太阳能控制器
控制整个系统的 工作状态，并对 蓄电池起到过充 电保护、过放电 保护
蓄电池（组）
一般为铅酸电池， 小微型系统中， 也可用镍氢电池、 镍镉电池或锂电 池
逆变器
太阳能直接输出 12/24/48VDC 。 需 要将直流电转换成 220VAC 交 流 电 , 需 要逆变器。
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
1.3.2 硅的提纯
❖ 硅的提纯特点
✓ 庞大的化工系统，反应过程复杂，系统化
✓ 配套要求高
✓ 建设周期长
✓ 环境污染可能性大——要求闭式循环
✓ 多晶硅生产技术含量高
✓ 高投资额，高风险
✓ 高利润
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.2 硅的提纯
公司 海姆洛克(Hemlock) 瓦克(Wacker) 德山曹达(Tokuyama) 三菱硅(Mitsubishi) 先进硅(ASiMi)
2.1.2.4 蓄电池
❖蓄电池是将太阳能 电池板所发出的电 能储存起来，到需 要的时候再释放出 来。
2.1.2.5 负载
❖直流负载
❖交流负载
2.1.3 光伏发电系统分类
✓独立（离网）光伏发电系统 ✓并网光伏发电系统
2.1.3.1 独立直流系统
2.1.3.2 独立逆变交流系统
电 扇
交流
蓄
电
控制逆
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅
电
片
池
组 件
发 电 系 统
1.3.6 硅晶组件
单片焊接 串焊 叠层 层压 装框 清洗 电性能测试 包装入库
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.7 发电系统
太阳能电池组
核心部分，将太阳 的辐射能力转换为 电能，或送往蓄电 池中存储起来，或 推动负载工作。
a. 硅料价格
✓ 目前硅料的价格并不是 由生产硅料的成本决定 的，而是由供需关系直 接决定
✓ 国外高纯硅材料产量 2007年末达到4.47万吨， 2008年底达到7.875万吨， 2010年达到9.95万吨
✓ 由于国际硅材料厂商的 扩产，改善了供需关系， 导致硅材料价格下降
2002年 2005年 2008年 2009年 2010年
700
2.5%
~28000t
硅
电
组
片
池
件
60%
发 电 系 统
1.3.3 硅棒（锭）
1.单晶硅棒——直拉法
2.多晶硅锭——铸造法
注：硅的熔点是1420℃
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.3 硅棒（锭）
❖ 单晶硅棒（直拉法）
单晶融化
单晶生长
石 英 砂
池
变设备
负 载
2.1.3.3 并网系统
2.1.4 光伏发电前景展望
✓ 21世纪的主要能源是太阳能 ✓ 到2020年，太阳电池发电将供应
20多亿人口和提供二百万人的就 业机会 ✓ 到2030年,世界电力生产的一半将 依靠太阳能”
2012年
23美元/公斤 100美元/公斤 400美元/公斤 120美元/公斤 65美元/公斤 40美元/公斤
b. 组件价格—单片电池用硅量
❖ 单片电池用硅量（g）
单片耗硅量逐年下降（硅片越来越薄）
c. 组件价格——效率提升
❖ 电池效率的提高
2002年——14% 2003年——15% 2006年——16% 2008年——17% 2010年——18%
1.4 光伏产业发展现状
❖市场问题
由于目前光伏组件发电的价格远高于常规能源，因此市场 主要依赖于国家对光伏发电的政策补贴
✓ 目前光伏组件主要出口欧洲，以德国和西班牙为主 ✓ 日本市场很大，但自产自销 ✓ 新的市场：美国、中东、意大利、澳大利亚、韩国等 ✓ 中国市场在孕育
08年国外市场大概为1200MW，国内市场不超过60MW
光伏产业报告
2010-10-18
概述
➢ 光伏产业介绍 ➢ 光伏发电
一. 光伏产业介绍
➢ 光伏定义 ➢ 光伏兴起的背景 ➢ 光伏产业链 ➢ 光伏产业发展现状 ➢ 光伏产业的未来
1.1 光伏定义
太阳能光伏效应，简称光伏(PV)，又称 为光生伏特效应，是指光照在不均匀半导体 或半导体与金属组合的部位间产生电位差的 现象。
❖ 中国光伏系统安装预计
二. 光伏的应用
➢ 光伏发电 ➢ 衍生应用 ➢ 接线盒
2.1.1太阳能光伏发电原理
利用光电池的伏打效应将太阳能直接转化为 电能的系统
2.1.2 光伏发电系统组成
✓ 光伏组件 ✓ 控制器 ✓ 逆变器 ✓ 蓄电池 ✓ 负载
2.1.2.1光伏组件
✓ 又叫太阳能电池板，通常
是由太阳能电池片，按照 一定功率和尺寸要求，由 电路连接组成，并由框架 封装在一起的一组发电单 元。
硅片质量、电池效率、性能衰减等
5.“三头在外”—中国光伏产业发展不平衡，受国外制
约
✓ 原料——多晶硅原料90%以上依赖进口 ✓ 市场——95%以上的市场在国外（主要在欧洲） ✓ 设备——重要的光伏设备大部分在国外
产业发展不稳定，起伏很大
1.4 光伏产业发展现状
❖ 原料问题
A. 高纯多晶硅的生产长期受美、德、日三国八大公司垄断， 其每年赚取超高额的利润（利润率>400%）
当中国市场发展起来后，我国的光伏行业将迎来更大的发展
1.4 光伏产业发展现状
❖ 设备问题
A. 目前生产高纯多晶硅的反应炉，硅棒线切割机，电池生产过程中的PEC VD、丝网印刷机和烧结炉，薄膜光伏设备、全自动组件设备等各种高 精密设备都来自于国外，价格昂贵
B. 电子科技集团2所、48所、西安理工大学晶体生长设备研究所、无锡奥 曼特、北京京运通、上海思恩电子、秦皇岛博硕光电、捷佳创、七星 华创、上海太阳能科技、北京德雷射科、常州华盛天龙、上海汉虹、 绍兴精工、珠海粤茂激光等一批优秀的国内设备厂商正致力于光伏设 备的开发和生产，并取得了可喜的成绩
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
Since 1980
单晶硅棒
发
电
组
电
池
件
系
统
1.3.3 硅棒（锭）
❖ 多晶硅锭（铸造法）
多晶融化
冷却凝固
切方
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.4硅片
硅棒通过线切割，切成180微米左右厚度的硅片
多晶锭
f. 太阳能特点
可再生能源，取之不尽，用之不竭；清洁能源，地球环境 得到保护；工作时无传动部件，无噪音，使用寿命长，携 带和安装方便
1.2 光伏兴起的背景
g. 光伏兴起
当煤、石油、天然气等不可再生能源频频告急，能源问题 日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国 家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发 展的新动力。光伏产业正在兴起。
1.3 光伏产业链
❖ 非晶硅电池
硅烷
镀膜
控制系统
玻璃
电池
发电系统
1.3 光伏产业链
❖ 晶体硅电池
1.3.1 硅的冶炼
✓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，如变压器上的矽钢片
1.3.2 硅的提纯
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 ） ✓ 从粗硅到高纯硅，价格涨幅近100倍
硅 棒 （ 锭 ）
硅
电
片
池
组 件
发 电 系 统
1.4 光伏产业发展现状
1. 发展历史
✓ 早在1839年， 法国科学家比克丘勒发现半导体在电解质溶液中会产生 光电效应
✓ 1954年美国贝尔研究所的Pearson, Chapin和Fuller首先应用这个原理试制 成功硅太阳电池（光电转换效率4.5%）
C. 国内设备厂商需要一长段时间学习、模仿和开发先进的光伏设备
1.5 光伏产业的未来
❖ 光伏产业发展的制约因素
1.观念：国内对太阳能的使用，还局限于太阳能热 水器等，对光伏发电不甚了解 2.风险：一次性投资、技术革新 3.成本：价格（晶体硅组件+电气控制部分）和 使用年限
晶体硅组件：硅料价格、单片电池用硅量、电池转换效率 电气控制部分
多晶硅片
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.5 硅晶电池
硅片通过扩散、丝网印刷、烧结等步骤，形成能够将
光转化为直流电的器件
石 英 砂
粗 硅
高 纯 硅 料
硅 棒 （ 锭 ）
硅 片
电 池
组 件
发 电 系 统
1.3.6 硅晶组件
✓ 单片晶硅电池（125x125mm）的电压大概为0.55V， ✓ 电流为4.5A,功率约为2.5W ✓ 单片功率太小，无法直接使用，因此将电池串联和并列， ✓ 达到所需要的电流电压条件（一般为12V或24V） ✓ 组件规格一般为165W,175W,180W（ 8x9片）和 ✓ 230W（8x12片）