杏盛注册-钱取不出来新能源的开发与应用世界太阳电池产业发展情况2009年全球太阳电池产业持续快速发展。经过金融危机的洗礼，光伏发电产业前景愈显光明，其战略地位愈显突出和重要。2009年全球太阳电池产量10700兆瓦，中国大陆地区产量为4011兆瓦,台湾地区的产量为1180兆瓦,两岸共计约5200兆瓦，占世界产量的487％，居世界首位。2010年全球太阳电池产量18000兆瓦，中国大陆地区产量为8000兆瓦，占世界产量的45％左右，连续4年居世界首位。世界太阳电池年产量的增长速率（单位：兆瓦）排序公司名称电池产量，MWpFirstsolar1019Sharp夏普595Q-Cells537JASolarKycera京瓷400TrinaSolarSunPower39810Gintech昱晶能源36811Motech36012ATS32613Sanyo三洋26014NingboSolar宁波26015E-TonSolar益通光能2252009年世界太阳电池产量前15名排序排序司名称电池产量（MWp）JASolarFirstsolar1411Q-Cells940Gintech昱晶能源805Sharp夏普644Kycera京瓷643TrinaSolar63010SunPower5402010年世界十大太阳电池工厂产量排序中国太阳电池年产量的增长情况（单位：兆瓦）2010年世界太阳电池安装情况2010年全球太阳电池安装量又创新高，达到1500MW15GW，比2009年涨30％以上。欧洲市场安装量达11000MW，占全球安装量的60%。开发国内市场非常重要2009财政部会同建设部颁布《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知，对装机容量大于50瓦的光伏建筑系统，给予每瓦20元左右的一次性补贴。2009年内以财政补贴的方式支持不少于500兆瓦的光伏发电项目。这些政策的实施大大促进了我国的光伏产业。上网电价法开始实施2011年国家发展改革委员会宣布对太阳电池发电实施上网电价法，每度电价格1全世界并网发电与独立发电的比例2000年以前并网发电比例小于50%；2001年并网发电比例大约为50%；2008年并网发电比例为85%。2010年并网发电比例为90%以上。七、太阳电池的工作原理（光生伏特效应）半导体PN结中产生的光生电动势太阳电池的基本参数开路电压Voc：（对硅太阳电池，约06V）2、光电转换效率η3、最大功率点PmImVm4、短路电流Isc:对硅太阳电池，约40mAcm25、填充因子FFImVmIscVoc6、串联电阻Rs7、并联电阻Rsh、温度系数各种太阳电池及其最高效率SiSolarCell硅太阳电池SingleCrystalSilicon单晶硅Poly-crystalSilicon多晶硅ThinFilmSolarCell薄膜太阳电池a-SiPoly-crystalthinfilmSi多晶硅薄膜CuInGa）Se2CompoundSolarCell化合物太阳电池GaAs,InP聚光太阳电池（3-juctionconcentratorSolarCell）HighestEfficiency25%（247%）182%152%165%195%165%39%500sun太阳电池及组件分类晶体硅光伏电池及组件非晶硅薄膜光伏电池及组件微晶硅薄膜光伏电池及组件纳晶硅薄膜光伏电池及组件硒光电池化合物太阳电池:硫化染料电池„„八、各种太阳电池及应用实例1、晶体硅太阳电池（1）单晶硅太阳电池（2）多晶硅太阳电池薄膜太阳电池（1）非晶硅系列太阳电池（2）碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池铜铟镓硒（CuInGaSe2）薄膜太阳电池光伏建筑一体化BIPV是太阳电池应用的重要方向1、有效的利用了太阳能资源；2、有效利用建筑物面积，节约土地资3、节约建筑成本；4、是一种分布式能源、有利于能源安全；5、有利于电力供应的调峰；6、有利于边远地区的电力供应。深圳花卉博览园1兆瓦光伏建筑一体化工程（2004年建成）九、风力发电的发展情况（1）世界风电装机容量发展趋势1、风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量年平均增长约30％。2、到2006年末全球风电累计装机容量已达74223万KW。2006年世界新增装机容量为15132万KW，仅美国就新增装机容量2454万KW，印度成为亚洲装机容量增长最快国家，2006年新增装机容量为184万KW。3、2009年全球风电累计装机容量已达159213兆瓦，预计到2012年将达到240000兆瓦。（2）风机技术发展迅速新装风机的单机容量越来越大，15MW已是主流机型，海上风机已是2-36MW了，45和5MW风机已在试验运行。更大容量的风机已在研发。高效的变桨变速恒频技术已成为主流。我国风电已开始进入大规模发展时期，近几年的年增长率均超过100%。2、2010年中国风电装机总容量已达到4300万千瓦（43000MW），居世界第1预计到2020年将达到2亿千瓦（相当于100个三峡水电站，三峡水电站的装机总容量为2200万千瓦（22GW））。今后的发展方向：1、大型高效率风力发电的制造技术。2、大型风力发电场的建设：全国要建设7个1000万千瓦以上的大型风力发电场，投资每千瓦约7000元，发电成本每度电06元以下。3、发展多种应用的小风力电机。4、大力发展海上风力发电场。上海东海大桥（洋山港）风电场（我国第一个大型海上风力发电场）总共34兆瓦机组，总装机容量102兆瓦，总投资2365亿元。工程已经于2010面以上90米高度的年平均风速每秒84,设计年发电利用小时数2624小时,年上网电量267十、生物质能源的开发我国有丰富的生物质能源资源（秸杆、树枝、禽畜粪便等）。我国人口平均土地资源不多，因此发展种植型生物质能源受到限制。不与粮争地，不与人争粮。利用废弃生物质制造酒精等生物燃料。把绿化工作和油料作物的生产结合起来。生物质发电资1、每公斤生物质能源约有3000大卡的能量。2、每公斤稻壳大约有3200大卡的能量。3、每立方米沼气约有5000大卡的能量。十一、氢能的开发应氢气燃烧时只产生水气，不产生二氧化碳，所以如果在城市汽车中得到应用，将大大减少城市空气污染。十二、原子能发电（核发电）至2011月我国大陆已经建成运行的核电站有13座，总装机容量1000万千瓦，在建核电站有28座，总装机容量2900万千瓦；2010年核电占全国发电量的11%；新能源的开发与应用上海大学材料科学与工程学院教授上海新能源行业协会 学术委员会主任 一、开发利用新能源是人类面临的 最大课题之一 1、顾名思义,“能源”就是能量的源泉，粗略地也可以说是“动 力”的源泉。 2、能源是社会和经济发展的重要制约因素。 生活和生产中都 需要能源，如果没有能源，社会就无法运行。 3、能量守恒定律是自然界的基本 规律。 能量包括动能、势能、热能（冷能）、电能、化学能、原子核裂变能、 原子核聚变能等很多种。这些能量可以相互转换，但能量不会消失。 4、煤炭、石油、天然气等矿物能源被称为传统的能源； 5、太阳能、风能、生物质能、水力能、海洋能（包括潮汐能、波浪能、渗透压 力能、海洋水温温差能等）、氢能、地热能、核能、海冰（甲烷在海底的高压力 下与水分子结合成的冰状结晶体）等统称为新能源； 6、太阳能、风能、生物质能、水力能、海洋能等是因为太阳、地球、月亮等天 体的运动产生的，是可不断再生的，因此被称为可再生能源（Renewable Energy）。 7、电能、氢能等是用煤炭、石油、天然气等一次能源转化而来的，常被称为二 次能源。 8、随着工农业的发展和人民生活水平的提高，能源的消耗不断增加。 估计煤炭、石油、天然气等传统能源将在数十至数百年内被人类使用殆尽。10、 提倡节约能源、减少温室气体排放，发展低碳经济非常重要。 11、开发利用以 可再生能源为主的新能源是人类面临的最大课题之一。 二、世界和我国的能 源形势 1、煤炭、石油、天然气等矿物能源已接近耗尽； 2、矿物能源的使用 产生了大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物（NOx）等温室气体和废气废物， 造成地球温度上升和严重的环境污染。 矿物能源面临枯竭 我国能源消耗快速 增长 1、我国的能源消耗总量很大 2010 年折合标准煤32 亿吨（2010 上海的能源消耗总量折合标准煤约12亿吨） 2、煤的开采消耗量增加速度很快、 数量很大： 2000 年11 亿吨，2005 年222 亿吨，2007 年26 亿吨，2008 年27 亿吨，年增幅达到15%~20%。。 3、石油消耗量不断增大 2010 年消耗 大约55 亿吨，其中50%以上依靠进口。 4、电力装机容量与电力消耗增加很快： 2005 亿千瓦，近几年每年递增约1亿千瓦。 2008 年我国电力消耗约22000 亿千瓦时（KWh）。 我国已经探明的矿物能源的储量 5）天然气水合物（海冰）：开采困难6）可控核聚变：？ 开发和利用可再生 能源的必要性 中国能源发展总体方针： 坚持能源供应基本立足国内，形成以煤碳为主体， 电力为中心，油气、核电、新能源全面发展的能源供应格局，石油、天然气要充 分利用国内外两种资源、两个市场。 开发和利用可再生能源是人类的必然选择 可再生能源将成为未来能源支柱 1）太阳辐射能：全球每年相当于49000 亿吨 标准煤。 2）我国水电能：可开发的约 5-6 亿千瓦 3）我国风电资源： 10 高空风电资源约有25亿千瓦 50米高空风电资源约有20-25 亿千瓦； 80 米高空风电资源约有45 亿千瓦 我国生物质能：每年约有6-7亿吨标准煤。 2009 年我国可再生能源的利用总量 2009 年我国能源消费总量约308 亿吨; 2009 年我国可再生能源的利用总量大约折合225 亿吨标准煤,占全年能源消费 总量的73%。 三、太阳能的开发与利用 太阳内部由于氢聚变而产生大量的 能量，表面温度达到6000左右，从而产生了大量的光辐射。 太阳辐射能 是巨大的能源，据估计每年地球上接收到的太阳辐射能相当于49000 亿吨标准 功（能量）和功率功（能量） 功率 时间表示功率的单位通常是： （W）、千瓦KW 、兆瓦 MW 、万千瓦 万KW GW、太瓦（TW）； 千瓦1000 兆瓦1000 千瓦 一百万瓦 106 万千瓦10 兆瓦 十兆瓦 107 1000MW（一千兆瓦）109 有时也用马力等单位表示功率表示能量的单位 表示能量的单 位通常是：千瓦时 KWh 千瓦时KWh 就是通常说的1 例如一个100瓦的电灯泡，点亮10 瓦的节能灯开200小时也是1 一个1千瓦的电 动机开一个小时就消耗1 一个发电能力100万千瓦的发电站1 小时就发 电100 万度（KWh）。 我国太阳能资源十分丰富 大面积的沙漠是光伏发电的好地 1）我国有沙漠面积52万平方公里， 2）另外有半沙漠化的面积33 万平方公 3）全部用来光伏发电相当于2万座标准核电站； 4）如果用10 万平方公 里的面积建造光伏发电站，就可以产生30 亿千瓦的电力（太阳电池的效率以15% 计算） 最近欧盟正准备在非洲撒哈拉大沙漠建造特大型太阳能发电站，总投资1000 亿欧元以上，可解决欧洲四分之一的电力需求。 太阳能利用的二个主要 途径 1、光热效应――把光能转换为热能： 太阳能热水器，太阳灶、太 太阳能（聚焦）热发电等。2、光伏效应（光生伏特效应）―― 通过太阳电池把光能直接转换为电能： 太阳电池。 用太阳电池发电又 称为光伏发电。 四、太阳能热水器的发展情况 1、我国已经成为太阳能热水器 的世界第一生产大国和第一使用大国； 2、根据统计2008 年我国太阳能热水器 的年产量已经达到3100 万平方米，累计保有量达到12500 万平方米，年产值430 余亿元； 3、出口80 余个国家，创汇1 亿美圆以上； 4、就业人员250 万人； 使用普及率不断提高。太阳能热水器节能效果显著 每平方米热水器在适当的管理下，每年可节约的能量相当于标准煤60―100 公斤，可减少排放二氧化碳 180―300 公斤； O2CO2 12 3244 我国自从推广应用太阳能热水器以来，至2010年累计节能相当于标准煤3 吨以上。五、太阳电池与光伏发电 太阳电池单体、组件、方阵 太阳能光伏发 电的发展情况 根据世界太阳能专家估计： 全世界太阳能光伏发电占总发电量份 2000年约万分之1（001%）; 2010 年约千分之1（01%）; 2020 分之1（1%）;2030 年约百分之10 （10%） 2040 年约百分之40 （40%） 发展 非常快,所以被称为朝阳产业。 太阳能光伏发电的优缺点 光伏发电的优点： 阳光随处可得，不受地域限制； 无可动部件，安全可靠； 无噪声、无污染； 用水，不消耗燃料；使用寿命长（25~30 安装简单、方便，建设周期短，维护方便； 分散建设，就地发电，为分布式电源； 不需要架设远距离输电线路； 便于分步实施。 光伏发电的缺点： 成本高（现在每千瓦2―3 万元）； 太阳 光能量密度低（地面峰值辐射每平方米1KW）； 发电时数低（每年满功率1500 小时左右）； 晚上及阴雨天不能发电。 太阳电池的光电转换效率与发电能力的 关系 平方米（m2）的太阳电池，在标准光强照射下（1KWm2，若光电转换效 率为10%,则可产生100W 的电功率，若转换效率为15％，则可产生150W 太阳电池的发电和节能效果（按照太阳电池效率15%计算） 在上海，1平方米太阳电池，每年可发电150 度，节省煤炭50 公斤左右，减 少二氧化碳排放150 公斤左右。 太阳电池的能量回收期 根据目前工艺水平， 每生产1 瓦太阳电池大约消耗约15~2 15~2KWh,可在2 年时间内回收, 而太阳电池的使用寿命可以达到25~30 年来，全世界太阳电池产业高速发展，每年以30%~50%的速度增长，超过其它任何产业，被称为朝阳产业。 2、现在全世界生产的太阳电池的80%是硅基太阳电 池（包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅）。 3、规模生产的晶体硅太阳电池 的光电转换效率已经达到15~18%，正在向18%~22%发展。（到现在实现的最高效 率为25%）。 4、砷化镓多结太阳电池的最高效率已经达到42%以上（1000 碲化镉（CdTe）薄膜电池2009年最低成本已经达到每瓦069 美元， 效率达到15%左右。 晶体与非晶体 1、物质的存在状态通常可分为固体、液体 和气体三大类。 2、固体通常可分为晶体和非晶体两大类。 晶体中原子的 排列是极有规则的，而非晶体中原子的排列是不规则的。 3、晶体是由原子、离 子或分子在三维空间作周期性的重复排列构成的，具有固定的熔点、各向异性、 容易解理等特点。 4、如果整个晶体中，原子排列的方向都是相同的，则称为单 晶体。 5、如果一个晶体中包含很多个原子排列方向不同的晶体，则称为多晶体。 6、微晶体是介于晶体与非晶体之间的固体，其中包含很多纳米量级的小晶体， 而在纳米小晶体之间是原子排列不规则的非晶体。 晶体的纯度表示 1、半导体 性质对其纯度非常敏感，所以对纯度要求非常高。硅太阳电池对硅的纯度要求是 999999%以上,称为6 个“9”或6N，这里N 表示“9”，因为N 是英文9（nine） 的第一个字母。制造集成电路的半导体级硅的纯度要求在11 个“9”或11N。 立方厘米的硅晶体中大约有5X1022个原子。