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光伏材料制备技术

一、“光伏材料”释义

光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料,目前主要是单晶硅和多晶硅。光伏材料又称太阳电池材料,只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。致力于降低材料成本和提高转换效率,使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争,从而为更广泛更大规模应用创造条件。

太阳能光伏电池原理

目前,中国太阳能光伏电池板和组件产量占据世界总量的一半。它引领着全世界开始使用化石燃料替代品的新时代。中国是世界工厂,太阳能电池板在中国的生产成本也是世界最低的。GTM研究公司(GTM Research)表示,其中近一半制造商(88家公司)将关闭他们设在美国、欧洲和加拿大等国的工厂,对这些公司而言,在这些国家生产太阳能电池板的成本已变得过于高昂。他表示,中国已成为太阳能电池板主导生产国。
因此,光伏材料加工企业在中国将大有作为,将扮演“世界绿色动力源泉”的角色。

二、能源危机背景
 
    中国是世界工厂,能源是中国工业的引擎,没有电力,华东、华南、东北京津塘工业密集的地区就没法生产。南京大学闵乃本院士认为,目前所谓的能源危机只能说是化石能源存在危机。化石能源是指石油、天然气和煤。地球花了46亿年时间为我们积累的煤、石油和天然气,我们只用了几百年就差不多开采殆尽。据估计,世界化石能源可维持的年数是:石油46年,天然气65年,煤169年。美国能源部信息局乐观地预计,石油极限产量最早将出现在2021年,最迟是2112年,距今还有105年。
 
    目前,传统的能源主要为烧煤进行火力发电、水力发电为辅助、部分核电,另外还有少量风力发电。
    烧煤进行火力发电污染大,而且化石能源殆尽后无法继续;水力发电中国已开发到了80%,到了极限;而核电技术人类还无法成熟地掌握,日本福岛核电站出事后,各国核电站难以报批。风力发电的转换率则比太阳能光伏发电更低。
 

太阳能光伏电池

 
三、光伏发电产业成熟
    在国际上,光伏发电技术的研究已有100多年的历史。目前这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳电池,1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上。
    1973年太阳能技术开始民用。2002年,国家有关部门启动“送电到乡工程”,在西部七省区的近800个无电乡所在地安装光伏电站,该项目拉动了我国光伏工业快速发展。
    截止到2004年底,我国太阳电池的累计装机已经达到6.5万千瓦。 目前,我国太阳能市场每年以20%以上的速度递增,国家已将太阳能应用产业列为重点支持的新能源产业之一。 
 
 

太阳能电池板

四、太阳能光伏电站在国外的市场应用
    
    日本的光伏建筑在实际应用中,用户未必直接用自己发的电,可能白天家里没人,或者用电很少,富余的电就发送到大电网上,晚上就直接用大电网的电。对大电网来说可再生能源进来了,整体上白天工业用电更多,实际上建筑屋顶的光伏发电用在了工业领域等其他功能上,这是算了一个总账。白天卖给大电网的电假如是一度两元,用大电网的电一度只有一元,这样发电户可能是赚钱的。
    日本还出现租赁建筑屋顶进行太阳能发电的业务受到企业和地方政府的热切关注。
    开展公寓建筑承包及出租业务的日本Leopalace21公司9月开始实施“屋顶租赁中介”业务,为公寓所有者和开展太阳能发电业务的企业牵线搭桥。企业可在屋顶上设置太阳能发电系统,利用可再生能源电力固定价格收购制度(FIT),出售所发电力。作为屋顶使用费,将向公寓所有者支付售电收入的3%左右。
 
五、太阳能光伏电站在国内的市场应用
 
     对于中国,也有类似的企业,以中科恒源为典型代表。他们利用网络卫星电子地图,考察国内各高新区的大面积工业厂房屋顶或成片的商业街屋顶,与高新区合作开发太阳能光伏屋顶电站。
     相关数据显示,全国既有建筑面积超过400亿平方米,其中,住宅建筑占70%,工业建筑占15%,公共建筑占15%。从数据上看,尽管工业建筑所占比例不大,但结合收益率以及用户的需求来看,工业建筑的光伏屋顶项目却是最具市场爆发力的部分。
     根据业内人士的测算,在不考虑融资成本的情况下,一个2万平米的屋面,如安装2兆瓦光伏电站,按每瓦9元的投资成本计算,投资总额为1800万元。如果年发电210万度,每度电按1元计算,年发电收益是210万元。在无电价补贴的情况下,大约需要8.6年收回投资。如果每度电再补贴0.45元,则不到6年即可收回投资。
    珠海兴业太阳能总工程师罗多则介绍说,我国约拥有国家级开发区131个,省级开发区1500多个,其内部建筑物大多是比较低矮、平整的厂房,非常适合发展光伏项目。“发展光伏对于一些耗能大户而言,可谓是一举多得,既可以解决用电高峰期遭遇的错峰限电问题,又可以通过发电来获得相应的收益。”罗多表示。
 
    不少人觉得太阳能光伏电站这是未来产业,其实在资本运作化的今天,太阳能高科技已不算稀奇了,不必说大的案例,就拿湖南来说吧。
    2011年11月5日,太阳能光伏地下通道项目:此项目在长沙市岳麓大道市政府大楼附近,全国首条由太阳能供电、LED照明的地下通道正式供电亮灯。该项目由湖南神州光电能源有限公司设计建造完成,其中核心的太阳能供电系统曾为世博会中国馆立下汗马功劳,从而引起了世界范围内的广泛关注。
    2012年5月21日,世界上最大的光伏屋顶电站项目:此项目是湖南兴业太阳能投资5亿元在湖南湘潭九华建设的20MW屋顶光伏电站,2011年12月22日并网运行,2012年5月21日通过验收。
 

湖南兴业太阳能建设的太阳能屋顶电站

    2013年4月,湖南安沙武警营房光伏发电项目,此项目是2011年金太阳示范工程项目,由中科恒源科技股份有限公司承建。
    2013年10月,湖南省内最大光伏发电示范项目:2011年7月,株洲国家高新技术产业开发区决定利用标准厂房及所有行政办公和商业用房,建设50MW光伏发电项目。去年,该项目一期集中连片20MW光伏发电示范项目列入国家“2012年金太阳示范工程目录”,国家财政补贴1.1亿元。该项目总投资2.36亿元,于6月6日开始建设,建设完成后将成为湖南省内最大光伏发电示范项目。
    2013年5月14日,长沙岳麓区悦禧国际山庄分布式屋顶电站:湖南神州光电能源有限公司承建的一座装机容量3千瓦的太阳能分布式光伏电站,将太阳能电池板安装在了别墅群屋顶的南面发电,太阳能电池板发的电通过专用线路,输送到地下室的蓄电池组,地下室安装了切换电源,可以实现太阳能电源和市网电源的自动切换。
    2013年6月8日,湖南首个家庭光伏电站:湘潭市民刘锐在湘潭岳塘区湖工花园屋顶上建设的。
    2013年8月2日,湖南理工职业技术学院承接湖南省语言文字培训测试中心(简称“语委办”)的太阳能屋顶电站项目的设计和施工,2013年8月26日竣工发电。
    2013年11月15日,岳阳首个家庭光伏电站:岳阳平江县东塔乡红星村村民曾英雄投资建设的光伏发电站通过1周试运行,成功并网发电。每年能发电约2000千瓦时左右,能实现用电自给自足。
    2013年11月25日,湖南高校首个自建太阳能屋顶电站项目:湖南理工职业技术学院光伏教学团队带领学生在其实训楼上建设了200KV的太阳能光伏屋顶电站。
 
六、光伏材料制备技术专业的人才培养
培养目标
培养德、智、体、美、劳全面发展,具有现代企业意识,适应经济建设发展需要,掌握光伏产业链中太阳能光电建设工程及各种应用产品基础理论知识、基本方法和基本技能,动手能力强、素质高,在太阳能光电工程、新能源光电应用技术转换、储存及相关领域从事生产运行、技术管理、产品检测与质量控制等工业的高级应用型专门人才。

 

 

 

主干课程
光电原理、电工电子技术、半导体物理与器件、光学功能材料、光电子器件工艺基础、工程光学、光电子学、光伏技术与工艺、直拉单晶硅工艺技术、多晶硅制备工艺技术、硅片加工技术、光伏电池制备工艺、光伏材料加工设备应用、触摸屏与PLC等。


 

光伏材料加工与应用专业学生实习

光伏材料加工与应用专业学生实习

七、就业方向
在太阳能光伏产业的生产企业,从事光伏材料加工、光伏产品生产技术员、检测与质量控制员、生产技术管理、生产调度,设备维护工程师等岗位的工作。
目前,如下公司大量要光伏人才:
皇明洁能控股有限公司、中国兴业太阳能技术控股有限公司、湖南神州光电能源有限公司、湖南天利恩泽太阳能科技有限公司、尚德电力控股有限公司、浙江正泰太阳能科技有限公司、中科恒源科技股
份有限公司、湖南共创光伏科技有限公司、湖南天赐阳光太阳能有限公司、晶澳太阳能科技有限公司、九江市旭阳光电科技有限公司、保利协鑫能源控股有限公司、江西开昂科技股份有限公司、常州天
合光能有限公司、江西日普升能源科技有限公司、昱洲新能源有限公司、苏州阿特斯阳光电力科技有限公司、英利绿色能源控股有限公司、中电集团第四十八研究所、苏州晶能科技有限公司。

 

太阳能光伏专业部分校企合作单位

八、光伏材料制备技术专业前景
  第一,全球太阳能需求将持续成长。在2013到2014年期间,全球太阳能市场年度需求量预计将达到30到40GW的水准。在未来的四到五年里,政策仍然将是主要太阳能市场的最大驱动力。此外,太阳能模组和其他系统设备的价格对市场需求有着越来越强的影响。
  第二,太阳能市场将进一步全球化。新兴市场的范围和所占比重都将有所扩大,值得注意的国家包括:南非、沙乌地阿拉伯、以色列、智利、巴西、墨西哥、泰国、印尼、马来西亚、菲律宾等等。
  第三,中国太阳能市场将占据举足轻重的地位。由于中国政府采取优惠政策扩大内需,预计中国市场将在2013年挑战全球第一的位置,如何有效开发中国市场将是对太阳能企业的一大考验。
  在中国政府鼓励支持国内太阳能产业发展的态度明确之后,各地政府都在采取积极措施发展太阳能产业,西北地方政府的动作尤其引人瞩目。青海省格尔木回圈经济工业园区多个输变电工程相继开工建成,甘肃金昌市新能源产业园引入大量用电企业就地消纳太阳能发电,新疆哈密积极打造全国最大的太阳能发电产业基地,在“十二五”期间西北地区的大型太阳能地面电站将有望得到进一步发展,而长期困扰电站开发商的发电送出难题也正在逐步得到解决。
  在中国仅西北地方五个省在2013年的新增太阳能安装量有望超过2.6GW的水准。另一方面,在中国东部地区“金太阳”示范工程项目也越来越得到太阳能企业的重视。在2012年底公布的该年度第二批“金太阳”核准装机量达到2.83 GW,大幅超过了产业的普遍预期,全年的“金太阳”示范工程项目规模达到4.5 GW,为2013年中国太阳能屋顶市场的快速成长打下了坚实基础。
  第四,产业整合将逐步深化。从全球供应链角度来看,2012年不同生产环节的产业集中度差距变大。虽然多晶硅与硅芯片市场领先企业的产量已经有较大优势,电池和模组段前十名品牌的市场总占有率仍然不足50%,预计在未来两年中将进一步整合。

九、点评
太阳能光伏行业,新兴绿色行业,就业前景好!2010年上海世博会更是给我们指明了方向——未来的城市,未来的世界是太阳能的!

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