光伏应用技术.ppt

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1、光伏能源先进技术发展和关键技术应用2017.8主要内容一、光伏发电原理二、光伏电池的分类三、硅系光伏电池片的制造工艺介绍五、光伏发电应用技术介绍四、高性能光伏电池及工艺介绍六、光伏检测设备介绍太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成电能,能将光能转换成电能的能量转换器之一，就是光伏电池。光伏电池的物理基础是由两种不同半导体材料构成的大面积PN结，以及非平衡少数载流子在PN结内电场作用下形成的漂移电流。一、光伏发电原理太阳光照射到由P、N型两种不同半导体材料构成的太阳能电池上时，一部分光线被反射，一部分光线被吸收，还有一部分光线透过电池片。一、光伏发电原理一、光伏发电原理被吸收的光能

2、激发被束缚的电子，产生“电子-空穴”对，在PN结内电场作用下，电子、空穴相互运动，若在电池两端接上负载，负载上就有电流流过。当光线一直照射时，负载上源源不断地有电流流过。单片太阳能电池就是一个薄片状的半导体PN结。标准光照条件下，额定输出电压为0.5V左右。一、光伏电池的基本原理光谱响应太阳光谱中，不同波长的光不同的能量，所含的光子数目也不相同。因此，光伏电池接受光照射所产生的光子的数目也就不相同。光伏电池在入射光中每一种波长的光能作用下所收集到的光电流，与相对于入射到电池表面的该波长的光子数之比，叫做光伏电池的光谱响应。能够产生光生伏特效应的太阳能辐射波长范围一般在0.4~1.2um,最大灵

3、敏度在0.8~0.95um之间。二、光伏电池分类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%常规晶体硅太阳电池二、光伏电池分类9CIGS薄膜太阳电池，最高效率19.9%，商业化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%下一代薄膜太阳电池薄膜太阳电池二、光伏电池分类晶硅电池产业链三、硅系太阳能电池的工艺介绍石英砂焦炭粗硅石英砂为二氧化硅，中国储量丰富冶炼过程简单，技术难度低，国内大量生产粗硅纯度为95－99％,可用于合金掺杂

4、，如变压器上的矽钢片多晶硅的提纯三、硅系太阳能电池的工艺介绍高纯硅粗硅98％99.999999999％Purify（精炼）提纯方法三氯氢硅氢还原法（SiHCl3，改良西门子法）硅烷法（SiH4）四氯化硅氢还原法（SiCl4）二氯二氢硅还原法（SiH2Cl2）冶金法锌还原法、钠还原法从粗硅到高纯硅，价格涨幅近100倍多晶硅的提纯三、硅系太阳能电池的工艺介绍1.单晶硅棒——直拉法2.多晶硅锭——铸造法注：硅的熔点是1420℃多晶硅的铸锭与单晶硅棒的拉直：粉末状的多晶硅被生产出来之后需要经过铸锭炉或单晶炉进行重新熔融，通过对加热温度、冷却时间等参数的控制制成所需要的多晶硅锭和单晶硅棒；拉晶、铸锭工艺

5、三、硅系太阳能电池的工艺介绍三、硅系太阳能电池的工艺介绍将金属硅在真空环境下加热熔化，利用电子束去除掉P（磷）。然后在Ar（氩）气体中熔化后用等离子焊枪（PlasmaTorch）去除B（硼），凝固后提炼。应用普通金属提炼工序可将金属杂质的浓度降至0.1ppmw以下。冶金法工艺四、高性能光伏电池及工艺介绍PERL电池—高效晶体硅电池PESC、PERC、PERL电池是新南威尔士大学研究了近20年的先进电池系列，前两个子母PE（PassivatedEmitter）代表前表面的钝化（选择性扩散），后两个子母代表后表面的扩散和接触情况。其中PERL衍生了南京中电的SE电池与尚德的PLUTO电池。PESC

6、（钝化发射极背接触）电池1985年问世,可以做到大于83％的填充因子和20.8％（AM1.5）的效率。PERC（钝化发射极背场点接触）电池，用背面点接触来代替PESC电池的整个背面铝合金接触，这种电池达到了大约700mV的开路电压和22．3％的效率。PERL（钝化发射极背部局域扩散）（PassivatedEmitterandRearLocally-diffused）电池是钝化发射极、背面定域扩光伏电池的简称。1990年，新南威尔士大学的J.ZHAO在PERC电池结构和工艺的基础上，在电池背面的接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池，如图所示。2001年，PERL电池效率达到24.7％

7、，接近理论值，是迄今为止的最高记录。四、高性能光伏电池及工艺介绍四、高性能光伏电池及工艺介绍HIT（HeterojunctionwithIntrinsicThin-laye）高效异质结太阳电池早在1992年，MakotoTanaka等人在三洋公司第一次制备出HIT电池，当时转换效率达18.1%。经过不断改进，在100.4cm2大小的硅片上，HIT电池的效率已经达到23%。HIT电池中间为经过制绒的