光伏调研报告(共6篇)

光伏调研报告(共6篇)光伏产业调研报告这篇光伏产业调研报告回答了社会广泛关注和讨论的几个热点话题。通过梳理这些话题,我们感受到,深入基层进行调查,了解清楚实际情况,努力发现真相,格外重要。为什么光伏产业引发了如此多的讨论?一个重要原因是,有些人只了解局部情况,不了解全局;只了解过去,不了解当下。光伏产业近一年来形势急剧变化,不了解最新情况,就无法做出正确判断。了解情况就能做出正确判断吗?未必如此。还需要采用辩证思维,客观、全面地看问题。现在人们讨论较多的,往往是局部问题或产业链某个环节的问题。如果仅从这个角度看问题,可能会以偏概全,夸大光伏产业的困难。但如果从全产业链的视角和光伏市场的整体格局来看,就会得出不同的结论。另一个非常重要的是,要用发展的眼光看问题。光伏产业当前的一些问题,是发展中的问题,未来也会得到解决。如果只看当下,有些问题可能显得巨大,似乎无解。但如果用发展的视角去看,现在的某些问题或许会转化为优势。放眼未来,我们才能清楚地认识光伏产业的大趋势。焦点1:如何看待产能过剩光伏行业这一轮剧烈震荡,很多人将其归咎于产能过剩。在实地采访前,我们查阅了相关资料,发现一组数据被广泛提及:2011年全球光伏组件产能约50GW,其中中国已有及在建的产能总量约30GW,而当年全球新增装机容量只有29.7GW。从数据上看,光伏产业确实面临产能过剩问题,导致价格大幅下降,整个行业陷入低迷。但随着调研深入,我们发现这个产能过剩问题远非想象中那么简单。身处一线,感受市场冷暖的光伏企业对此有更深入的思考。相对过剩而非绝对过剩"是阶段性的产能过剩导致了光伏业的这个寒冬。2011年产能扩张速度远超市场需求增速,产能以100%的速度增长,而市场需求只增长了50%。这使得光伏产品价格平均下跌近40%,企业利润下滑、库存增加。"这位企业人士认为,光伏业的产能过剩并非绝对过剩,而是相对过剩。为什么不是绝对过剩?无论回顾过去还是展望未来,光伏市场都具有高成长性和巨大需求潜力。回顾历史数据,2000年全球光伏新增装机不到30万千瓦,而10年后的2011年达到2970万千瓦,增速惊人。展望未来,虽然2011年全球50GW的产能比需求高出40%,但欧洲光伏产业协会预测,未来5年全球光伏装机容量将至少增加138.2GW。如果放眼2020年,市场需求潜力更为巨大。欧盟分析预测,欧洲光伏累计装机容量在基本发展、加速发展和理想发展三种情景下,分别达到100GW、200GW和400GW,占欧洲电力总需求的4%、6%和12%。美国计划推广40GW太阳能发电,占电力需求10%;日本计划累计装机28GW;印度计划达到20GW。如此大的市场容量,当前的产能即使全力以赴也难以应对。相对过剩又从何而来？现阶段行业产能的相对过剩，主要源于需求的阶段性萎缩。光伏还是个不成熟的新兴产业，现阶段还要依靠电价补贴等政策支持产业发展。而自2011年以来，光伏业的主要市场——以德国、意大利为代表的欧洲市场，受欧债危机等因素的影响，纷纷大幅削减光伏上网补贴，直接影响了光伏电站投资的热情，带来光伏市场需求增速的减缓。中国市场虽然2011年同比增长近200%，使我国光伏企业依赖国际市场的销售占比从99%左右降至90%，但由于基数较小，新增装机也不过2GW多，仍是“杯水车薪”。辩证看待重复建设虽说是产能相对过剩，但是大量的重复建设导致行业恶性竞争、引发此轮产业调整也是不争的事实。“在那个一张硅片赚十来块、建个厂子六七个月就能回本的年代，产能扩张太容易了。曾有个老太太看光伏赚钱，也找我买设备，就凭着两台线切割机，一年就收回了成本。”小故事形象地描绘了光伏行业疯狂投资、充满暴利的时期，“在那样一个快速成长期，一窝蜂上马项目是必然的结果”。近两年，各省市加速发展新能源等战略性新兴产业，再次刺激了产能迅速扩张。有媒体报道，目前，全国31个省市自治区几乎都把光伏产业列为优先扶持发展的新兴产业；600个城市中，有300个发展光伏太阳能产业，100多个建设了光伏产业基地。不过出乎的意料，我国光伏骨干企业虽然深受重复建设带来的行业无序发展之苦，但他们更多地认为应该辩证地看待产能过剩和重复建设问题。在看来，几乎所有的新兴产业都会经历野蛮生长的暴利时代，重复建设和一窝蜂现象难以避免。正是这种乱局加剧了产业竞争，促使企业提升技术水平，提高效率降低成本，以求得生存和发展，这也在一定程度上推进了整个产业的进步。“产能过剩是市场经济的必然规律，适度的产能过剩带来的竞争，才能激发新兴产业技术进步的热情”，国家气候战略中心主任认为，目前光伏产业的产能“富余”得并不多。以2011年的供需情况计算，大约富余40%的产能，而通常传统的工业产能富余一般在20%左右。对于拥有巨大需求潜力的光伏市场来说，40%的富余量并不算是严重的过剩。部分业内人士还认为，新兴产业许多独有的“重复”建设，不该在限制之列。比如发展初期的新兴产业技术路线尚不确定，不同企业在多晶硅、单晶硅、碲化镉、非晶/微晶、铜铟镓硒等太阳能电池不同技术路线上的尝试；再比如同一企业在不同地区建立延伸产品和服务的基地，像保利协鑫在徐州建成全球领先的6.5万吨多晶硅基地，在苏州、无锡、常州、扬州等地设立与客户配套的专业化硅片生产等。另外，多晶硅生产的产能问题也需要辩证看待。作为光伏产业链的上游，多晶硅生产对下游的电池和组件制造影响明显。全球多晶硅产能一直在快速增长，从2008年的6万吨，到2011年底已扩大到24万吨，在国外厂商纷纷扩产的形势下，中国企业如果不加入竞争的行列，会对中国整个的光伏产业带来巨大的影响。开发市场是解决之道对于目前光伏企业的现状，做了个形象的比喻，“现在大家是青蛙鼓肚子，都还在撑着，但不是什么样的企业都能撑得住，那些进入晚的、只想赚一笔就离场的企业熬不过这个冬天，现在还能撑着的大多是在2008年以前进入光伏行业且一直稳扎稳打的企业”。这一比喻道出了光伏企业面临的艰难，也透露出光伏行业产能相对过剩的解决之道。现在出现的产能相对过剩局面，需要通过市场经济规律去调节，这将是光伏企业痛苦的洗牌过程。行业可以通过市场手段，逐渐合理地配置资源，实现产能的合理布局。调整产能扩张节奏固然重要，打开需求增长的大门更是“治本”之道。江西新余光伏办副主任觉得，光伏是朝阳产业，若打开应用市场，提高能源结构中新能源的占比，产能远不过剩。对国外市场，研究国外相关政策，保证中国的光伏产品进入国际市场的主渠道不能受阻；对国内市场，加速开发光伏发电应用，让上游的制造业优势可以顺流而下，同时提高市场准入标准，让质优价廉的产品在国内得到更广泛的应用。80%和0.8%，这分别是我国光伏产能在全球总产能的占比和中国光伏应用市场在全球市场的占比。悬殊的比例差距，映衬出我国光伏产业供需相对失衡的现状，打开市场应用的大门，才能找到解决我国光伏产业产能相对过剩的钥匙。为了推动国内光伏应用，我国陆续出台了多项政策，开展了多个示范工程，诸如金太阳示范项目、光伏发电站项目特许权招标、太阳能光电建筑应用一体化示范项目等。2011年国家发改委发布的《太阳能光伏发电上网电价政策的通知》，确定了全国标杆电价，对国内光伏应用具有里程碑的意义。这一切努力，促使2011年我国光伏新增装机容量迅速攀升。专家预计，按照目前的发展势头，“十二五”末我国光伏装机容量将远超预期。焦点2是否高能耗高排放行业“高能耗、高排放”一直是困扰光伏产业的一个话题。“消耗我国的资源能源，生产出来的绿色电力输出到了国外，却将污染留在了国内。”直到今天，仍有很多人以此观点来质疑光伏制造业的发展。曾有研究机构对光伏产业链各环节的能耗和排放情况进行了测算和分析，其中高纯多晶硅制造环节是产业链中耗能和排放“大户”，因此也受诟病最多。光伏产业到底是不是“高能耗、高排放”？这成为了此次调研采访最想弄明白的问题之一。是否具备“两高”特性“光伏行业本身并不是高能耗、高排放行业。”。光伏发电是否是高能耗？算一算就知道。发展有限公司总工程师认为，在计算光伏业能耗之前，应该先了解光伏产品的独特之处。光伏业产出太阳能电池发电系统，这一产品与电解铝等行业不同，它可以在未来的25年到30年中，源源不断地产出电能，且不再额外耗能。为此，光伏业的能耗计算应该将这部分计算在内。在调研中，曾看到有人根据2009年国内光伏企业技术水平，对光伏电池全寿命进行能量平衡测算，以原料硅砂为起点，到制成晶体硅光伏发电系统，光伏制造产业链总能耗为2.597千瓦时/瓦，折标煤为888.2克标准煤/瓦。按我国每瓦晶硅太阳能电池年发电1.5千瓦时计算，晶硅太阳能电池在电池寿命期内，平均发电量可达45千瓦时。将制造环节的能耗与发电量结合测算，光伏发电的平均能耗折标煤为19.73克标准煤/千瓦时。而2009年全国发电煤耗平均为342克标准煤/千瓦时，光伏发电的能耗仅是煤电的1/17。并且，随着技术的发展，这一能耗还在不断降低。再看排放方面，四氯化硅是多晶硅生产副产物中最难处理的物质，但是按照闭路循环设计的多晶硅生产工艺，这种物质的排放问题已经得到解决。在多晶硅料生产厂区内，我们看到管道密布形成的一个物料循环、能量回收利用的闭路循环体系。以中能硅业在传统改良西门子法基础上改进、提升并形成具有自主知识产权的GCL法技术为例，多晶硅生产以金属硅为原料，与四氯化硅、氢气、氯化氢反应合成三氯氢硅，三氯氢硅经过精馏提纯、汽化后，与高纯氢气在高温下还原得到多晶硅产品。还原过程中没有反应掉的三氯氢硅、氢气以及副产物的四氯化硅和氯化氢气体，采用干法回收系统进行成分分离，其中四氯化硅、三氯氢硅混合液送精馏提纯，得到高纯三氯氢硅送回还原生产多晶硅，四氯化硅送氯氢化合成系统转化为三氯氢硅，提纯后再返回还原系统使用；分离提纯后的氢气返回还原工序生产多晶硅，氯化氢气体则送氯氢化合成工序，完全实现闭路循环、清洁生产。在调研中，提到的一个现象很有意思：中国光伏产业联盟在今年4月底曾做过一个统计，发现国外主要的多晶硅制造企业扩产热情很高，韩国OCI、德国Wacker和美国Hemlock扩张步伐最为巨大，预计到今年底，这三家企业产能均将超过5万吨，分别将达到62000吨、52000吨和5万吨。但在这些热闹的扩产计划中，没有一家将厂址选在中国。查阅资料可以发现，时至今日，全球传统的七大多晶硅公司依然没有一家在中国建厂，也没有一家对外转让技术。疑问也由此产生，如果多晶硅生产是“高耗能、高排放”，美、日、德为何一直把多晶硅生产留在本国？为何一直封锁技术？曾经的“两高”帽子既然光伏行业不属于“高能耗、高排放”行业，这顶“帽子”又是怎么戴上去的？“在多晶硅生产发展初期，设备、工艺等方面技术水平不高，在这种基础上计算出来的能耗值比较高”，朱秉分析，前几年曾有测算说多晶硅生产每公斤耗电400千瓦时，这一数据是基于一个九对棒还原炉生长15天、一炉产50公斤的技术水平计算的。而在赛维LDK的一个还原车间里，有一个2011年5月18日的生产记录，这个还原炉有24对棒，一炉生长时间为85小时，单位电耗仅为56.65千瓦时/公斤。除了技术水平问题，认为光伏行业“高能耗、高排放”也并非完全捕风捉影。多晶硅的市场价格在2004年还在每公斤20美元左右，但在以后的几年时间里，随着光伏产业的迅速发展，多晶硅价格一路飙升，一度攀升至每公斤近500美元的高位。高额的利润驱动着资本疯狂地进入这个行业，在没有完整的工艺技术条件时，投资人只想尽快地上马项目，尽快地生产出硅料卖出去，能耗高、环保设计不够周密是必然的。正是这种不计成本，使不少企业在那个时期出现了能耗和排放的问题，也在人们的印象中留下了光伏发电并非清洁能源的印记。现在已今非昔比“现在的多晶硅行业已经是另一番景象了。”，人们对于多晶硅行业的认识有待更新。硅料生产企业，在5月中旬，我们走入位于中能硅业厂区，看到这里绿草如茵，花朵娇艳，建筑物的外墙都是暗红色，这里不像是一个化工厂，更像是一家研发机构。“与前几年相比，多晶硅生产的能耗指标已经下降许多了。”蒋立民说，现在国内领先企业的多晶硅生产耗能量已经由两年前的200千瓦时/公斤减少到80~150千瓦时/公斤。针对整个光伏电池产业链，算了一笔能耗账：2011年我国光伏新增装机容量为2.2GW。按目前生产每瓦电池耗电约2千瓦时计算，2011年我国安装的太阳能电池在制造环节共耗电44亿千瓦时；而这2.2GW的光伏电池，按照我国光伏发电系统年平均利用小时数平均为1200小时计算，每年的发电量约为26亿多千瓦时，两年的发电量足以偿还生产过程中的电能消耗量。若在25年寿命周期里，这2.2GW将产生大约660亿千瓦时的电量。多晶硅生产的排放更非昨日容颜。在巨大的厂区沙盘前，蒋立民特别介绍了中能硅业氢化环节的氯氢化技术，“改进后的氯氢化新技术的应用，再次降低了能耗和原料消耗，降低了制造成本，同时在处理四氯化硅的单套装置能力上再进一大步”。四氯化硅是多晶硅采用改良西门子法生产的主要副产物，每生产1吨多晶硅，就会产生12吨到18吨四氯化硅，它为遇湿释放腐蚀性气体HCl，水过量时则生成盐酸的危险化学品，不同于三氯氢硅，本身不易燃易爆。多晶硅行业曾被误认为高排放、高污染行业，问题主要出在它身上。只有通过氢化，将其转化为三氯化硅，再次成为多晶硅生产原料，才能够妥善处理这个副产物，同时实现资源循环利用，提高效率。“冷氢化等先进技术，使多晶硅生产形成一个完整的闭路循环系统，不仅帮助企业解决能耗和环保的问题，使企业远离高能耗、高排放，更关键的是，它帮助企业解决了成本居高不下的问题，这对于面临严峻市场形势的企业来说，是生死攸关的问题。”在告别了暴利时代，价格急跌至理性区间时，控制成本、提高效率成为生存的关键，无法降低能耗且实现闭环生产的多晶硅生产企业，在今天的市场中根本无立足之地。新兴产业的变化是日新月异的，人们看待它的眼光也得与时俱进。曾经走过弯路的多晶硅生产已经改头换面，光伏产业的技术发展已经今非昔比，亲身感受着这些变化，发现对这个行业有了最新的认识。但前事不忘后事之师，绷紧安全和环保这根弦，无论什么时候都不过分。焦点3平价上网还有多远5月中旬，艳阳高照，我们走进太阳能的“咏日园”，在这个2.59MW的国家金太阳示范工程光伏发电生态主题公园中，一块块巨大的太阳能电池矩阵迎“光”而立。介绍，这个园区里的太阳能电池系统采用时控加光控的双轴跟踪技术，可以保证光线始终以90度的角度垂直照射，这个光伏电站每天可以产出1万千瓦时电，直接供给相邻的光伏电池生产车间使用。以前许多人以为，这些太阳能发电示范项目不过是形象工程，小打小闹，没什么实际价值。“现在的光伏发电项目越来越受企业和资本的青睐”，说，金太阳工程的项目用途越来越广，装机规模越来越大，京沪高铁候车楼的雨蓬、江苏省江阴海港物流园的屋顶……太阳能电池板正在越来越多地出现在工厂的厂区里、办公楼的屋顶上。是什么使光伏发电国内市场的应用急速升温？主要进行光伏电站投资建设运营的认为，这主要得益于光伏产业规模化、技术进步带来的投资成本的下降。这大大加快了光伏发电平价上网的步伐。光伏平价上网离我们究竟还有多远？曾经遥远的交汇点平价上网与市场应用到底有怎样的关系？这是想弄清楚的问题。“将光伏发电成本设置为一条曲线，将传统能源发电成本设置为另一条曲线，随着时间的推移、技术的进步，光伏发电的成本曲线会不断下行，而传统能源发电的成本曲线会不断上行。这两条曲线终会在某个时点出现交叉，这个交汇点就是光伏发电的平价上网点”，说，当光伏上网电价与传统电价持平时，光伏市场将会被充分打开，显现出巨大的发展前景。而这个平价上网点一度离我们很远。几家光伏骨干企业，几乎都受益于2005年以来的光伏业爆发增长，但是他们的产品多年来几乎都用于出口，每家企业的出口占比均在95%以上。因为那时我国国内光伏应用市场迟迟无法启动，有数据显示，截至2008年年底，我国光伏发电装机只有140MW。为什么如此之少？企业的答案都汇聚为一个字——“贵”。分析说，在2008年时，高成本是影响光伏大规模应用的主要原因，当时光伏发电初始投资在3.5万元/千瓦左右，光伏发电成本在1.3到2.0元/千瓦时，无论是初始投资成本，还是发电成本，几乎是核电的两倍，是煤电的3到4倍。“在那时，光伏平价上网似乎是件遥不可及的事。但是转机出现在2009年”，在描述中，2009年发生的几件事就好似国内光伏发电的一个分水岭。头一件就是“光电建筑”、“金太阳示范工程”和荒漠光伏电站招标等多个项目的启动。尤其是财政部、科技部、国家能源局联合推动的“金太阳示范工程”，对并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程投资的50%给予补助，对偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。“金太阳示范工程”大幅度地拉低了投资成本，给市场规模的扩大带来了巨大的动力。271MW、677MW、1709MW，从逐渐翻倍递增的项目总规模上，就可以感受到市场热情的升温。2009年招标的0.69元/千瓦时也被人频频提起。曾被人多次质疑的这一远低于当时市场价格的投标价，虽然最后没有中标，但是也将最后的中标价拉低至1.09元/千瓦时。“且不论动机如何，正是这种竞争的出现，让人们看到了光伏发电成本下降的希望，也看到了光伏平价上网的可能”，这种现象以前从未出现过。仔细分析这些标志性事件，无一不是在推动光伏发电成本的下降。而每一次下降，都使得光伏发电朝着平价上网点接近，再接近。成本下降加速平衡点到来平价上网点还有多远？有专家曾在2009年做过测算：2009年，我国光伏上网电价为1.5元/千瓦时，平均火电上网电价为0.34元/千瓦时。按照光伏电价以后每年下降8%，火电电价每年上涨6%测算，到2015年火电电价将上涨到0.48元/千瓦时，光伏电价下降到0.91元/千瓦时，光伏发电首先在配电侧达到平价上网；2020年火电电价上涨到0.65元/千瓦时，光伏电价下降到0.60元/千瓦时，光伏发电在发电侧达到平价上网。根据国际上的相关预测，光伏发电的电价将在2015年左右达到1元/千瓦时以下，与用户侧的销售电价相一致，实现“自发自用”平价上网。现在看，这个平价上网点可能会比想象中来得更快一些。在发现，这场寒冬带来的光伏产品价格急速下降，着实让光伏企业“很受伤”，但是他们也欣喜地发现，用户侧的平价上网有望提前到来，光伏业打开更大市场的契机或许正在到来。“光伏发电正在逐渐变成我们用得起的电。”一直参与金太阳示范工程项目审核的中心主任进行了测算。从光伏发电的初始投资成本看，已有大幅下降，在半年多前，光伏组件的价格还是在10元/瓦左右，光伏发电系统价格也在15元/瓦；而目前光伏组件价格已降至6元/瓦，光伏发电系统降至10～11元/瓦。从上网电价看，光伏在用户侧并网已经具备经济性。根据中心的测算，按照目前11元/瓦的投资成本，金太阳示范工程50%的投资补贴估算，只要年发电小时数达到1000小时，则内部收益率为8%和10%的条件下，即使不考虑增值税抵扣，光伏上网电价已经可以达到0.7860元和0.8526元。而我国北京、上海以及东部主要省份白天的工商业平均用电价格均在0.9元以上，已经可以实现平价上网。虽然已经接近用户侧平价上网点，但若没有补贴，距离仍将存在。按照去年8月国家发改委发布的光伏发电上网标杆电价计算，即便选取较高的1.15元/千瓦时的电价计算，若没有初始投资补贴，多数省市的项目将不具可行性。根据2011年的项目数据进行测算，以内部收益率不低于8%、资金回收期不超过13年测算，我国西部只有4个省区的项目可行；以内部收益率不低于6%、资金回收期不超过18年测算，西部也只有7个省区的项目可行；东部几乎没有任何省市的项目可行。“在现阶段，政府的支持与补贴对光伏产业的发展至关重要，这可以加快光伏发电平价上网的进程。”同时感觉目前光伏产品价格存在非理性因素，回调仍有可能；而发电侧的平价上网距离更远，如果目前的光伏电池技术能够出现革命性的突破，发电侧实现平价上网的速度将会加快。分布式发电被普遍看好实现平价上网，除了“平价”，还要能“上网”用起来。从2008年底的140MW，到2011年底的累计安装量达到3000MW，仔细分析增长数据，发现这短短3年间的迅速增长，主要还是得益于西部大型地面电站的规模迅速扩大。据透露，在过去的两年内，省就实现了新增装机容量1003MW。这一数值远高于主要采用屋顶并网的金太阳工程3年来459MW的项目装机容量。但是在这次的采访调研中，无论是太阳能电池厂商、光伏电站的投资运营商，还是业内的专家，几乎都认为屋顶太阳能并网发电等分布式光伏发电系统更适合国内市场的需要。认为屋顶将是光伏发电未来的方向。目前国外市场的发展也正体现着这一特征。据相关统计，目前国际上并网发电占到光伏市场的90%，而在并网光伏市场中，与建筑结合的用户侧并网发电系统占90%以上，德国在输电侧大型并网发电仅占10%，美国仅占6%。德国和日本的“10万屋顶计划”及美国的“百万屋顶计划”主要都是在低压用户侧并网的分布式光伏发电系统。“金太阳重点支持大型工矿、商业企业以及公益性事业单位利用既有建筑建设光伏发电项目，在配电侧并网，所发电量主要由企业自己使用。金太阳示范工程正是国内推进分布式光伏发电系统的‘急先锋’，这种分散供电方式很适合国内市场特点。”介绍说，一方面我国相关资源丰富，这一资源包括太阳能资源和可用建筑资源。我国大部分地区太阳能资源属于二类以上资源丰富区，在西部地区年满发电小时数在1500左右，在东部地区年满发电小时数可达到1200小时，是世界上太阳能资源最好的国家之一；我国现有可利用建筑面积90亿平方米，如利用10%就可以装机9000万千瓦，年发电量约1350亿千瓦时，可节约标煤4700万吨，减排二氧化碳1.35亿吨。我国市场另一特点就是用电负荷主要集中在东部，由于光伏发电时间是在用电峰值的白天，在东部建立屋顶光伏发电系统，可直接在用电负荷中心全部就地消纳，不需新建电网和长距离输送，减少了输送成本和能量损耗；而且这些项目单个规模不大、发电量少，基本上可以实现自发自用，抵扣峰值用电，可获得较好的经济效益。虽然是一片叫好声，但是也有担忧。从长远来看，分布式是发展方向，但是从短期看，分布式光伏发电的情况不太乐观。因为对于规模小且较分散的分布式发电项目，和大型电站一样，要经历一套手续繁琐的审批过程才能并网，这就带来了投资成本的相应提高，再加上项目本身投资回报慢，绿色用电鼓励政策不多，投资者和屋顶业主的积极性不高，这都成为分布式光伏发电迅速发展的阻碍。从补充性能源到成为替代能源，光伏发电的道路还很漫长，但随着平价上网距离我们越来越近，光伏成为老百姓用得起的绿色电力这一希望，我们已经开始触摸到。太阳能光伏发电材料调研报告一．慨况太阳能发电是指将太阳辐射转化为电能的技术。其中一类，是利用半导体pn结器件的光伏效应，把太阳能直接转换成电能，称为太阳能光伏发电。另一类，把太阳辐射转换成热能，再利用热能进行发电，称为太阳能热发电。太阳能发电的历史，最早可追塑到19世纪末光电效应的发现，和其后1905年爱因斯坦所做的量子化解释。“太阳电池”(SolarCells)一词出现在50年代初，1954年美国贝尔实验室研制出第一只扩散pn结单晶硅太阳电池，其转换效率达到6％．这是继晶体管发明之后，晶态固体理论结出的又一硕果．由于太阳能发电拥有无污染，安全，长寿命，维护简单，资源水不枯竭和资源分布广等特点，太阳能发电被认为是二十一世纪最重要的新能源．太阳屯池的发明，为人类空间科学技术的发展提供了一项重要的能源．从五十年代至今，太阳电池作为空间能源，起着不可替代的作用．空间应用首先要求电池的高效率(功率重量比)和可靠性，空间应用单晶硅太阳电池组件的效率(AM0)已从最初的a％提高到现在的16-18%；近几年发展的高效砷化镓基系(GalnP／GaAs／Ge)叠层电池组件效率(AMO)已达26-27％。太阳电池的地面应用，长期受到价格昂贵的制约．它的发展大体可以分为三个阶段：●起步：从70年代至80年代中期，世界光伏发电累积装机容量只有30MW左右，主要用于无电网地区和特殊场合作为独立电源系统。●成长：80年代末一1996年在世界各国大规模国家光伏发展计划的推动下，世界光伏工业平均年增长率达到13%．在太阳电池效率不断上升的同时，随着制造规模的扩大，成本持续下降。●大发展：1997年以后(2002年)，受到日、德、美等西方发达国家屋顶计划的刺激，世界光伏工业的发展加速，平均年增长率达到36％，发电方式也从离网应用发展到并网发电．目前世界光伏发电累积装机容量已经超过1500MW；太阳电池商用组刊：效率达到15--18％商用发电成本在o．15~0．25美元仟瓦时之间，在不少领域和地区已经具有相当强的竞争力。2002年世界光伏工业产量已达595MWp，相当于]5亿美元，正在形成规模宏大的产业。2002年8月Mr．HarryShimp(BPSolar总裁)宣称：世界最终将走向可再生能源．在20-25年后液态碳氢化合物的储量开始下降．我们现在正处于这样的一段时间窗口，从传统能源转变到可再生能源。为了使光伏发电能够替代相当一部分传统能源，使能源结构发生重大的变化，成为二十一世纪最重要的基础能源之一，还需要光伏工业和技术有20-30年持续的加速发展．光伏界任重而道远．然而，只要不断引入新工艺，进行深入的基础研究，这是可以实现的．日本、欧洲和英国不同地区的市场开拓计划，增加了太阳电池的市场需求，光伏将长期保持高速度增长，即便有时由于经济环境的影响，暂时有些波动，也不会改变这一长期发展趋势．RoyalDutch／Shell认为，未来儿十年，将迎来可再生能源的高速增长．图1给山预计的从2000—2030年日本，欧洲、美国太阳电池装机容量的大幅度增长。二．产业竞争目前光伏工业已度过幼年时代，而进入羽翼串满的大规模工业生产．这一发展带来了机遇，也带来了风险，并伴随着激烈的竞争，燕井和集中。图2示出日本、欧洲、美国和整个世界光伏产量从1983年到现在呈指数式增长的情况，以及预计到2010年的发展趋势．世界光伏制造业和市场主要由美国、日本和德国所主导。世界十大光伏制造商中有8家来自这三个国家，2000年三国光伏安装容量约占世界的75％。●美国的优势和日本的堰起长期以来，美国的光伏技术和产量是相对领先的．美国先后发明了单晶硅太阳电池(美国贝尔实验室)、非晶硅太阳电池(美国RCA公司)、高效GaInP/GaAs叠层太阳电池(美国可再生能源实验室，NREL)．从70年代中期起，美国高度重视新能源发展，提出了多个新能源发展计划．1986年以后，美国光伏产量一直保持每年20％的速度增长．然而，日本和欧洲在1997年后加速发展，日本的平均年增速达到52％，欧洲的平均年增述达到32％。日本和欧洲先后在1999年和2002年左右赶上和超过美国。欧盟联合研究中心、可再生能源局的Mr．AmulfJ~ger-Waldau评论指出：欧洲正在实现自己2010年的目标，尽管不那么雄心壮志．然而，如果日本、美国和欧洲目前这种光伏生产能力的增加趋势得以继续下去，而欧洲又没有做出额外的努力，那么，到2010年日本将在世界光伏市场上占支配地位，拥有超过75％的市场份额．光伏产业的竞争趋势在所参与的公司之间袁现为产业的集中和兼并．图3示出光伏电池产量世界排名最大的10家公司所占的市场份额．他们总共占世界市场83％．在这10家公司中，日本有4家：Shap，Kyocera，Sanyo，Mitsubishi(EIectrio和Heavy)．其中Shap公司产量最大，占市场份额22％。●Sharp公司Sharp公司的发展是根典型的。Sharp公司1997年6月宣布，到1998年将建立20MW生产厂，并且根据需求，还可扩大到150MW．2002年2月，又宣布2002财政年度末扩大到200MW．Sharp在1997年作上述宣布时，是引起怀疑的，因为它当时的生产能力只有51010MW／年．然而，2001年Sharp销售达到75MW变成世界第一，占19％的份额，2002年7月23日Sharp在新闻发布会上宣布，生产能力达到148MW，完成了1997年预定的目标．日本光伏公司在实践自己宣布的时间表方面比较美国和欧洲公司更为可靠。这种发展趋势将影响到中、小公司的生存和发展。如果大公司利用他们的成本优势向消费者提供更廉价的产品，消费者将买更多太阳电池系统，Pv市场将加速发展．为抵抗大公司的价格压力，小公司需要有自己的特色，或能提供更先进、更廉价的太阳电池技术．PV工业的发展和评价的变化，还吸引了一些传统的重工业公司开始投资于太阳电池产业。如MitsubishiHeavy2002年秋建立了10Mwa-Si电池生产线．现在，PV制造业已被日本工业界视为关键工业，提出日本不应向中国和亚洲其他国家转移。三．美国、日本、欧盟PV工业路线图3．1羹国光伏工业路线图(20OO—2O2O)美国PV工业路线图(图4，表1)的宗旨是帮助美国光伏工业取得成功——保持美国光伏技术在国际上的领先地位，使之成为主要的盈利力量。为此，●计划要求PV产量保持25％年增长率。●到2020年，PVL业年产?000MWp，其中3200MWp用于美国国内，并成为150亿美元／年的产业。图4为路线图计划的美国PV32．业的生产能力和产量的增长。●同时，降低PV系统的终端用户成本(包括运行和维持费）到2010年3美元／瓦(Ac)，2020年1．5美元／瓦（AC)．●2030年满足10％美国峰电生产能力。25年内，美国PV工业提供15万人就业。然而，美国PV工业路线图计划大部分PV产量用于出口．不像日本有一个加速膨胀的国内市场，这可能是美国为什么失去了保持多年的市场领先地位，而落后于日本和欧洲。而且，美国最大5家制造商(BPSolar，ShellSolar，AstroPower，ASEAmericas和UnitedSolarSystems)中3家属欧洲公司。在未来20年，为使美国PV工业发展为世界领先．计划要求国家实验室、大学和Pv。公司合作，遵循熟知的国家范例。PV计划帮助建立全国的努力，支持在基础和应用研究和发展(R&D)，制造技术(ManufacturingTechnology)，系统工程和市场应用(SystemsEngineering&Applications)之间建立合作关系．参加的单位有；国家光伏中心(NCPV)相关国家实验室(NREL，Sandia,Bmokhaven)和来自美国40个州的180个领先PV公司、大学和单位。美国PV公司完成合同，分担完成合同经费50％，集成研究成果和他们自身的努力，并应用于制造工艺和产品。工业界一般对基础、应用研究和发展(R&D)起支持作用，但当技术发展到制造利商业化阶段时，则以工业界为首。美国大学同国家实验室和工业界紧密合作，从事先进的R&D，揭示基础科学现象，产生创新概念，为明天的PV科学和工程提供丰富的学习基地。NCPV相关国家实验室(NREL，Sandia,Brookhaven)对PV界进行合同管理，提供技术支持，对材料和器件特性分析，研究基本概念，以及对材料、器件和工艺进行创新性研究。国家实验室在技术发展早期阶段起领导作用，而技术接近商业化阶段时提供手段上的帮助。研究计划联邦经费，由国会每财政年度拨款，经能源部光伏中心和NREL组织分配，将公司、大学和研究所统合在三个层次工作中：RAD；ManufacturingTechnology；Sys~msEngin~ring&Applications。联邦经费的分配，以1999年为例，在0．722亿美元的联邦支持经费中，三个层次各占47％，26％和27％．PV公司在R&D工作中占29％，而在制造技术和系统工程方面起支配地位。过去10多年，美国花费17亿美元公共基金发展光伏技术．2001年美国支持PV计划4．7亿美元，其中联邦政府支持0．66亿美元．33个州采取了措施，促进PV发电公平联网。目前，主要还是离网应用，市场潜力很大。联网PV近年来发展也很快．主要在传统电价高于4．5—7美元／W的15个州。美国Clinton总统1997年提出了PV系统百万屋顶计划，以促进户用PV联网系统的发展．从1997年以来，已安装了15万个产用PV系统。联邦政府和许多州，通过减免税收等促进PV联网系统的发展。然而，由于美国政治形势(如退出京都议定书等)，对百万屋顶计划缺乏专门的预算支持，所以它对美国Pv工业发展所起的加速推动作用不像在日本那样显著。3．2日本光伏工业路线由(2000—2030)日本计划的基本目标是将新能源作为国家的能提供始．这是由1993年“新阳光计划”(NewSumhin~Project)确定的，“新阳光计划”是1974年第一次石油危机期间日本制定“阳光计划”的延续。在新阳光计划成功的基础上，2001年制定了”先进的PV发电计划(AdvancedPVGeneration)．优先考虐降低对进口石油的依赖(占日本能源消耗53％)和本在京都议定书(KyotoProtoc01)中减排温室气体的承诺(2008-2012年比1990年减排6％拟通过发展新能源、节能和核能来实现。然而，最近有些问题使核发电受到愈来愈大的反对日本温室气体排放同1990年相比，1999年增加了6．8％，估计2010年将增加7．4％。也就是说按京都议定书中减律温室气体的承诺，日本需要降低13.4％的温室气体排放．在2010年使新能源供应占日本总能源供应的9．2％．计划纲要提出45条措施(征收环境税等)，要求能源公司实现一定的新能源份额：自己建新能源发电或购买，以促进光伏发电和风力发电等可再生能源和节能技术的发展。日本新能源计划的另一特点是提出明确的“繁荣市场”目标，为新能源发展提供依据。这是有竞争力的、成功的。如2000年计划在日本安装400MWp，基本实现了，只延后一年；2010年4.8SGWp的目标，从生产和市场的增长看，也将会实现．日本提山第一个PV魔顶计剃(94-96年，7万户用)，每套(3.5—3.7kWp)安装经费补贴50％。使成本从1994~g2百万日元／kWp降到1996年I百20万日元凡Wp。通过增加产量和PV建筑集成，1997-2001年平均系统的价格从l百万降低到75万日元kWp，虽然补贴率逐渐下降。到2010~30-50万日元/kWp，kWp价格目标也应当可以实现。日本还有一些地方政府增加额外补贴，PV系统增长速度明显加快．由于这一计划，日本到2001年底己安装PV系统441MWp，其中屋顶系统309MWp．为实现低成本PV系统的大规模生产，建筑公司起着重要的作用。在日本每年建大约6万新楼，约50％PV系统是随新楼出售的。PV集成建筑的成本降低，使成本返问只需要]4-15年，而PV系统的寿命为20-25年，促进了市场的发展和公司投资。经过NEDO计划30多年的PV发展，市场上只剃5-6家日本制造公司(Sharp，KyoceraSanyoElectric，KanekaSolartech，MitsubishiHeavylndustries等)，集中形成了PV：工业相关产业链．几乎占世界生产能力的50％(200MW)．2001年世界市场太阳电池销售45％(176MW)在日本。这一份额还会上升。在对“新阳光计划”评价的基础上，日本NEDO提出了30年PVR&D和开发市场路线图(图6)．比较“新阳光计划”，参加单位减少。除增加产量外，更着重降低PV系统的成本，以30日元／Wp为目标。支持产业化、工业化技术(支持50％)和新PV技术的研究(支持100％)。包括：(1)发展先进太阳电池组件：●a-Si/μ-Si：KanakaandMitsubishiHeavylndustries：2005年η=12％组件面积3600gmcm2；100Y／Wp(按照100MWp／年计算)●CIS：ShowaShellSakiyuki(玻璃衬底)andMatsushitaElectric(不锈钢卷衬底）：2005年：η=13％，组件面积3600cm2；100元人民币／WP●超高效化合物电池Galnp／GaAs3结叠层电池，目前效率32%．聚光电池：Sharp(cell)，DaidoSteel(module；concentrator)andDaidoMetal．2005年：η=40％;1OOY／Wp●多晶Si电池：KawQkiSteel，SumitomoMe山，Sharp，支持太阳能级硅的研究，2003年：η=13％15×15cm2；147元人民币/WP●CdTe：停止(2)发展评价，再循环和其他系统构成技术：AIST,JET，Sharp，ShowaShell，AsahiGla，AIST,PVTE(3)新一代PV系统●电镀CulnS2薄膜电池：SinkoElectric●纳米结构Si薄膜电池：AIStKyushuUniersity,ToppanPrintingStanley,NipponSheetGla●SIGe基电池：TohokuUniversity●固态染料敏化电池：UniversityofTokyo，RITE，TIT●低成本制造工艺CAT-CVD：JAIStOsakaUniversity，GifuUniversiyβ-FeSi2电池：SystemEngineers，AIST●超效率限制：AsahiGla●si球电池：CleanVenture21(Hamakawa,Wada,MatsushitaElectric)●低成本、高效率染料敏化电池：AiStSumitomoOsakaCemen,FurukawMacninery,HaYashibara，BiochemicaiLab，Sharp3．3欧盟光伏工业路线图欧盟的白皮书“EnergyfortheFuture；RenewablesourcesOfenergy”和绿皮书“TowardsaEuropeanstrategyforthesecurityofenergysupply”提出的目标是，为达到京都议定书(KyotoProtoc01)中减排温室气体的要求和减少对能量进口的依赖，总能量消耗的12％和电能的22％必须由可再生能源产生，如图7中的红线所示．应当承认，欧盟在可再生能源的利用和环境保护方面的进展，是世界领先的。欧洲议会将在2004--2006每年10月发表评估报告．到2010年光伏系统总安装生产能力达到3000MW，为1995年100倍．图8示出欧盟可再生能源发电量的增长(1997--2010年)，主要PV公司有：lsofoton，RWESolar，Photowati，Eurosolare~．欧洲国家之间光伏市场条件差别很大，类似于美国各洲，从而各国采取不同措施促进其发展．如德国计划2003年完成10万屋顶计划(减息贷款)：2000年颁布可再生能源法案；实施投资补贴，对新PV系统减少关说5％。2001年德国安装PV系统75MWp，相当于世界市场20％，成为最大的进口国。RWESolar和DeutscheCell新增加的生产能力可以弥补这一情况。到2002年8月10日KfW银行宣布还有41MWPV系统新贷款。德国联邦议会财经委员会支持将太阳电池系统安装计划从350MWp增加到1000MWp。意大利提出1万屋顶计划，实施经费补贴。屋顶PV系统联网，以促进集成建筑应用。2001年欧盟销售93．7MW，占世界市场23．6％。除晶体硅外，还发展薄膜电池。继日本公司成功发展a-Si电池后，也开发窄带隙材料，发展a-Si／μc-Si叠层电池。到2020年，欧盟计划将安装太阳发电54GW，提供290000就业机会。实现这些发展的条件是，太阳发电可以公平的进入电网。四．第二代太阳电池——薄膜太阳电池2001年世界光伏工业产量为396MWp，其中约85％源自晶体硅电池(所谓第一代太阳电池)．晶体硅屯池效率高、寿命长、投资风险小。今后，除发挥规模效益外，捉高效率、降低成本仍然是晶体硅电池组件研发的重要课题。如发展：廉价的太刚能级硅衬底：非晶硅/多晶硅异质结构(HIT)；陷光结构：以及等离子，吸杂，快速热处理等低成本工艺。然而，问题是如要保持高速增长，廉价的太阳能级硅材料是否供应得上。如果假定光伏电池年增长率为27％，到2010年晶硅电池达到1500MWp／年，需要12000吨硅材料，相当于现在世界硅总产量的一半。薄膜光伏电池(所谓第二代太阳电池)工艺，经过多年的研究利发展，现正从试生产线转变到工业规模．主要包括非晶硅(a-Si)，碲化镉(CdTe)和铜铟(镓)硒(Cl(O)Se)。这些薄膜电池，不用硅片做原材料(>300微米厚)，而是在玻璃等廉价衬底上沉积压微米到微米量级的半导体有源层，因此可望大幅度降低材料成本。薄膜电池在制造上还有很大优点，它采用低温工艺，成目倍增加电池制造面积(从硅片约100平方厘米增加到玻璃基片1平方米)．随着PV市场的扩大，薄膜光伏电池的增长会加速。多种迹象表明，年产50MWp的薄膜光伏电池生产线不久将实现．然而，为在2010年达到50％的光伏产量份额，薄膜光伏电池必须年增长40％。非晶硅电池薄膜光伏电池中，非晶硅基系电池发展比较成熟．从80年代规模试生产以来，经过材料性能和器件结构的改进，从单结a-Si到a-Si／a-SiGe叠层，再到a-Si／pc-Si(微晶硅)叠层，非晶硅基系电池组件的稳定效率已达到10％。例如日本KanekaSolarteeh发展非晶硅电池有20多年了。1999年达到规模生产。该公司Yvanamoto发现，可在200℃淀积a-S／μc-Si叠层屯池，申请了专利。而以前的一些重，专利(a-Si：Hsolarcell，Carlson，RCAl976；pina-Sisolarcell，Hamakawa，OsakaUniv．1978；Illlt~aleda-Sisolarcell，Kuwano,Sanyo1979和a-SiC／a-Siheterojunctionsolarcell。Tawada．KANEKa1981)到2002年到期，所以a-S／μc-Si叠层电池有重要的经济前景。按40Mwp／年计算，这种a-S／μe-Si叠层电池的成本为晶体硅(c-Si)电池的1／2．现在Kaneka生产能力达到25MWp／年，2002年出口15MWp．2003年起将要增加到40MWp。Kaneka生产的a-Si组件效率为8％，20年之内效率保有80％以上。2001年Kaneka生产的a-S／pc-Si叠层屯池效率1O．5％，1O年之内保证效率不低于9．8％。该公司计划：●2005年，a-S／μc-Si叠层组件效率12％，系统价格1百20万日元／3kWp。2006年，a-Sμc-Si叠层组刊：效率13％，系统价格1百万日元/3kWp．●2010年，a-S／μc-Si叠层组件效率16％，系统价格60万日元门kWp．值得注意的是，叠层电池的效率取决于所接受的太阳光谱．在标准太阳模拟2S条件下测试a-S／μc-Si叠层组件(3738em2)效率11.57％，功率输出43．24W：而在OtsuShiga户外ft=31．80)测试效率12．3％，功率输出46．0W。~itsub}abiHeavylndustriee新进入PV．]2业。计划2002年秋投产a-Si电池10MW／年。Mitsubishi的a-Si单结电池效率8％(初始效率10％，约3—4月后光致退化趋于饱和，稳定效率8％)．长期在JQA户外实验表明，稳定效率不变，寿命可达20—25年．Mitsubishi正利用μc-Si／a-Si叠层结构改进效率达到12％，Mitsubishi组件有50—looV高电压，功率输出24--100Vp。日本NEDO计划KanekaSola-tech和MitsubishiHeavylndustries2005年a-Si／μc-Si叠层电池η=12％，组件面积3600em2；100日元／Wp(按照1OOMWp／年计算)．SanyoEleotrio在1975~始研发a-Si太阳电池。1980年规模生产a-Si电池应用于计算器等，目前Sanyo的a-Si组件生产能力为5MWp年。美国UnitedSolarSystellaS公司是EnergyConversionDevices，Inc,(EC0)和N．V．BekaerS．A(BESSEuropc)合资经营的。2001年销售3．8MW不锈钢柔性衬底a-Si／a-SiGe／a-SiGe三结叠层电池．目前年产5MW．2002年6月24日开典的新厂年产30MW．生产线是高度自动化的，可同时在6卷不锈钢上淀积非晶硅，每卷不锈钢长1．5英里．铜锗硒电池CIS电池组件具有比较高的转换效串和稳定性，实验室效率达到18,8％。现己开始小规模试生产．如美国ShellSolar拥有世界第一条CIS薄膜电池生产线，组件效率11％．2001年销售CIS组件0．4MW。日本计划：2005年，玻璃村底(ShowaShellSekiyuki)和不锈钢卷衬底(MatsushitaElectric)CIS电池组件面积3600cm2η=13％，组件成本100日元／Wp(按照100MWp年计算)．还计划发展电镀CIS薄膜电池(ShinkoElectric)．●碲化镉电池(CdTe)CdTe薄膜电池组件效率达到9％，实验室效率达到16,4％．美国FirstSolar建立了5MW／年生产线，并酝嚷用快速热蒸发技术扩建100Mw／年生产线。由于cdTe电池效率较高，生产技术比较简单，美国NREL薄膜光伏计划中包含了CdTe电池项目。然而，Cd足有毒组分元素，日本NEOO在新光伏计划中己停止了CdTe电池项目．去年欧盟已禁止含Cd的电子元器件进口．所以，去年日本松下电器公司的一条计算器用CdTe电池组件生产线已停产．总之，对CdTe电池的前景，看法不一，见仁见智。对于CdTe电池毒性问题，美国有专家认为，生产过程中的污染已经解决．电池产品散布污染问题，可以通过回收破损电池来解决。而澳大利亚UNSW的M．Green教授认为：利用毒性材料的电池技术，不管它有多少优点，终将在商业竞争中桩淘汰，而代之以对环境友好的工艺．最近，国际绿色和平组织给美国California能源当局的一份通报显示了该组织对PV毒性问题的关切。通报指出，“有许多PV技术术(CdTe电池除外)对环境都没有什么不利影响，可以满足Califomia能源当局的投标要求”。有些公司对此问题已有所洞察，据报道Matsushffa公司将停止COTe屯池组件：的生产。五。第三代太阳电池在第二代太N1电池的基础上，将会发展第三代光伏太阳电池．M．Green教授提出，它们应当拥有以下的特征，薄膜化、高效率(高于单结电池的效率)、源材料丰富和无毒性。从热力学观点看来，太阳电池Carnot极限效率可高达95％．考虑到辐射捐失及转换过程的不可逆性，得到Landsberg极pd效率为933％。考虑到吸收刚光过程中墒的增加，极限效率为86。8％．这也就是无限多结叠层电池的理论效率。对于单结太阳电池，Shockley-Queler极pH效率为40．7％．这些理论计算结果表明，太阳电池效率的提高还有很大的潜力。如S[和GaAs单结电池员高效率现达到27％左右，为理论极限效率的66％。可望实现第三代太阳电池效率的途径包括：多阈值2S什，如叠层电池，多带光伏电池：量子倍增器什，如碰撞离化，光子下转换；热载流子电池；热方法，如热离化，热光伏电池等．下面介绍几项相关的研究进展。叠层电池将不同能带隙的电池，依带隙的宽窄顺序，从上到下叠放在一起，可构成叠层电池。如果叠层数目足够大．电池的极限效率可达86．8％。然而，为避免操作的复杂性，叠层：电池通常具有电流匹配的串联结构。这种限制降低了可获得的效率。而且，使得叠层电池对于太阳光谱的构成非常敏感。双结和三结GalnP／GaAs／Ge：U池已广泛应用于空间科学，其地面效率己达30％。目前正在发展效率近40％的四结电池．其聚光电池组件，成本与薄膜电池相当，具有广阔的地面应用前景。三结叠层a-si／a—SiGe：H薄膜屯池稳定效率已达12％。但地球上Ge元素是不丰富的。Kaneka公司发展的a-Si／μc—Si叠层屯池似乎更具有工业应用前景。上转换和下转换对于单带隙太阳电池材料，限制屯池效率的因素主要有两个。一是能量低于带隙的光子不能被有效吸收；二是能量远高于带隙的光子一般也只能激发山一个屯子空穴对，经过热驰豫释放出多余能量后，以略低于带隙的能量被收集。因此，提高电池效率就是要把不能被有效吸收的低能光于和能量远高于带隙的高能光子的能量充分利用起来。如果高能光子激发的高能电子空穴对不是将能量驰豫给晶格，而是激发山多个电子空穴对，即产生碰撞离化，那么就可以大幅度提高电池的效率。目前，己观察到碰撞离化效应，包倍增效率只略大于一．上转换和下转换是一种有效的光子能量转换技术，在光屯子领域已得到实际应用。上转换是将两个低能光子通过一个中间能级激发为一个高能光子。而下转换正相反。下转换器置于电池的正面，对于入射的低能光子基本上是透明的，而且能发射出高密度的低能光干，从而提高了电池性能，只要辐射效率超过50％。上转换器置于屯池的背面，俘获次带隙光子后转换并发射高能(火于带隙)光子，不影响电池正常操作。只要有百分之儿的辐射效率就可显著改善屯池性能．对于中间能级的耦合也没有苛刻的要求，这就大大改善了上转换的效率．多能带电池标推电池材料的光伏效应基于：载流子在价带和导带之间的激发。最近的分析表明，在带隙中引入第三个带或N个带会扩大吸收长波光于的能量范闹。这第三个带可以是在宽带隙半导体中引入的稀十杂质带，或某些多量子阱结构。N个带电池的极限效率为86．8％。值得指出，第三个带的引入不应带来额外的复合损失。热光伏热光状是光伏技术的一个分支。它利用一个热源(而非太阳)作为光源。又称为热光子技术(\"thcrmophotonics\")。这种技术特别适用于燃料电池和废热利用。在转换太阳光时，与一个吸热体相结合，其极限效率可达85．4％。纳米结构薄膜电池染料敏化Ti02纳米薄膜电池；纳米si镶嵌构薄膜电池等。六．展望——它山之石，可以攻玉作为在我国光伏领域国家研究所工作的一名科研人员，我想对中国PV32业发展计划提一些看法和建议。1．我国PV工业发展计划的宗旨应当是，将我国光伏工业发展成规模宏大的产业，以逐步改变我国能源结构。为此，全国需要有统一的国家新能源(包括光伏发电)发展规划，统一的新能源指导和管理机构，统一的管理每年经费的公平，竞争分配。2．“以市场为导向”是新能源和可再生能源产业发展规划的指导思想(见2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点)．为此，要将光伏企业作为国家规划光伏工业发展的主体，而国家研究所和大学主要起帮助作用．●提出光伏工业具体市场规划、项目和规模。●在发展制造技术上光伏企业起主要作用(国家支持50％经费)●光伏企业同样参加承担研究和发展项目的申请和竞争(国家支持100％经费)国家研究所和大学在光伏发电领域如何起帮助作用，美国“新千年光伏计划”的一些做法可供参考：“美国大学同国家实验室和工业界紧密合作，从事先进的R&D，揭示基础科学现象，产生创新概念，为明天的PV科学和工程提供丰富的学习基地。”“美国国家PV中心相关国家实验室(NREL，SandiaBmokhaven)对PV界进行合同管理，提供技术支持，对材料和器件特性分析，研究基本概念，以及对材料、器件和工艺进行创新性研究。国家实验室在技术发展早期阶段起领导作用，而技术接近商业化阶段时提供手段上的帮助。”3．我国光伏工业，将像家电业和汽车业一样，面临大发展、或更大发展的机遇。我国太阳舱光照资源丰富，有近6000万无电缺电人口，光伏集成建筑联网发电在我国几平还是空白，我国光伏工业发展前景十分广阔。同时，我们还应当凭借我国在劳动密集型产业上的优势，参与国际光伏市场的竞争，占据相当的份额．近两年来在国家实施西部大开发战略和“光明工程”的推动下，中国光伏工业保持了较快的增长势头，可以预计，我国光伏工业也将迎来长期的指数式增长。如果我们按保守的估计，假定今后我国年增长率为32％，与欧盟的相当，低于日本的52％年增长率，而高于英国的20％年增长率，那么我国的光伏生产能力将达到；●2010年140MWp；（2003年20MWP)●2020年2240MWp；●2030年36000MWp．这一目标应当是可以实现的。4.知识产权前面提到Kanaka公司对知识产权的重视，在建大规模a-Si／he-Si生产线之前，首先考察专利权的状况。这确是明智之举。美国在90年代初期，围绕非晶硅电池曾发生了严重的知识产权之争，导致美国AdvancedPhotovoltaicSystem公司(Chronar公司)新建的当时世界上最大的10MWp非晶硅电池生产线关闭和公司倒闭(1994年)。我们要引以为戒，特别是在形成生产规模，日显效益的时候。5．技术发展的重点，包括：●高效低成本晶硅电池●薄膜电池●PV建筑集成和联网技术●太阳能制氢●太阳能制淡水6．新一代PV系统光伏产品调研报告的范文国产光伏电池制造设备生存现状根据IMSResearch的研究，20xx年太阳能光伏制造设备的市场可能减半。由于太阳能光伏制造设备新需求显着下跌，市场存在的现有设备的换代和升级需求有限，预计20xx年市场下跌超过55%。近几年来，太阳能光伏产品制造商纷纷投入巨资购买新光伏设备扩大产能，以此来扩大市场份额，同时让自己成为可靠的大批量供货商。虽然，这为最近太阳能光伏电池制造设备市场的繁荣起到了推波助澜的作用，但是，这也导致了目前光伏设备制造商的产能过剩。高级研究分析师TimDawson说：“根据IMSRsearch的估计，光伏电池制造设备市场收入在xx年达到创纪录的128亿美元，20xx年将会仅仅超过57亿美元。大规模产能过剩，再加上需求下降，生产商在可能的情况下，要么推迟要么取消了光伏制造设备的订单，至少短期内事实情况*。从长远来看，xx年光伏行业恢复增长是必然的，但是并不能预测将会出现强有力的V型复苏。光伏制造设备市场将会稳步恢复。毕竟，光伏生产商依然会希望再次在新设备上投资以保持竞争力，改善生产流程，提供电池效率，最终减少每瓦成本。目前，我国光伏设备企业从硅材料生产、硅片加工、光伏电池片、光伏组件的生产以及相应的纯水制备、环保处理、净化工程的建设、以及与光伏产业链相应的检测设备、模拟器等，已经具备成套供应能力，部分产品如扩散炉、等离子刻蚀机、单晶炉、多晶铸锭炉、层压机、检测设备等开始出口。值得一提的是，硅材料加工设备中单晶炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲，多线切割机已取得突破，多晶硅铸锭炉已经开始大量在国内企业中使用。据中电四十八所提供数据显示，在10个太阳能光伏电池制造生产线设备中，国产设备已能提供其中的8种，其中有6种(扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机、去磷硅玻璃（PSG）设备、低温烘干炉)已在国内生产线上占据主导地位，2种(管式PECVD、快速烧结炉)与进口光伏设备并存但份额正逐步增大。但是，全自动丝网印刷机、自动分拣机、平板式PECVD仍然依赖进口。目前国内光伏电池注流建线方案为国产和进口设备混搭，基本以国产为主。设备投资方面，一条25MW的标准生产线需3400—6000万元。我国光伏电池制造设备的技术水平首先，在湿法腐蚀、清洗设备、扩散方面，主要是自动制绒设备、自动清洗设备、全封闭扩散炉、刻蚀机、去PSG设备等国内已经能够制造，已经达到世界先进水平，且性价比优势十分明显；国产PECVD（管式）的工艺结果已接近世界先进水平，这是这种设备的优势。但它的自动化程度(自动装卸片)不如进口设备(进口设备如德国Centrotherm公司产品，售价是国产设备的三倍左右)，平板型PECVD目前国内已有企业生产，有待进一步验证；第三，国产丝网印刷机(只有手动)，与进口自动化产品的差距也是在自动装卸片(机械手)和自动检测手段上，全自动丝网印刷机已有企业生产，工艺有待进一步验证；第四，高温烧结炉技术提高，开始批量在大线上使用；第五，自动检测分拣设备目前国内已达到国际中等水平。然而，尽管国产太阳能光伏设备在国内用户中已建立起良好的信誉，得到业界的广泛认可，越来越多的客户从价格适中、性能良好、技术不断进步的国产设备中受益。但我们也应该看到，国内半导体设备厂商在整体技术水平尤其是尖端技术水平上和国外厂商尚有差距。业内专家指出，国产太阳能光伏设备的竞争力不完全在于设备的性能指标，而在于设备的性能价格比。成本是太阳能光伏产业的终极目标，业内有句话，光伏设备没有最好的，只有最合适的。据了解，建设一条太阳能电池生产线，70%以上的投资是用来购买设备，而国产设备的价格平均只有国外产品的1/3—1/2，采用国产设备辅以少量进口设备，可以将建线成本降低一半以上。清洗/制绒设备：单晶硅光伏电池槽式基本国产，多晶硅电池连续式进口居多当前环境下，国内清洗设备企业正直面生存和发展的问题。调查中发现，面对这场全球性的危机，电池清洗设备企业在担忧的同时，应对未来发展持谨慎乐观态度。担忧的是这场风险对那些发展不好、实力不强的企业影响很大，乐观的是清洗机行业仍然是全球和我国持续发展的新材料产业。过去几年来，清洗机国内产量快速增长和外贸出口量不断加大，产业不断扩张，这造成了当前大量清洗机开始“倒向”国内市场。国内清洗机行业因国内外市场的需求萎缩，企业出现限产和停产的状况。在太阳能电池企业，目前在清洗制绒方式上采用的设备方式一般有三种：一种是效率不高但很实用的手动操作清洗设备；第二种是分体式全自动清洗，即清洗、制绒工序各用相关设备；第三种是目前较流行的一体式清洗机，从研磨片到电池片一步到位。以上三种方式各有利弊：手动操作尽管慢，但对于产量不大，人力成本低的厂家来说是很好的选择；分体式清洗机对硅片参数要求不高，效率也比较高，较容易找出电池片出问题的所在；一体式清洗机效率高，自动化程度高，但对硅片尺寸要求严格，维护起来也不太方便。制绒工艺比较复杂，不同公司有各自独特的制绒方法。基本的工艺流程为：上料→HF+HNO3腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→KOH腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→HCl腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→下料→离心机甩干(离线)。使用到的化学添加剂有两种，一种是IPA(异丙醇)，另一种是工业酒精。目前国内的清洗制绒设备以达到了国际先进水平，体现在以下方面：全程PLC控制，触摸屏操作；采用新型匀液及风道设计技术，降低清洗成本，减少污物的排放；新的密封隔离技术的使用，杜绝了生产过程中的微漏，保护整体电气系统的安全；槽体配置可实现腐蚀后残留在片子上的化学液及污染颗粒的冲洗祛除功能；大多采用机械手方式移动，工艺时间可以自行调节；酸碱槽具有自动补液装置，可实现无间断生产；整个清洗、制绒过程中使用环保的清洗制绒液，降低了后续处理成本；最重要的是融合热氮烘干功能，取代甩干机，大大降低了碎片率。以上技术在调查中，基本以槽式机为主，在湿法制绒（连续式）及等离子（干法）制绒机方面国内正在研发，试验工艺已取得一定进展。国内清洗制绒设备企业国内清洗制绒设备生产企业有以下三种状态：一是从国有企业转型的老牌电子或半导体设备制造企业，代表企业有：中电四十八所（能提供完整的电池生产线）、西北电子装备技术研究所（中电二所）、中电四十五所、保定天威新能源等；二是新近崛起的典型电子或半导体企业，代表企业有：北京七星华创、深圳捷佳创、北京华林嘉业、北京中联科利、苏州华林科纳、青岛赛瑞达等；三是水处理或超声波设备公司转型，代表企业有：深圳市恒通源、深圳市和科达、张家港声达超声设备、深圳市超纯水、深圳市纯水一号、张家港德科超声、上海睿鹏清洗设备等。扩散炉：经历了开管——闭管——全封闭扩散三个阶段，绝大部分电池企业采用国产装备上个世纪60年代由于国产光伏电池装备技术落后，无法满足电池工艺生产，一些电池厂家先后从国外引进了链式扩散设备。1965年以前，这是我国扩散炉出现阶段，扩散炉随着半导体工艺的产生而出现，这一阶段的国产扩散炉水平与国外水平差距不大。进入80年代我国电子工业专用装备取得长足进展，电池生产用扩散设备回到管式扩散。xx年，中国电子科技集团48所与无锡尚德公司的携手合作拉开了我国光伏电池生产用扩散设备技术与配套工艺飞速发展的序幕。短短的几年时间里，我国光伏专用扩散设备经历了从处理125mm×125mm、156mm×156mm方硅片向210mm×210mm方硅片跃进；扩散的质量从原来的单片和整管扩散均匀性在7％以内的水平，提高到目前单片和整管扩散均匀性在4％以内的国际先进水平；扩散方式从原来的开管扩散到现在的环保、洁净、节能、安全的全封闭扩散；单批次产能从原来的150片、200片、300片发展到日前的400片；控制方式从原来的手动、PLC半自动控制到日前的微机全自动控制。目前我国光伏电池装备市场上共有各类扩散设备上千多管，其中85％左右以处理125mm×125mm电池片为主，兼容156mm×156mm电池片，这其中又有90％以上为微机自动控制设备，只有不到10％为手动或PLC半自动产品。技术特点在整机设备向全自动化、高生产效率、低成本扩散、操作人性化发展的同时，其核心单元技术如温度控制将不可避免地采用更精细的控制方式(内外热偶串级控制技术等)。通过对加热部件和负载同时监控，确保实际工艺温度长期重复、稳定可靠；工艺气体流量控制将从目前的模拟向数字MFC(质量流量控制器)发展，以实现更稳定的工艺气体流量控制。今后几年内，整机将向减压扩散、立式扩散、链式扩散等方向发展，以适应12＂及更大尺寸硅片的工艺要求，其单批次处理能力将达到更高的600～800片／批次。1、中电四十八所（长沙）：中电四十八所事业二部承担着扩散炉等其他太阳能光伏设备的生产，xx年，成功研制出了新型闭管扩散炉——全封闭推舟软着陆扩散炉，xx年销售数百台之多，截至目前市场占有率在80%左右。包括其他光伏设备在内，xx年销售收入达10.15亿元，新签单5亿多元。另外，xx年相继为江西佳辉、神州光电等单位数十条生产线提供了除丝印机之外的整线装备。今年一季度，中电四十八所销售额达到收入4.1875亿元，比去年同期增长70%以上，真正实现了在*影响下弯道不减速。四十八所新型扩散炉，单管产能高达400片，在产能提高33%的同时，能源消耗降低50%以上，废气排放降低到原来开管扩散的1/10，能耗降低20%左右，平均单位扩散成本降低20%以上。成功突破了炉门自动密封、尾进尾出送气、废气自动收集、三维送片机构调整等多项关键技术。达到国际先进水平的大生产用新型太阳能电池生产专用扩散设备，价格却只有进口同类设备的1/3。2、北京七星华创:北京七星华创电子股份有限公司（简称“七星电子”）传承五十多年电子装备及元器件的生产制造经验，于xx年9月成立。七星华创于xx年研制出新型扩散炉，具有四套独立的工艺炉管，关键件全部采用进口件，采用进口智能控制器，可输出四个开关量，对炉温、阀门动作进行自动控制，并管理全部工艺时序，可存贮十条工艺曲线实现为实现闭管扩散工艺，所以必须进行炉口密封，在这方面，七星华创经过无数次的试验，包括数次失败的考验，最终解决了这个棘手的难题：即在没有任何水冷条件下，在工艺温度高达900℃时，采用普通氟橡胶密封圈能够使工艺管密封，并能够长期工作。3、株洲众欣科技：株洲众欣科技专注于磁流体领域，公司创办人罗喜梅女士是国内第一个把磁流体技术进行产业化生产并运用到真空领域的研发型企业家。xx年，众欣科技通过和国内的大专院校的多名专家学者细致交流，然后进行了大量的市场实际调查，众欣科技认为扩散在电池片当中，起到决定性的作用。从提高转换率以及降低生产成本出发，在现有市场上使用的扩散炉技术方面进行了革新，成功研发出新型“气旋动态”扩散炉，截至目前已成功销售3台卧式“气旋”扩散炉。对于“动态”扩散的定义，众欣科技是这样解释的，这是一个相对的概念，主要是针对硅片而言，现在市场上的硅片在扩散的过程当中都是静止不动的，而众欣的动态扩散，就是硅片在整个扩散过程中是一个运动的状态。由于硅片主动地寻找扩散，而不是象原来的被动扩散，所以这个动态扩散的均匀性在远离上面确实可行，该扩散炉最大的特点体现在扩散的效果上：保持方块电阻片内均匀性在3欧姆之内，源的使用量减少使用量三分之一。今年七月，众欣科技将为湘潭一企业提供六管动态扩散炉，即25MW生产线。同时，根据市场的需要，众欣科技也可以提供动态扩散改造服务，为电池片生产厂家节约大量的生产成本和运行费用。4、青岛赛瑞达：青岛赛瑞达设备制造有限公司由北京昊海立德科技有限公司注资的高新技术企业，是集开发、生产、销售为一体的专业厂家。具有自主研制、设计和开发半导体专用工艺设备、包装机械、智能化仪表等产品的能力，同时可根据用户的不同需求进行设计和开发，并且具备改造、装备国外二手设备的能力。该公司扩散炉为闭管磷扩散，带有工艺废气冷却定向回收装置，偏磷酸、CL2分开收集处理，工艺废气集中收集从尾部定向排出，各种工艺气体可分开送入石英管内，工艺气体(三氯氧磷)可采用喷淋式方式引入到石英管内，采用悬臂式推拉舟送取电池片，另采用侧面布局的悬臂推拉结构，