1、硕士学位论文太阳电池组件封装材料、工艺及其应用研究摘 要太阳能的有效利用是解决环境和能源问题的主要途径之一。其中太阳能光伏利用是发展最快最具活力的研究领域。太阳能光伏利用的核心部分是太阳电池与组件。本文前部分对太阳电池发电的基本原理、制造工艺，以及太阳组件的封装与光伏发电系统的组成等作了简要介绍，并概述了国内国际的太阳能光伏发展情况。随后本文从“双面玻璃太阳电池组件封装” 、 “太阳电池用 EVA 胶膜制造与老化性能测试” 、 “便携式太阳能光伏系统的设计与性能分析”几个方向进一步讨论了太阳电池组件封装材料、工艺及应用等方面的研究工作。双面玻璃太阳电池组件有着美观、透光的优点，应用非常广泛，如
2、：太阳能智能窗，太阳能凉亭和光伏建筑顶棚，以及光伏玻璃幕墙等等。随着国内外光伏建筑一体化的推广，其商业市场将进一步扩大，但目前由于双面玻璃组件封装工艺的技术瓶颈，市场价格相对较高，因此寻求一种优异的封装方法与工艺迫在眉睫。与普通组件结构相比，双面玻璃组件利用玻璃代替 TPE（或 TPT）作为组件背板材料。TPE 为柔性材料，玻璃是硬度高的刚性材料，双面玻璃层压封装过程中由于两层刚性玻璃的挤压，很容易出现气泡、移位、太阳电池裂片、玻璃碎裂等现象。本文第三章论述了实验过程不同封装工艺与封装材料对组件封装效果影响的情况，通过对材料性能的测试、层压设备与工艺原理分析，找出组件产生诸如气泡等问题原因，最
3、后根据实验现象与结果提出了此类问题的解决方案与建议。太阳电池封装材料易老化、变黄等，是大幅度降低太阳组件效率的重要原因之一。本文第四章以含 33VA 的 EVA 为聚合物基体，通过熔融共混法添加各种助剂，得到改性 EVA；再通过热压而制得多种 EVA 胶膜。测定和分析了各个样品在 1000 小时紫外老化（置于紫外老化仪）过程中的透光率、黄度指数的变化，以及用这些EVA 膜封装的太阳电池组紫外老化后的电性能变化。最后根据实验结果筛选出适合太阳电池封装用 EVA 胶膜样品。当前，人们随身携带的电器越来越多，这些产品的电力主要靠化学电池提供。由于价格高，使用不方便，非常有必要寻找一种小能源系统作为电
4、池的代替品。另一方面，新能源中，太阳能光伏发展迅速，应用日益广泛。本文第五部分对便携式集成光伏系统的设计与选材，性能测试以及经济性进行了研究与探讨.通过多方面的分析比较，我们能够发现集成光伏小系统应用于便携电器，在一定条件下是一个不错的选择。关键词：太阳能；太阳组件；光伏；EVA；封装材料；层压；双面玻璃；便携电源；光伏系统AbstractAbstractIt is one of the most significant approaches to settle environment and energy problems to apply solar energy effectively.
5、 And photovoltaic application is developing rapidly. Solar cells and modules are the important device of photovoltaic application. Firstly, this paper summarized the theory of photovoltaic, process of manufacture, encapsulation of solar modules, constitutes of PV system, as well as trend of solar PV
6、. Subsequently the material, technique and application of solar modules encapsulating, are discussed in this paper from three aspect: “technique of glass-glass solar modules encapsulating”, “preparation and properties of EVA film used in solar cell” and “study on portable PV system”.With advantage o
7、f beautiful show and translucence, glass-glass solar modules can be applied widely in many places such as roof, window, and wall of building. The market of glass-glass solar modules will increase rapidly with developing of BIPV(building integrated photovoltaic). At present, glass-glass solar modules
8、 are expensive because of lacking technique of encapsulation. Obviously, it is necessary now to adopt an appropriate technique for encapsulating this kind of solar modules. Since TPT(or TPE) replaced by glass, problem as that air bubble, solar cell shift and glass smash often occur. In the third cha
9、pter of this paper, influence that encapsulant and technics affect encapsulation of solar modules is dissertated. The paper advices how to solve the problem mentioned above by analyzing experimental result of encapsulation.Efficiency of solar modules will drop obviously because encapsulation materia
10、ls used in solar cell get yellow. In order to solve the problem, EVA containing 33 % VA was mixed with various additives through extrusion, then, the modified EVA samples were molded into several kinds of EVA films. They were aged in UV2000 apparatus for 1000 hours. The changes in transmittance, yel
11、low index (YI) and modules performance of each EVA film during its aging, were measured and analyzed. The EVA film sample that meets the basic property requirements of a solar cell is selected according experimental result.Currently, the portable products, which consume electricity supplied by chemi
12、cal batteries, are increasing. Because of high costs and inconvenient use, it would be useful to find alternative ways to supply energy to products. The fifth chapter of this paper expounded the research works about how to design portable PV systems and select material for them. Furthermore, the pap
13、er discussed performance and the value of portable PV system. Considering several facts, we can found that the application of PV in portable products might be a sensible option under certain circumstances.Keywords: solar energy; solar modules; photovoltaic; glass to glass; EVA; lamination; encapsula
14、tion materials; portable power supply; PV system目 录目 录摘 要 .IAbstract.III第一章 绪论 11.1 光伏发电基本原理 .11.1.1 太阳电池原理 11.1.2 太阳电池生产工艺流程 21.1.3 光伏发电系统的构成 51.2 光伏产业发展形势 .61.2.1 国际市场太阳电池生产现状和需求 61.2.2 国内太阳能电池生产和市场需求 81.2.3 太阳电池降价趋势预测 .111.3 本论文研究的内容 13参考文献 14第二章 太阳电池组件封装材料、设备与工艺 .162.1 太阳电池组件类型 162.2 封装材料 182.2.
15、1 环氧树脂 .182.2.2 有机硅胶 .192.2.3 EVA 胶膜 .202.2.4 玻璃 .212.2.5 背面材料 .232.2.6 其它材料 .242.3 太阳电池组件制造设备 242.3.1 激光划片机 .242.3.2 太阳电池层压机 262.4 太阳电池组件封装工艺 282.4.1 激光划片 .292.4.2 焊接 .302.4.3 层压 .302.4.4 固化 .312.4.5 检测 1.312.5 组件技术要求与失效因素分析 【11】 322.6 组件封装方面可研究的课题方向 352.6.1 封装设备 .352.6.2 新型太阳电池组件结构 .35参考文献 37第三章 双
16、面玻璃太阳电池组件的封装工艺与应用 .393.1 双面玻璃组件的结构 393.2 双面玻璃组件层压封装实验 403.2.1 实验中出现的问题 .403.2.2 不同实验方法下的组件效果比较 .433.2.3 实验分析与结论 .443.3 其他类型双面玻璃组件简介 463.4 双面玻璃组件应用实例 483.5 太阳电池组件在建筑上的应用 493.5.1 太阳电池组件作为建筑材料的技术要求 .493.5.2 建筑一体化案例 .503.6 小结 50参考文献 50第四章 EVA 胶膜在紫外光老化中性能变化 52引 言 .524. 1 实验部分 .524. 1. 1 实验的主要设备仪器简介 .524.
17、 1. 2 试样的制备 .544. 1. 3 老化实验 .544. 1. 4 测试与表征 .544. 2 分析与讨论 .554. 2. 1 紫外老化前后胶膜力学性能的变化 .554. 2. 2 紫外老化对胶膜透光率影响及黄度指数变化 .574. 2. 3 紫外老化对太阳电池组件性能的影响 .62目 录4.3 小结 66参考文献 66第五章 便携式集成光伏系统的设计与性能分析 .675.1 系统的设计 675.1.1 系统结构 .675.1.2 系统方案 .685.2 材料与配件的选择 705.2.1 电池的选择 .705.2.2 封装材料的选择 .715.2.3 二次电池的选择 .725.3
18、案例分析与性能测试 755.4 经济性分析与前景展望 785.5 小结 79参考文献 80第六章 全文总结 .81攻读学位期间发表的论文与专利 85致 谢 .86附录 1 太阳电池组件结构图 .87附录 2 太阳电池组件封装材料、设备厂商 .88附录 3 全球著名 BIPV 系统 89附录 4 EVA 胶膜的制备流程图 93附录 5 偶联剂对剥离强度的影响 .94第一章 绪论第一章 绪论20 世 纪 随着全球人口的增长，以化石燃料为主的能源消耗不断上升，大气中CO2 浓度日益增大，全球温室效应愈加明显，气候反常，灾害频繁，对人类生存，工农业生产及生态平衡产生巨大影响。据统计，每使用 1 吨标准
19、煤造成的影响和损失达300 美元，因此国际社会对利用清洁能源要求十分迫切。另一方面，化石燃料的储量也十分有限，石油只能维持 50-80 年，煤只能维持200-300 年，在不远的将来就有枯竭的危险。因此，从能源替代考虑也要求加快开发新能源的步伐。太阳能是已知的最原始的能源，具备清洁、可再生的特点，丰富而且遍布全世界，几乎所有已知的其它能源都直接或间接地来自太阳能。地球每天吸收的太阳能能量约为 41015KWh,大约相当于地球石油总储藏量的四分之一 1。在科技发达的今天，随着材料科学的不断进步，太阳能材料性价比不断提高，太阳能的利用将使人类在环境保护和能源利用两方面达到更加和谐的境界 2，3 。
20、1.1 光伏发电基本原理1.1.1 太阳电池原理太阳电池在太空和地球上应用都非常广泛，它提供了人造卫星长时期的动力供应，并且是地球能量来源的一个重要选择，因为他能以高转化效率将日光直接转化为电能，能提供低成本而近乎永恒的动力，且几乎没有污染 【4】 。太阳电池的基本原理是光生伏特效应 【5】 ，如图 11 所示，在光照下 PN 结附近产生大量的电子、空穴对，它们如果在 PN 结附近的一个扩散长度范围内，就有可能在复合前扩散运动到 PN 结的内建电场区域。在内建电场的作用下 P 区的光生电子漂移到 N 型区，N 区的空穴漂移到 P 型区，使 N 区带负电，P 区带正电，如同一化学电池。光生伏特效
21、应简称为光伏效应 【6】 ，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。产生这种电位差的机理有好几种，主要的一种是由于阻挡层的存在。图 11 太阳电池的基本原理图1.1.2 太阳电池生产工艺流程图 12 硅 PN 结太阳电池结构示意图太阳电池的基本结构如图 12 所示，包括电极、P 层、N 层、减反膜部分 【4】 。从硅片到太阳电池的制造过程主要包括去损伤层、扩散制结、等离子边缘腐蚀、去磷硅玻璃、沉积减反射膜、制作电极等工序 【7】 。其中，结的特性是影响光电转化效率的主要因素。（1）去除损伤层电池制造的第一道常规工序是硅片的化学腐蚀，硅片化学腐蚀的主要目的是消除第一
22、章 绪论切片带来的表面损伤，同时还可以制作达到减反射效果的绒面。化学腐蚀常用碱腐蚀方法，其原理如下：Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2然而化学腐蚀的绒面效果对于多晶硅片不明显，这是由于多晶硅的晶体表面是多重取向的。现在很多厂家正在研究用等离子刻蚀的方法替代化学腐蚀，称作活性离子刻蚀( 只对多晶硅片) 。这样的方法受晶面取向的限制，而且很容易控制，将多晶硅片的表面刻蚀成理想的金字塔群绒面。（2）扩散制结通常，很多厂家采用 POCL3 液态源开管扩散制结，这种方法制出的结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于 10，少子寿命大于 10 微秒。原理如下：4POCL3 3O2（过量） 2P2O
23、5 2CL2（气）2P2O55Si 5SiO 2 + 4P近年来，ECN 和 Shell Solar 共同开发了新的扩散工艺，其制作工艺采用红外加热的办法，大大提高了功效，扩散速度可以达到每秒完成一片电池。She11 So1ar 的生产线上还看到，在电池制作前，先在电池片凹周涂上一圈绝缘线，以保证扩散仅限于上表面，这样扩散完成之后就不必再腐蚀周边了。（3）等离子边缘腐蚀一般来说，扩散过程中，在硅片的周边表面也形成扩散层，使电池短路，必须除去。利用辉光放电中氟离子与硅发生反应，产生挥发性的产物 SiF4，达到边缘腐蚀的目的。（4）去磷硅玻璃用化学方法除去扩散层 SiO2 与 HF 生成可溶于水的
24、 SiF，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺 P2O5 的 SiO2）溶解，化学反应为：SiO2 6HF H2（SiF 6） 2H 2O（5）减反射膜沉积采用等离子体增强化学气相沉积技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜，这种方法制备的 SiN 膜含有大量的氢原子，因此在增强对光的吸收性的同时，氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用，从而提高了电池的短路电流和开路电压。国外一些工厂对于减反射膜的制作，有新的改进，而且已经达到了可以工业化的程度。这种方法是将 SI3N4，用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的方法 【8】 。在太阳电池表面制成减反射膜，用这种方法制作减反射膜，不但可以减少光的反射
25、，而且能够起到表面钝化和体钝化的效果，从而比常规 Ti02 减反射膜的太阳电池在转换效率上再提高 1%。由于具有明显的表面饨化和体钝化，因此可以用比较差一些的材料来制作太阳电池。（6）丝网印刷电极太阳电池制造的最后一道工序是印刷电极，一般采用丝网印刷法，将银浆、铝浆来印制正面、背面电极以及互连条焊接带，再经高温烧结炉烘烧。我们通常看到电池片正面（负极）一条条平行银线及背面（正极）的网格状铝线就是这样印制出来的。丝网印刷技术近年来不断改进，一些厂家开始采用印刷电路板的模板印刷工艺，太阳电池的模板印刷必须采用双层模板以获得连续的、细且高的栅线。模板采用镍板激光刻槽制成，以保证模板的耐久和栅格的精度
26、。普通丝网印刷工艺的栅线宽度约、高度比双层模板印刷工艺制出的栅线的高度宽度大得多。普通丝网印刷工艺的线电阻率为比而模板印刷工艺的电阻率要小一些，由于模板印刷工艺减少了对光的遮挡，接触电阻又有一定程度的降低，制造出的电池效率也有所提高 【9】 （提高约 3） 。电极印刷好后，整个太阳电池制造过程也就完成了，在阳光下用导线接上电池正负极，就有电流通过了 【10】 。但要使太阳电池能很好的满足用户需要，还须将太阳电池片封装成太阳电池组件。图 13 为从硅块到太阳电池组件的整个工艺流程图。第一章 绪论图 13 太阳电池的工艺流程1.1.3 光伏发电系统的构成一块太阳电池组件构成了一个发电单元，在阳光下
27、接上负载就可以对外供电。由于光伏发电受气候影响大，要更好的满足用户需要，太阳电池组件需要和蓄电池、控制器、逆变器等一起组成光伏发电系统。太阳能光伏发电系统的运行方式基本上可分为两类，即：独立运行和并网运行。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置 【11】 ，其系统结构如图14 所示。它主要用于无电网的边远地区及人口分散地区。由于必须配置蓄电池储能装置，所以整个系统的造价很高。 充 放 电 控 制 逆 变 器 交 流 负 载蓄 电 池 直 流 负 载太 阳 电 池 阵 列图 14 独立运行的光伏发电系统框图在有公共电网的地区，光伏发电系统一般与电网连接，即采用并网运行方式，这要求逆变器具
28、有同电网连接的功能，其结构框图如图 15 所示。并网型光伏发电系统的优点是可以省去蓄电池，而将电网作为自己的储能单元。由于蓄电池在存储和释放电能的过程中，伴随着能量的损失，而且，蓄电池的使用寿命通常仅为 58 年，报废的蓄电池又将对环境造成污染。所以，省去蓄电池后的光伏系统不仅可以大幅度降低造价，还可以具有更高的发电效率和更好的环保性能 【11】 。 太 阳 电 池 阵 列 逆 变 器控 制 、 监 测系 统 变 压 器负 载 电网图 15 并网运行的光伏发电系统框图1.2 光伏产业发展形势1.2.1 国际市场太阳电池生产现状和需求（1） 国际上太阳电池生产厂商情况随着国际太阳能市场的兴起，各
29、大国际太阳电池生产企业的年产能也在不断扩大，而且新的投资商纷纷加入太阳电池工业的行列 【12】 。到 2003 年，世界上主要晶体硅太阳电池生产厂家的情况见表 11。表 11 世界太阳电池行业各生产厂商情况统计 【13】公司名 国家 2003 年产量（MW ） 晶体硅种类Sharp 日本 240 单晶和多晶京瓷 日本 80 多晶BP Solar 英国 55 单晶、多晶Shell Solar 德国 35 单晶RWE Schott solar 德国 30 带硅Astropower 美国 20 单晶第一章 绪论PHOTOWATT 法国 20 多晶三洋 日本 15 单晶Qcell 德国 50 多晶为主
30、三菱 日本 60 多晶尚德 中国 10 多晶茂迪 台湾 15 多晶合计 630注 1：美国 Astropower 于 2004 年 4 月正式申请破产，并由 GE 公司正式接手。注 2：2003 年全球电池实际销售量达到 742MW，2004 年达到 1000MW。由于欧洲正式启动太阳能计划，欧洲太阳能企业正在进一步扩大产能，投资新的生产线，如 RWE Schott solar、Q-cell 等的 150MW 计划，其他企业也纷纷有增产设想。（2）国际市场需求的持续增长正如分析国内情况所指出的，国际社会同样面临能源危机和环境污染的双重压力，大力发展太阳能和风电只是先后的问题，而不存在发不发展、
31、发展数量的问题！随着时间的推移，太阳能和风电就象当年矿物燃料发展过程一样，而且由于这个世界已经建立起了如此庞大的工业、民用体系，因此太阳能和风电发展无论是规模还是速度都会远远超过常规能源建设的规模和速度 【12】 。太阳能工业在上世纪 90 年代，平均年增长速度超过 20%。而本世纪开始的头三年，太阳电池产量就从 1999 年不足 200MW 发展到 2003 年的 742MW，这种跳跃式发展将在未来 3050 年将不断出现，而年平均增长速度将不会低于 20%【14】 。石油对能源的贡献整整花了 100 年, 年轻的光伏工业从今天到未来的重大贡献所需时间比石油要短得多。总之，“太阳能将在 21
32、 世纪取代原子能作为世界性能源，唯一的问题是在 2030 年实现，还是在 2050 年实现。“- 世界著名的太阳能专家施密特教授的论断确实耐人寻味。 （3）西方国家政府对太阳能光伏产业的支持太阳能发电方面倾斜，多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一。快速发展的屋顶计划、各种减免税政策、补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为光伏市场的发展提供了坚实的基础。市场将逐步由边远地区和农村的补充能源向全社会的替代能源过渡 【15】 。预测本世纪中叶，光伏发电成为人类的基础能源之一。1997 年 6 月美国宣布了“克林顿总统百万屋顶光伏计划” ，2010 年完成。该计划旨在加速和促进美国光伏
33、产业的快速发展，把发电成本降到 6 美分/kWh 以下，起到减排 CO2、增加社会就业、保持和加强美国光伏产业在世界的领先地位和支配地位的作用。欧洲于大致相同的时间宣布了“百万屋顶计划” ，于 2010 年完成 【16】 。 日本政府在 1997 财政年度计划安装 9400 套 4kW 的屋顶光伏系统，总计37MW，是上一个财政年度的 6 倍，是日本 1996 年生产太阳电池组件的 2 倍，是全世界 1996 年光伏组件生产总量的 41。日本政府的计划目标是，到 2010 年安装5000MW 屋顶光伏发电系统。德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于 98 年 10 月份提出了一个光伏工业 20年
34、来最庞大的计划在 6 年内安装 10 万套光伏屋顶系统，总容量在 300500MW，总费用约 9.18 亿马克。该计划提供 10 年无息信贷，政府提供 37.5的补贴，该计划于 1999 年 1 月实施。该计划在德国引起了很大反响，对德国的 PV 工业将产生不可估量的影响。这些上世纪提出的计划或设想在实践了几年之后，各国政府应光伏产业的发展而不断更改，如德国和日本的计划事实上已接近完成。美国虽然还在继续，但新的加州计划、纽约计划，可能将再次激起全球太阳能发展的新高潮 【17】 。1.2.2 国内太阳能电池生产和市场需求（1）目前中国太阳能电池工业的现状中国太阳能光伏发电地面应用的研究起始于上世
35、纪 70 年代，到 80 年代全国陆续建立了云南半导体（单晶） 、宁波太阳能（单晶） 、开封太阳能（单晶） 、秦皇岛华美（单晶）和哈尔滨克罗拉（合资、非晶）等五家电池（同时也做组件）生产企业，这些企业中开封、秦皇岛已停产 【18】 ，哈尔滨主要针对非洲市场还有一些订单，宁波、云南都在积极谋求技术改造，增加设备，以求得更大的发展。第一章 绪论到 2001 年，无锡尚德投资 1800 万美金，在无锡迅速启动 10MW 多晶硅太阳能电池（实际产能 7MW 左右） ，并在 02、03、04 年继续追加投资使生产能力达到25MW，而组件封装能力已经达到 50MW，在国内行业界引起轰动。但仔细分析尚德发展
36、路线，他们设备采购的战略首先是“全世界最好的” ，同时施正荣博士，汪义川高工等一批领导人物负责电池生产和研发并培养新人。可以这样说目前国内行业界，无锡尚德是设备最先进、技术力量最强、生产效益最好（之一）的太阳能企业！同样在 2001 年，国家计委、河北保定市先后投资近 3 亿人民币，在保定兴建一条 5MW 多晶硅电池生产线（从多晶硅硅片生产、电池生产到组件封装） 【19】 ，并先后在国内多家老厂聘请技术骨干，该项目已于 2003 年全部建成投产。至于其他企业如上海交大曾于 20002001 年生产单晶硅电池、深圳创益生产非晶硅电池。进入 2004年，由于国际市场太阳能行业的井喷式爆发，国内太阳
37、能行业内企业和部分投资者纷纷转入太阳能电池生产领域，有可靠信息的，如上海太阳能科技（原组件封装企业）已着手采购设备兴建 50MW 多晶电池生产线（现成厂房） 、上海交大泰阳投资 1 亿人民币兴建 20MW 多晶电池生产线一条（现成厂房） 、南京一投资者投资 1800 万美金兴建 20MW 多晶电池生产线（已在设计厂房） 、浙江绍兴一投资者投资 2 亿人民币建生产线（由于也要做组件封装，估计电池设计产能在 20MW） ，北京世华投资 3000 万美金建非晶生产线（明年底正式投产） 。还有一些项目正在论证之中。（2）中国太阳能电池需求状况中国太阳能市场从来就不是一个稳定的市场，2001 年行业内封
38、装企业终于盼来了国家光明工程先导项目，并于 2002 年正式招标实施，总规模达到 20MW，一时之间挤满所有封装厂的生产能力，但随后又毫无音讯使一批企业举步维艰，特别是国家项目付款条件的苛刻，更使当初承担项目的企业苦不堪言 【120】 。好在 2004 年 5 月以来欧洲特别是德国项目的启动，才真正再次挽救了中国光伏企业。同时使大家懂得唯有搏击国际市场，才是企业生存发展的唯一之途。2004 年 5 月至 10 月，欧洲企业在中国询单（组件）总数超过 200MW，但苦于电池片采购不足，实际采购量可能在 100MW 左右（能否按时交货还要看是否能够按时采购到足够的电池） 。根据最新初步统计，国内太
39、阳能组件封装企业的总能力已经超过 400MW，如表 12 所示，而能够采购到的电池不足 100MW，缺口至少在300MW 上下。表 12 国内晶体硅太阳能电池组件生产企业名录（数据由长沙万全科技有限公司提供）企业名称 组件封装能力 电池生产能力上海太阳能科技 70MW 无锡尚德 50MW 30MW上海超日 40MW 上海索赛斯 20MW 玉环阳光 30MW 山东力诺 30MW 宁波太阳能 20MW 5MW西安佳阳 30MW 西藏华冠 10MW云南半导体 10MW 5MW保定英利 20MW 10MW北京世华 10MW 张家港永能 20MW 上海交大泰阳 20MW 深圳能联 20MW 全部采购 S
40、HELL 片深圳珈伟 50MW 全部采购 AP，SUNPOWER 片其他 40MW 合计 490MW 50MW需外购电池数 370MW（不包括珈伟和能联）另外，中国是世界上最大的太阳能应用产品生产国，包括太阳能庭院/草坪灯、太阳能玩具、太阳能工艺品、太阳能道路标志指示灯、太阳能手电和收音机等，2004年电池消耗量预计超过 20MW（这些企业主要集中在广东、浙江和福建等地） ，并一直保持强劲的增长势头。（3） 来发展第一章 绪论中国太阳能事业的发展也经历了一波三折的过程，首先是上世纪 80 年代从南到北的一致行动，到 90 年代的苦捱苦熬，然后是 2001 年左右的突然爆发，2003 年的硬撑，
41、再到现在的一片光明 【19】 ，可惜由于电池片和其他原材料供应瓶颈问题始终无法解决导致很多封装厂只能望（定）单兴叹。于是有远见卓识的投资者纷纷转向进入太阳电池生产领域，希望乘这波大发展行情在行业内取得领先优势。作为世界上较早介入太阳能发电领域的国家之一，中国太阳能行业在过去 30 多年的发展中并没有落后西方太多，也就是说中国不乏太阳能领域的高级技术人才。但由于中国基础工业、特别是设备制造业较为薄弱，实验水平、特别是工业生产水平与西方国家有较大差距。中国太阳能发电市场的未来发展，笔者的观点是中国必将成为太阳能发电最重要的市场之一，可能真正大规模的市场形成比西方还要早。众所周知，中国是一个矿物能源
42、资源相对较贫乏的国家之一，根据目前国家的发展速度，中国可能是最先几个进入能源危机的国家之一，这一点中国政府不可能不看到，也不可能无动于衷的！而解决的途径只有两个：风力发电和太阳能发电（水力发电的发展潜力已经不大） ，风力发电有季节性和地域性，太阳能发电有昼夜和阴晴之分，所以两者都要上！中国电力装机容量在 2000 年就已经超过 300,000MW，未来十年这个数字至少翻一倍才能满足经济发展的需要，所以多种形式的发电、特别是风力和太阳能发电将是电力工业的重中之重！10 年内太阳能发电容量只要占电力总装机的 5%，就是30,000MW，这个数字是目前全球太阳能总装机容量的 10 倍（过去 30 年
43、装机量） ，超过中国太阳能目前总装机容量的 600 倍！这个数字还不包括中国尚有 2700 万户边远居民的供电，及其公共设施的供电（这些地区已经证明采用太阳能或风力发电更具有经济性） 。1.2.3 太阳电池降价趋势预测太阳电池的成本是制约光伏发电大规模应用的主要因素，而太阳电池的效率又是影响太阳电池成本的主要因素。随着太阳电池的技术进步，太阳电池的效率将会不断提高，成本将会逐年下降。表 13 和图 16 是 EUREC（欧洲可再生能源中心）1995 年对太阳电池发展的预测，经过近十年的发展，证明这项预测是比较准确的。从图中可以看出，如果目前光伏发电系统的价格为每瓦 6 欧元，在年产量增长率保持
44、20时，降价速率如果仅仅达到 10，预期的 2020 年系统价格降到 1.52 美元是不可能达到的，只有当年产量增长率保持 20时，降价速率达到 30，或当年产量增长率保持 30时（像过去 5 年的情况） ，降价速率达到 20（Epia scenario）时，才有可能达到预期的降价目标。按照过去几年的发展情况，这种可能性是存在的。表14 所示是我国太阳电池的降价趋势 【21】 。表 13 世界太阳电池技术发展预测（EUREC）太阳电池和部件 1995 2000 2005 预测 2010 预测晶体硅太阳电池试验室效率批量生产效率 单晶硅多晶硅2312-1524.7%15-17%13-15%25%
45、16-18%14-16%26% 20%薄膜硅太阳电池a-Si/c-Si 试验室批量生产CIS 试验室批量生产CdTe 试验室批量生产10%5%12%8%12%13.5%8%18.8%10%16%9%15%12%20%12%18%10%16% 13%20% 15%20% 12%太阳电池组件效率寿命寿命期衰降售价（欧元Wp ）（相应的电池价格）11-13% 3.013%25 年 5% 4.0 2.51530 年 3% 2.5 2.018 30 年 10% 2.0 1.5逆变器100负荷效率10负荷效率售价 （欧元VA） 500VA15KVA 5KVA95%85%1.51.00.896%90%1.2
46、0.50.697%92%0.60.30.3 98% 95%0.3系统价格（欧元Wp ）独立光伏系统并网光伏系统 8-12 84-5 5.0 3.5 3.0第一章 绪论图 16 光伏降价速率（LR ）和年产量增长率（GR）对发电系统价格的影响（RUREC 2002 年在英国 James&James 杂志上的预测）表 14 太阳电池的降价趋势预测 【21】国产晶体硅太阳电池及系统年度 组件生产能力(MWp)组件年产量(MWp)组件价格(元/Wp)系统造价(元/Wp)系统年产值(亿元)2000 4.5 2.1 42 80 1.682003 80 10 30 70 72005 120 30 30 50
47、 152010 200 180 20 40 722020 10000 9800 16 30 2940 价格指独立光伏系统。1.3 本论文研究的内容1. 常规太阳电池组件封装材料的性能分析与封装工艺的优化。2. 双面玻璃太阳电池组件层压封装方案的设计，封装材料的选型以及封装工艺的优化。3. 不同配方的改性 EVA 与盖板材料、背板材料的粘合性能，在太阳电池量子响应光谱段的透光性能，及耐热氧老化与紫外老化性能。4. 便携式集成光伏系统的方案设计、配件选型、性能测试及经济性分析。参考文献【1】 赵玉文，崔容强 我国太阳能光伏产业现状及发展，2003 年中国太阳能学会学术年会论文集 2003.10 P
48、9【2】 赵玉文，光伏发电在本世纪我国能源发展中的战略地位，中国太阳能学会2001 年学术会议【3】 赵玉文，光伏发电在本世纪我国能源发展中的战略地位，中国太阳能学会2001 年学术会议【4】 施敏， 现代半导体器件物理 ，科学出版社，2001【5】 黄昆等， 固体物理 ， 高等教育出版社 1988 年 10 月第 1 版，P366-367【6】 刘恩科，朱秉升， 半导体物理学 ，国防工业出版社，1977【7】 汪义川等，光伏发电基本知识，第七届光伏会议，200【8】 T. Sawada, N. Terada, S.Tsuge et al. High efficiency a-Si/c-Si
49、heterojunction solar cell. Conference Record the first WCPEC, Hawaii, 1994:1219【9】 Hitoshi Sakata, Takuo Nakai, Toshiaki Baba et al. 20.7%highest efficiency large area(100.5 2)HITTM cell. 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2000:7【10】赵玉文，林安中，晶体硅太阳电池及材料，太阳能学报特刊，1999：85【11】许洪华等，深圳国际园林花卉博览园 1MWp 并网光伏电站系统描述及效益分析，第八届全国光伏会议【12】Yoshihiro Hamakawa ， “Recent Advances in Solar Photovoltaic Technology and Its New Roles To the 21st Centurys Civilization Life”,Techn
