第1章

碳中和概述第1章碳中和概述.pptx第2章太陽能.pptx第3章風能.pptx第4章氫能.pptx第5章生物質能.pptx第6章其他能源.pptx第7章儲能技術.pptx第8章智能微電網應用技術.pptx全套可編輯PPT課件CONTENTS目錄碳中和概念PART

01碳中和愿景PART

02PART

03碳中和概念Part.01碳中和概念01中國作為全球第一大碳排放主體，積極履行并承擔了碳減排和氣候變化的義務及責任。2020年9月22日，在第75屆聯合國大會一般性辯論上，

向全世界宣布，將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。2021年，為了扎實推進碳達峰碳中和戰略，國務院先后發布了《2030年前碳達峰行動方案》和《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書。碳中和概念01碳中和基本含義碳中和，一般是指國家、企業、產品、活動或個人在一定時間內直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”。碳中和應從碳排放（碳源）和碳固定（碳匯）這兩個側面來理解。碳排放既可以由人為過程產生，又可以由自然過程產生。人為過程主要來自兩大塊，一是化石燃料的燃燒形成CO2向大氣圈釋放，二是土地利用變化（最典型者是森林砍伐后土壤中的碳被氧化成二氧化碳釋放到大氣中）；自然界也有多種過程可向大氣中釋放二氧化碳，比如火山噴發、煤炭的地下自燃等。碳中和概念01碳中和基本含義碳固定也有自然固定和人為固定兩大類，并且以自然固定為主。最主要的自然固碳過程來自陸地生態系統。陸地生態系統的諸多類型中，又以森林生態系統占大頭。所謂的人為固定二氧化碳，一種方式是把二氧化碳收集起來后，通過生物或化學過程，把它轉化成其他化學品，另一種方式則是把二氧化碳封存到地下深處和海洋深處。只有當排放的量相等于固定的量之后，才算實現了碳中和。由此可見，碳中和同碳的零排放是兩個不同的概念，它是以大氣二氧化碳濃度不再增加為標志。碳中和概念01碳中和政策內涵2021年2月02日，《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》，意見指出：要深入貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會精神，全面貫徹生態文明思想，認真落實黨中央、國務院決策部署，堅定不移貫徹新發展理念，全方位全過程推行綠色規劃、綠色設計、綠色投資、綠色建設、綠色生產、綠色流通、綠色生活、綠色消費，使發展建立在高效利用資源、嚴格保護生態環境、有效控制溫室氣體排放的基礎上，統籌推進高質量發展和高水平保護，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系，確保實現碳達峰、碳中和目標，推動我國綠色發展邁上新臺階。我國的碳中和政策是為了應對全球氣候變化和達成巴黎協議目標而制定的。碳中和的概念是指通過減少溫室氣體排放到大氣中的量，來使二氧化碳排放量達到零，并在某種程度上平衡全球二氧化碳排放量和吸收量之間的差異。碳中和概念01碳中和政策內涵我國碳中和政策主要包括以下方面：（1）環保、節能、低碳等政策措施的推進。（2）大力發展清潔能源，如太陽能、風能、水能、地熱能、焚燒垃圾發能等。（3）加快新能源汽車的產業化和推廣，推廣節能環保、低污染的交通工具，鼓勵綠色出行和公共交通。（4）提高工業節能降耗，妥善處理污染及廢棄物，鼓勵清潔生產。（5）研發高效節能的技術和設備，提高資源利用率，促進綠色發展。總之，我國碳中和政策是一項重要的環保舉措，旨在推動能源轉型和產業升級，實現資源循環利用和可持續發展。碳中和概念01碳中和內在邏輯我國當前二氧化碳年排放量大數在100億噸左右，約為全球總排放量的四分之一。這樣較大數量的排放主要由我國的能源消費總量和能源消費結構所決定。我國目前的能源消費總量約為50億噸標準煤，其中煤炭、石油和天然氣三者合起來占比接近85%，其他非碳能源的占比只有15%多一點。在煤、油、氣三類化石能源中，碳排放因子最高的煤炭占比接近70%。約100億噸二氧化碳的年總排放中，發電和供熱約占45億噸，建筑物建成后的運行（主要是用煤和用氣）約占5億噸，交通排放約占10億噸，工業排放約占39億噸。工業排放的四大領域是建材、鋼鐵、化工和有色，而建材排放的大頭是水泥生產（水泥以石灰石（CaCO3）為原料，煅燒成氧化鈣（CaO）后，勢必形成二氧化碳排放）。電力/熱力生產過程產生的二氧化碳排放，其“賬”應該記到電力消費領域頭上。根據進一步研究，發現這45億噸二氧化碳中，約29億噸最終也應記入工業領域排放，約12.6億噸應記入建筑物建成后的運行排放。我國工業排放約占總排放量的68%，這是我國作為“世界工廠”、處在城鎮化快速發展階段、經濟社會出現壓縮式發展等因素所決定的。碳中和概念01碳中和內在邏輯根據我國二氧化碳的排放現狀，中國的碳中和需要構建一個“三端共同發力體系”：第一端是電力端，即電力/熱力供應端的以煤為主應該改造發展為以風、光、水、核、地熱等可再生能源和非碳能源為主。第二端是能源消費端，即建材、鋼鐵、化工、有色等原材料生產過程中的用能以綠電、綠氫等替代煤、油、氣，水泥生產過程把石灰石作為原料的使用量降到最低，交通用能、建筑用能以綠電、綠氫、地熱等替代煤、油、氣。能源消費端要實現這樣的替代，一個重要的前提是全國綠電供應能力幾乎處在“有求必應”的狀態。第三端是固碳端，可以想象，不管前面兩端如何發展，在技術上要達到零碳排放是不太可能的。比如煤、油、氣化工生產過程中的“減碳”所產生的二氧化碳，又比如水泥生產過程中總會產生的那部分二氧化碳，還有電力生產本身，真正要做到“零碳電力”也只能寄希望于遙遠的將來。因此，我們還得把“不得不排放的二氧化碳”用各種人為措施將其固定下來，其中最為重要的措施是生態建設，此外還有碳捕集之后的工業化利用，以及封存到地層和深海中。碳中和概念01碳中和戰略意義推進碳達峰碳中和是深入貫徹

生態文明思想、推動經濟社會高質量發展的內在要求。黨的十八大以來，

高度重視生態文明建設，提出一系列新理念新思想新戰略新要求，形成

生態文明思想，指導我國生態環境保護發生歷史性、轉折性、全局性變化。“十四五”時期，我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會發展全面綠色轉型、實現生態環境質量改善由量變到質變的關鍵時期。推進碳達峰碳中和，堅定不移走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路，加快形成節約資源和保護環境的產業結構、生產方式、生活方式、空間格局，將為我國在2035年基本實現社會主義現代化、本世紀中葉建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國奠定堅實基礎。碳中和概念01碳中和戰略意義推進碳達峰碳中和是認真落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略、統籌發展和安全的重要舉措。能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，對國家繁榮發展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢，

強調要推動能源消費革命、能源供給革命、能源技術革命、能源體制革命、全方位加強國際合作，為我國能源發展提供了根本遵循。在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略科學指引下，能源行業積極應對內外部環境變化帶來的新挑戰，加快構建清潔低碳安全高效的能源體系，為我國建設現代化經濟體系提供了堅強的能源支撐。我國是世界上最大的發展中國家，經濟社會發展、人民生活水平提高使能源消費需求保持剛性增長。推進碳達峰碳中和，有助于協調推進經濟建設、社會建設和生態文明建設，全面提高氣候安全保障水平，既有效應對氣候變化挑戰，切實保障國家能源安全，又加快推動綠色低碳發展，增強發展的協調性和可持續性。碳中和概念01碳中和戰略意義推進碳達峰碳中和是能源央企順應能源發展大勢、加快建設世界一流企業的重要機遇。隨著綠色發展步伐的不斷加快，發展清潔能源、降低碳排放，促進經濟社會發展全面綠色轉型，已經成為國際社會的普遍共識。黨的十八大以來，我國能源電力結構持續優化，非化石能源消費比重從9.7%提高到16.6%，增幅是世界同期平均水平的2.1倍；電能占終端能源消費比重從22.5%提高到27%，超過經濟合作與發展組織（OECD）國家平均水平5個百分點。清潔能源裝機超過11億千瓦，水電、風電、太陽能發電裝機穩居世界首位，核電在建規模全球第一，為實現碳達峰碳中和目標打下了堅實基礎。“十四五”期間，我國將持續推進工業化進程，能源消費總量特別是用電量還將保持穩定增長，隨著電能替代加速推進，電力將承接工業、建筑、交通等領域轉移的能源消耗和碳排放，服務全社會降碳脫碳。推進碳達峰碳中和，將極大促進綠色低碳循環發展的產業體系和清潔低碳安全高效的能源體系建設，大幅提升能源利用效率，推動綠色低碳技術研發和推廣應用，實現能源央企更高質量、更有效率、更可持續、更為安全的發展。碳中和愿景Part.02碳中和愿景022030年前碳達峰、2060年前碳中和的“雙碳”目標愿景，是

統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策，既是實現中華民族永續發展的必然選擇，也是構建人類命運共同體的莊嚴承諾。立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局，推進“雙碳”戰略要充分認識做好碳達峰碳中和工作的重大意義。碳中和愿景02碳中和愿景基本概述作為全球溫室氣體排放量最大的發展中國家，碳達峰碳中和承諾彰顯了中國應對氣候變化的大國擔當，也是開啟全面建設社會主義現代化國家新征程的應有之舉。當前，全國上下已形成積極落實“雙碳”目標的良好氛圍，為確保工作有序開展，中共中央和國務院先后印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案》等政策文件，著力構建碳達峰碳中和的“1+N”政策體系。碳達峰碳中和以創新綠色低碳技術為基礎，以降低綠色溢價為充分條件，以提升社會治理效能為必要條件。新能源和新技術突破是實現碳中和的前提，但不能走向“技術經濟決定論”，將碳達峰碳中和簡化成一個能源替代問題或技術創新問題。由于經濟發展的內在機制，僅靠技術進步和能源轉型并不足以實現全球可持續發展。對于中國來說，更為根本的是依靠生產生活方式的深刻轉變，將碳達峰碳中和納入生態文明建設整體布局，構建生態文明發展新范式。碳中和愿景02碳中和基本要求為確保碳達峰碳中和目標如期實現，要把握好以下原則：一是要堅持全國統籌。碳達峰碳中和是一個整體概念，不可能由一個地區、一個單位“單打獨斗”，必須堅持“全國一盤棋”，需要地方、行業、企業和社會公眾的共同參與和努力，必須加強黨的領導，做到統籌協調、分類施策、重點突破、有序推進。要壓實地方責任，組織地方從實際出發制定落實舉措。要鼓勵有條件的行業、企業積極探索，形成一批可復制、可推廣的經驗模式。二是要堅持節約優先。我國是人口大國，與發達國家相比，能源資源約束問題還比較突出。做好碳達峰碳中和工作，必須把節約放在首要位置，不斷降低單位產出能源資源消耗和碳排放。要大力倡導勤儉節約，堅決反對奢侈浪費，推行簡約適度、綠色低碳、文明健康的生活方式，從源頭和入口形成有效的碳排放控制閥門。碳中和愿景02碳中和基本要求三是要堅持雙輪驅動。堅持政府和市場兩手發力，是實現碳達峰碳中和的重要保障。一方面，要充分發揮市場配置資源的決定性作用，引導各類資源、要素向綠色低碳發展集聚，用好碳交易、綠色金融等市場機制，激發各類市場主體綠色低碳轉型的內生動力和創新活力。另一方面，要切實發揮政府作用，深化能源和相關領域改革，敢于打破利益藩籬，大力破除制約綠色低碳發展的體制機制障礙；要構建新型舉國體制，強化科技和制度創新，加快綠色低碳科技革命。四是要堅持內外暢通。做好碳達峰碳中和工作，要堅持以我為主，扎扎實實辦好自己的事，同時也要用好國內國際兩方面資源，大力推廣先進綠色低碳技術和經驗。要積極參與應對氣候變化多邊進程，承擔與我國發展水平相稱的國際責任。要講好中國故事，發出中國聲音，貢獻中國方案，攜手國際社會共同保護好地球家園。碳中和愿景02碳中和基本要求五是要堅持防范風險。當前，我國仍處在工業化、新型城鎮化快速發展的歷史階段，產業結構偏重，能源結構偏煤，時間窗口偏緊，技術儲備不足，實現碳達峰碳中和的任務相當艱巨。做好碳達峰碳中和工作，必須堅持實事求是、一切從實際出發，尊重規律、把握節奏。要強化底線思維，堅持先立后破，處理好減污降碳和能源安全、產業鏈供應鏈安全、糧食安全和群眾正常生活的關系，有效應對綠色低碳轉型過程中可能伴生的經濟、金融、社會風險，防止過度反應，確保安全降碳。碳中和愿景02碳中和推進路徑全球能源結構已形成石油、天然氣、煤炭和新能源“四位一體”的新格局：以石油和天然氣為主，石油開發邁入“穩定期”，天然氣發展步入“鼎盛期”，煤炭作為補充能源進入“轉型期”，新能源發展漸入“黃金期”。“雙碳”目標的實現路徑：一是減少“碳源”，即減少以CO2為主的溫室氣體的排放量；二是增加“碳匯”，利用各種手段技術增加CO2的吸收量。中國的基本國情和巨大的能源消費總量，決定了實現碳中和將是一個漫長的過程，要積極進行能源結構轉型和優化調整，減少現有能源使用產生的碳排放量。大力發展可再生能源技術、生態碳匯技術和負排放技術，助力碳中和目標的實現。碳中和愿景02碳中和推進路徑1.能源低碳轉型將能源系統低碳轉型作為實現碳中和的首要路徑，我國需從能源供給側和能源消費端共同推進能源低碳轉型。加快推進能源供給體系低碳化，逐步有計劃地減少傳統化石能源的使用，逐步降低化石能源在能源消費中的占比情況，化石能源結構調整的基本思路是將化石能源結構逐步調整為“減煤、控油、增氣”。電氣化是能源消費側低碳轉型的關鍵，應全面推進能源消費側電氣化，國家和企業應加快推進工業領域電氣化，加大電能裝備替代，加快推進城市交通領域電氣化低碳出行。2.可再生能源技術可再生能源被認為是實現碳中和的重要路徑之一，因此可再生能源現在備受關注。可再生能源已經成為各國應對能源轉型、氣候變化以及環境問題的共同選擇。我國可再生能源產業較其他國家起步較晚，可借鑒國際發展經驗，制定適合本國國情的可再生能源發展道路，積極探索適合中國不同發展階段的可再生能源政策和戰略。碳中和愿景02碳中和推進路徑3.增強生態碳匯技術生態系統碳匯是實現“雙碳”目標的重要路徑之一，我國需要加強理論支撐，加速政策落實行動以及制定合適的行動方案。森林碳匯的增加要依靠改善經營管理水平、科技創新等，通過科學保護和管理來增加森林蓄積量和擴大森林碳匯能力。海洋生態系統需要加強保護和恢復沿海和開放水域生態系統的政策，還需要采取其他科學方法，以增加海洋生態系統中的碳匯。4.碳捕集利用與封存技術CO2捕集利用與封存（CarbonCaptureUtilizationandStorage，CCUS)技術包括CO2捕集、運輸、利用與封存4個環節，它是一種將CO2從排放源或空氣中捕集分離后，并在適宜的地點加以利用或封存以最終達到CO2減排的技術。CCUS技術被認為是應對全球氣候變化最重要的工具之一，是實現化石能源凈零排放的必要技術選擇，CCUS耦合生物質能（BECCS）等負排放技術更是實現“雙碳”目標的深層保障。碳中和愿景02碳中和愿景根本影響實現碳達峰、碳中和目標會帶來政府行為、企業行為和個人行為的根本變化，覆蓋全社會方方面面，影響范圍非常大。這是一場經濟社會系統性的變革，涉及到觀念重塑、價值重估、產業重構及廣泛的社會經濟和生活影響，這就是我們的未來之變。1.觀念重塑關于能源結構降碳，它的核心是要大幅度地提升可再生能源或者非化石能源的比例。非化石能源最典型的有四個，分別是風能、太陽能、水能、核能。其中風能、太陽能將來占的比例會更高。全球風、光資源分布相對更均勻，誰能夠更好地掌握抓取風、光資源，即開發出大規模應用風電、光伏發電的領先技術體系，誰就獲得了長期經濟發展支撐能力的提升。這是一個資源依賴型走向技術依賴型的過程，未來這個過程會使我們更多地關注關鍵技術。碳中和愿景02碳中和愿景根本影響2.價值重估先看能源成本，目前風、光發電和火力發電的成本已經相近。但是如果加上并網成本，風電、光伏發電目前和火電來比還比較高。碳市場的建立健全和逐步完善會使碳價在全國或者全世界發揮作用，逐漸使技術的競爭優勢發生變化，并網成本隨著規模的應用將大大降低，因此風電、光伏發電的價值和競爭力會被重新認識。再看地域價值。我們國家東部是發達地區，中西部是欠發達地區，但是我們看到未來寄予很高希望的風、光資源恰恰比較集中在中西部欠發達地區，這會給這些地域帶來新的發展機遇，一些耗能比較高的產業可能在那些供能比較密集的地域會有更多的發展機遇，一定程度上也能帶動這些地區的經濟發展，使發展不平衡的問題得到一定解決。3.產業重構4.社會生活影響碳中和愿景02碳中和愿景機遇挑戰實現碳中和，可以理解為經濟社會發展方式的一場大變革，對當今世界的任何一個國家來說，都是一場巨大的挑戰。對我們來說，主要的挑戰在以下五個方面：一是我國的能源稟賦以煤為主。在煤、油、氣這三種化石能源中，釋放同樣的熱量，煤炭排放的二氧化碳量大大高于天然氣，也比石油高不少。我國的發電長期以煤為主，這同石油、天然氣在火電中占比很高的那些歐美發達國家比，是資源性劣勢。二是我國制造業的規模十分龐大。我國接近70%的二氧化碳排放來自工業，這個占比高出歐美發達國家很多，這同我國制造業占比高、“世界工廠”的地位有關。三是我國經濟社會還處于壓縮式快速發展階段，城鎮化、基礎設施建設、人民生活水平提升等方面的需求空間巨大。四是我國的能源需求還在增長，意味著我國的二氧化碳排放無論是總量還是人均都會繼續增長。五是我國2030年達峰后到2060年中和，其間只有30年時間，而美國、法國、英國從人均碳排放量考察，在20世紀70年代就達峰了，它們從達峰到2050年中和，中間有80年的調整時間。碳中和愿景02碳中和愿景機遇挑戰前面我們談了碳中和對中國的五方面挑戰，下面再談五點機遇：一是我國光伏發電技術在世界上已是“一騎絕塵”，風力發電技術處在國際第一方陣，核電技術也跨入世界先進行列，建水電站的水平更是無出其右者。二是我國西部有大量的風、光資源，尤其是西部的荒漠、戈壁地區，是建設光伏發電站的理想場所，光伏發電站建設還可帶來生態效益；東部我們有大面積平緩的大陸架，可以為海上風電建設提供大量場所。三是我國的森林大都處在幼年期，還有不少可造林面積，加之草地、濕地、農田土壤的碳大都處在不飽和狀態，因此生態系統的固碳潛力非常大。碳中和愿景02碳中和愿景機遇挑戰四是我們實現碳中和目標的過程，也是環境污染物排放大大減少的過程，這意味著我們將徹底解決大氣污染問題，其他污染物排放也將實質性降低。此外，碳中和也意味著我們將實現能源獨立，國內自產的原油、天然氣將能滿足化工原料之需要，進口油氣將大為減少，所謂的“馬六甲困境”將不再是一個實質性威脅。能源獨立從某種程度上還會為糧食安全提供助力。五是我國的舉國體制優勢將在碳中和歷程中發揮重大作用，因為碳中和涉及大量的國家規劃、產業政策、金融稅收政策等內容，需要真正下好全國一盤棋。這點我們從我國推動光伏產業的歷程中就可以看出，并且諸如此類的經驗未來還會不斷被總結、深化。我們甚至可以預計，即使是堅持自由市場經濟的那些國家，它們如想真正實現碳中和，也將在國家產業政策設計上獲得助力。碳中和愿景02碳交易碳交易基本原理是，合同的一方通過支付另一方獲得溫室氣體減排額，買方可以將購得的減排額用于減緩溫室效應從而實現其減排的目標。在6種被要求排減的溫室氣體中，二氧化碳為最大宗，所以這種交易以每噸二氧化碳當量（tCO2e）為計算單位，所以通稱為“碳交易”。其交易市場稱為碳市場（CarbonMarket）。引在碳市場的構成要素中，規則是最初的、也是最重要的核心要素。從經濟學的角度看，碳交易遵循了科斯定理，即以二氧化碳為代表的溫室氣體需要治理，而治理溫室氣體則會給企業造成成本差異；既然日常的商品交換可看作是一種權利（產權）交換，那么溫室氣體排放權也可進行交換；由此，借助碳權交易便成為市場經濟框架下解決污染問題最有效率方式。這樣，碳交易把氣候變化這一科學問題、減少碳排放這一技術問題與可持續發展這個經濟問題緊密地結合起來，以市場機制來解決這個科學、技術、經濟綜合問題。碳中和愿景02碳交易總體而言，碳交易市場可以簡單地分為配額交易市場和自愿交易市場。配額交易市場為那些有溫室氣體排放上限的國家或企業提供碳交易平臺，以滿足其減排；自愿交易市場則是從其他目標出發(如企業社會責任、品牌建設、社會效益等)，自愿進行碳交易以實現其目標。1．配額碳交易市場配額碳交易可以分成兩大類，一是基于配額的交易，買家在“總量管制與交易制度”體制下購買由管理者制定、分配(或拍賣)的減排配額，譬如《京都議定書》下的分配數量單位(AAUs)和歐盟排放交易體系(EU—ETS)下的歐盟配額(EUAs)；二是基于項目的交易，買主向可證實減低溫室氣體排放的項目購買減排額，最典型的此類交易為清潔發展機制(CDM)以及聯合履行機制(JI)下分別產生核證減排量(CERs)和減排單位(ERUs)。碳中和愿景02碳交易2.自愿碳交易市場自愿減排交易市場早在強制性減排市場建立之前就已經存在，由于其不依賴法律進行強制性減排，因此其中的大部分交易也不需要對獲得的減排量進行統一的認證與核查。雖然自愿減排市場缺乏統一管理，但是機制靈活，從申請、審核、交易到完成所需時間相對更短，價格也較低，主要被用于企業的市場營銷、企業社會責任、品牌建設等。雖然目前該市場碳交易額所占的比例很小，不過潛力巨大。從總體來講，自愿市場分為碳匯標準與無碳標準交易兩種。自愿市場碳匯交易的配額部分，主要的產品有芝加哥氣候交易所(CCX)開發的CFI(碳金融工具)。至于自愿市場的無碳標準，則是在《無碳議定書》的框架下發展的一套相對獨立的四步驟碳抵消方案(評估碳排放、自我減排、通過能源與環境項目抵消碳排放、第三方認證)，實現無碳目標。匯報人：XXX懇請批評指正！第2章

太陽能CONTENTS目錄太陽能應用簡介PART

01光伏發電技術PART

02光熱利用技術PART

03太陽能產業發展趨勢PART

04太陽能應用簡介Part.01太陽能發展情況01據記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。然而將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發明第一臺太陽能驅動的發動機算起。該發明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。1615年～1900年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其他太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發動機功率不大，工質主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。太陽能發展情況0120世紀的100年間，太陽能科技發展歷史大體可分為七個階段。第一階段（1900—1920年）：世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點工質，裝置逐漸擴大。第二階段（1920—1945年）：在這20多年中，太陽能研究工作處于低潮。第三階段（1945—1965年）：1954年，美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池，為光伏發電大規模應用奠定了基礎；1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發動機問世。太陽能發展情況0120世紀的100年間，太陽能科技發展歷史大體可分為七個階段。第四階段（1965—1973年）：太陽能的研究工作停滯不前，主要是太陽能利用技術處于成長階段，尚不成熟，且投資大，效果不理想，難以與常規能源競爭，因而得不到公眾、企業和政府的重視和支持。第五階段（1973—1980年）：1973年10月爆發中東戰爭，石油危機使許多國家，尤其是工業發達國家，重新加強了對太陽能及其他可再生能源技術發展的支持，在世界上再次興起了開發利用太陽能熱潮。太陽能發展情況0120世紀的100年間，太陽能科技發展歷史大體可分為七個階段。第六階段（1980—1992年）：70年代興起的開發利用太陽能熱潮，進入80年代后不久開始落潮，逐漸進入低谷。第七階段（1992年—至今）：由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環境污染和生態破壞，1992年聯合國在巴西召開“世界環境與發展大會”，把環境與發展納入統一的框架，確立了可持續發展的模式。這次會議之后，世界各國加強了清潔能源技術的開發，將利用太陽能與環境保護結合在一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。太陽能應用情況02太陽能的利用主要有以下幾個方面：（1）發電利用太陽能發電利用主要有兩種類型：一是光伏發電，其基本原理是利用光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能，它的基本裝置是光伏電池；二是光熱發電，基本原理是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽，然后由蒸汽驅動氣輪機帶動發電機發電。（2）光熱利用光熱利用基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器。太陽能應用情況02太陽能的利用主要有以下幾個方面：（3）光化學利用光化學利用是將太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。它包括光合作用、光電化學作用、光敏化學作用及光分解反應。光伏發電技術Part.02光伏發電技術02光生伏特（Photovoltaics簡稱PV）來源于希臘語，意思是光、伏特和電氣，來源于意大利物理學家亞歷山德羅·伏特的名字，在亞歷山德羅·伏特以后，“伏特”便作為電壓單位使用；1849年“光伏”才出現在英語中。19世紀：就已經發現光照射到材料上引起“光起電力”行為。1839年：光生伏特效應第一次由法國物理學家A.E.Becquerel發現。1883年：第一塊太陽電池由CharlesFritts制備成功，Charles在鍺半導體上覆上一層極薄的金層形成半導體金屬結，器件效率可達1%。光伏發電技術021954年：美國貝爾實驗室采用半導體做實驗，發現硅中摻入一定量的雜質后對光更加敏感，隨后第一個太陽能電池于1954年誕生在貝爾實驗室，太陽電池技術的時代終于到來。1960年代開始：美國發射的人造衛星就已經利用太陽能電池作為能量的來源。1970年代能源危機時：讓世界各國察覺到能源開發的重要性。1973年發生石油危機：人們開始把太陽能電池的應用轉移到一般的民生用途上。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀太陽電池根據結構、材料可分為不同類別，分別如下：（1）按電池結構劃分:太陽電池可分為晶硅太陽電池和薄膜太陽電池。（2）按照使用的基本材料劃分:太陽電池可分為硅太陽電池、化合物太陽電池、染料敏化電池和有機薄膜等電池幾種。（3）按照太陽電池的發展歷程劃分:第一代、第二代及第三代太陽電池。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀（3）按照太陽電池的發展歷程劃分:第一代、第二代及第三代太陽電池。①第一代太陽電池：晶體硅電池。②第二代太陽電池：各種薄膜電池，包括非晶硅薄膜電池（a-Si）、碲化鎘太陽電池（CdTe）、銅銦鎵硒太陽電池（CIGS）、GaAs太陽電池、染料敏化太陽電池等。③第三代太陽電池：各種超疊層太陽電池、熱光伏電池（TPV）、量子阱及量子點超晶格太陽電池、中間帶太陽電池、上轉換太陽電池、下轉換太陽電池、熱載流子太陽電池、碰撞離化太陽電池等新概念太陽電池。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀太陽電池材料市場中，目前仍然以晶硅電池占主導，約占太陽電池市場的90%。硅基太陽電池包括多晶硅、單晶硅和非晶硅三種，產業化晶體硅電池的效率可達到23%～25%（單晶），各類太陽電池材料的現狀如下：硅料硅錠硅塊硅片電池片電池組件硅礦石發電系統（1）硅基太陽電池①單晶硅太陽電池技術最為成熟。在電池制作中，一般都采用表面織構化、發射區鈍化、分區摻雜等技術；現為硅基電池的主流。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀（1）硅基太陽電池②多晶硅太陽電池：多晶硅太陽電池成本低，生產工藝成熟。多晶硅太陽電池效率低于單晶硅電池。硅料硅錠硅塊硅片電池片電池組件硅礦石發電系統③非晶硅太陽電池：非晶硅的優點在于其對于可見光譜的吸光能力很強，所以只要薄薄的一層就可以把光子的能量有效吸收。薄膜生產技術非常成熟，可以節省大量的材料成本，但轉化率較低，而且存在光致衰退(所謂的S-W效應，即光電轉換效率會隨著光照時間的延續而衰減，使電池性能不穩定)。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀（2）薄膜太陽電池根據材料種類不同，薄膜太陽電池可細分為：微晶硅薄膜太陽電池（ThinFilmCrystallineSiliconSolarCell，簡稱c-Si）；非晶硅薄膜太陽電池（ThinFilmAmorphousSiliconSolarCell，簡稱a-Si）；Ⅱ-Ⅵ族化合物太陽電池（碲化鎘（CdTe）、硒化銦銅）；Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池，如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、磷化鎵銦（InGaP）。目前已產業化的薄膜光伏電池材料有：非晶硅(a-Si)、銅銦硒(CIS、CIGS)和碲化鎘(CdTe)（占據市場的9%）等。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀（2）薄膜太陽電池①Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池：砷化鎵（GaAs）轉換率達到30%以上，Ⅲ-Ⅴ族是直接帶隙半導體，僅2um厚度，就可在AM1的條件下吸光97%左右。在單晶硅基板上，以CVD成長GaAs薄膜所制成的薄膜太陽電池，效率較高，應用在太空。新一代的GaAs多結太陽電池，吸收光譜范圍高，轉換效率可達到39%以上，是目前轉換效率最高的太陽電池，而且該電池性能穩定，壽命長。但該電池價格昂貴，約是晶硅太陽電池數十倍以上。光伏發電技術021.太陽電池材料分類與現狀（2）薄膜太陽電池②Ⅱ-Ⅵ族化合物太陽電池：較為典型的是碲化鎘及銅銦鎵硒薄膜電池。碲化鎘為直接帶隙、值為1.45eV，具有很高的吸光系數，且穩定性相當好，具有高轉換效率和低材料制造成本等特點。利用聚光裝置的輔助，目前轉換效率可以達到30%左右，在標準環境測試下最高也達到了19.5%水平，成為可以獲得高效率的理想太陽電池材料之一，CdTe/glass已經用于大面積屋頂材料。應用的潛力。光伏發電技術022.硅材料的基本性質硅，元素符號Si，原子序數14，原子量28.086，位于第三周期第IVA族，密度2.33g/cm3，熔點1414℃，沸點2355℃，硬度7。硅有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。無定形硅為黑色；晶體硅呈鋼灰色，有明顯的金屬光澤、晶格和金剛石相同，硬而脆，能導電，但導電率不如金屬且隨溫度的升高而增加，屬半導體。自然界中無游離態的硅，硅均以化合態的形式存在，在地球中的含量為26.7%，僅次于氧，排在第二位。光伏發電技術022.硅材料的基本性質（1）物理性質硅有晶態和無定形態兩種同素異形體。晶態硅根據原子排列不同分為單晶硅和多晶硅熔：融的硅凝固時，硅原子與金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅；如果長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。硅材料還具有一些特殊的物理化學性能，如硅材料熔化時體積縮小，固化時體積增大。光伏發電技術022.硅材料的基本性質（1）物理性質按純度分：工業硅（粗級硅、冶金級硅）MG，純度為98%-99%；太陽能級硅SG，純度為99.9999%（6N）；電子級硅EG，純度為9N-13N。按摻雜類型分：本征硅（未摻雜）、P型硅（多子為空穴）、N型硅（多子為電子）。硅具有良好的半導體性質，其本征載流子濃度為1.5×1010個/cm3，本征電阻率為1.5×1010Ω·cm，電子遷移率為1350cm2/(Vs)空穴遷移率為480cm2/(Vs)。光伏發電技術022.硅材料的基本性質（1）物理性質電阻率特性：硅材料的電阻率在10-5～1010Ω·cm之間，介于導體和絕緣體之間，未摻雜無缺陷的本征半導體硅材料電阻率在106Ω·cm以上。PN結特性：n型硅材料和p型硅材料相連，組成PN結，這是硅半導體器件的基本結構，也是太陽電池的基本結構，具有單向導通性等性質。光電特性：與其他半導體材料一樣，硅材料組成的PN結在光作用下能產生電流，如太陽電池。光伏發電技術022.硅材料的基本性質（1）化學性質硅在常溫下不活潑，不與單一酸發生反應，能與強堿發生反應，可溶于某些混合酸。與非金屬作用：常溫下硅只能與F2反應，在F2中瞬間燃燒，生產SiF4；加熱時，能與其他鹵素反應生成鹵化硅，與氧反應生成SiO2。在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質化合，分別生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等。光伏發電技術022.硅材料的基本性質（1）化學性質與酸作用：Si在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成SiF4或H2SiF6。Si+4HF===SiF43Si+4HNO3+18HF=====3H2SiF6+4NO+8H2O與堿作用：無定形硅能與氫氧化鈉等強堿反應生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。Si+2NaOH+H2O====NaSiO3+2H2↑與金屬作用：硅能與鈣、鎂、銅等化合，生成相應的金屬硅化物；硅還能與Cu2+、Pb2+、Ag+等金屬離子發生置換反應，從這些金屬離子的鹽溶液中置換出金屬。光伏發電技術022.硅材料的冶煉與提純冶金硅的提煉：工業硅生產的基本任務就是把合金元素從礦石或氧化物中提取出來，理論上可以通過熱分解、還原劑還原和電解等方法生產。硅礦石在高溫的情況下，與焦炭進行反應。還原劑法制取冶金硅的基本原理：

調控因素：電壓、電流、功率、熔池電阻光伏發電技術022.硅材料的冶煉與提純硅材料的提純：硅材料提出主要采用的是改良西門子法，又稱三氯氫硅還原法。是以HCl（或H2、Cl2）和冶金級硅為原料，在高溫下合成為SiHCl3，然后通過精餾工藝，提純得到高純SiHCl3，最后用超高純的氫氣對SiHCl3進行還原得到高純多晶硅棒。

HClg的合成

氯化氫和冶金級硅轉變為揮發性的化合物SiHCl3

：280~350℃光伏發電技術022.硅材料的冶煉與提純硅材料的提純：硅材料提出主要采用的是改良西門子法，又稱三氯氫硅還原法。SiHCl3的提純：三氯氫硅中含有SiCl4、SiH2Cl2等附加化合物，以及FeCl3、BCl3、PCl3等雜質；氣體通過多級分餾（粗餾和精餾）得到半導體級SiHCl3；然后從這種精煉產品中提取超純半導體級硅。SiHCl3的還原：三氯氫硅與氫氣在氫還原爐中發生反應，生成太陽能級多晶硅。化學方程式

SiHCl3+H2Si+3HCl1080~1100℃光伏發電技術022.硅材料的冶煉與提純光伏發電技術023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠（1）單晶硅棒制備主要是指由高純多晶硅拉制單晶硅棒的過程。單晶硅材料是非常重要的晶體硅材料，根據生長方式的不同，可以分為直拉單晶硅和區熔單晶硅。直拉單晶硅：(Czochralski，CZ法)是把多晶硅塊放入石英坩堝中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種(稱籽晶)浸入融液中。區熔單晶硅是利用懸浮區域熔煉（floatzone）的方法制備的，所以又稱FZ硅單晶。光伏發電技術023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠直拉單晶硅的制備工藝一般包括：原料的準備、摻雜劑的選擇、石英坩堝的選取、籽晶和籽晶定向、裝爐、熔硅、種晶、縮頸、放肩、等徑、收尾和停爐等。光伏發電技術023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠鑄造多晶硅是一種柱狀晶，晶體生長方向垂直向上，是通過定向凝固來實現。光伏發電技術023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠鑄造多晶硅工藝流程原料的準備摻雜劑選擇坩堝噴涂裝料裝爐加熱化料長晶退火冷卻出錠硅錠冷卻石墨護板拆卸光伏發電技術024.硅片加工單晶硅片加工工藝流程單晶硅棒截斷開方磨面外徑滾圓切片清洗檢測包裝光伏發電技術024.硅片加工多晶硅片加工工藝流程開方磨面倒角切片清洗檢測包裝光伏發電技術024.硅片加工多晶硅片加工工藝流程開方磨面倒角切片清洗檢測包裝光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）制絨擴散制結去周邊層去PSGPECVD絲網印刷燒結測試包裝晶體硅電池制備工藝流程光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(1)制絨①去除硅片表面機械損傷層；②清除表面硅酸鈉、氧化物、油污以及金屬離子雜質③減少光的反射率，提高短路電流，最終提高電池的光電轉換效率。光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(1)制絨單晶硅制絨原理：各向異性堿腐蝕；制絨后的表面，呈現為倒金字塔結構。Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2多晶硅制絨原理：各向同性酸腐蝕；制絨后的表面，呈現為半球型空洞結構。3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(2)擴散在p型硅上進行n型擴散，形成p-n結，它是半導體器件工作的“心臟”TOPcon為n型硅為在n型基礎上擴散p型，形成pn結。通過擴散磷工藝，形成外吸雜。光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(2)擴散在有氧氣的存在時，POCl3熱分解：POCl3分解產生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進行擴散。光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(3)刻蝕刻蝕目的:去除邊緣PN結，防止上下短路。刻蝕方法:干法刻蝕、濕法刻蝕。3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2OSiO2+6HF=H2SiF6+2H2ON型硅P型半導體硅P型硅磷硅玻璃(PSG)P型與N型硅在制備PN結過程中，均需要刻蝕，去除周邊層，增加并聯電阻，減少漏電流。濕法刻蝕原理：光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(4)二次清洗目的：去除擴散后硅片表面的磷硅玻璃及發射區的部分死層，P型硅制備的PN結，為去除磷硅玻璃；N型硅制備的PN結，為去除硼硅玻璃。原理：擴散工藝時，產生的P2O5或B2O3淀積在硅片表面，P2O5或B2O3與Si反應生成SiO2和磷或硼原子。這樣就在硅片表面形成一層含有磷或硼元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃或硼硅玻璃。

它會阻止光吸收，同時又是絕緣的。P型半導體硅P型硅N型硅磷硅玻璃去除磷硅玻璃前

去除磷硅玻璃后光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(5)PECVD目的：在硅片表面沉積一層氮化硅薄膜，減少光的反射；鈍化硅片表面。原理：利用各級反射光的干涉相消而完全抵消。單層減反射膜滿足條件：n1d=l/4n12=n0*n2一次反射R1SiNN-Sin0二次反射R2光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(6)絲網印刷目的：將金屬導體漿料按照所設計的圖形通過刮條擠壓漏印在PECVD后電池片的正面、背面。上電極通常制作成窄細的柵線狀以克服擴散層的電阻，并由一條較寬的主柵來收集電流，下電極則布滿全部或絕大部分的背面，以減小電池的串聯電阻。光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(7)燒結目的：干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機組分，形成電極；銀漿穿透氮化硅薄膜形成良好的歐姆接觸；形成鋁硅、銀鋁合金，使鋁硅形成良好的歐姆接觸。使擴散在背面的N型層返回至P型層。N+P減反層正面電極光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(8)檢測分級目的：通過分級檢測，將性能相近的電池片進行分類包裝，合格的電池片片出廠，不合格的電池片進行回收再處理。原理：檢測分級過程是在標準測試條件下，根據太陽電池等效電路測量太陽電池片開路電壓、短路電流、效率、填充因子等參數，將電池片分成不同的類別。光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝大尺寸硅片：166mm*166mm、182mm*182mm和210mm*210mm黑硅技術：增加了一道表面制絨工藝，降低了硅表面反射率新增激光摻雜（SE）技術：在金屬柵線與硅片接觸部位及其附近進行高濃度摻雜雙面印刷（雙面PERC）：提升組件整體的發電量N型PERT技術：幾乎無光衰減交指式背接觸（IBC）技術：把正負電極都置于電池背面，減少置于正面的電極反射一部分入射光帶來的陰影損失隧穿氧化鈍化（TOPCon）技術：在電池背面制備一層超薄氧化硅，然后再沉積一層摻雜硅薄層，兩者形成鈍化接觸結構異質結（HIT）技術：在晶體硅上沉積非晶硅薄膜柵線改變：減小細柵寬度和提高主柵數光伏電池技術層出不窮光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝分類2020年2021年2023年2025年2027年2030年P型多晶BSFP型多晶黑硅電池19.4%19.5%19.5%------PERCP型多晶黑硅電池20.8%21.1%21.4%21.7%22.0%22.5%PERCP型鑄錠單晶電池22.3%22.6%23.0%23.3%23.5%23.7%P型單晶PERCP型單晶電池22.8%23.1%23.4%23.7%23.9%24.1%N型單晶TOPCon單晶電池23.5%24.0%24.5%25.0%25.3%25.7%異質結電池23.8%24.2%24.8%25.2%25.5%25.9%背接觸電池23.6%24.0%24.5%25.0%25.4%25.8%2020~2030年各種電池技術平均轉換效率變化趨勢光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝（1）根據德國ISFH2018年的理論結果，

PERC的理論極限效率24.5%，這意味著當前量產PERC技術提效已經接近極限。（2）基于不同電子、空穴選擇性接觸材料結合組成的電池最高理論極限是28.7%（ISFH

2018），以非晶氧化層作為接

觸材料電池（經典HJT）的極限效率為27.5%（ISFH2018），隆基在SolarEnergyMaterialsandSolarCells231（2021）

111291認為HJT極限效率為28.5%；而雙面多晶硅鈍化的經典TOPCon電池的極限效率為28.7%（ISFH2018

）光伏發電技術025.晶體硅電池制備工藝電池生產工藝對比：（1）與p型PERC路線不同，基于n型的TOPCon路線需將磷擴散改成硼擴散、增加隧穿氧化層和非晶硅層工藝；（2）HJT路線則采用全新的工藝路線，核心在于非晶硅膜和透明導電膜工藝；（3）

IBC路線的核心是在電池背面制備出質量較好、呈叉指狀間隔排列的p區和n區，需在電池背面印刷一層叉指狀擴散掩蔽層。光伏發電技術02工藝BSFPERCTOPConHJTIBC經典IBCTBC經典HBC1清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨2磷擴散磷擴散硼擴散本征氫化非晶硅（正面）背面磷擴散隧穿+磷摻雜非晶硅本征氫化非晶硅（正面）3激光SE激光SE硼摻雜非晶硅（正面）去PSG掩膜減反膜（正面）4熱氧去BSG本征氫化非晶硅（背面）掩膜激光開槽本征氫化非晶硅（背面）5去PSG去PSG隧穿+本征非晶硅磷摻雜非晶硅（背面）激光開槽硼摻雜非晶硅硼摻雜非晶硅（背面）6堿拋堿拋磷擴散透明導電膜（背面）刻蝕刻蝕掩膜7退火退火去PSG&去繞鍍透明導電膜（正面）背面硼擴SiOx鈍化激光開槽8AlOx鈍化AlOx鈍化絲網印刷去BSG減反膜（正面）刻蝕9減反膜（背面）減反膜（正面）銀漿固化雙面熱氧減反膜（背面）本征氫化非晶硅（背面）10減反膜（正面）減反膜（正面）減反膜（背面）光注入減反膜（正面）激光開槽（PN隔離）磷摻雜非晶硅（背面）11絲網印刷絲網印刷絲網印刷測試分選減反膜（背面）絲網印刷刻蝕12燒結燒結燒結絲網印刷燒結透明導電膜（背面）13光注入光注入光注入燒結光注入激光開槽（PN隔離）14測試分選測試分選測試分選光注入測試分選絲網印刷15測試分選銀漿固化16光注入17測試分選光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝生產準備單片焊接單片串接組件敷設與檢驗層壓封裝、EL測試裝框與裝接線盒、清洗IV測試成品檢驗成品清洗成品包裝入庫晶硅組件制備工藝流程光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝01組成材料和部件對光伏組件的質量、性能和使用壽命影響都很大。02光伏組件成本占到光伏發電系統建設總成本的50％以上。03光伏組件質量的好壞，直接關系到整個光伏發電系統的質量、發電效率、發電量、使用壽命、收益率等。光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝將電池主柵置于電池的疊層之間，電池間無橫向間距。疊瓦技術可增加有效發電面積：組件組件面積，可多放置6%以上的電池片。每根主柵的電流降低為原來的1/2，半片組件內部功率耗損降低為整片組件的1/4。在相同的遮擋情況下，半片組件的陰影遮擋損失少于整片組件的陰影遮擋損失，效率提升3%以上。86晶硅組件新技術光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝——電學性能參數87（1）短路電流在一定的溫度和輻照條件下，太陽電池在端電壓為零時的輸出電流，通常用Isc來表示。Isc與電池面積大小有關，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽電池Isc值約為16~30mA。Isc與入射光的輻照度成正比。Isc隨溫度上升略有增加。光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝——電學性能參數88（2）開路電壓在一定的溫度和輻照度條件下，太陽電池在空載(開路)情況下的端電壓，通常用Voc來表示。通常單晶硅太陽電池的開路電壓約為450-600mV，最高可達690mV。Voc與電池面積大小無關；Voc隨輻照度增加先增大后趨于平緩；Voc隨溫度的增加則略有降低。輻照度開路電壓光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝——電學性能參數89（3）最大功率Pm：Pm=ImUm，伏安特性曲線上對應最大功率的點，又稱最佳工作點。（4）最大工作電壓Vm：電池伏安特性曲線上最大功率點所對應的電壓，與電池片串聯的數量成正比。（5）最大功率電流Im：電池伏安特性曲線上最大功率點所對應的電流，與電池面積成正比。輻照度光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝——電學性能參數90（6）填充因子：電池或組件的最大功率與開路電壓和短路電流乘積的比值，一般為

0.5~0.8，通常用FF表示：輻照度光伏發電技術026.晶體硅組件制備工藝——電學性能參數91（7）光電轉換效率電池或組件受光照時的最大輸出功率與照射到電池或組件上的太陽能量功率的比值A表示光伏組件有效面積（組件的長寬乘積）；Pm表示最大輸出功率，Pin=1000W/m2=100mW/cm2

輻照度光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成92（1）光伏發電系統分類根據是否與國家電網相連，分為離網光伏發電系統、并網光伏發電系統。根據并網點位置，分為用戶側并網光伏發電系統和電網側并網光伏發電系統。按裝機容量劃分，光伏發電系統可分為小、中、大三種系統:小型光伏發電系統：安裝容量小于或等于1MWp;中型光伏發電系統：安裝容量大于1MWp和小于或等于30MWp;大型光伏發電系統：安裝容量大于30MWp。輻照度光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成93（2）離網光伏發電系統離網光伏發電系統是指沒有與國家電網相連的系統,可分為直流光伏發電系統和交流光伏發電系統以及交、直流混合光伏發電系統，也可分為無蓄電池和有蓄電池的光伏發電系統。輻照度無蓄電池的直流光伏發電系統

有蓄電池的直流光伏發電系統光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成94（2）離網光伏發電系統輻照度上圖顯示的為交流與直流混合光伏發電系統，若圖中無直流負載則為交流光伏發電系統。交流與直流混合光伏發電系統、交流光伏發電系統較之直流光伏發電系統多了離網逆變器,逆變器是把直流電轉換成交流電的裝置。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成95（2）離網光伏發電系統輻照度光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成96（2）離網光伏發電系統輻照度光伏組件(光伏陣列)：是光伏發電系統的核心部分。其作用是將太陽光的輻射能量轉換為電能,并送往蓄電池中存儲起來,也可以直接用于推動負載工作。當發電容量較大時,就需要用多塊光伏組件串、并聯后構成光伏方陣或光伏陣列。目前應用的光伏組件主要是晶硅組件,晶硅組件分為單晶、多晶、非晶硅光伏組件等幾種。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成97（2）離網光伏發電系統輻照度蓄電池：存儲光伏組件發出的電能,并隨時向負載供電。光伏發電系統對蓄電池的基本要求是:自放電率低、使用壽命長、充電效率高、深放電能力強、工作溫度范圍寬、少維護或免維護以及價格低廉。當需要大容量電能存儲時,就需要將蓄電池串、并聯起來構成蓄電池組。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成98（2）離網光伏發電系統輻照度充放電控制器：控制整個系統工作狀態。其功能主要有:防止蓄電池過充電與過放電、系統短路保護、系統極性反接保護、夜間防反充保護、溫度補償的功能。控制器具有光控、時控等工作模式,以及充電狀態、蓄電池電量等各種工作狀態的顯示功能。光伏控制器一般分為小功率、中功率、大功率和風光互補控制器等。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成99（2）離網光伏發電系統輻照度逆變器：逆變器是把光伏組件或者蓄電池輸出的直流電轉換成交流電供應給電網或者交流負載。逆變器按運行方式可分為離網和并網逆變器。

離網逆變器用于離網運行的光伏發電系統,為獨立負載供電；對離網光伏發電系統可配置控制-逆變一體機;并網逆變器用于并網運行的光伏發電系統。控制逆變一體機離網逆變器光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成100（3）并網光伏發電系統輻照度光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成101（3）并網光伏發電系統輻照度并網光伏發電系統：將光伏組件產生的直流電經并網逆變器轉換成符合電網要求的交流電之后直接接入公共電網。并網光伏發電系統有集中式（＞6MW）、分布式并網光伏發電系統。集中式并網光伏電站主要特點是將所發電能直接輸送到電網,由電網統一調配向用戶供電，電站投資大、建設周期長、占地面積大。分布式并網光伏發電系統投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等特點。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成102（3）并網光伏發電系統輻照度1234有逆流并網光伏發電系統：光伏發電充裕時,剩余電能饋入公共電網(賣電);光伏發電不足,向電網買電。自發自用余電上網無逆流并網光伏發電系統：光伏發電系統即使發電充裕也不向公共電網供電，當光伏發電不足時,向電網買電。自發自用切換型并網光伏發電系統：當光伏發電不足,切換器能自動切換到電網供電一側,由電網向負載供電;當電網因某種原因,突然停電時,光伏發電系統可自動切換使光伏發電系統與電網分離,成為獨立光伏發電系統工作狀態。獨立光伏發電系統中以光伏發電為主,以普通220V/380V交流電補充電能為輔。有陽光則用光伏發電,遇到陰雨天時就用市電能量進行補充。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統（1）光伏組件（陣列）（2）匯流箱（3）直流柜（4）逆變器（5）低壓交流柜（6）升壓變壓器（7）高壓交流柜（8）數據采集系統（9）氣候裝置光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統①光伏陣列：離網與并網光伏發電系統功能一致②匯流箱：主要作用是將光伏陣列多個組串的直流電進行匯流或組串式逆變器的交流電進行匯流。由于光伏陣列或逆變器電流較大，因此不能用導線直接連接實現匯流，需專用的匯流箱。匯流箱還有防雷接地、數據采集功能，并通過RS485串口輸出狀態數據，與監控系統連接后實現組串運行狀態監控。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統③配電柜:交直流配電柜的主要功能是將交直流匯流箱送過來的交直流電再進行匯流、配電、監測，同時還具備防雷、短路保護等功能。交直流配電柜內部安裝了交直流輸入斷路器、防雷器等器件,在保證系統不受漏電、短路、過載與雷電沖擊等損壞的同時,方便客戶操作和維護。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統④逆變器:主要功能是匯流、逆變,除此之外,逆變器還具有自動運行和停機、最大功率跟蹤控制、防孤島效應、電壓自動調整、直流檢測、直流接地檢測等功能。⑤升壓系統:根據并入電網電壓的等級配置，當用戶側并入220V/380V市電，一般配置低壓配電柜即可；對并入10kV、35kV，需配置箱變系統等設備；對并入更高等級電壓，需配置二次升壓裝置等設備。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑥電網接入主要設備:電網接入系統低壓配電網：0.4kV——即發即用、多余的電能送入電網中壓電網：10kV、35kV——通過升壓裝置將電能饋入電網高壓電網：110kV——通過升壓裝置將電能饋入電網，遠距離傳輸光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑦交/直流電纜:直流電纜包括：匯流箱——直流防雷配電柜直流防雷配電柜——并網逆變器直流電纜選擇：

電纜的線徑，一般要求損耗小于2%耐壓1KV、單芯/雙芯電纜阻燃、鎧裝低煙無鹵（對于建筑光伏發電系統）橋架（對于建筑光伏發電系統）直埋/電纜溝（對于大型光伏電站）光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑦交/直流電纜:交流電纜包括：并網逆變器——交流防雷配電柜交流防雷配電柜——升壓變壓器升壓變壓器——電網接入點交流電纜選擇：

電纜的線徑，一般要求損耗小于2%根據電壓等級選擇相對應的耐壓等級橋架（對于建筑光伏發電系統）直埋/電纜溝（對于大型光伏電站）光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑧光伏發電監控系統:光伏發電監控系統能實現發電設備運行控制、電站故障保護和數據采集維護等功能,并與電網調度協調配合,提高電站自動化水平和安全可靠性,有利于減小光伏對電網影響。監控系統一般用RS-485網絡或無線技術實現數據通信。通過監測交直流匯流箱、交直流配電柜、逆變器等狀態數據,對各個光伏陣列的運行狀況、發電量進行實時監控。數據監控主機也可建成網絡服務器實現數據在網上共享及遠程監控。光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑨光伏發電監控系統:實現發電設備運行控制、電站故障保護和數據采集維護等功能，與電網調度協調配合，提高電站自動化水平和安全可靠性，減小光伏對電網影響。站級控制層能量管理系統過程層間隔層底層設備層各電源控制光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統光伏發電技術027.光伏發電系統分類及組成（3）并網光伏發電系統⑩防雷接地:光熱利用技術Part.03光熱利用技術03太陽能熱利用的基本原理是采用一定裝置將太陽能收集起來直接轉換成熱能，或再將熱能轉換成其他形式的能量，然后輸送到一定場所加以利用。太陽能熱利用產業以產熱標準結合產業使用領域分為太陽能熱利用低溫、中溫和高溫；從產熱標準上看，熱利用產熱溫度0℃~100℃為低溫、100℃~250℃為中溫、250℃以上為高溫。光熱利用技術031.太陽能熱水系統太陽能熱水系統是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，是目前太陽能熱應用發展中最具經濟價值、技術最成熟且已商業化的一項應用產品。其系統組成主要包括集熱器、保溫水箱、連接管路、控制中心和熱交換器等。光熱利用技術032.太陽能供暖系統組成太陽能供暖系統是指將分散的太陽能通過集熱器把太陽能轉換成方便使用的熱水，通過熱水輸送到發熱末端（例如：地板采暖系統、散熱器系統等），提供房間采暖的系統，也簡稱太陽能采暖。太陽能取暖設備主要構成部件：太陽能集熱器（平板集熱器、全玻璃真空管集熱器、熱管集熱器、U型管集熱器等）、儲熱水箱、控制系統、管路管件及相關輔材、建筑末端散熱設備等組成。光熱利用技術033.太陽能制冷系統太陽能制冷從能量轉換角度主要可以分為兩種，第一種是太陽能光電轉換制冷，是利用光伏轉換裝置將太陽能轉換成電能后，再用于驅動普通蒸氣壓縮式制冷系統或半導體制冷系統實現制冷的方法，即光電半導體制冷和光電壓縮式制冷。第二種是太陽能光熱轉換制冷，首先是將太陽能轉換成熱能(或機械能)，再利用熱能(或機械能)作為外界的補償，使系統達到并維持所需的低溫。簡單吸收式制冷系統的原理吸附式制冷系統原理噴射式制冷原理光熱利用技術034.太陽能光熱發電系統太陽能熱發電系統是利用聚光太陽能集熱器將太陽輻射能收集起來，通過加熱水或者其他傳熱介質，經蒸汽、燃氣輪機或發動機等熱力循環過程發電。太陽能熱發電系統一般由集熱子系統、熱傳輸子系統、蓄熱與熱交換子系統以及發電子系統組成。光熱利用技術034.太陽能光熱發電系統現有太陽能熱發電系統大致可以分為槽式太陽能熱發電系統、塔式太陽能熱發電系統、碟式太陽能熱發電系統和線性菲涅爾式太陽能熱發電系統。槽式太陽能熱發電系統光熱利用技術034.太陽能光熱發電系統現有太陽能熱發電系統大致可以分為槽式太陽能熱發電系統、塔式太陽能熱發電系統、碟式太陽能熱發電系統和線性菲涅爾式太陽能熱發電系統。塔式太陽能熱發電系統光熱利用技術034.太陽能光熱發電系統現有太陽能熱發電系統大致可以分為槽式太陽能熱發電系統、塔式太陽能熱發電系統、碟式太陽能熱發電系統和線性菲涅爾式太陽能熱發電系統。碟式太陽能熱發電系統光熱利用技術034.太陽能光熱發電系統現有太陽能熱發電系統大致可以分為槽式太陽能熱發電系統、塔式太陽能熱發電系統、碟式太陽能熱發電系統和線性菲涅爾式太陽能熱發電系統。線性菲涅爾式太陽能熱發電系統太陽能產業發展趨勢Part.04太陽能產業發展041.光伏產業的發展趨勢（1）高效率低成本光伏電池一是持續推進PERC晶硅電池技術的發展，如開發雙面PERC電池等，提升轉換效率，降低生產成本。二是加快TOPCon、HJT、IBC等新型晶硅電池低成本高質量產業化制造技術研究，重點突破關鍵材料、工藝水平、制造裝備等技術瓶頸，提高效率，降低成本，推動新型晶硅電池的產業化生產和規模化應用。三是推動CIGS、CdTe、GaAs等薄膜光伏電池的降本增效、工藝優化、量產產能等，大力推進薄膜太陽能電池在光伏建筑一體化建設中的應用。四是開展高效鈣鈦礦太陽能電池制備與產業化生產技術研究，開發大面積、高效率、高穩定性、環境友好型的鈣鈦礦電池，開展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備及產業化生產技術研究。太陽能產業發展041.光伏產業的發展趨勢（2）光伏發電并網關鍵技術基于模糊邏輯算法、自適應變步長電導增量法和人工神經網絡改進光伏發電系統最大功率點跟蹤技術（MPPT），保證光伏發電系統以最高功率穩定輸出。開發高效率、高可靠性、高電能質量、電網適應性強、易于安裝維護的大型光伏電站用逆變器。開展工作穩定性好、能量轉換效率和功率密度高、工作壽命長、生產成本低的微型逆變器研究。探索智能孤島效應檢測新方法，提升光伏發電系統并網穩定性。太陽能產業發展041.光伏產業的發展趨勢（3）光伏建筑一體化應用制定光伏建筑一體化建設規范和標準，推動光伏建筑一體化規模化應用，實現綠色建筑“零排放”，助推“雙碳”目標有效落地。重點開展光伏建筑一體化電池技術研