolymersolarcell，OPSC)，它照亮了OPSC的电子传递材料(电子共点对)，电子在OPSC的工作原理中应用石墨烯：发光在供体中入射材料P3HT/P3OT通过光刺激产生电子共点对。即，创建exchase。电子孔点对转移到孔集和石墨烯受体材料的界面后，电子转移到graphene受体材料的LUMO能量等级，孔点保留在孔集材料的HOMO能量等级上，使电子和孔集对分离。电子从graphene受体材料转移，最终传递到Al阴极。电子共点对分离后，共点通过导电聚合物polypedot : PSS传递到正电极ITO/FTO表面。孔和电子分别由阴极和阳极收集，产生电位差，实现光生螺栓效应。4，高性能光电池和工艺简介，DSSC的主要结构由：graphenebasedtransparentconductingeleodes工作电极三部分组成； graphenebasedcunterelectrode对电极；TiO 2-graphenecompositeesbasedphotoanodes电解质，4，介绍了高性能光电池和工艺，复合石墨烯材料在光伏玻璃中的应用1，亲水性，玻璃表面的自清洁效果；2、利用渗透性、石墨烯六角形结构提高阳光透射率，减少反射和扩散；3、在光催化、紫外线下，石墨烯具有光催化功能，能自行分解光电池玻璃表面的有机物，有助于玻璃表面清洁。综合以上功能，将复合石墨烯材料应用于光电池增减，提高5-6%的光渗透率，有助于提高光伏组件效率。光伏并网系统工作原理：在太阳能照射下，电池元件产生光电效应发生直流，产生直流，通过合流箱连接到每个相应的逆变器，转换为三相交流，然后在专用太阳能交流配电柜内集成集成电网。，5，太阳能发电应用技术简介，独立发电系统：未连接到公共电网的光伏发电系统，并网发电系统：连接到公共电网的光伏发电系统，5，介绍光伏发电应用技术，光伏发电系统的组成：单晶硅太阳能组件矩形提供光伏发电阵列汇流箱提供交流配电的电流和汇流并网逆变器提供升压并网，光伏发电系统主要设备，电池组件，变频器，汇流箱，助推器，5，太阳能发电应用技术简介，5，介绍了光伏发电应用技术，农光互补太阳能系统应用阴阳一体化日光温室系统，本技术将普通温室分为两部分，两棚超过8米，透光材料，在两棚种植绿色蔬菜，屋顶后垫太阳能电池板，不影响绿色作物的生长；阴膜隔4米，用阳仓和隔热墙隔开。屋顶都铺上太阳能电池板，仓库里种上真菌或喜阴作物，两个仓库共享隔热墙，相互独立形成系统，一个仓库和两用，节约土地和费用，减少能源消耗，提高产量。洋房绿色作物光合作用洋房主要是绿色蔬菜，5，光伏发电应用技术简介，在阴室食用菌或弱光作物呼吸作用菌子实体中形成，旺盛的呼吸作用，对O2的要求也急剧增加，需要提供足够的新鲜空气。5，太阳能发电应用技术简介，阴阳一体化温室碳氧自循环图，5，介绍太阳能发电应用技术，5，太阳能发电应用技术简介，5，介绍了光伏发电应用技术，介绍了钓鱼和光伏互补技术，介绍了可调角度大跨度锁太阳能支架系统光伏发电组件固定在硬轴和角度调节支架上。其中，硬轴支撑太阳能组件的重量，雕塑支撑和两端的驱动齿轮连接可以通过调整角度调整支撑高度来调整太阳能组件和水平面之间的角度，支撑体只占很小的土地面积，大面积的光伏组件被支架固定在空中，受地形限制较小，特别适合受养鱼场、等环境限制的太阳能发电站的安装载体。另外，固定在支架上的太阳光部件可以调整角度，适应气候情况，实现以渔业为基础的太阳能支持的新渔船赏技术，最大限度地提高系统整体效率，实现不同环境下的土地二次利用。5、介绍光伏发电应用技术，非逆变光伏和低压直流家用系统新能源、新材料、信息技术和电力电子技术的快速发展，以及广泛应用，用户对电力需求、电力质量和供电可靠性的要求不断提高，现有交流配电网对分布式新能源(电力)接入、负荷和电力需求的多样化，电力流量平衡控制复杂性各种能源存储设备，如风力、太阳能、燃料电池，以及电动汽车电源电池、超级电容器，基本上是直流(或直流电源技术)，必须通过DC/AC转换器集成到交流电网中。在许多办公室和家用电器中使用直流电源实际上更方便，能效更高。越来越多的产业负荷利用变频技术提高电力利用效率。5，介绍太阳能发电应用技术，直流家庭，家用电器是直流负载，变频器不再需要家用电源系统，可以提高用电效率。5、介绍了光伏发电应用技术，基于多用户分布式光伏云平台系统的云计算是支持大规模访问分布式光伏电源的智能电网的重要特征，但分