非晶硅太陽電池生產(chǎn)線項目可行性研究報告(26頁)-石油化工(編輯修改稿)
2024-09-20 22:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 及組件的技術(shù)發(fā)展作為主要目標及任務(wù)。 非晶硅太陽電池的優(yōu)勢 多晶硅原材料短缺制約我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 因為多晶硅太陽電池制造工藝 簡單，較具成本優(yōu)勢，近年來獲得快速發(fā)展。我國 2020 年太陽電池產(chǎn)量 ，多晶硅占了 76％。 由于光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，多晶硅原材料的緊缺情況越來越嚴重。 2020 年全世界太陽電池產(chǎn)量 1,818MWp，其中晶硅電池約1,700MWp，以多晶硅消耗量 12 噸 /MWp 計算， 2020 年太陽電池用多晶硅總需求量為 萬噸。多晶硅廠商供應(yīng)了 萬噸，半導(dǎo)體行業(yè)廢棄的硅而可被光伏產(chǎn)業(yè)重新利用的約 萬噸，這樣就出現(xiàn)了大約 噸的缺口。由于供求關(guān)系緊張，多晶硅原材料的價格持續(xù)上漲。 2020～ 2020 年， 太陽級多晶硅原材料的銷售價格為 25 美元 /公斤， 2020 年世界市場超過 50 美元 /公斤，黑市超過 100 美元 /公斤，而且繼續(xù)保持上漲趨勢。 據(jù)中國工程院專家調(diào)查， 2020 年我國對多晶硅的需求量為3800 噸，其中光伏產(chǎn)業(yè)需求 2690 噸，而 2020 年我國多晶硅的產(chǎn)量只有 60 噸，即使全部供應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)，也僅是市場需求的％。其余只能依賴進口。到 2020 年，我國光伏級多晶硅年需求量將達 4200 噸。 事實上，多晶硅的上游原材料石英砂在我國并不缺乏，但將 其提純?yōu)楦呒児璨牧系南冗M技術(shù)基本上掌握在美國、日本和德國幾家生產(chǎn)商手中 ，基于技術(shù)和市場壟斷的需要，這些生產(chǎn)商既不向中國轉(zhuǎn)讓技術(shù)，也不與中國企業(yè)合資、合作建廠。目前，國內(nèi)雖有 40 多家小型公司在研究多晶硅提純技術(shù)，但仍然沒有突破性地進展，預(yù)計多晶硅原材料緊缺的狀況將持續(xù)到 2020 年之后。這不僅限制了太陽電池產(chǎn)量的增長，而且使晶體硅電池的成本持續(xù)保持在 3～ 4 美元 /Wp 的水平，嚴重制約了光伏產(chǎn)業(yè)和市場的發(fā)展。 與此同時，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的專家和企業(yè)家已經(jīng)意識到，高純硅提純過程中大量消耗能源并伴有嚴重的環(huán)境污染，嚴重影響了晶硅發(fā)電的能源投入產(chǎn)出比，這勢必制約未來晶 體 硅發(fā)電的普及應(yīng)用和發(fā)展， 因而許多廠商紛紛轉(zhuǎn)向非晶硅太陽電池的生產(chǎn)和研發(fā)。 非晶硅太陽電池乘勢而起 高純硅材料的緊張，限制了多晶硅太陽電池產(chǎn)業(yè)的增長，這卻給非晶硅太陽電池以及薄膜太陽電池帶來了發(fā)展的機遇。 非晶硅太陽電池是以硅烷及其它特種氣體為原料通過等離子體化學(xué)氣相沉積法（ Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositiom）即 PECVD 法在玻璃等基板上形成非晶硅半導(dǎo)體薄膜而制成的。由于非晶硅半導(dǎo)體薄膜對光的吸收系數(shù)大，其產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換的層面（包括半導(dǎo)體層及接觸層）僅僅只有 1μ m 至幾 μ m 厚 ，不像晶體硅太陽電池硅片的厚度達 250～ 300μ m，因此，非晶硅太陽電池不受制于高純硅材料的緊缺。 在上個世紀八十年代中期，當單結(jié)（ PIN 結(jié)）非晶硅太陽電池實現(xiàn)大面積工業(yè)化生產(chǎn)時，曾形成了“非晶硅熱”； 但在實際使用中發(fā)現(xiàn)，單結(jié)非晶硅太陽電池不但光電轉(zhuǎn)換效率低（ ％），且光致衰減比較厲害（ 25％～ 30％），穩(wěn)定性比較差，無法進入主流的光伏發(fā)電市場，而多應(yīng)用于小功率的消費類電子產(chǎn)品市場。 近年來，非晶硅太陽電池技術(shù)研發(fā)迅速進展，雙結(jié)或多結(jié)（ Multijunction）非晶硅及非晶 微晶太陽電池技術(shù)及成套 制造設(shè)備相繼問世，大大減少了光照后功率衰減的現(xiàn)象，且可吸收不同波段的太陽光，因此光電轉(zhuǎn)換效率也獲得大幅度提高，目前穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換效率已達 ％～ 9％，裝置容量達數(shù)百萬瓦級的非晶硅太陽電池發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)紛紛建設(shè)。 非晶硅及非晶 微晶薄膜太陽電池與晶體硅太陽電池相比有以下優(yōu)勢： （ μ m）級，比晶體硅電池薄 100 倍 ； 、不銹鋼、塑料等作襯底材料 ； SiH H2等，原材料豐富且價格便宜 ； （ 200～ 220℃ ），耗能少； ，工藝簡單； ，目前產(chǎn)品的尺寸達 ～ ； 于進行雙玻璃密封，其壽命不僅可與晶體硅電池組件不相上下，而且耐用 因為非晶硅電池的連接使用內(nèi)聯(lián)集成電路，而晶體硅太陽電池的晶片是通過焊接電池上分散的金屬條連接在一起的。晶硅組件經(jīng)常發(fā)生的短路和斷路問題對非晶硅薄膜組件基本上不可能發(fā)生，這對組件的壽命是很重要的。另外，薄膜沉積在前片玻璃的背面，因此密封聚合體和 EVA 都在電池后面，不會擋住陽光傳輸，因此由于 EVA 發(fā)黃而導(dǎo)致的晶硅電池組件功率降 低現(xiàn)象在非晶硅組件上不會發(fā)生 ； ：太陽電池的電特性是負溫度系數(shù)，相對其它太陽電池來說，非晶硅電池在溫度增高的情況下喪失的效率較少，因為非晶硅的溫度系數(shù)較低； ：安裝在太陽能電站系統(tǒng)中的太陽電池組件只有很少的時間接收每平方米 1000 瓦的強光輻照，日出日落和陰天時光強很低。在弱光下，非晶硅電池相對晶體硅電池有很大優(yōu)勢。非晶硅電池在光強很弱的情況下依舊發(fā)電運行，而晶體硅電池不行。非晶硅電池較好的高溫特性和弱光特性使同等功率的非晶硅電池組件比晶體硅電池組件的發(fā)電量高。例如 ，經(jīng)過兩年的戶外試驗結(jié)果表明，美國 UniSolar 公司 不銹鋼非晶硅電池組 件比相同功率的晶體硅電池組件多產(chǎn)生 22％的電力；牛津大學(xué)在英國牛津和西班牙馬羅卡分別安裝相同功率的 11 個廠家的非晶硅和晶體硅電池組件，安裝在英國牛津的非晶硅電池組件比晶體硅電池組件多發(fā)電 ％，安裝在西班牙馬羅卡的非晶硅電池組件比晶體硅電池組件多發(fā)電 ％； IV 特性：非晶硅電池相對于晶體硅電池的另一個優(yōu)勢是其電流電壓特性曲線較柔和，更易于達到最大功率，而對晶體電池來說，如果運行電壓超過最大允許功率額，則 電力迅速下降； （ BIPV. Buiding Integrated Photovoltaic）應(yīng)用優(yōu)勢明顯 在光電建筑一體化應(yīng)用中，非晶硅薄膜比晶體硅更適合，一是非晶硅薄膜電池可做成半透光型，因而能吸收漫射光源。二是從建筑美學(xué)觀點上看來，非晶硅薄膜電池的顏色比較美觀、耐看； 非晶硅太陽電池可用金屬薄片（如不銹鋼帶）或高分子材料膜為基材，制成柔性太陽電池。柔性太陽電池可以貼在曲面物體上，充分利用安裝表面，由于其功率重量比大，可以應(yīng)用
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