五千年(敝帚自珍)

主题:A Solar Grand Plan (太阳能宏伟蓝图)? -- PBS

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家园 【原创】简略的生产过程,是否耗电自己分析

生产太阳能电池几个阶段:

1/高纯度的石英矿砂,从开采到炼成97%纯度的硅铁,大量耗电耗油料——可对比炼铝

2/用纯度97%的硅铁,使用化学方法,反应生成多晶硅的原料三氯氢硅(另外一种专利生产方法用硅烷)。自然也是高耗能过程。

3/“西门子法”生产多晶硅,在很大的反应釜里,用高纯度的多晶硅籽晶细长条(筷子粗细),搭成一个倒写的“U”型,两个端头接石墨电极,通大电流,反应釜里的三氯氢硅分离,硅原子一个一个的沉积到籽晶上,最后达到六英寸左右粗细。多晶硅棒纯度能达到7个9以上。

4/手工用纯钨榔头把多晶硅棒敲成拳头大小的多晶硅块,卖到单晶硅棒或多晶硅锭生产厂家。

5/多晶硅块,微量的添加剂(太阳能中用硼,形成P型半导体)放到很大的石英坩埚里,单晶硅炉用的坩埚是圆形的,(多经硅炉用的坩埚是方形的)。石墨加热器,电加热多晶硅融化,炉子上部机构用一个晶体取向已知的籽晶(比如说[110]), 探到硅液面,然后程控缓慢拉起,拉出一根一米多长8英寸直径的晶棒,估计需要一个工作日(只是个人估计,我只是到车间看看而已,并非专家)。

6/晶棒滚圆,切方,然后用多线切割机切片,厚薄和晶棒直径(或边长)有关,小的可以切薄一点,大的可以厚一点,不会厚过0.75毫米。

7/然后就是耗能相对少些的电池片、组件生产流程了,不说也罢。

补充八卦几点:

3/中说的多晶硅生产,耗电大户,据说排在前列的德国瓦克公司,原先是个水电站,自己就是发电的。

5/,江苏某单晶硅生产公司的老板曾经跟我谈他们最大的优势,是当地发电厂有他公司很多股份。

6/,切片,当年挪威的Scanwafer公司,太阳能硅片业的龙头老大,其切片厂设在北极圈内,厂子旁边是个大湖,常年有取之不尽的低温淡水可以使用。水冷却费用没有了,好像工人三班倒也不是问题了,反正一年就是一个白天和一个黑夜……

前苏联有两个多晶硅生产企业,KCMP(吉尔吉斯)RCMP(俄罗斯),后来都不行了。

国内四川峨嵋,河南洛阳,也都生产多晶硅,产量都不大。近几年,国内多个地方建多晶硅生产线,建成是没问题的,能不能赚钱?拭目以待……,国内这种各自为政,一窝蜂的做法,赚钱很辛苦。

基本数据:1MW(兆瓦,峰值功率)电池片,消耗10吨太阳能级多晶硅

有进一步的兴趣?

www.recgroup.com

www.solarbuzz.com

关键词(Tags): #太阳能电池(大圆)#多晶硅#太阳能#电池片
家园 del
家园 很遗憾,上报的文章大多是记者写的
家园 找到一个数据关于太阳能电池制备能耗

认为太阳能生产是高能耗,实际上这是一个误区,也损害了太阳能产业的发展。多晶硅太阳能一般来说,能耗最高的就是多晶硅的生产,中国去年3/4的多晶硅材料是进口的,且都是从发达国家——美国、德国、日本进口,难道它们就不考虑污染和高能耗?现在还在扩产。

每公斤多晶硅初期生产耗能为500度电,最新的技术用100多度电就可以做出来。按照300度能耗测算,整个耗能是在3度/瓦。另外,还可以通过太阳能产出的电生产多晶硅。

薄膜电池技术水平更高,只需要1度/瓦。现在上海市更为关心的是薄膜电池的发展,其生产1瓦的能耗可以降到很低,比如0.6-0.8度/瓦。

上海交通大学教授崔容强这样声称:

“以德国为例,去年德国安装了150万千瓦的光伏发电系统,这150万千瓦的光伏发电系统在今后25年里面基本不需要维护,不需要任何燃料,有了阳光就能发电,对德国的环保事业有很大的贡献。”崔容强说。

  光伏的寿命是25年,这个寿命的定义和煤电站及核电站的定义不一样。它是指到25年之后它的输出功率下降20%,如果在25年之后再加上20%的扩容,它又是100%的光伏发电系统,就可以正常的发电。“所以今后的光伏发的电基本上是一个不需要成本的电,我们完全可以设想在50年以后,太阳能发电不需要任何成本,将进入到一个用电不要钱的时代。”崔容强对光伏产业的发展前景充满了信心。

家园 “3/4的多晶硅材料是进口的”,情况不是这样的

在我退出这个行业之前,也只有短短的几年之前,国内只有原739厂(峨嵋)还生产一点点,自用都不够。而739在国内光伏行业里所占的市场份额是在是非常的小。好像洛阳的740原来也生产一点。

说现在美国、德国、日本几乎占有世界多晶硅生产量的99%以上,也几乎没什么错误。关于污染和高耗能,就像人家的其他工业一样,管理得很好。至于国内的情况,就当我什么都不不知道好了,希望给子孙后代留一点干净的土地、水源和空气吧!

再多罗索一点,世界范围内,太阳能用多晶硅很大一部分,来源于半导体行业的下脚料,在拉太阳能级单晶硅棒、铸多晶硅锭之前,必须用化学方法洗料,除去废料表面的扩散层,金属镀膜,氧化层,坩埚碎渣等等,用什么东西洗料是商业秘密。化学系的同学看到除什么东西留什么东西就能猜到个八九不离十。

国内这个行业的实际情况,废气直接排到大气中了,废液废水,到河里地下了。更遗憾的是,这种来自发达国家的废料又绝大部分是在中国洗净的。因为排污问题引起的械斗,我自己就经历过两次。

个人认为,这个行业对中国工业的意义,远远小于大飞机,航母,还有其他军事工业。

家园 河北邢矿开建全国最大多晶硅原料产地

全国现有三氯氢硅企业10家,年总产能仅8万吨,折合多晶硅8000吨,每生产1MW的非薄膜光电池需要10吨多晶硅。

邢矿新装置年产4万吨三氯氢硅。

外链出处

省材料要用碲化镉薄膜太阳能电池,300~340公斤碲化镉即可以满足1MW太阳能电池的生产需要。考虑到碲的密度为6.25g/cm3,镉的密度为8.64g/cm3,则130~140公斤碲即可以满足1MW碲化镉薄膜太阳能电池的生产需要。工业上,碲主要是从电解铜或冶炼锌的废料中回收得到。据相关报道,地球上有碲储量14.9万吨,其中中国有2.2万吨,美国有2.5万吨。

家园 根据已有的数据回答一下

用第一代的晶硅太阳能电池发电,生产1兆瓦(1000瓩)电池组耗用10吨多晶硅,根据最落后生产工艺,每公斤多晶硅需要500度电(现在是100度电),总共耗电500X10X1000=5百万度。

一个1000瓩的电池组按照在沙漠地区每年发电时间2500小时计算,总共是1000X2500=2.5百万度,所以在第二年结束的时候产出电能和制造消耗电能持平,在第三年开始净产电能,在25年后,这套电池组还可能有80%的产能。

家园 这个行业是人类的最后解决方法,比飞机航母意义大得多

个人认为,这个行业对中国工业的意义,远远小于大飞机,航母,还有其他军事工业。

不敢认同飞机航母的重要性。至少飞机航母解决不了中国能源问题。

 现在中国面临非常好的发展机遇。根据我们最近的研究统计,中国的太阳能生产能力是世界第一,产量也差不多是世界第一,超过日本和美国,跟德国不相上下。中国有丰富的太阳能资源,如果把太阳和其他能源加在一起,储能就可以满足中国所有能源的需求。我认为,中国现在已经面临的一个新的发展机遇,就是要大力发展太阳能。我们可以参考日本,去年12月份他们发布了一个规划,光伏发电在2020年要降到14日元一度电,到2030年降到7个日元一度电,如果日本人真正做到了,那么2030年还有谁愿意再用其他能源呢?这是值得我们进一步思考的问题。

家园 太阳能一样解决不了中国的能源问题

这是我在您这儿最后一个根贴。顺便说一句:我所写的,包括数据,都是几年前实际工作中的记忆。不是网上Search来的。难免记忆不准……

家园 我们今天用的恰恰是古董的太阳能

太阳能一样解决不了中国的能源问题

大飞机用的燃料就是化石能源,是亿万年前储存的太阳能,拿到现在用而已。

太祖说过一万年太久,只争朝夕。古董太阳能即将耗尽,为什么不把现有的太阳能利用起来呢?

每40分钟太阳投射到地球上的能量相当于2007年全球全年能耗,如果太阳能电池转换效率为15%,用地球1%的表面积做太阳能发电(地球沙漠表面积为4.7%),暂不计算屋顶太阳发电,那么我们只要1000小时光伏发电就可以了,还不包括风能水能这些太阳能。

在最后跟帖后的最后跟帖。

家园 写得太好了,感激不尽!
家园 薄膜是否会完取代多晶硅?

薄膜的成本优势很明显。

但在效率上,多晶硅还是有那么一点优势。屋顶的市场会被薄膜占领还是多晶硅呢?

家园 多晶硅也有薄膜型

应该说硅薄膜类(非晶硅a-Si、微晶硅c-Si、堆栈型a-Si/ c-Si等)与化合物半导体类(铜铟镓硒CIS/CIGS、碲化镉CdTe)薄膜型都有优势。

这些电池会共存。

家园 严谨!那非薄膜型还有戏么?
家园 也可能有戏,至少在目前还是主力

但是在技术领域内进展太快,产品淘汰率太高。

不过制造厂商转型应该是很快的,只是不要搞成电视显像管工业那样狼狈。

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