世界光伏发电产业的现状及原材料的发展趋势 - 图文-.doc

一Insig 篷钡一 世界光伏发电产业的现状及原材料的发展趋势 随着社会经济的迅速发展和人口的不断增加,以石油.天然气、煤等为主的化石能源日益枯竭。根据世界能 源机构分析数据,世界石油、天然气、 煤、铀的剩余可开采年限仅为45年、61年、230年和71年,图l给出了世界与我国常规能源的预测。与此同时,化石能源造成的环境污染和生态失衡制约了世界经济的可持续发展,世界对能源的需求有增无减,能源资源已经成为重要的战略物质。 太阳能资源是最丰富的可再生资 源之一,光伏发电是直接应用太阳能 的一种形式。据计算,太阳在1s内发 出的能量就相当于1.3亿t标准煤燃 烧时所放出的热量,而到达地球表面 的太阳能大约相当于目前全世界所有 发电能力总和的20万倍。与其他能源 相比,太阳能有许多优点,如安全可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料、 可以方便地与建筑物相结合等,这些 优点都是常规能源无法比拟的;因此,以太阳能为代表的可再生能源成为当代新能源开发的重要方向之一。世界 ◇朱相丽 中国科学院国家科学图书馆 图1 世界和中国主要常规能源储量预测 各国竞相出台发展太阳能的扶持政策、法令、法规和路线图,光伏发电系 统正在全球范围内逐步得到应用。 一.国外光伏产业及技术发展的现状 1.世界太阳能电池的产量增加迅速 随着光伏技术的进步,世界光伏 产量有了很大的提高,20世纪90年代的年平均增长率达到20,从1991年的55MW增长到2000年的287MW;2001年以来,光伏电池产量快速增 长,光伏组件的年平均增长率更是高达30以上。2005年世界太阳电池产量达到1656MW,比2004年增加了38;日本光伏电池产量再次领先增 3 4} ,,蕊矗新初鞘产业No・”2∞8 万方数据 增长率超过了35,2007年全球安装太 阳电池量达到了9200MW,其中前5名 的国家分别是德国安装了3800Mw, 占世界总安装量的41.3;日本安装 了1938Mw,占世界总安装量的21l 美国安装量为814MW,占世界总安装 量的8.9I西班牙安装了632MW,占 世界总安装量的6.9,意大利安装量 为100Mw,占世界总安装量的1,世 界其它地区安装了1916MW,占总安 装量的20.8。由此可见,德、日,美依 然是世界上的光伏主要应用市场。图‘2007年各国太阳能电池产量所占全球产量的份额 AdVanced Mat●ri-l●lndu●try 35 万方数据 万方数据 万方数据 一卜篷 38。 主流,这种情形还将持续一段时间。单 晶硅的光电转换效率为1618.多 晶硅为1317。 太阳能电池硅的纯度虽高,但相 比用于半导体的硅材料,其纯度则要 低几个数量级。不过,太阳能电池对硅 材料的需求相当庞大,因此低成本原 料的制造开发已经引起了人们的关 注;特别地,针对晶体硅太阳能电池, 现行技术的关注点在于削减厚度从 100“m减为50“m以及减少加工 过程中的边角料损耗。 2.薄膜硅材料 薄膜硅太阳能电池对原料需求较 小,因此被视为适于未来大规模生产 的低成本太阳能电池,然而这种电池 的光电转换效率远低于晶体硅太阳能 电池,如果是非晶薄膜,则电池的光电 转化效率更低,为7一10。因此,如 果这种太阳能电池的光电转换效率得 到提升,它很可能是未来的主流技术。 薄膜硅技术中至少有2种正处于 开发中的技术路径,第1种技术路径是 非晶硅太阳能电池,其面积成本 area℃0sts显著降低,同时效率也有适 度提升;如果非晶硅的产量继续按目前 的速度增长,到20∞年将达到2kMw/a, 在这样的产量水平下,工艺简化与高 产量将带来巨大的规模经济。第2种高 风险、高收益技术路径是在玻璃、玻璃一 陶瓷,冶金硅或不锈钢等可候选的、低 成本的衬底上制作晶体硅薄膜。晶体硅 的这种替代技术有望在维持非晶硅薄 膜低成本结构的同时,将效率提升到可 与多晶硅技术相竞争的水平,需要进一 步研究活性材料的高沉积速率工艺和 制备单晶硅、大颗粒、双轴织构颗粒及 良好钝化颗粒晶界的机制f9】。 3.化合物半导体与有机材料 化合物半导体和有机体有望成为 个目前以光伏建筑一体化B I P V为核心的光伏屋顶并网发电应用占据了绝 对的光伏市场份额。 下一代太阳能电池材料,已有相关研 发活动围绕它们展开且得到了实际应 用,但在近期,它们尚难以取代硅材 料。理论上,化合物半导体的光电转换 效率要比硅材料高,但仍存在缺陷,例 如,化合物多晶薄膜CIGSCuIn GaSe的转换效率为13,但铟In 却十分稀缺;GaAs化合物薄膜中砷 As的大量使用则会带来不少环境 问题,因此,目前化合物半导体材料的 太阳能电池仅适合于特殊情况下的应 用。虽然有机材料太阳能电池具有原 料成本低廉的压倒性优势,但仍受到 户外模块效能、稳定性、寿命和可靠性 等问题的制约。量子点太阳能电池的 光电转换效率高达60,但该领域的 研究才刚起步【10】。 四.未来的发展方向 现今巾.场上的太辟怕Miles,G.Z Inorganic photovoltaic cells[外文期刊] 200711 6.扬金焕 各国光伏路线圈与光伏发电的进展 200604 7.Conibeer,G Third--generation photovoltaics 200711 8.China solar PV report 2007 9.美国太阳能光伏技术及材料发展规划 200723 10.高纯硅原材料技术发展趋势 2007 本文读者也读过2条 1. 严大洲.宗绍兴.汤传斌.肖荣晖.YAN Da-zhou.ZONG Shao-xing.TANG Chuan-bin.XIAO Rong-hui 多晶硅生产不 存在“高能耗、高排放“[期刊论文]-有色冶金节能2010,266 2. 还忻都 欧洲保险基金走向阳光从欧洲保险基金与光伏发电产业相得益彰获得的一点感触[期刊论文]-中国 科技财富20095 引证文献3条 1.陈小青.申明霞 光伏组件用EVA封装胶膜的老化研究进展[期刊论文]-粘接 201012 2.肖伟.董志诚.刘存根 藏区太阳能照明壁柜砖系统的设计实现[期刊论文]-电子设计工程 200911 3.刘业凤.胡海涛 太阳能海水淡化新技术综述[期刊论文]-水处理技术 20118 本文链接http//