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碳中和光伏产业全面分析:三大优势,光电特性,万亿市场,光伏光热!

来源:江南娱乐-意甲尤文图斯亚
时间:2022-01-20 12:05:46
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碳中和光伏产业全面分析:三大优势,光电特性,万亿市场,光伏光热!今天我们开始讲碳中和系列,第一讲是光伏,本篇主要讲市场和光热,下篇讲光伏上游硅料硅片一、市场1. 三大优势转换效率最

今天我们开始讲碳中和系列,第一讲是光伏,本篇主要讲市场和光热,下篇讲光伏上游硅料硅片

一、市场

1. 三大优势转换效率最高、储量最大、成本下降最快、能源大三角

工业革命的核心是能源转换的革命,可再生并不是能源革命的关键因素,能源革命的关键是转换效率提升,人类目前所利用的能源类型,除核能外其本质来源都是太阳,化石能源煤炭石油是植物光合作用吸收太阳能储存于有机体的残留,风能是大气受热不均产生的对流,生物质能水能本质上都是太阳能通过二次或多次转换而来,在核聚变迟迟无法突破核裂变安全性太低的情况下,根据第一性原理,只有光伏是直接将太阳能转换为电能,转换效率最高!

每年到达地球表面的太阳能约有 130 万亿吨标准煤,相当于全球石油储量 400 倍、煤炭储量 300 倍,太阳系 50 亿年寿命可以认为是取之不尽,用之不竭,储量最大,若将撒哈拉沙漠全部安装太阳能电池板便足以供应全球目前用电量

度电成本下降最快全球光伏平均度电成本由 2010 年 0.378$/kWh 下降至2019 年 0.068$/kWh 降幅高达82%,2021年4月沙特 600MW 光伏 IP 项目中标价低至 1.04美分/kWh 折合人民币大约 7 分/度

中国实现碳中和需要光伏-特高压-新能源车能源大三角,对应清洁能源生产-传输-储能利用循环体系

2. 原理半导体光电特性

光伏是利用半导体的光生伏特效应(Photovoltaic Effect)而将光能直接转变为电能的一种技术,啥叫半导体、能带、PN结、光电特性等等请参考半导体全面分析(一)两大特性,三大政策,四大分类!

半导体掺入Ⅴ族元素(磷P砷As),V族元素相比Ⅳ族的外层电子多出一个,多出的电子能够作为导电的来源,这种掺杂手段被称为N(Negative)型掺杂
如果掺入Ⅲ族元素(如硼B氟化硼BF2),Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外层电子少一个,这种缺少电子的空位被称为空穴,空穴同样能够导电,对应的掺杂手段被称为P(Positive)型掺杂

当太阳光照射在表面,PN结附近的电子吸收能量变为移动的自由电子,同时在原来的位置形成空穴,当连接电池正负极形成闭合回路时,自由电子受到内电场的力从N区经过导线向P区移动,在外电路产生电流

对太阳光谱分析,99% 能量集中在 0.22~1.2um 波段,其中可见光 43%,红外线 48.3%,紫外线 8.7%,从光电转换效率来看,光伏电池最佳材料是禁带宽度为 1.5eV 的半导体,我们来挑一挑 1.1~2.0eV 范围内的材料

硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉为最理想的半导体光伏材料,其中碲化镉能带特征好,砷化镓高温特性好,硅工艺成熟度好

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