熱門關鍵詞: 光伏太陽能板天窗 防水光伏太陽能電池板 U玻璃光伏太陽能電池板
根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù),2020年全球新增光伏發(fā)電裝機達到139GW,累計裝機達到760GW,光伏發(fā)電占全球總發(fā)電量的3.7%。 其中,中國新增裝機48GW,累計裝機253GW,是全球最大的光伏發(fā)電應用市場。
在制造端,中國的多晶硅料、硅片、電池片和組件產量均連續(xù)多年穩(wěn)居全球首位。 預計到2050年,全球光伏累計裝機將超過12,000GW,發(fā)電總量占比將超過25%。
光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,能夠將太陽能直接轉化為電能。能量轉換效率是光伏組件的核心技術參數(shù),更高的轉換效率是光伏技術研究和產業(yè)發(fā)展不斷追求的目標,是光伏發(fā)電成本持續(xù)下降的源動力。
應用晶硅技術產品的市場占有率超過96%,其他4%為薄膜技術。已經量產的薄膜技術包括碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CIGS)。相對于薄膜技術,晶硅技術的量產成本更低,轉換效率更高,是光伏產業(yè)的主流。
鈣鈦礦材料在光伏產業(yè)的應用主要有兩個技術方向: 單結和疊層。 單結鈣鈦礦技術與其他薄膜技術相似,預期轉換效率低于傳統(tǒng)晶硅技術,但制造成本有望低于目前已產業(yè)化的薄膜技術。 鈣鈦礦與晶硅相結合的疊層技術兼具高轉換效率和低制造成本的優(yōu)點,有望成為未來光伏產業(yè)的技術發(fā)展方向。
鈣鈦礦被產業(yè)認為是極具潛力的下一代光伏材料,全球在鈣鈦礦光伏技術的的產業(yè)化進程中齊頭并進,中國目前在晶硅全產業(yè)鏈的材料、裝備、產品制造和系統(tǒng)集成 應用等細分領域均處于世界領先地位。
高效光伏技術的開發(fā)是國家中長期科學和技術發(fā)展綱要、“十四五”規(guī)劃、“3060”碳達峰與碳中和等目標實現(xiàn)的重點任務。 現(xiàn)有的商業(yè)化光伏技術由于受材料、工藝及器件結構、工作原理的限制,其效率提升和成本降低的空間有限,難以滿足未來光伏行業(yè)對廉價太陽能電能的需求。 為此,迫切需要發(fā)展下一代新型太陽能電池,破解在廉價的條件下實現(xiàn)高效穩(wěn)定的光伏器件難題。
與傳統(tǒng)晶硅太陽能電池相比,鈣鈦礦光伏電池的工藝簡單,設備和制備成本更低,且有著極低的單位能耗,可以有效降低度電成本。 目前鈣鈦礦太陽能電池尚在產業(yè)化初期,主要瓶頸在于長期穩(wěn)定性和大面積制備工藝。
根據(jù)鈣鈦礦光伏電池的結構區(qū)別,可將電池類型分為三條主流技術路線 :鈣鈦礦單結電池、四端和兩端鈣鈦礦/晶硅疊層電池。光伏電池的基本原理是在半導體材料中通過光照產生光生載流子,并通過選擇性傳輸層將電子和空穴分離并產生電壓和電流,從而實現(xiàn)光子的能量轉換,但三者的器件結構和對光子的利用率有較大的區(qū)別。
1、鈣鈦礦單結電池 :
國內外已有數(shù)家企業(yè)進入中試階段,大面積組件的效率在15%以下,目前和晶硅組件的效率依舊相差甚遠。鈣鈦礦組件的造價未來在大范圍量產后預計會略低于晶硅組件。由于其目前較低的效率,度電成本未來仍可能高于晶硅組件。但值得注意的是,鈣鈦礦單結組件可以切入細分的領域,例如BIPV,柔性組件或者空間應用。
2、四端鈣鈦礦/晶硅疊層電池:
疊層太陽能電池技術旨在突破單結太陽能電池的Shockley–Queisser極限(例如晶硅的理論極限小于30%),在高效轉換光子能量的基礎上將理論極限推至40%以上。其中四端疊層將晶硅電池和鈣鈦礦電池分開制備,僅在組件端進行整合。目前產業(yè)界僅有試驗性的嘗試,還未進入中試階段。
3、兩端鈣鈦礦/晶硅疊層電池:
和四端疊層電池相比,兩端疊層電池在成本上的優(yōu)勢更明顯,首先可以減少一層透明導電電極的制備,其次良品率由于單片電池面積的急劇減小而大幅上升,同時兩端疊層的理論極限上限也相對更高。雖然疊層組件制備成本會比晶硅組件略高,但由于其更高的能量轉換效率,度電成本會更低。目前產業(yè)界有英國的牛津光伏進入中試階段。
光伏發(fā)電產業(yè)鏈上游由光伏電池相關原材料組成,包括硅料、多晶硅、單晶硅等;中游則是電池片、電池組件的生產或系統(tǒng)集成;下游為光伏發(fā)電的應用,包括集中式的大型區(qū)域性地面光伏發(fā)電系統(tǒng),和企業(yè)廠房園區(qū)房屋屋頂使用的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
在功能性材料領域,高瓴投資了研一新材,其以鋰電池新型功能材料為核心業(yè)務,聚焦“太陽能光伏+鋰電/硫鋰儲能”等新能源領域,開展相關材料的研發(fā)合作。在組建材料領域,高瓴投資的永臻科技,在鎂鋁合金生產及加工行業(yè)處于國際領先優(yōu)勢,公司建有10條鋁合金太陽能光伏邊框生產線,專注成為太陽能應用解決方案行業(yè)的領導者。在鈣鈦礦電池領域,高瓴投資了曜能科技,曜能科技是全球最早進行鈣鈦礦太能能電池產業(yè)化研發(fā)的研發(fā)團隊之一,專注于鈣鈦礦/晶硅疊層電池工藝和材料穩(wěn)定性提升等核心技術,進一步降低光伏發(fā)電成本。
По данным Международного энергетического агентства, к 2020 году во всем мире было создано 139 новых фотоэлектрических генераторов, в результате чего общее количество таких генераторов достигло 760 ГВт, а на фотоэлектрические генераторы приходится
3,7 процента общемирового объема производства. среди них, Китай добавил 48GW, совокупный генератор 253GW, является крупнейшим в мире рынок фотоэлектрических приложений.
В конце производства, Китай поликристаллический
кремний, кремниевые пластины, батареи и компоненты производства последовательно на протяжении многих лет занимал первое место в мире. Ожидается, что к 2050 году совокупный объем производства фотоэлектрических установок во всем мире превысит 12 000
ГВт, а общий объем производства превысит 25 процентов.
фотоэлектрические компоненты являются центральным элементом фотоэлектрической системы, способной преобразовывать солнечную энергию непосредственно в электрическую.
эффективность преобразования энергии является основным техническим параметром фотоэлектрических компонентов, более высокая эффективность преобразования является целью исследований и промышленного развития фотоэлектрических технологий, является движущей
силой устойчивого снижения стоимости фотоэлектрических генераторов.
применение технологии кристаллического кремния занимает более 96% рынка, а остальные 4% - технологии тонкой пленки. В число произведенных пленочных
технологий входят теллуристый кадмий (CdTe) и медный индий галлий (CIGS). по сравнению с технологией мембраны, технологии кристаллического кремния стоимость производства ниже, конверсия эффективность выше, является основной отрасли фотоэлектрических.
в области фотоэлектрической промышленности применяются в основном два технических направления: однопереходный и многослойный. технология монолитного титаната аналогична технологии других пленок, и ожидается, что эффективность
конверсии будет ниже, чем традиционная технология кристаллического кремния, однако затраты на производство, как ожидается, будут ниже, чем в настоящее время промышленные технологии пленок. технология залегания кальция титаната и кристаллического
кремния, сочетающая преимущества высокой эффективности конверсии и низкой себестоимости производства, может стать будущим технологическим направлением развития фотоэлектрической промышленности.
В настоящее время китай
занимает лидирующее положение в таких сегментах промышленности, как материалы, оборудование, производство продуктов и комплексное применение систем в кристаллическом кремнии.
разработка эффективных фотоэлектрических
технологий является одной из приоритетных задач национальной программы средне - и долгосрочного научно - технического развития, программы "четырнадцать пять", программы "3060" углеродных пиков и углеродной нейтрализации. Существующие коммерческие
фотоэлектрические технологии в силу ограниченности пространства для повышения эффективности и снижения себестоимости из - за ограничений на конструкцию материалов, процессов и приборов, затрудняют удовлетворение спроса на дешевую солнечную энергию в фотоэлектрической
промышленности в будущем. для этого необходимо срочно разработать новые виды солнечных батарей следующего поколения, решить задачу достижения эффективной и стабильной фотоэлектрических приборов в доступных условиях.
по
сравнению с традиционными кремниевыми солнечными батареями, известково - титановые фотоэлектрические батареи просты, оборудование и приготовление дешевле, а также с очень низким удельным потреблением энергии, можно эффективно снизить затраты на электроэнергию.
В настоящее время кальцититановые солнечные батареи находятся на ранней стадии индустриализации, основные узкие места в долгосрочной стабильности и крупномасштабной технологии приготовления.
в зависимости от конструкции
фотогальванических батарей на кальцититанате типы батарей могут быть разделены на три основных технических маршрута: Одноступенчатые батареи на известковых титанатах / кремниевых слоистых элементах с четырьмя и двумя концами. основной принцип фотоэлектрических
элементов заключается в том, что в полупроводниковом материале фотоэлектрические носители генерируются фотоэлектрическим излучением, а электроны отделяются от дырок и генерируют напряжение и ток, что позволяет преобразовывать энергию фотонов, но при этом
структура приборов трех из них отличается от степени использования фотонов.
1. Одноступенчатые элементы на кальцититанате:
уже несколько предприятий в китае и за рубежом вступили в
этап промежуточного испытания, большая площадь эффективность сборки менее 15%, и эффективность кристаллических и кремниевых компонентов по - прежнему сильно отличаются друг от друга. Ожидается, что цены на известково - титановые сборки в будущем
будут несколько ниже, чем цены на кристаллические кремниевые. из - за его нынешней низкой эффективности затраты на электроэнергию в будущем могут быть выше, чем на кристаллические кремниевые компоненты. Вместе с тем следует отметить, что компоненты
с одним переходом на кальцититанит могут быть подключены к сегментам, таким, как BIPV, гибкие компоненты или прикладные космические программы.
2, четыре конца кальция титанат / кристаллический кремниевый слоистый элемент:
технология многослойных солнечных батарей предназначена для преодоления пределов Shockley - Queisser для одноузловых солнечных батарей (например, теоретический предел кристаллического кремния составляет менее 30%), а теоретический
предел - более 40% на основе эффективной конверсии фотонной энергии. в четырех из этих торцевых слоёв кристаллические кремниевые батареи и известковые титановые батареи изготавливаются отдельно и интегрируются только в конце агрегата. В настоящее
время в промышленности есть только пробные попытки, которые еще не вступили в стадию испытаний.
3, обе стороны кальция титанат / кристаллический кремниевый слоистый аккумулятор:
по
сравнению с четырёхслойными батареями преимущества двухслойных батарей являются более очевидными с точки зрения затрат, во - первых, можно сократить подготовку одного слоя прозрачных токопроводящих электродов, во - вторых, хорошая производительность значительно
повысилась из - за резкого сокращения площади одиночных батарей, а теоретический потолок в обоих слоях является относительно высоким. Хотя расходы на подготовку многослойной сборки немного выше, чем кристаллический кремниевый модуль, но из - за
его высокой эффективности преобразования энергии стоимость электричества будет ниже. В настоящее время в промышленности находится Оксфорд фотовольт Великобритании, вступающий в стадию испытаний.
в верхней части
цепи фотоэлектрической промышленности состоит из материалов, связанных с фотоэлектрическими элементами, включая кремний, поликристаллический кремний, монокристаллический кремний и т.д.; среднее плавание является производство аккумуляторных пластин,
компонентов батареи или интеграция систем; применение фотоэлектрической энергии в нижнем течении реки, включая централизованную крупную районную земную фотовольтную систему, а также распределенную фотовольтную систему, используемую на крыше здания
здания здания здания завода.
в области функционального материала, высокотехнологичные инвестиции в разработку нового материала, в основе которого лежит новый функциональный материал литиевых батарей, сосредоточен на
таких новых областях энергии, как "солнечная фотовольт + литий - электричество / энергия хранения серы лития", сотрудничество в разработке и разработке соответствующих материалов. в области образования материалов, высокотехнологичные инвестиции
из стратегически выгодной ситуации, в отрасли производства и переработки магниевого алюминия лидирует на международном уровне, компания имеет 10 алюминиевых сплавов солнечной фотоэлектрической линии линии, чтобы стать лидером отрасли применения солнечной
энергии решения. в области кальцититановых батарей, высокотехнологичные инвестиции в обсидиановые технологии, обсидиановая технология является одной из первых в мире в области исследований и разработок в области технологии кальция титана / кристаллического
кремния слоистого элемента и повышения стабильности материалов, такие основные технологии, как кальций титанит / кристаллический слоистый батарей, и дальнейшее снижение стоимости фотоэлектричества.