我国光伏技术概况和发展趋势.docVIP

1 引言 ??? 中国12亿人口的大约70％居住在农村。虽然中国经济在最近20多年有了较快的发展，但能源问题对经济和环境的影响比较严重，农村则更为突出。中国能源供应中煤占一次能源总消耗的73％～75％，占主导地位。煤的直接燃烧给环境带来严重影响。从环境和能源双重考虑，中国政府计划并采取有效措施发展可再生能源技术。中国有丰富的太阳能资源，2/3以上国土面积的年总日照量超过5GJ/M2、年平均日照超过2，200小时（图1）有开发利用太阳能的有利条件。中国太阳能光伏技术开始于20世纪70年代，开始时主要用于空间。70年代周期后，光伏应用逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业。光伏发电在改善人民生活条件方面已发挥着重要作用，并将在21世纪可持续发展中发挥更大作用。 ? 2 研究开发活动 ??? 目前大约有40多个研究机构和大学参与光伏研究开发活动。研究领域涉及太阳电池、光伏材料、光伏系统和部件等。 2.1太阳电池 ??? 在太阳电池方面，研究开发的最好结果列于表1。 ? 2.l.l 高效单晶硅太阳电池 ??? 高效单晶硅电池的研究包括钝化发射区太阳电池（PESC），倒金字塔织构化选择性发射区电池（IPSE），激光和机械刻槽埋栅电池（LGBC和MGBC）． * IPSE太阳电池 IPSE太阳电池的结构如图2所示。该电池采用了倒金字塔织构化、热氧化钝化、选择性发射区扩散、减反射涂层、背表面场和脉冲电镀等技术。电池效率达到19.79%(Voc=656.1mV,Jsc=37.4mA/cm2,FF=0.806,Area=4.a4cm2,Am1.5,25℃） .? ??? * LGBC和MGBC太阳电池 与IPSE电池相比，LGBC和 MGBC电池的工艺要简单得多，仅有一个氧化步骤，省上了栅线蒸发和多个光刻腐蚀步骤。在LGBC和MGBC电池的实验中分别使用了FZ、CZ和太阳级硅片，电池的结构如图3所示。该电池的制备采用了化学表面织构化、激光和机械刻槽、热氧化钝化、选择性发射区扩散、减反射涂层、背表面场、化学镀埋栅接触等技术，电池最好效率如表2所示。选择性发射区由沿表面的均匀发射区n+和槽内重掺杂n++区两部分组成。扩散采用固态磷源。如图2和图3所示，IPSE，LGBC和 MGBC电池均为全铝背表面场结构。 ? ??? * 美国国家可再生能源实验室测试 2.1.2多晶硅太阳电池 ??? 多晶硅电池在常规工艺基础上采用了磷吸杂、热氧化钝化、铝背表面场等技术。实验中使用的硅片由Bayer solar提供。实验中1 cm2和10 x 10cm2的电池效率分别达到14.53％(Voc=595.0mv,Jsc=34.23mA/cm2,FF=0.7129,AM1.5,25℃)和12.5％(Voc=593.4mV，Jsc27.45mA/cm2，FF=0.7671，AM1.5，25℃）。 2.1.3薄膜太阳电池 ??? 我国为地面应用研制的薄膜太阳电池包括非晶硅电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉（CdTe）电池和硒钢钢（CIS）电池等。研究工作主要分布在研究所和大学中。电池特性如表1所示。其中在非活性硅（0.005Ωcm）衬底上多晶硅薄膜电池、CdTe电池和CIs电池效率分别达到13.61％[9],11.6％[10]，和 9.13％[11]，非晶硅电池效率分另达到 11.4％（单结，lcm2)[12]，6.3o单结，30X30 Cm2)[13]和7.35％(双结，20×20 Cm2）[14]。 2.2光伏材料 ??? 在多晶硅铸造技术方面，实验室内已经成功地制造出15公斤方形铸锭，铸造过程坩埚可以重复使用，有利于降低铸造成本。电池制造和封装过程中使用的银浆、铝浆、EVA薄膜、PVF等材料也研制成功并突人使用，降低了太阳电池及组件的成本。 2.3光伏系统和部件 ??? 光伏系统和部件的研究开发包括l—5KW光伏水泵系统，l—500W控制器和逆变器，高效1OKW、15KW逆变器，正弦波逆变器，l—5KW光伏并网示范系统，光伏照明系统，光伏电视系统，光伏通讯系统，光伏气象站系统，光伏集中电站系统等。同时成功地研制出光伏电池、组件特性测试系统。 3 光伏工业 ??? 我国目前有4个单晶硅太阳电池和组件制造厂：秦皇岛华美光电公司、昆明云南半导体器件厂、开封太阳能电池厂、宁波太阳电池厂和两个非晶硅电池厂：哈尔滨．克罗拉太阳能电力公司和深圳非晶硅电池厂。总的生产能力约4.5MW，2000年实际生产3MW。商业化单晶硅电池的效率在11％一13％之间(Φ10cm或10xlocm2)，非晶硅电池效率在5％～6％之间。其中昆明和宁波电池厂正在向2MW能力扩大。有些公司正在建立新的太阳电池和组件生产线，如上海国飞公司正在建立2MW电池生产线，保定英利新能源有