晶硅太阳能技术的现状与未来展望
太阳能技术的发展现状与前景

太阳能技术的发展现状与前景一、发展现状随着能源资源的日益枯竭和环境问题的愈加严重,太阳能作为一种清洁的、可再生的能源,受到越来越多的关注和重视。
从目前的发展情况来看,太阳能技术已经取得了令人瞩目的进展。
1、太阳能电池技术太阳能电池技术是当前太阳能技术的核心之一,其主要应用是将太阳光转化为电能。
近年来,太阳能电池的效率不断提高,特别是在多晶硅、单晶硅、薄膜太阳能电池等领域,效率已达到了20%以上,这使得太阳能技术的应用范围更加广泛。
2、太阳能热利用技术太阳能热利用技术主要是利用太阳能产生热能,进行供热、供暖、制冷等。
目前,太阳能热利用技术已经应用于工业、民用领域,如太阳能热水器、太阳能空调等,这些都是通过太阳能进行环保节能的绿色能源。
二、未来发展趋势未来太阳能技术的发展趋势主要体现在三个方面:效率、成本和应用。
1、提高效率未来太阳能技术发展的关键是提高太阳能电池的转化效率,这也是目前太阳能技术发展的重中之重。
从技术层面来讲,双面电池、多晶硅电池等高效太阳能电池已经开始应用。
在未来,有可能通过镜面反射、太阳能追踪和集中光伏等技术策略,使太阳能电池的效率达到甚至超过30%。
2、减少成本太阳能技术的发展面临的另一个挑战是成本问题。
随着技术不断进步和规模效应的逐步体现,太阳能产品成本在不断下降。
未来,随着材料成本的降低、生产效率提高,太阳能技术的成本也将进一步降低。
3、扩大应用未来太阳能技术的发展不仅是在原有的领域应用上发力,更是通过技术升级和应用拓展,实现更广泛的应用,如大规模光伏发电、太阳能汽车、太阳能建筑等。
一方面,这需要政策和市场的扶持,另一方面也需要太阳能技术的不断提高和升级。
三、未来需解决的问题尽管太阳能技术在近年来取得了很大的进展,但是其发展仍然面临一些挑战和问题。
1、技术瓶颈太阳能技术的发展受制于物理学等学科的限制,目前的太阳能电池效率尚未达到理论上的极限。
除了提高电池的转化效率,还需要通过技术创新突破其它瓶颈,如太阳能电池的稳定性、耐久性等。
2024年晶硅太阳能电池市场分析现状

2024年晶硅太阳能电池市场分析现状1. 引言随着对可再生能源的日益重视,太阳能电池作为一种清洁能源转化技术,在能源领域中占据重要地位。
晶硅太阳能电池因其高效转换率、较长的使用寿命和成熟的生产工艺而成为市场主流。
本文将对晶硅太阳能电池市场的现状进行详细分析。
2. 晶硅太阳能电池的基本原理晶硅太阳能电池利用晶体硅材料的能带结构将太阳光能转化为电能。
当光子通过晶格结构的晶硅材料时,会激发电子从价带跃迁至导带,形成电子-空穴对。
通过引入P-N结构,可以形成电流,进而输出电能。
3. 晶硅太阳能电池市场规模根据市场研究机构的统计数据,在过去几年中,晶硅太阳能电池市场规模持续增长。
据预测,到2025年,全球晶硅太阳能电池市场规模将达到XX亿美元。
4. 晶硅太阳能电池的主要应用领域晶硅太阳能电池已经广泛应用于多个领域,包括但不限于:4.1 家庭光伏电站随着可再生能源的普及,越来越多的家庭开始安装光伏电站,其中晶硅太阳能电池作为主要的光伏组件。
4.2 商业和工业应用晶硅太阳能电池在商业和工业领域也得到了广泛应用。
例如,一些大型商业建筑通过安装太阳能电池板来减少能源消耗并节省能源费用。
4.3 农业领域晶硅太阳能电池在农业领域的应用越来越受到关注。
在农村地区,农民可以利用太阳能电池为农业灌溉系统和温室提供电力支持。
5. 晶硅太阳能电池市场竞争格局晶硅太阳能电池市场竞争激烈,主要竞争者包括国内外多家厂商。
虽然面临着来自其他太阳能技术的竞争,但晶硅太阳能电池的高效转换率和成熟的工艺使其在市场上保持了较大的份额。
6. 晶硅太阳能电池市场的发展趋势晶硅太阳能电池市场将继续保持稳定增长,并出现以下发展趋势:6.1 技术进步随着科技的不断进步,晶硅太阳能电池的效率将继续提高,同时成本将进一步降低,推动市场发展。
6.2 政府政策支持许多国家和地区已经制定了支持太阳能电池产业的政策和补贴措施,这将为市场带来更大的发展动力。
6.3 新兴市场需求增加随着对可再生能源需求的增加,一些新兴市场开始重视太阳能电池技术,并逐渐引入晶硅太阳能电池。
太阳能光伏技术研发及应用现状与前沿

太阳能光伏技术研发及应用现状与前沿太阳能光伏技术是当前最为热门的新能源技术之一,在世界范围内得到了广泛应用和推广。
以下为太阳能光伏技术的研发及应用现状与前沿的相关参考内容:1. 研发现状(1)晶薄太阳能电池技术晶薄太阳能电池技术是近年来快速发展的一种新型电池技术,其具有体积小、重量轻、柔性好、透明性高等优点,在建筑物、交通工具等领域有广泛应用前景。
(2)高效太阳能电池技术高效太阳能电池技术是目前太阳能光伏技术研发的热点之一,主要集中在晶体硅太阳能电池与薄膜太阳能电池等方面。
研究人员通过材料优化、外延生长技术、光学设计等手段,不断提高太阳能电池的转化效率和稳定性,使其在实际应用中具有更高的性价比和可靠性。
(3)钙钛矿太阳能电池技术钙钛矿太阳能电池技术是一种新兴的太阳能电池技术,在高效性和较低生产成本方面具有潜在优势。
目前研究人员已经通过材料改进和制备工艺优化等措施,使得钙钛矿太阳能电池的转化效率逐步提高,并在实验室条件下达到了超过25%的高效率。
2. 应用现状(1)太阳能光伏电站太阳能光伏电站是目前太阳能光伏技术最为成熟的应用之一,其集中式装置能够实现大规模电力供应,具有内部化风险少、经济效益高等优点。
目前全球已建成的太阳能光伏电站已经突破1000GW,其中新能源光伏发电占比逐年增大。
(2)户用太阳能光伏发电系统户用太阳能光伏发电系统是近年来得到广泛应用的分布式光伏电站,其具有方便快捷、灵活可调等优点,能够满足家庭、企事业单位等不同需求的供电需求。
目前,我国已建成众多的户用太阳能光伏发电系统,为新能源的普及和推广做出了重要贡献。
3. 应用前沿(1)光伏-储能技术光伏-储能技术是近年来新兴的技术热点之一,其能够解决光伏电站存在的间歇性供电问题,提高太阳能的利用效率和经济效益。
目前,光伏-储能技术已经在我国多个城市实现了应用,并取得显著成效。
(2)可穿戴太阳能光伏设备可穿戴太阳能光伏设备是太阳能光伏技术应用的新型领域,包括太阳能手表、太阳能背包、太阳能充电宝等多种应用形式。
太阳能技术的发展现状与未来趋势

太阳能技术的发展现状与未来趋势太阳能作为一种清洁、可再生的能源,近年来受到了越来越多的关注。
它不仅可以减少对传统化石能源的依赖,还可以降低对环境的污染。
目前,太阳能技术已经取得了一些突破性进展,并呈现出明显的发展趋势。
首先,光伏发电技术是太阳能技术的重要组成部分。
光伏发电利用光电效应将太阳能转化为电能,已经成为目前应用最广泛的太阳能利用方式之一。
随着太阳能电池的研发不断进步,光电转换效率也在不断提高。
传统的硅基太阳能电池已经取得了较高的转换效率,但是其制造成本还相对较高。
因此,研究人员正在积极探索新型的太阳能电池材料,如有机太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池等,以提高太阳能电池的转换效率和降低制造成本。
其次,太阳能光热技术也具有重要的应用前景。
太阳能光热技术利用太阳能将光能转化为热能,广泛应用于水加热、房屋供暖和工业生产等领域。
目前,太阳能光热技术的研究集中在提高集热器的效率和传输热能的方式上。
一些新型的集热器材料如聚合物材料、纳米材料等,具有较高的吸收率和热传导性能,可以提高太阳能光热系统的效率。
此外,太阳能光热技术还可以与传统的燃煤、燃气发电等方式相结合,实现能源的综合利用。
未来,太阳能技术的发展趋势主要集中在以下几个方面。
首先,研究人员将继续改进太阳能电池的效率和稳定性,以提高光伏发电系统的整体性能。
例如,采用多晶硅、钙钛矿等新型电池材料,能够显著提高光伏发电的效率和稳定性。
同时,通过优化光伏组件的设计和安装方式,进一步提高太阳能电池的利用率。
其次,太阳能光热技术将实现更广泛的应用。
随着集热器材料的不断改进和热能传输技术的创新,太阳能光热系统将成为水加热、空调供暖、工业生产等领域的主要能源供应方式。
特别是在光热发电领域,通过优化光热发电系统的设计和运行,提高光热发电的效率和可靠性,可以实现太阳能的大规模利用。
此外,太阳能储能技术也是未来的发展方向之一。
由于太阳能的不稳定性,储能是解决夜间或阴天无法产生电能的关键。
太阳能光伏行业发展现状与前景

太阳能光伏行业发展现状与前景近年来,太阳能光伏行业成为了全球关注的焦点。
作为一种清洁、可再生的能源形式,太阳能光伏被广泛用于发电、供热和热水供应等领域。
本文将从技术发展、市场需求和政策支持三个方面,探讨太阳能光伏行业的发展现状与前景。
首先是太阳能光伏技术的发展。
随着光伏技术的不断进步,太阳能发电的效率和成本得以显著提高。
首先,太阳能电池的效率显著提升。
早期的晶体硅太阳能电池效率不高,但随着多晶硅和单晶硅太阳能电池的发展,效率得以大幅提升。
其次,薄膜太阳能电池的出现进一步拓宽了应用领域。
薄膜太阳能电池具有轻薄柔性、成本低等优势,可用于建筑物外立面、汽车车顶等多个领域。
此外,太阳能光伏技术与其他能源技术的结合也在不断深化,如太阳能光伏与储能技术的结合,为消纳可再生能源提供了有效的解决方案。
其次是市场需求的推动。
随着环境问题的日益凸显和能源结构转型的推进,全球对清洁能源的需求不断增长。
太阳能光伏作为最具发展潜力和实用性的清洁能源之一,凭借其绿色环保、稳定可靠的优势,受到了广泛的关注。
国内外市场对太阳能光伏产品的需求逐年增长,尤其是在一些发展中国家和地区,由于能源需求的迅速上升和能源供给的薄弱,太阳能光伏被视为重要的能源选择。
此外,新兴应用领域如农业、交通运输等对太阳能光伏的需求也在逐渐增加。
市场需求的不断扩大为太阳能光伏行业的发展提供了有力支撑。
最后是政策支持的重要性。
政策一直被认为是推动太阳能光伏行业发展的重要因素。
政府在太阳能光伏产业发展中颁布和实施各种扶持政策,如税收优惠、资金补贴、用电优惠等,鼓励投资者和企业积极参与太阳能光伏项目。
此外,政府还对太阳能光伏技术研发进行资金支持和项目引导,推动技术创新和产业升级。
可再生能源配额制度的出台进一步推动了太阳能光伏行业的发展。
政策支持的动力为太阳能光伏行业的可持续发展提供了坚实基础。
展望未来,太阳能光伏行业仍然面临一些挑战和机遇。
首先是技术创新的推动。
晶硅光伏发展现状

晶硅光伏发展现状
晶硅光伏发展现状
随着全球环保意识的提升和能源消费结构的转型,光伏发电逐渐成为清洁能源领域的热门话题。
晶硅光伏因其成熟的技术和较高的能量转换效率成为光伏市场的主流之一,下面将针对晶硅光伏的发展现状进行详细分析。
1.技术水平逐步提升。
晶硅光伏在太阳能电池技术上有着较为成熟的技术体系,不断通过技术升级,提高了电池的效率,在组件级别,主流厂商的晶硅电池组件转换效率在20%以上。
2.产业链条完善。
晶硅光伏的产业链比较完整,从多晶硅等硅材料的生产、太阳能电池的制造到组件的装配,以及光伏发电站建设与运营都具有成熟的制造能力。
尤其是在中国,晶硅光伏产业历经多年的快速发展,形成了具有较为完整的产业链条和成熟的供应链体系。
3.发展有望持续增长。
随着成本的不断降低和技术的不断提升,晶硅光伏的应用范围不断扩大,且国家对可再生能源的政策支持力度不断加大,为晶硅光伏的发展带来重要的推动力。
预计未来几年,晶硅光伏市场规模将不断扩大。
4.面临市场竞争压力。
晶硅光伏目前已具有成熟的技术和较高的转换效率,但随着其他新兴能源技术的快速发展,市场竞争压力也在增加。
此外,随着市场需求日益多样化、多维化,晶硅光伏也需要不断亟待升级和改变。
总之,晶硅光伏作为光伏市场的主流之一,具有成熟的技术和较为完整的产业链条,在未来仍将持续发挥重要的作用。
2023年单晶硅行业市场发展现状
2023年单晶硅行业市场发展现状单晶硅是一种高纯度的硅材料。
由于其出色的电学性能、热学性能和机械性能等特性,被广泛应用于半导体、太阳能电池、LED、光纤、光电器件等众多领域,是现代信息技术和可再生能源的重要基础材料之一。
在当前大力发展数字经济、推进绿色能源转型等政策的推动下,单晶硅行业迎来新的发展机遇,市场需求稳步增长,行业市场发展现状也日益明朗。
一、全球单晶硅市场需求旺盛半导体、太阳能电池、LED、光纤、光电器件等领域的飞速发展,使得单晶硅的市场需求呈现稳步上升的趋势。
目前,全球单晶硅市场需求约为18万吨/年,预计到2025年市场规模将达到30万吨/年以上。
其中,半导体行业市场需求占比较大,约占总需求的65%左右,太阳能电池和LED等市场需求也占据相当比重。
二、我国单晶硅产业持续发展我国单晶硅产业近年来持续发展,成为全球单晶硅生产和消费的重要国家之一。
据统计,2019年我国单晶硅产量达到10.2万吨,全球占比约为25%。
同时,中国单晶硅生产企业不断增加,竞争格局逐渐明朗。
行业标杆企业贝特瑞、晶晶科技、龙头企业中芯国际等已经成为世界一流的单晶硅制造商。
预计未来我国将会进一步加强对单晶硅的投资建设,促进单晶硅产业的稳步发展。
三、技术创新与成本控制成关键单晶硅的制备工艺复杂,生产成本较高,是制约单晶硅产业发展的重要因素之一。
技术创新和成本控制成为单晶硅企业迫切面对的挑战。
目前,国内外单晶硅企业正在加强关键技术研发,努力提升单晶硅生产效率和质量,压缩生产成本。
同时,企业之间的竞争将会进一步激烈,市场格局将逐渐形成,规模化和集中化程度也将不断提升。
四、太阳能电池市场推动单晶硅需求增长太阳能电池作为单晶硅产业的重要应用领域之一,近年来市场需求快速上升。
数据显示,全球太阳能电池市场规模从2014年的100GW逐步增长到2020年预计的150GW以上。
目前,在核心单晶硅材料应用领域,针对太阳能电池制造的单晶硅的需求增幅较大,未来市场需求将继续保持快速增长,将成为单晶硅市场的主要增长动力。
太阳能光伏技术发展现状与前景展望
太阳能光伏技术发展现状与前景展望太阳能光伏技术是近年来备受瞩目的一项能源技术。
随着人类社会的不断发展和进步,对能源的需求也越来越大。
而传统的化石能源虽然能够为人们提供源源不断的能量,但也给地球带来了严重的环境问题。
太阳能光伏技术是一种绿色、环保的能源技术,是应对能源问题的重要途径。
本文将围绕太阳能光伏技术的发展现状和未来前景展开探讨。
一、太阳能光伏技术的发展历程太阳能光伏技术起源于20世纪50年代,当时科学家们通过研究将光转化为电能的现象,开创了太阳能光伏技术的先河。
60年代末,由于石油危机的影响以及对环境保护的意识加强,太阳能光伏技术得到了迅速发展。
在此后的几十年中,太阳能光伏技术得到了不断的改进和优化,从最初的单晶硅电池逐渐发展到多晶硅电池、非晶硅电池、有机制造太阳能电池等各种形式。
二、太阳能光伏技术的现状目前,太阳能光伏技术已经从实验室阶段发展成为商业化的产业。
根据国际能源署的数据显示,2019年全球太阳能光伏输电装机容量达到了626GW。
在中国,太阳能光伏技术得到了国家政策的大力支持,成为了重点发展的新兴产业。
截至2020年,全国累计光伏发电装机容量超过200GW,占全球总容量的四分之一以上,成为全球最大的光伏市场。
三、太阳能光伏技术面临的挑战尽管太阳能光伏技术在近几年得到了迅猛的发展,但仍然面临着一些挑战。
首先,光伏电池的成本仍然较高,需要进一步降低成本,才能更好地推广应用。
其次,稳定性和可靠性方面仍然存在一些不足,需要不断优化和改进。
此外,太阳能光伏技术还面临着光照不充分、环境污染等问题。
四、未来太阳能光伏技术的发展前景对于太阳能光伏技术的未来,有人预测太阳能光伏技术将成为世界上主要的能源来源之一。
这是因为太阳能光伏技术具有广阔的发展前景。
首先,随着技术的不断进步,光伏电池的转化效率将会大幅提高,更好地满足人们对能源的需求。
其次,太阳能光伏技术具有良好的环保性质,不会对环境造成污染,并且可以减少化石能源的使用,改善环境。
晶硅太阳能电池发展状况及趋势
晶硅太阳能电池发展状况及趋势
晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池类型之一。
它的主要优点是高效率、长寿命、可靠性和稳定性。
随着太阳能技术的发展和市场需求的增加,晶硅太阳能电池的发展也在不断进行中。
从技术角度来看,晶硅太阳能电池的发展主要从以下方面进行:提高电池效率、降低制造成本、提高可靠性和稳定性、以及探索新的应用领域。
其中,提高电池效率是最核心的问题之一。
目前,晶硅太阳能电池的最高转换效率已经达到了22%,并且还有一些实验室级别的研究在不断推进效率的提高。
从市场角度来看,晶硅太阳能电池的应用领域也在不断扩展。
除了传统的屋顶光伏系统和太阳能发电站,晶硅太阳能电池还可以应用于建筑一体化、太阳能汽车、无线传感器网络等新兴领域。
这些新应用领域将为晶硅太阳能电池的市场需求提供更广阔的空间。
总体来说,晶硅太阳能电池在技术和市场上的发展仍然具有很大的潜力。
未来,随着太阳能技术的不断成熟和市场需求的不断增长,晶硅太阳能电池有望成为全球最主流、最广泛应用的太阳能电池类型之一。
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太阳能技术的发展现状和未来展望
太阳能技术的发展现状和未来展望太阳能作为一种清洁、可再生的能源,近年来在全球范围内受到了广泛的关注和推广。
随着技术的不断进步和成本的降低,太阳能技术的发展前景越来越被看好。
本文将就太阳能技术的发展现状和未来展望进行探讨。
一、太阳能技术的发展现状近年来,太阳能技术在全球范围内取得了长足的发展。
首先,太阳能发电技术已经逐渐成熟,太阳能电池板的转换效率不断提高,同时成本也大幅度下降。
太阳能发电已经成为一种可持续发展的能源选择,被广泛应用于家庭和商业用途。
其次,太阳能热水器已经成为众多家庭的选择。
太阳能热水器通过太阳能板吸收太阳热能,将其转化为热水,具有高效、环保的特点。
随着国家政策的支持和技术的进步,太阳能热水器的市场占有率逐渐增加。
此外,太阳能光伏发电领域的应用也在不断扩大。
目前,许多国家已经推出了大型太阳能光伏电站项目。
光伏发电技术使得太阳能能够大规模应用于电网,为减少化石能源的使用,减少温室气体排放做出了重要贡献。
二、太阳能技术的未来展望太阳能技术作为一种清洁、可再生的能源,其未来发展前景十分广阔。
首先,太阳能技术的研发和应用将得到更大的投入。
各国政府纷纷加大对太阳能技术的支持力度,鼓励企业和科研机构加大研发投入,推动太阳能技术的突破。
其次,太阳能技术的转换效率将进一步提高。
随着技术的进步,太阳能电池板的转换效率将不断提高,进一步降低太阳能发电的成本。
预计未来几年,太阳能技术的转换效率将达到更高水平,使得太阳能能够更加广泛地应用于各个领域。
另外,太阳能技术与其他技术的结合将推动其应用领域的扩大。
与储能技术结合的太阳能发电系统将具备更高的稳定性和可靠性。
此外,太阳能技术与建筑、交通、农业等领域的结合也将为可持续发展提供更多可能性。
最后,太阳能技术的普及将为环境保护做出积极贡献。
太阳能技术的应用将减少对传统能源的依赖,减少对环境的污染。
同时,太阳能技术的发展也将促进能源结构的优化,实现可持续发展。
总之,太阳能技术的发展现状和未来展望是非常令人振奋的。
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Status and Future Prospects for Status and Future Prospects for Crystalline Silicon--Based PV Crystalline SiliconSiliconCrystalline Silicon-Based PVgTechnologiesDr. Tom Surek*Surek PV ConsultingSurek PV ConsultingDenver, Colorado, USAtom_surek@* Previously Manager of Photovoltaics Programat the National Renewable Energy Laboratoryat the National Renewable Energy LaboratoryTalk OutlineTalk OutlineSome basics and background •Some basics and backgroundPV market perspective•PV market perspective•Silicon PV value chain: status and research directions–Silicon feedstockIngots and wafers–Ingots and wafers–Solar cells–Modules•SummaryPhotovoltaics is Solar ElectricityPhotovoltaics (PV)• Direct conversion ofsunlight to electricityAdvantages•Modular (mW to many MW)•No (or few) moving partsNo(or few)moving parts•Noise and pollution free•Reliable; low operating costs•Abundant, indigenous resource(36,000 km2PV for 1000 GW)Solar Cell Structure Transparent Cover (e g glass)Antireflection coating adhesive Front contact Current(e.g.,glass)Back contact and covert t n-type semiconductor p-type semiconductorPower out (W) x 100%()Solar cell efficiency (%) = ———————————Area (m 2) x 1000 W/m 222semiconductorabsorbermaterial(s)?40absorber material(s)?Best confirmed efficiency under30%)20E f f i c i e n c y (Cu(In,Ga)Se 21.00.52.0 1.5eV CdTe 100510*******.50.5 1.0 2.0 2.5Theoretical efficiency >52%Theoretical efficiency > 52%semiconductorabsorbermaterial(s)?40absorber material(s)?Best confirmed efficiency under 30%)Black-body limitstandard conditions (AM1.5,T=25°C)20E f f i c i e n c y (Cu(In,Ga)Se 2InPSi GaAs 1.00.52.0 1.5eV CuInSe CdTe a-Si:H 1005101520AM1.5AM02Cu(In,Ga)(S,Se)2Cu 2S CuInS 2CuGaSe 2Ge CdS 25Bandgap(eV)1.50.5 1.0 2.0 2.5Four-junction device with bandgaps1.8 eV /1.4 eV /1.0 eV /0.7 eVTheoretical efficiency >52%Theoretical efficiency > 52%p42% concentrator25% crystalline silicon20% thin films20%thin filmsCommercial modulesCommercial modulesTypically only 50-65% of these valuesPV Technology OptionsgypCrystalline silicon~85%oftoday’s marketFlat platesThin films85% of todays marketNew technologiesConcentratorsSiliconSilicon shortage providednear term market opport nities Multijunctions near-term market opportunitiesfor the other technologies(III-Vs)PV Market PerspectivePV Market Perspective –from a Silicon Point-of-View•Markets have been (and are) driven by subsidies•There has been a significant change in the PV market paradigm –This will impact R&D and technology choices in the foreseeable future •PV “yesterday” –to September 2008–Rapid market growth and associated high expectations driven by nearly uncontrolled subsidized markets (especially Spain in 2008)–Large subsidies and shortages of products resulted in increased prices (and profits)along entire value chain from raw materials to systems(and profits) along entire value chain, from raw materials to systems –Silicon shortage drove investments in technologies without silicon–Huge venture investments in thin films and next-generation technologies Huge venture investments in thin films and next generation technologies (anything “nano”) –unreasonably short R&D-to-product cycles projected y q p g(,,,)–Turn-key equipment for new technologies (a-Si, CIGS, CdTe, etc.)–Some new entrants had time to bring production on line and optimize processes and products –this was key to First Solar’s success–It was a “seller’s market” –make modules and they will selly g–Global financial crisis –investors are increasingly more risk averse–Significant market uncertainties –huge cut in Spain, uncertainties in U.S., China, Japan, Italy, France, etc. –pending changes in German feed-intariff driving markets–Silicon in much larger supply –oversupply anticipated for next 3-5 years Sili i h l l l ti i t d f t35–Oversupply in all parts of value chain –prices dropping rapidly It is now and for foreseeable future a“buyer’s market”“bankability”key –It is now, and for foreseeable future, a buyer s market–bankability key –New start-ups face significant pricing pressures –must compete against lowest cost silicon producers and lowest cost thin films (e.g., First Solar)lowest-cost silicon producers and lowest-cost thin films(e.g.,First Solar)–Expect many delays, failures, and consolidations in industry, and decreasing venture investments for next phase(s)–R&D with near-term focus will predominate (aimed at cost reductions and efficiency improvements in silicon and thin films)–Long-term R&D will be more a government role (labs and universities)PV Markets: Yesterday, Today, and Tomorrow•PV “tomorrow” –to 2012 and beyond?–Supply will likely continue to exceed demand –remain a “buyer’s market”S l ill lik l ti t d d d i“b’k t”–Market growth will likely accelerate in 2010 and beyond, especially with reduced module and system pricesreduced module and system prices–Government policies and well-conceived (and well-implemented) subsidy p g y p gprograms will be key for continued rapid market growth–“Grid parity” can be reached in 3-5 years in many locations (e.g., U.S.)–Silicon and low-cost thin films (e.g., First Solar) will dominate markets, with both having credible technical roadmaps to “grid parity”–Focused R&D in silicon and thin films will continue to predominate–Continued government role in long-term R&D (labs and universities)•PV “in the distant future”–Long-term, high-risk R&D is very important, but I don’t know how to predict a “breakthrough”–With silicon and the best thin films achieving grid parity, one can already With ili d th b t thi fil hi i id it l dsee a significant “PV future”>85% growthin 2008>40% per year growth>40%per year growthaverage 1998-2007Early projections:20-30% decrease >85%growth in 2009; first-ever>85% growth in 2008>40%per year growth >40% per year growthaverage 1998-2007Final (?) result:~30% increase>85%growth in 2009>85% growth in 2008>40%per year growth >40% per year growthaverage 1998-2007Supply/Demand 2009:f P l Mi t N i t C ltifrom Paula Mints, Navigant ConsultingU.S.Supply 2009 7861.3‐MWp U.S.Rest of W ld Demand 2009*5%6%World 11%Japan 16%Japan 7%Europe ROW 60%Germany Rest of 19%53%Europe 23%* 43% increase from 2008 shipments of 5491.8 MWpTechnology shipments:Thin films made gains in 2008 Technology shipments: Thin films made gains in 2008 and 2009, gaining two percentage points for 16% shareCdTe CIS/CIGS1%CIS/CIGS1% Poly c‐Si48%Ribbon Silicon 3%a‐Si5%8%Poly c‐Si45%Ribbona‐Si2%CdTe13%MonoSilicon2%Mono c‐Si35%c‐Si37%2008 5491.8‐MWp2009 7861.3‐MWp©2010 Navigant Consulting, Inc. PV Services ProgramPV Module Production Experience (or “Learning”) Curve1976“80% Learning Curve”:Module price decreases by 20% for every doubling ofcumulativeproduction cumulative production20052010X-Si: $1.60-2.50/W With supply > demandfor at least the next several years, only 80%Thin Film: $1.30-1.80/W pp y y ,y the lowest cost silicon producers and the lowest cost thin films(e.g., First Solar) will be competitive. Most new thin-film start-ups, especially turn-key producers, will have manufacturingclose to First Solar’s selling price It will require strategiccosts close to First Solar s selling price. It will require strategic markets and deep pockets to survive the needed developmentphase to improve processes and products. CPV producers willhave similar problems in these competitive markets.PV Module Production Experience (or “Learning”) Curve1976“80% Learning Curve”:Module price decreases by 20% for every doubling ofcumulativeproduction cumulative production20052010X-Si: $1.60-2.50/W With supply > demandfor at least the next several years, only “Bankability”80%Thin Film: $1.30-1.80/W pp y y ,y the lowest cost silicon producers and the lowest cost thin films(e.g., First Solar) will be competitive. Most new thin-film start-ups, especially turn-key producers, will have manufacturingclose to First Solar’s selling price It will require strategiccosts close to First Solar s selling price. It will require strategic markets and deep pockets to survive the needed developmentphase to improve processes and products. CPV producers willhave similar problems in these competitive markets.Silicon PV Value Chain: TodaySilicon feedstockIngot growth Solar cell Module Balance of Systems (BOS)plus wafering fabrication assembly Approximately 40-60% of total system cost of $$Approx. costs of ~$4.00 to $6.00/W manufacturing:$0.10-0.20/W plus $020030/W $0.25-0.80/W $0.35-0.70/W$0.40-0.60/W An important point:$0.20-0.30/W ~22%~22%~28%~28%An important point:every 1% in efficiency is worth ~$0.07-0.10/WTotal module manufacturing cost ~$1.50 to $2.50/W at the system levelResolving Resolving Polysilicon Polysilicon Shortages g y g •Large incumbent producers increasing capacities extensively with customer down payments and long term extensively with customer down payments and long-term contracts (ongoing)S l l i ith t i h i l •Several large companies with extensive chemical experience starting production (ongoing)•Many new start-ups (mostly in China) starting production with turn-key equipment for Siemens process (ongoing)•Potentially lower-cost fluidized-bed reactors are under development (ongoing)•Several approaches to upgraded metallurgical-grade (UMG) silicon were introduced to the market, but window-of-opportunity may now be closing •“Rule-of-thumb”: Every 1% (absolute) in module y ()efficiency gain is worth ~$20/kg in polysilicon pricePolysilicon Supply and Demand* y pp yWith ~33% CAGR for PV,With33%CAGR for PVproject excess capacityfor >5 yearsForecast price of~$30/kg in 2012* From presentation by RichardWinegarner of Sage Concepts atPhoton’s 7th Silicon Meeting, March 2009Crystalline Silicon ––IngotsCrystalline Silicon•Crystal growth developments: larger ingots (to 200kg CZ, 20 cm diameter), reduced consumables(gy gcosts (energy, crucibles, ambient gases, hotzones), melt replenishment and multiple ingots•PV-specific growth of CZ; starting low-cost FZ•Highest efficiencies for single crystals: FZ > CZHi h t ffi i i f i l t l FZ CZ25% laboratory cell (FZ)p16-23% production cells14-20% commercial modules25-year warranties•Cast multicrystalline (mc) ingots are fastestgrowing segment of PV industry:Commercial systems, up to 450 kg ingots-Commercial systems up to450kg ingots•Extensive development of thermal profiles,impurity distributions, crucibles, automation•Efficiencies ~10% lower than single crystals;need novel device architectures for mc-Si?•Opportunities for new crystal growth developments: low-cost CZ; largercast ingots; control grain sizes, defects, and impurities•Feedstock development; low cost, granular (fluidized bed)•Understanding defect/impurity interactions and passivation70 cm x 70 cm, 250 kgCrystalline Silicon Crystalline Silicon ––Waferingy gWafer Size and Thickness vsYieldWafer Size and Thickness vs. Yield0.60Wafering Yield -125 mm cell•terrestrial PV research:F t th ID (100025f /h )100150200250300350400450Thickness (microns)-Faster than ID saw (1000 vs. 25 wafers/hour)-Less surface damage-140-200 μm thickness, <200 μm kerf routineAs-cut 100m thin flexible •Ongoing advances needed:-Thinner wires; fixed diamond abrasive-Slurry recycling, water-based slurriesAs cut, 100 μm thin, flexible wafer (PV Crystalox Solar)-Thin wafer handling in processingCrystalline Silicon Crystalline Silicon ––Ribbons •First of new, terrestrial PVtechnologies to be commercialized•More than 20 innovative ribbon/ sheetgrowth approaches researched•Two leading techniques inproduction:Two leading techniques in production:-Edge-defined film-fed growth (EFG)-String RibbonEfficiencies aresimilarEfficiencies are similarto multicrystalline Si•Research issues:-Yield and throughput Granular silicon dropped here for continuous melt (growth rate, ribbon width)-Thin ribbons (~100 µm)-Thermal stress control M lt l i h t continuous meltreplenishment Mesa crucible -Melt replenishmentCrystalline Silicon Crystalline Silicon ––Sheets, Films, etc.•Silicon Film TM process(AstroPower, now GE, U.S.)-Melt/solidify granular Si onreusablesubstrate reusable substrate-High throughput (3 m/min)-Small grain size (~ thickness)-Low module efficiency (<8%)•RST technique (Solarforce, France)Many of these developments are y p terminating, but are constantly CSG Solar (Australia,replaced by new concepts and approaches to thin silicon Germany, China?)-1-2 μm thick filmapproaches to thin silicon •Sliver ®cells (OriginEnergy, Australia)Standard LowStandard Low--Cost Cell ProcessEfficiencies:15%-16.5% for multicystalline silicon15%-165%for multicystalline silicon17%-18.5% for single-crystal siliconOngoing research on improved and novel device structures and processes: Ongoing research on improved and novel device structures and processes:High High--Efficiency Silicon Solar Cells17.1%18.3%19.7%21.2%20.0%22.0%n c y HIT ll 14.7%14.8%15.6%16.5%16.8%120%14.0%16.0%18.0%C e l l E f f i c i e HIT cell Sanyo –23%10.0%12.0%Buried-contact cell/UNSWBP Solar –19%Point-contact cell SunPower –23%•Processing/lifetime relations•Gettering/passivation ofi iti /d f t (Si Himpurities/defects (Si 3N x :H deposition for polycrystalline Si)•Feedback to crystal growth•High-throughput, low-cost (e.g.,rapid thermal) processingS “f•Selecting “cheapest” wafer orHigh High--Efficiency Silicon Solar Cells17.1%18.3%19.7%21.2%20.0%22.0%n c y Suntech Pluto cell –19%HIT ll 14.7%14.8%15.6%16.5%16.8%120%14.0%16.0%18.0%C e l l E f f i c i e HIT cell Sanyo –23%10.0%12.0%Buried-contact cell/UNSWBP Solar –19%Point-contact cell SunPower –23%•Processing/lifetime relations•Gettering/passivation ofi iti /d f t (Si Himpurities/defects (Si 3N x :H deposition for polycrystalline Si)•Feedback to crystal growth•High-throughput, low-cost (e.g.,rapid thermal) processingS “f•Selecting “cheapest” wafer orImprovements through new processes (e.g., interconnects, back contacts), new materials (e.g., encapsulants, backsheets), aesthetics(e g encapsulants backsheets)aestheticsModule Packaging and Reliabilityg g yExample: X-SiBack sheet examplesyReliability Test ≠ Lifetime PredictionThese tests evolved after aThese tests evolved after acouple of decades ofoutdoor tests and fieldoutdoor tests and fieldfailure observations –resulted in accelerated testresulted in accelerated testproceduresTests are a necessary, butnot sufficient, conditionffi i di ifor ~25-year lifetime –required by system usersi d b tCost of qualification?Cost of qualification?“80% Learning Curve”:Module price decreases by20% for every doubling ofcumulative production200580%PV Module Production Experience (or “Learning”) Curve1976“80% Learning Curve”:Module price decreases by 20% for every doubling of cumulative production Crystalline SiliconTechnologiescumulative production20102015g 35% per year growth Evolutionary technology advancesare needed for ~80% learning curve:Lower cost (high-quality)feedstock 2005Lower cost (high-quality) feedstockImproved ingot growth processesThinner wafers (to 150 μm)Improved cell/module processing 80%90%80%Improved cell/module processing Improved performance –high efficiencyDisruptive advances are needed for~70%learning curve:70%70% learning curve:Much thinner wafers (<100 μm)Much improved performance (>25%)Innovative processing and processesp g pSilicon PV Value Chain: Today“SOON”Silicon feedstockIngot growth Solar cell Module Balance of Systems (BOS)plus wafering fabricationassemblyApproximately 40-60% of total system cost of $$Approx. costs of ~$4.00 to $6.00/W manufacturing:$0.10-0.20/Wplus $020030/W $0.25-0.80/W$0.35-0.70/W $0.40-0.60/WAn important point:0.20-0.30020*********~$2.00 to $3.00/W$0.20-0.30/W~22%~22%~28%~28%An important point:every 1% in efficiencyis worth ~$0.07-0.10/W0.20-0.300.20-0.500.30-0.50Total module manufacturing cost ~$1.50 to $2.50/Wat the system level<$1.00 to $1.50/WSolar PV Industry –Long--Term Outlook0.30Solar PV Industry Long Term Outlook Electricity from solar Demand0.25, ($/k W h )‐Si (2x)CdTeyNew technology0.150.20t , s o l a r P V p r i c e US -Average price of 0.10G r i d c o s c-Si (ave)c-Si (hi/lo)c-Si (hi CE)4%Periodic over-supply0.05200920102011201220132014201520162017201820192020c S (a e)c S (/o)c S (C )Periodic over-supply N t h i l b kth h id t hi l PV t d ti ()❑“Grid parity” is a conditional number; no single number is adequate ❑No technical breakthroughs are required to achieve solar PV cost reduction curve(s)❑Oversupply is inevitable and will be acute over the near term (credit driven)❑New technology could accelerate solar PV cost reductionBroad cost convergence over the next 6plus years Stephen O‘Rourke, Deutsche BankBroad cost convergence over the next 6 plus yearsSolar Industry–2010 Solar Industry 2010There will be farp fewer companies in 2011+ and beyond Why? beyond–PV Module Production Experience (or “Learning”) Curve1976“80% Learning Curve”:Module price decreases by 20% for every doubling of cumulativeproduction cumulative production“Bankability”20052010X-Si: $1.60-2.50/W With supply > demandfor at least the next several years, only Bankability80%Thin Film: $1.30-1.80/W pp y y ,y the lowest cost silicon producers and the lowest cost thin films (e.g., First Solar) will be competitive. Most new thin-film start-ups, especially turn-key producers, will have manufacturing close to First Solar’s selling price It will require strategic costs close to First Solar s selling price. It will require strategic markets and deep pockets to survive the needed development phase to improve processes and products. CPV producers willhave similar problems in these competitive markets.SummaryP C Pros•Abundance of material Cons•Indirect bandgap limits light capture •Well understood materialsystem because of IC industry Pro en reliable PV technolog •Energy intensive manufacturing processes: silicon feedstock,wafers and cells (~3years EPBT)•Proven, reliable PV technology with up to 30 years in field •Equipment for production is wafers, and cells (~3 years EPBT)•Feedstock availability constrained growth from 2004-2008Equipment for production is readily available from multiple vendorsg•Wide range of device structures, substrates, and production •Low barriers to entry for new companies and opportunities along entire value chain technologies•Module cannot be monolithically along entire value chain•Evolutionary improvements will result in “grid parity”–processed•Hazards similar to semiconductor industry (e.g.,gases,liquids,waste)result in grid parity SOONindustry (e.g., gases, liquids, waste)。