太阳能产业链重要知识解析.ppt
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1、武汉兴隆源科技发展有限公司太阳能电池太阳能电池产业链知识及发产业链知识及发展解析展解析武汉兴隆源科技发展有限公司u太阳能电池产业链太阳能电池产业链u太阳能电池(单晶硅电池、多晶硅电池)太阳能电池(单晶硅电池、多晶硅电池)一、太阳能电池、类型二、电池片产生的基本流程三、国际多晶硅电池产业概况四、国内电池片的生产状况五、影响太阳能电池片价格的因素u太阳能电池组件价格成本分析太阳能电池组件价格成本分析一、太阳能组件构成材料二、电池组件各单件构成材料分析u太阳能应用系统构成分析太阳能应用系统构成分析武汉兴隆源科技发展有限公司太阳能电池产业链太阳能电池产业链最初级的硅原料最初级的硅原料太阳能电池组件太阳
2、能电池组件太阳能电池太阳能电池组件应用硅硅 片片硅硅 锭锭太阳能电池片太阳能电池片武汉兴隆源科技发展有限公司太阳能电池(单晶硅电池、多晶硅电池)太阳能电池(单晶硅电池、多晶硅电池)一、太阳能电池、类型一、太阳能电池、类型1.什么是太阳能电池太阳能电池,(亦称光伏电池)是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。2.分类(1)按衬底特性划分:A、平板式硬性太阳能电池:采用玻璃封装。武汉兴隆源科技发展有限公司B、柔性衬底太阳能电池:(2)按材料类别划分:A、硅基太阳能电池 单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池目前应用最为广泛、技术比较成熟,但成本仍较高。B、化合物半导体电池 砷化镓、硒化
3、铟铜、磷化铟和锑化镉原料昂贵、具有毒性,不易大面积采用。C、有机太阳能电池具有可柔顺性和成本低廉性。转换效率和稳定性过低。武汉兴隆源科技发展有限公司D、染料敏化太阳能电池(NPS)受制于转换效率和稳定性。二、电池片产生的基本流程武汉兴隆源科技发展有限公司1.多晶硅多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅2.单晶硅熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后
4、用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。石英砂(硅砂)石英砂(硅砂)多晶硅多晶硅硅片或单晶硅硅片或单晶硅电池及电池组件电池及电池组件3.太阳能级硅电池:武汉兴隆源科技发展有限公司太阳能级多晶硅的纯度应太阳能级多晶硅的纯度应6个个9,即,即99.9999%。1.太阳能单晶硅:提纯度高,杂质少,但成本高,商业效能转换率在:16%左右,高的可以达到22%。2.多晶硅电池:提纯度较单晶硅低些,成本相对单晶硅较低。商业效能转换率在:10-15%。武汉兴隆源科技发展有限公司3.非晶硅电池:杂质较多,成本低,但商业效能转换率在1-4%左右。由于效能转换率较低,太阳能电池组件是不使用该材料的。例如我我们
5、的计算器里使用的电池。三、国际多晶硅电池产业概况三、国际多晶硅电池产业概况 当前,晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料,其市场占有率在90以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中,形成技术封锁、市场垄断的状况。世界多晶硅主要生产企业有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德国的Wacker公司等,其年产能绝大部分在1000吨以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三个公司生产规模最大,年生产能力均在30005
6、000 吨。武汉兴隆源科技发展有限公司国际多晶硅主要技术特征有以下两点:(1)多种生产工艺路线并存,产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同,因此生产工艺技术不同;进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。(2)新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺(电子级和太阳能级兼容)及技术升级外,还涌现出了
7、几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法(VLD:Vaper to liquid deposition);还原或热分解工艺;无氯工艺技术,AlSi溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。四、国内电池片的生产状况四、国内电池片的生产状况 中国光伏产业是三头在外:硅材料主要依靠进口、制造装备主要依靠进口,还有就是市场主要在国外,95的产品用于出口。”我国多晶硅工业起步于五、六十年代中期,生产厂多达20余家,生由于生产技术难度大,生产规模小,工艺技术落后,环境污染严重,耗能大,成本高,绝大部分企业亏损而相
8、继停产和转产,到1996年仅剩下四家,即峨眉半导体材料厂(所),洛阳单晶硅厂、天原化工厂和棱光实业公司,合计当年产量为102.2 吨,产能与生产技术都与国外有较大的差距。武汉兴隆源科技发展有限公司 太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要1112吨多晶硅计算,我国2004年多晶、单晶太阳能电池产量为,多晶硅用量为678吨左右,而实际产能已达70MW左右,多晶硅缺口达250吨以上。到2005年底国内太阳能电池产能达到300MW,实际能形成的产量约为110MW,需要多晶硅1400吨左右,预测到2010年太阳能电池产量达300MW,需要多晶硅保守估计约4200吨,因此太阳能电池的生产将大
9、大带动多晶硅需求的增加。2005年中国太阳能电池用单晶硅企业开工率在2030,半导体用单晶硅企业开工率在8090,都不能满负荷生产,主要原因是多晶硅供给量不足所造成的。预计多晶硅生产企业扩产后的产量,仍然满足不了快速增长的需要。2005年全球太阳能电池用多晶硅供应量约为10448吨,而2005年太阳能用硅材料需求量约为22881吨,如果太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计,则太阳能电池用多晶硅需求量约为14873吨,这样全球太阳能电池用多晶硅的市场缺口达4424吨。2005年半导体用多晶硅短缺 6000吨,加上太阳能用多晶硅缺口4424吨,合计10424吨,供给严重不足,导致全球多晶
10、硅价格上涨。目前多晶硅市场的持续升温,导致各生产厂商纷纷列出了扩产计划,根据来自国际光伏组织的统计,至2008年全球多晶硅的产能将达49550吨,至2010年将达58800吨。预计到2010年全球多晶硅需求量将达85000吨,缺口26200吨。从长远来看,考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持,需求将持续增长。根据欧洲光伏工业联合会的2010年各国光伏产业发展计划预计,届时全球光伏产量将达到15GW(1GW=1000MW),设想其中60%使用多晶硅为原材料,如果技术进步每MW消耗10吨多晶硅,保守估计全球至少需要太阳能武汉兴隆源科技发展有限公司多晶硅5万吨以上。同国际先进水平相比
11、,国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面:1、产能低,供需矛盾突出。2005年中国太阳能用单晶硅企业开工率在2030,半导体用单晶硅企业开工率在8090,无法实现满负荷生产,多晶硅技术和市场仍牢牢掌握在美、日、德国的少数几个生产厂商中,严重制约我国产业发展。2、生产规模小、现在公认的最小经济规模为1000吨/年,最佳经济规模在2500吨/年,而我国现阶段多晶硅生产企业离此规模仍有较大的距离。3、工艺设备落后,同类产品物料和电力消耗过大,三废问题多,与国际水平相比,国内多晶硅生产物耗能耗高出1倍以上,产品成本缺乏竞争力。4、千吨级工艺和设备技术的可靠性、先进性、成熟性以及各子
12、系统的相互匹配性都有待生产运行验证,并需要进一步完善和改进。5、国内多晶硅生产企业技术创新能力不强,基础研究资金投入太少,尤其是非标设备的研发制造能力差。6、地方政府和企业项目投资多晶硅项目,存在低水平重复建设的隐忧。武汉兴隆源科技发展有限公司 2002年,1公斤多晶硅的价格是23美元左右,2005年这一价格是66美元,而到现在,多晶硅的价格超过了200美元,而且常常还是有价无市。光伏发电的成本也是人们关注的要点,光伏发电系统成本的6 0%以上来自太阳电池,目前太阳电池的成本还很高,但是究其原因,很大因素是由于当前硅材料短缺,价格飞涨,造成了成本虚高。1.生产工艺-技术成本 目前,因为提炼的设
13、备和技术并不成熟,因此这个环节的中国企业能力较差,一般为国际少数几家企业所垄断。改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。武汉兴隆源科技发展有限公司 相关资料显示,我国每年都从石英石中提取大量98纯度的工业硅,以1美元公斤左右的价格出口,而发达国家由于拥有先进的提炼技术,就把98纯度的工业硅加工成可供制造太阳能电池的纯度的多晶硅,再以80美元公斤甚至更高的价格卖给我国的太阳能企业。2.需求量急剧扩张-产业规模与控制,短缺成本武汉兴隆源科技发展有限公司 中国光伏产业正以每年30%的速度增长,2005年中国太阳能电池生产总量达到139MW,较20
14、04年猛增了179%,2006年达到400MW,从而超过美国成为全球第三大生产国,产能则达到惊人的1180MW。以3年产量增长45倍,产能增加125倍而成为全球发展最快的国家。上游主要原材料多晶硅的产能与技术控制在外国企业手里,中国企业大量涌入太阳能电池制造业使得世界太阳能电池的产能翻了几番。由于太阳能电池产能扩充速度快,使得相对扩充较慢的上游多晶硅呈现缺货加剧现象,2006年下半年多晶硅现货价格一路飙到每公斤300330美元上限。有关数据显示,全球95以上的多晶硅厂家都集中在日、美、德等发达国家。在亚洲只有中国有少量的多晶硅生产,并且产量不足国内整体需求的10,90以上要依靠进口,原材料供应
15、不足,无法控制价格,受制于人。3.国家补贴政策太阳能光伏发电市场的如此火爆,与各国政府都不约而同采取的强有力的鼓励措施密切相关。政府的鼓励刺激了本国太阳能市场的消费。这其中以德日美三国最为代表,其次的西班牙、意大利等也都纷纷效仿。日本政府于2007年12月底设定目标,到2030年所有家庭设置太阳能电池板将占30%,以此作为应付全球变暖努力的一部分。据此目标,采用太阳能电池发电的家庭数量将从2007年底40万户增加到1400万户。发电能力将从2007年130万KW增加30倍。武汉兴隆源科技发展有限公司 我国2006年1月通过了可再生能源法,这也是政府正面表态强力支持太阳能等新能源的最好表示。此前
16、国内已经在西部等地陆续开展了一些太阳能光伏项目,取得了良好的效果,有力的鼓励了中国太阳能光伏产业的制造商和拥护者。国家发改委去年发布可再生能源中长期发展规划,预计实现2020年可再生能源中长期规划任务,将需总投资约2万亿元。规划指出,要逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例,力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10左右,到2020年达到15左右。目前,可再生能源规模只有8%。从我们分析的因素看,这个行业成功的因素包括:对原材料的控制(来源、数量、议价能力),多晶硅制备过程中光电转化率的控制技术,产业规模与控制,国际经济环境和国家的补贴政策。武汉兴隆源科技发展有限公司太阳能
17、电池组件价格成本分析太阳能电池组件价格成本分析一、太阳能组件所需材料一、太阳能组件所需材料1.太阳能级单(多)晶电池片2.涂锡带3.钢化玻璃6.助焊剂7.焊锡丝8.异丙醇9.硅胶(有机硅橡胶密封剂)10.接线盒11.铝边框武汉兴隆源科技发展有限公司二、电池组件各单件组成材料分析二、电池组件各单件组成材料分析1.电池片电池片(1)用途:把光能直接转换成电能。(2)材料:单晶硅电池片多晶硅电池片(3)价格因素:其成本大约占了一个组件成本的85%以上。2.涂锡带:涂锡带:亦称:镀锡铜带/涂锡焊带/涂锡合金带/涂锡铜合金带/锡焊接线/汇流条(1)作用:涂锡带用于太阳能组件生产时太阳能电池片的串焊接和汇
18、流焊接,要求涂锡带具有较高的焊接操作性及牢固性。(2)原料:涂锡带由无氧铜剪切拉拔或轧制而成,所有外表面都有热镀涂层。A.无铅涂锡带(锡、银热镀,主料:铜。)环保。B.含铅涂锡带 (锡、铅热镀,主料:铜。)(3)价格因素:受铜、锡、银、铅价格影响。A.铜:目前期货价每公斤大约在55-60元左右,一直保持上扬趋势。武汉兴隆源科技发展有限公司B.铅:目前期货价每公斤大约在19元左右,一直保持上扬趋势。3.钢化玻璃钢化玻璃 低铁超白压延玻璃低铁超白压延玻璃钢化玻璃是用普通平板玻璃或浮法玻璃加工处理而成。钢化玻璃,厚度;钢化性能符合国标:GB9963-88,或者封装后的组件抗冲击性能达到国标 GB95
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