中国光伏产业的技术进步课件

1、中国光伏的技术进步 崔容强 王景霄 刘祖明 耿新华 王斯成 赵玉文 孟凡英 1958年中国从开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已整整走过了五十年。中国光伏发展经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转換效率由低到高的艰难而辉煌的历程。今天我们在这里特别庆祝中国光伏人不畏艰险、刻苦钻研、奋力拼搏、打破封鎖、自強不息而取得的巨大成就。让中华民族与全人类同受太阳之光，共享和平幸福之年！目录中国太阳能的利用光伏技术进步的方向光伏技术进步的内容中国光伏的技术进步国内外光伏技术的差距促进中国光伏技术进步的建议中国可再生能源法中国光伏发展的现状中国多晶硅发展现状光伏发

2、电的技术路线、评价指标及成本分析中国光伏发电的战略目标实现中国光伏发电战略目标的必要条件中国光伏发展思考第一部分中国太阳能的利用中国是最早的太阳能古国最早文字记载：(A)墨经中就有烛光成像的记载 (B)淮南子中关于削冰命园的记载实物记载：阳隧取火中国太阳能热利用产业的特点 1、影响最大 2、贡献最大 3、普及程度最高 4、最经济实用 5、自有技术含量最高 6、社会及政府负担最轻 7、市场最混乱、隐患最大、问题最多 中国是世界最大的太阳能光热市场（集热器推广面积占世界76%），也是世界最大的太阳能集热器制造中心.由领军企业皇明集团开创的中国模式，是世界可再生能源市场化典范 2002年全球太阳能热

3、利用分布图资料：世界可再生能源杂志中国历年光伏产量表（MW）第二部分光伏技术进步的方向光伏技术的目标独立电源并网电源特殊能源补充能源补充能源替代能源替代能源主力能源光伏技术进步的方向高效率：理论效率与实际效率长寿命：理论寿命与实际寿命，加速老化试验的 理论依据高可靠：光聚合，光老化的机理低成本：原料成本、工艺成本、管理成本零污染：污染的产生与治理，清洁生产第三部分光伏技术进步的内容软件方面光伏基础研究（研究机构）计算机仿真优化软件书刊、杂志、多媒体政策、法规及规划研究标准化及标准化管理系统光伏技术教育和培训第四部分中国光伏的技术进步萌芽期（1958-1980年）1958年天津十八所、中科院半导

4、体所分别设立太阳电池研究课题。1960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅绽，制成的太阳电池雏形，效率为1%。1962年天津十八所和半导体所各自试制成P+/n型单晶硅电池，效率6-8%。1963年-1964年间，十八所和半导体所紧密交流合作，P+/n电池效率突飞猛进。1020mm2电池效率稳定在12-13%。1968年半导体所承担空间太阳电池预先研究。十八所开展地面应用研究,曾为海岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过1020瓦级组件。1969年半导体所停止硅太阳电池研发。我国第一颗装备太阳电池的卫星实践1号由天津十八所完成研制生产，卫星上装有1400多片1020mm2P型1.cm电池，AMO效率1

5、0% 。1971年实践1号发射升空，在整个8年的寿命期内，太阳电池功率衰降不到15%。1971年西安交通大学开始晶体硅太阳电池研究。1973年天津十八所为天津航道局装备十多只太阳电池航标灯，每只1千瓦，首次使用硅橡胶囊封构，成功地运行在高盐雾环境数年之久1973年天津十八所，长春应化所等开展以聚酰亚胺膜为衬底的硫化镕薄膜电池研究，效率最高6%。但在潮湿环境下衰降难以克服，几年后先后终止了研发。70年代中期，上海长宁电池厂开始搞太阳电池，经十多年发展壮大，后来组成上海航天局811所，先后为我国风云一号气象卫星，资源一号卫星，风云三号卫星等低轨道卫星研制生产太阳电池阵。天津十八所重点为东方红二号、

6、东方红三号、东方红四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。1975年南开大学开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研究。1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂，电池制造工艺模仿十八所早期生产空间电池工艺。真空蒸发Ag-Al制作电极，蒸发一氧化硅作减反射膜。光电转換效率达10%。1975-1976年西安交通大学为华山气象站研制二台气象站用光伏电源1977年美籍学者方宝贤博士（波士顿学院教授）回国探亲，扶植起1971年成立的云南师范大学太阳能研究所，研发成功绒面、双面化学镀镍电极的低成本电池。1979年中国太阳能学会成立大会在西安召开。光伏专委会成立。1418所李文滋总工任首任专委会主任。1980年光伏

7、委员会在杭州举办首届学术会议。幼苗明（1981-2000年）1981年首届中国光伏大会在北京举行。由中国航天学会光电专委会、中国电源学会物理电池专委会联合发起。1981年光伏专委会在云南师范大学举办首届光伏培训班。1982年高教部成立“地面太阳电池协作组”。西安交通大学、南开大学、四川大学、北京大学、浙江大学、南京工学院、北京工业大学、兰州大学、山东大学、武汉大学十所高教部直屬大学参加。进行地面用低成本晶体硅电池和非晶硅薄膜电池的研究。1982年国家科委制定“1981-1985年第六个五年计划”中首次列入光伏科技攻关项目。1982年国家科委成立“中国光电技术中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心

8、主任，开始了单晶硅/多晶硅电池和光伏系统应用的研究。从1986至2000年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和100独立光伏电站等。1996年在上海交通大学举行了第五届中国光伏大会1998年在九华山举行了第六届中国光伏大会2000年在云南师范大学举行了第七届中国光伏大会1990-2000年间，一批新兴的光伏公司应运而生。中国各种光伏应用产品大量出口，在珠江三角洲一帶形成了出口加工基地。同时也引起了长三角地区和内地对光伏产业的兴趣。1998年开始执行世界银行/中国可再生能源商业化项目，成立国家发改委世行项目办和中国可再生能源产业协会。极大地推动了中国光伏技术，尤其是产业化技术和应用技朮的

9、进步。成长期 （2000至今 ）2000年以来，中国光伏技术实现了飞跃式的发展：由空间光伏 地面光伏独立电源并网发电从光伏作坊光伏工厂由国内市场国际市场 尚德率先在美国上市，带动了一批海内外光伏上市公司2007年中国出口了1GW的光伏电池，这说明了中国的光伏技术已经得到了世界的承认中国和国际先进水平的差距电池效率组件效率生产装备检测分析技术国外光伏技术现状 大约30家研究机构和院所参与了中国太阳电池的研发太阳电池类型最高效率()面积(cm2 )研究单位单晶硅电池20.4182212.512.5天津电源研究所无锡尚德多晶硅太阳电池16.512.512.5无锡尚德GaAs多结电池29.2511天津

10、电源研究所硒铟铜电池14.30.87南开大学碲化镉电池13.380.502四川大学染料敏化电池7.410.2中科院等离子所非晶硅电池9.12020南开大学非晶硅/微晶硅电池11.81010南开大学HIT电池17.271.2中科院物理所纳米硅薄膜电池8.871.0上海交通大学 中国光伏技术现状中国太阳电池实验室效率表差距成因基础薄弱：硬件条件差、软件条件差重视不夠：国家重视、地方重视、企业重视创新理念：不同层次、不同理解缺少氛围：独立行事、缺少联合第六部分促进中国光伏技术进步的建议促进中国光伏技术进步的建议：用大能源的气概，树立创新理念。创新是高科技光伏的生命线。科学规划和布点。设立光伏创新基金

11、、中央/地方/企业联动、加大科技投入。成立光伏大学及相应专业，加速人才培养。创立专项研究会：光伏材料技术研究会、晶硅电池技术研究会、薄膜电池研究会、光伏组件研究会、光伏系统研究会、光伏装备研究会。第七部分 中国可再生能源法可再生能源法的主要内容 2005年2月28日，十届全国人大常务委员会第十四次会议审议通过了，并于2006年1月1日生效。可再生能源法主要包括以下几个方面(A)资源调查和发展规划(B)产业指导和技术支持(C)推广应用(D)价格管理和费用分摊(E)经济激励和监督措施(F)法律责任可再生能源法制定的基本思路 建立总量目标，保障足够的市场规模；以规模化带动市场化，促进技术进步和成本下

12、降，提高经济性和竞争力，进而实现可再生能源技术的规模化和商可再生能源法制定的基本原则(1)国家责任和全民义务相结合的原则(2)政府和市场引导相结合的原则(3)现实需求和长远发展相结合的原则(4)国内实践和国际经验相结合的原则可再生能源法制定的基本要求(1)明确可再生能源的战略地位(2)消除可再生能源发展的市场障碍(3)建立可再生能源建设的资金保障体系(4)营造可再生能源市场发展空间(5)建立完备的工业体系(6)促进可再生能源发展的文化氛围开发利用可再生能源的重要意义调整能源结构和保障能源安全的现实要求保护环境和减少大气污染的技术选择农村地区全面建设小康社会的重要选择开拓新经济增长领域和创造更多

13、就业机会的有效途径 的重要意义 它是一部关系国家能源和环境安全，关系国家可持续发展的重要法律。它体现了全国人民的意志，表明了国家高度重视可再生能源事业的发展。发展可再生能源对于调整经济结构特别是能源结构，转变经济增长方式，缓解经济快速增长形式下带来的人口资源环境压力，全面实现建设小康社会的持续发展有重要的意义。第八部分 中国光伏的现状中国光伏电池产业链流程图中国光伏产能与产量Data Source: 中国光伏产业发展研究报告（2006-2007)、 王思成、崔荣强2008 数据估算中国太阳电池产量 (MW)2004至2008年均增长率为156世界第一大生产国中国光伏企业随着国际光伏产业的高速发

14、展，我国的光伏产业同样进入了高速增长时期。中国光伏产业正以每年3040%的速度增长。全球前25家太阳电池生产商中有8家是中国企业。十余家中国企业先后在海外上市。产业链呈一个倒金字塔形，硅材料产量远不能满足光伏产业的需要。中国光伏产业规模中国光伏产业规模迅速壮大2008年产值达1,500亿元产业就业人数超过15万中国光伏产业发展和应用市场发展极大不平衡98% 的光伏产品靠出口对海外市场的依赖导致中国光伏产业受海外市场的牵制。 海外需求、汇率、国外补贴政策等等都会给中国光伏企业带来直接影响。去年以来海外市场萎缩给中国企业带来危机，造成产品积压、产能闲置、毛利下滑。光伏应用西芷阳光计划；光明工程；通

15、电到乡工程；村村通电工程；城市中兆瓦级电站：深圳，崇明岛；光伏建筑一体化：上海，北京 中国光伏累计安装量（MW）2007年中国光伏发电应用市场现状中国光伏应用仍然是以独立系统为主，并网光伏发电（城市BIPV和开阔地并网发电）应用比例很小，只占总安装量的6。而全球范围内约90为并网光伏系统。中国最大的光伏市场是农村电气化。规划年份20042010202020302050小水电装机/万KW3 4005 0007 50010 00020 000年发电量/亿KW.h1 0001 5452 3003 2006 400风装机/万KW765003 00010 00040 000年发电量/亿KW.h11.41

16、056902 3009 200生物质能装机/万KW2005502 0005 00010 000年发电量/亿KW.h51.82128352 2505 000光伏发电装机/万KW6.5301801 00010 000年发电量/亿KW.h0.784.221.61401 500可再生能源比例6.5(3)10(4.2)16(8)20(14.6)30(22.5)注：按照1KW.h=350g标准煤折算，括号内不包括大水电资料：2007年中国光伏产业发展报告国家发改委可再生能源规划中国可再生能源发展规划和预测由上表中可以看出，太阳能光伏发电在中国未来的能源供应中将占有一席之地，按照国家目前规划，到2010年中

17、国光伏发电的累计装机量将达到300MWp，到2020年将达到1.8GWp,到2050年将达到100GWp。 按照中国电力科学院的预测，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。第九部分中国多晶硅发展现状国际国内资本大量涌入，兴起投资建厂热潮。中国的多晶硅生产已有起色：2006年四川峨嵋产量100T，洛阳中硅200T，四川新光2007年投产成功，另有多家进入多晶硅领域。物理提纯冶金纯硅快速发展，部分厂家的产品已在电池线上进行了测试。虽然硅材料价格仍然走高，但由于企业扩产、新建和新技术的加入，多晶硅产量会越来越大，价格必然下调。2001年国家发改委

18、正式批准在四川乐山建设1260t/a多晶硅厂，2003年开工建设。与此同时洛阳中硅高科技有限公司300t/a多晶硅项目也开工建设。迄今为止，我国政府已经正式批准了四川新光、洛阳中硅、宁夏石嘴山和辽宁凌海共四家千吨级多晶硅项目。国内的其他投资商也开始了多晶硅领域的介入，共有近30多个多晶硅项目已处于酝酿之中 。依靠国外的多晶硅厂家来填补国内的原料空缺并不现实，由于存在只签订长期合同的规则使得直到2010年国外生产的多晶硅已经定完，中国所需要的原料归根结底只能依靠中国自己来解决。 公司2005产量20062007200820092010产能产量产能产量产能产量产能产量产能产量峨眉半导体厂（所）87

19、100901501002001504003001700600洛阳中硅820080300140600300100070030001500四川新光4002001000500130080030001500唐山冀东40101006015085300200上海棱光405401540304040辽宁凌海2001501000500宁夏石嘴山2001501000500云南曲靖100501000200其他15001000合计953001709004551900102533902265125006000光伏企业的蓬勃发展需要一个稳定充足的原料供应市场作后盾。 国外认为的最小规模不能低于1000吨。但生产规模的扩大

20、，也影响到了投资额，投资巨大、技术不确定、建设周期长确实成为了多晶硅产业发展的困难。 聚集国内大量的优质资金，引进国外的先进技术甚至直接吸引国外企业合资建厂，同时再根据国内的情况进行技术的改进，是现阶段国内多晶硅产业发展最可行的方案之一。 中国主要电池生产厂产量No生产厂商产量2005 (MW)2006 (MW)产量产能1Suntech Power821603002Solarfun126603Ningbo Solar Cell Factory25431004China Sunergy5471905Trina506Baoding Yingli338607Yunnan Tianda25508Sha

21、nghai Solar Energy S&T7359Shanghai Topsolar Green Energy7204510Canada Solar Inc2511Jing Ao Solar307512Tianbao102513Shenzhen Topray10 20其他1534235总计1394501270中国今后15年的应用重点是：无电地区电力建设中国百万光伏屋顶计划大型并网光伏电站的示范和推广政策建议：持续支持光伏技术的研发和示范扶持光伏产业，培育光伏市场，建立并完善法律体系，提供财政补贴第十部分光伏发电的技术路线、评价指标及成本分析中国光伏发展的技术路晶体硅光伏电池蓄电池蓄能薄膜硅光

22、伏电池化合物薄膜电池有机薄膜电池纳米薄膜电池燃料敏化电池1999年-2007年全球商业化光伏电池市场份额评价光伏发电的基本指标9.2.1 光伏电站评价指标：每平方公里每年发多少度电？Epvkwh/km2a每度电成本是多少？Cpv元/kwh稳定可靠工作多少年？Tpv年年维护成本是多少？Mpv元/a能量回收期有多长？ER年9.2.2 光伏建筑结合BIPV评价指标：系统初投资系统稳定工作年限上网电价 光伏发电的成本分析Data Resource :Photon International January 2008晶体硅光伏组件平均制造成本晶体硅光伏组件最优制造成本第十一部分中国光伏发电的战略目标Da

23、ta Resource：中国光伏产业报告20072010年中国电力状况预测2020年中国电力状况预测中国电力状况预测中国光伏发电量与中国发电总量比较中国光伏发展规划与预测Data Resource：中国光伏产业发展报告2007规划年份20042010202020302050小水电装机/万KW3 4005 0007 50010 00020 000年发电量/亿KW.h1 0001 5452 3003 2006 400风装机/万KW765003 00010 00040 000年发电量/亿KW.h11.41056902 3009 200生物质能装机/万KW2005502 0005 00010 000年

24、发电量/亿KW.h51.82128352 2505 000光伏发电装机/万KW6.5301801 00010 000年发电量/亿KW.h0.784.221.61401 500可再生能源比例6.5(3)10(4.2)16(8)20(14.6)30(22.5)注：按照1KW.h=350g标准煤折算，括号内不包括大水电由上表中可以看出，太阳能光伏发电在中国未来的能源供应中将占有一席之地，按照国家目前规划，到2010年中国光伏发电的累计装机量将达到300MWp，到2020年将达到1.8GWp,到2050年将达到100GWp。 按照中国电力科学院的预测，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力

25、装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。2004年欧洲JRC预测本世纪内常规能源及新能源发展趋势由图可见，可再生能源与常规能源比例逐年增加1 煤、石油、天然气比例2030年后大幅下降2 风能、水能比例几乎为常数3 核电的比例几乎不变4 太阳能尤其是光伏在2020年后飞速发展全球光伏发电预测中国光伏发电量增长速率逐年变化中国光伏发电增长速率光伏发电占总发电量的比例年份中国比例(%)世界比例(%)20100.0150.120200.0481.220300.231020401.072520501.6250世界光伏发电增长速率中国光伏发电量展望： 中国规划 VS 世界平均水平 中国光伏装机容量展望：

26、中国规划 VS 世界平均水平 2007年全球十大组件厂生产统计(MW)Data Resource：Photon International March 2008 2008年世界主要太阳能电池生产商 中国公司2008年全球年装机量及累计装机量 (MW)全球 2000-2008 年均复合增长率 45%年装机量累计装机量数据来源: Solar Generation V 2008, EPIA and Greenpeace Solar Plaza2007全球十大太阳电池厂商市场份额2007全球区域太阳能电池产量份额中国光伏产业在世界光伏市场的拉动下近几年发展迅速。2007年，中国电池产量达到1088 M

27、W，占世界总量的 29%，居世界首位。数据来源: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace2007年不同国家和地区太阳电池产量份额总产量 4,000 MW2007全球区域总装机量中国2007年装机量为 20 MW，仅占全球总装机量的 0.8%2007年全年全球总装机量 2,932 MW2007全球区域总累计装机量数据来源: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace2007年中国累计装机量为 100 MW, 仅占全球的1.1%2007年全球总累计装机量 9,162 MW数据来源: 中国光伏发展研究报告 （2006-2

28、007）世界太阳能电池产量在技术进步的推动和各国政府的重视及支持下，光伏产业近10年来进入了快速发展时期。 2002年至2007年，年平均增长率达到了49.5%。全球光伏产量现状及预测Data Resource：中国光伏组件市场调研报告Solar Energy Institute of Shanghai Jiao Tong University世界光伏产量变化(GW)世界光伏发电应用Source: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace全球范围内并网光伏系统是最主要的光伏发电应用形式全球光伏组件价格预测2005200620072008200920102

29、011光伏电池年产量（GW）1.72.64.06.110.215.120.5年增幅44%58%53%54%66%48%36%组件平均出厂价（$/W）3.54.13.93.63.53.33.2组件平均销售价（$/W）3.74.34.13.83.73.53.3组件价格年增幅14%16%-5%-7%-4%-4%-6%光伏系统装机平均价格（$/W）7.17.87.57.06.66.25.9系统装机价格年增幅-2%9%-3%-8%-6%-5%-6%全球光伏产业总产值（十亿$）122030436794121Data Resource :Photon International January 200820

30、10年太阳能光伏发电成本下降趋势Data Resource: Based on Photon international 日本光伏发电目标第十二部分实现中国光伏发电战略目标的必要条件中国光伏发展的一个普遍适应公式(Solar Energy)+(Energy Storage)=(Whole Energy Demand)太阳能+蓄能=全部能源需求抽水蓄能 蓄电池蓄能 超级电容蓄能 飞轮蓄能 压缩空气蓄能 超导蓄能 储氢蓄能现有基础上建设以光伏为主体的分布式电网（1）南北光伏带（2）东西光伏带（3）多能互补稳定电网（火电、风电、核电、光电）（4）由多种蓄能技术支持分布式电网能源需求电气化三步曲（1）家庭电气化光伏建筑结合BIPV（2）工业电气化光伏建筑结合BIPV，荒漠电站，滨海电站（3）交通电气化道路电站第一阶段独立光伏系统： 100W-100KW，满足边远无电地区用电。无需远距离输电；价格：46$/Wp第二阶段并网光伏屋顶： 1KW-10MW，在城市或乡村中并网运行，提供削峰电力。利用建筑物屋顶、外墙和现成的供电线路，节省土地和线路投资； 价格：34$/Wp第三阶段沙漠光伏电站：1MW-1GMW，在沙漠、戈壁建造并网光伏电站。充分利用阳光，改造沙漠；价格：23$/Wp第四阶