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中国光伏市场和产业发展状况

第一节  中国光伏发电市场的发展

中国光伏市场发展总体上与时俱进,稳步发展。2007年中国光伏系统的安装量总计约20MWp,仅为当年太阳电池生产量1088MWp的1.84%,意味着太阳电池产量的98%需要出口。

2008年中国共计安装约20MWp光伏系统,累计安装量达到120MW。中国光伏应用仍然是独立系统为主,并网光伏发电应用比例还很小。对比之下,欧洲在2006、2007和2008年三年中,当年并网光伏系统的比例达到99%。就全球来讲,截至2007年年底,世界光伏系统累计装机约12GW,其中并网光伏发电约10GW,占总市场份额的83%。

中国并网发电比例非常低说明中国光伏应用还处在初期的阶段,还需要提高对并网光伏发电的战略意义及重要性的认识,认真贯彻“依法治国”和“依法施政”方针,尽快实施《可再生能源法》的核心条款“上网电价法”,加快光伏并网发电的发展步伐。

自2002-2003年“送电到乡”工程结束以后,国内的光伏市场基本处于缓慢发展状态,每年的安装量维持在5MWp-20MWp。光伏产业在国际市场的拉动下呈快速发展势态,2007年太阳电池生产达到1088MWp,成为世界第一,组件生产达到1800MWp,但2007年和2008年我国光伏系统分别只安装了20MWp,国内生产的太阳电池组件绝大部分用于出口。

这种市场严重落后于产业发展的情况既不利于我国能源的可持续发展,也不利于光伏产业的持续健康发展。市场长期滞后于产业将会产生严重后果,特别目前面对国际金融危机,我国光伏出口大幅下降,这导致光伏市场严重衰退,发展国内光伏市场是我国的必然选择。

在光伏并网发电方面,科技部在“十一五”规划“863”项目中安排了5个MWp级并网示范项目,这些项目的实施将对并网光伏发电起到积极的示范和推动作用,近两年企业在推进光伏发电的应用方面发挥了主导作用,在《上网电价法》没有实施情况下,自筹资金在各地建立一些大型并网光伏工程,如林洋新能源承建的上海崇明岛1MWp屋顶电站,保定英利自建的1.5MWp五星级饭店建筑并网光伏电站,无锡尚德的1.2MWp机场办公楼电站,深圳新天地建立的龙港区政府文化园1.2MWp并网光伏建筑电站等。云南、甘肃和青海等启动了大型地面光伏电站,上海世博会的并网光伏系统也正在建设,这些项目的完成将使我国并网光伏发电上一个新的台阶,并将使这部分应用成为太阳能应用中最大的份额。

截至2008年底,中国光伏系统的累计装机容量达到120MWp(约相当于世界累计安装量的不足l%)如下表所示。

1976年以来中国光伏系统装机容量的发展

单位:MWP

年份 年装机 累计装机
1976 0.0005 0.0005
1980 0.008 0.0165
1985 0.07 0.2
1990 0.5 1.78
1995 1.55 6.63
2000 3.3 19
2002 20.3 45
2004 10 65
2005 5 70
2006 10 80
2007 20 100
2008 20 120
 

2006年国家提出建设社会主义新农村,农村电气化便成为光伏发电应用的主要市场入口,截止到2007年底,我国太阳能电池的累计装机已经达到100MW。我国目前有上百家的太阳能光伏企业,其中生产的太阳能电池组件90%以上出口到国外,国内市场仅占到小部分。

1、光伏市场用户群的构成

国内太阳能电池产业发展的主要动力是国内国际光伏发电市场的需求,光伏市场用户群的构成主要包括以下几个方面:

1)常规能源难以覆盖地区居住的家庭个人出资购买光伏系统用于生活和生产用电(个人出资,不排除其中部分用户得到了政府或机构少量的补贴)。

2)国家为农村电力建设实现通电目标而进行的基础设施建设项目(国家投入、政府采购,如送电到乡项目)。

3)集团购买(如油田、铁路、通讯、气象、交通、海事、军事等供电或备用电源)。

4)公共设施和市政建设(有电地区特殊用途和科研、科普示范项目,如路灯、警示灯、景观灯、杀虫灯、指示牌供电和并网发电项目等)。

2、光伏发电需要重点研究示范的领域

我国目前光伏发电需要重点研究示范的领域:

与其他能源互补独立分布式发电系统--以解决偏远山区、哨所等人口相对集中地的用电问题;

并网光伏建筑(光伏屋顶系统、光伏发电与遮阳系统集成、光伏幕墙系统)--示范为主;

大规模的光伏电站(5MW、10MW);

风光互补发电分布式能源系统;

值得关注的是:2008年的北京奥运会项目和2010年上海的世博会项目大量采用太阳能并网光伏建筑,这是政府支持的大型光伏项目,具有示范带动意义。

第二节  国内光伏市场的组成

1、通信和工业应用

通信和工业应用包括微波中继站,光缆通信系统,无线寻呼台站,卫星通信和卫星电视接收系统,农村程控电话系统,部队通信系统,铁路和公路信号系统,灯塔和航标灯电源,气象和水文观测站电源系统,水闸阴极保护和石油管道阴极保护等。

2、农村和边远地区应用

农村和边远地区应用包括独立光伏电站(村庄供电系统),小型风光互补发电系统,太阳能光伏户用系统,太阳能照明灯,太阳能光伏水泵,农村社团(学校、医院、饭馆、旅社、商店)等的光伏照明和电源等。

3、光伏并网发电系统

光伏并网发电系统包括建筑集成光伏并网发电系统(BIPV),地面并网光伏发电系统(电站)。

4、太阳能光伏照明

太阳能光伏照明包括太阳能路灯、庭院灯、草坪灯、太阳能景观照明、太阳能标牌、信号指示、广告照明等。

5、太阳能商品及其他

这类应用包括太阳能喷泉、太阳能钟、太阳帽、太阳能充电器、太阳能手表、太阳能计算器、太阳能汽车换气扇、太阳能电动汽车、太阳能游艇、太阳能玩具等。

第三节  中国光伏产业发展现状

一、多晶体硅原材料产业状况

多晶硅制造业是光伏产业链的首端,是影响整个产业发展规模的重要环节,也是目前限制我国光伏产业发展的瓶颈。

我国多晶硅生产技术主要基于改良的西门子法,由于工艺落后,能耗比高于世界先进水平。国内多晶硅原材料生产产量严重不足,如2006年全国需求量5000吨,实际产量不足300吨,远不能满足国内需求。同时,多晶硅原材料生产是典型的规模化产业,产能超过1000ta才能显示规模效益。但我国已投产的多晶硅企业产能不足,规模效益不明显。

由于供需巨大缺口的出现,近期我国部门企业开始进入多晶硅生产,预计今后几年我国多晶硅过度依赖国外的局面有所改观。

中国光伏企业海外上市情况

企业简称 上市日期 股票代码
无锡尚德 2005.12.14 NYSESTP
浙江昱辉 2006.08.08 AIMSOLA
江苏CSI 2006.11.09 NASDAQCSIQ
天合光能 2006.12.19 NYSETSL
江苏林洋 2006.12.20 NASDAQSOLF
河北晶澳 2007.02.07 NASDAQJASO
中电光伏 2007.05.17 NASDAQCSUN
江西赛维 2007.06.01 NYSELDK
天威英利 2007.06.08 NYSEYGE
浚鑫科技 2007.07.06 AIMJHL
 

各地已建或在建多晶硅项目:

1、四川

2007年2月26日,四川新光硅业有限责任公司年产1000吨多晶硅项目投料试车取得一次成功。

2008年9月19日,由四川通威集团和四川巨星集团联手打造的永祥多晶硅生产基地首期1000吨项目投产庆典暨二期3000吨项目奠基仪式在四川省乐山市举行。永祥多晶硅生产基地设计规模为年产多晶硅1万吨。

2、宁夏

2008年10月28日,总投资50亿元的国电集团宁夏太阳能有限公司年产5000吨多晶硅项目正式开工建设。整个项目建成后每年向社会提供的多晶硅原料可供制造50万千瓦的光伏电池。

3、江苏

2008年11月,江苏特华新材料科技有限公司年产500吨多晶硅项目建成投产。当年12月生产多晶硅产量已达40多吨,产品质量主要技术指标均达标,目前生产稳定、运行良好。

4、河北

2008年12月,河北蠡县人民政府和美国新能源技术公司就年产1000吨多晶硅项目签订了合作意向书。项目建成达产后,可年产1000吨多晶硅,实现年销售收入95000万元,利税22725万元。

5、河南

2008年12月16日,洛阳世纪新源集团股份有限公司年产1万吨多晶硅项目一期工程举行开工典礼。

6、江西

2008年底,江西晶大半导体材料有限公司多晶硅项目竣工投产,一期项目建成后预计将实现年产值2.5亿元。

7、湖北

湖北齐星晶星公司多晶硅项目日前在随州正式点火生产。该项目一期投资20亿元,主要包括年产500吨的西门子法多晶硅生产线。

2009年1月9日,湖北南玻硅材料有限公司总投资约60亿元的首期年产1500吨高纯多晶硅项目投产仪式在宜昌举行。

8、青海

青海省近日制定了一份宏大的太阳能产业发展路线图——5年后,当地将形成3万吨的多晶硅产能和年产值逾700亿的太阳能产业集群。

2009年1月10日,亚洲硅业(青海)有限公司总投资9980万美元的一期年产1000吨多晶硅项目在西宁举行投产仪式。

9、陕西

“十一五”期间,陕西规划多晶硅建设规模达3000吨/年,中、远期规模达5000~10000吨/年,目前已在咸阳、渭南、榆林、商洛等市布局了4条多晶硅生产线。

10、内蒙古

内蒙古神舟硅业有限公司二期年产3000吨多晶硅项目近日正式启动。该项目分两期实施,一期投资17.8亿元,年产1590吨多晶硅;二期投资26.8亿元,计划到2009年底全面完成建设,2010年3月投入生产。

二、晶体硅锭制造产业状况

原材料主要依赖进口,国际市场多晶硅原材料紧缺和涨价影响了国内企业的发展,很多企业开工不足;技术比较成熟,产品质量不逊于国外;发展迅速,近几年的平均增长率超过70%;单晶硅材料的生产占主导,世界2005年单晶硅与多晶硅的比例是1:1.8,而我国2005年的比例是6.7:1。主要原因是国内单晶硅拉制技术比较成熟,设备已经国产化,价格低廉(数十万人民币一台)。而多晶体硅浇铸炉依赖进口,价格昂贵。

三、晶体硅太阳能光伏电池制造业状况

晶体硅太阳能电池的发展可划分为三个阶段,每一阶段效率的提升都是因为新技术的引入。

1954年贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池到1960年为第一发展阶段,导致效率提升的主要技术是硅材料的制备工艺日趋完善、硅材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升,这一期间电池效率在15%。1972年到1985年是第二个发展阶段,背电场电池(BSF)技术、“浅结”结构[2]、绒面技术、密栅金属化是这一阶段的代表技术,电池效率提高到17%,电池成本大幅度下降。1985年后是电池发展的第三阶段,光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率:表面与体钝化技术、Al/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。许多新结构新技术的电池在此阶段相继出现,如效率达24.4%钝化发射极和背面点接触(PERL)电池。目前相当多的技术、材料和设备正在逐渐突破实验室的限制而应用到产业化生产当中来。目前已经有多家国内外公司对外宣称到2008年年底其大规模产业化生产转换效率单晶将达到18%,多晶将超过17%。

晶体硅光伏电池,是目前市场上的主导产品。晶体硅光伏电池按材料形态主要分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。其中单晶硅太阳电池在太阳电池中研究最早、最先进入应用。晶体硅光伏电池以硅半导体材料制成大面积的pn结进行工作。一般采用n+/p同质结的结构,即在10cm见方的硅片上用扩散法制作出一层很薄的经过重掺杂的n型结,然后在n型结上面制作金属栅线,作为正面电极。在整个背面也制作金属膜,作为背面欧姆接触电极。这样就形成了晶体硅太阳电池。为了减少光的反射,一般在整个表面上再覆盖一层减反膜或在硅表面制作绒面。现分述如下:

1、单晶硅太阳能电池

单晶硅能太阳电池是当前开发得最快的一种太阳能电池,它的结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3mm。硅片经过形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片,首先要在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P/N结。然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此,单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和组装材料进行封装。用户根据系统设计,可将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池方阵,亦称太阳能电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。单晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,而制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳能电池生产总成本中己超1/2。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳能电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低。因此,80年代以来,欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池的研制。

2、多晶硅太阳能电池

目前,太阳能电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100~300M•cm的多晶块料或单晶硅头尾料,经破碎,用1:5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀,然后用去离子水冲洗呈中性,并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料,加人适量硼硅,放人浇铸炉,在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20min,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提高材制利用率和方便组装。多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳能电池,但是材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。

四、非晶硅太阳能光伏电池制造业状况

目前一些企业在减少对多晶硅的依赖上取得了进展。如宁波杉杉尤里卡太阳能有限公司通过处理IC工业废片缓解原料瓶颈,还可获得较低的成本优势和较高的盈利。但从产业发展的角度看,这只能够缓解部分原料瓶颈,不能成为长远避险工具。从长远看,摆脱对晶硅的依赖才是长久安全之策。

1、非晶硅是突破原料瓶颈出路

多晶硅和薄膜晶体硅太阳能电池目前无法解决原料瓶颈。铸造多晶硅(晶硅熔融,然后定向凝固)省去晶硅拉棒工序,能耗降低且生产效率大大提高,而且方形结构较圆形单晶片更能提高晶硅利用率(因太阳能电池组件多为方形),因此多晶硅太阳能电池已是单晶硅太阳能电池的替代产品,但仍无法摆脱对晶体硅的高度依赖。

薄膜晶体硅太阳能电池能够大大降低晶硅用量,但目前还处于研发阶段,尚未工业化。

在这种形势下,非晶硅薄膜太阳能电池与化合物薄膜太阳能电池获得了难得的发展机遇。

化合物薄膜太阳能电池主要有硒铟铜(CIS)和碲化镉(CdTe)薄膜电池,硒铟铜和碲化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池高,成本较单晶硅电池低,并且易于大规模生产,还没有效率衰减问题。但是这种电池的原材料之一镉对环境有较强的污染,而且硒、铟、碲等都是较稀有的金属。

而非晶硅太阳能电池工艺成熟、成本低,且无原料瓶颈。非晶硅薄膜太阳电池是薄膜太阳能电池中最成熟的产品,其加工原理为使用硅烷(SiH4)等离子体分解法,通过在硅烷掺杂乙硼烷(B2H6)和磷化氢(PH3)等气体,在低成本基板上(玻璃、不锈钢)低温成膜。其主要优点是成本低,制备方便,没有原料瓶颈。

2、非晶硅太阳能电池迎来新机遇

非晶硅薄膜太阳能电池由Carlson和Wronski在20世纪70年代中期开发成功,80年代其生产曾达到高潮,约占全球太阳能电池总量的20%左右,但由于非晶硅太阳能电池转化效率低于晶体硅太阳能电池,而且非晶硅太阳能电池存在光致衰减效应的缺点:光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减,其发展速度逐步放缓。目前非晶硅薄膜太阳能电池产量占全球太阳能电池总量的10%左右。但我们认为,晶体硅的短缺及价格上涨将是长期存在的事实,即使晶体硅瓶颈突破,能源节省优势仍然能保障非晶硅太阳能电池的生存空间。

上世纪80年代,我国从美国克罗拉公司引进一条1兆瓦非晶硅太阳能电池生产线,工业化较为成功。截至2003年底我国非晶硅太阳能电池还只有这一条生产线。目前深圳为日月环公司和创益公司拥有两条线,但还处于工业化技术进一步研究的阶段。

从目前看,非晶硅太阳能电池的缺点目前已不成为其发展的障碍。

转化率不高,相同的输出电量所需太阳能电池面积增加,对于对太阳能电池占地面积要求不高的场合尤其适用,如农村和西部地区。

我国目前尚有约28000个村庄、700万户、大约3000万农村人口还没有用上电,60%的有电县严重缺电;光致衰减效应也可在电量输出中加以考虑,我们认为以上缺点已不成为其发展的障碍,非晶硅太阳能电池已迎来新的发展机遇。不过,非晶硅太阳能电池投资额是晶体硅太阳能电池的5倍左右,因此项目投资有一定的资金壁垒。

五、组件封装产业状况

在光伏组件方面,据不完全统计,截至2007年底,我国光伏组件生产企业共计200余家,产量达到1717MWp,比上年增长138%。组件封装是光伏产业链中相对劳动密集型环节,我国比发达国家更具竞争力,因此2007年光伏组件产量比电池产量多629MWp。2007年我国光伏组件产量位居世界第一。

晶体硅太阳电池组件制造主要是将晶体硅太阳电池进行单片互连、封装,以保护电极接触,防止互连线受到腐蚀,避免电池碎裂。封装质量直接影响晶体硅太阳电池组件的使用寿命。

目前中国光伏电池封装产业,是整个光伏产业链中生产工艺发展最成熟,生产设备国产化率最高,从业门槛最低,从事企业最多,且扩产最快,产量最大的一个环节。组件封装的工艺流程如下图。在整个太阳能光伏电池产业链中,组件封装是投资少、建设周期短的部分。由于技术和资金门槛低,同时可以充分利用劳动力成本低廉的优势,中国太阳能光伏电池封装行业的发展最为迅速。

由于中国国内光伏市场尚未启动,国产光伏组件绝大部分出口国外,特别是欧盟国家,但由于上游硅材料紧缺的原因,目前国内封装产能过剩,利润微薄,产品质量参差不齐,国际竞争力相对有限,发展空间不足。2007年我国太阳能光伏电池组件封装企业已有172家,总的封装能力不少于2000MWp。

晶体硅太阳电池组件制造工艺流程图

六、光伏系统平衡组件

在欧洲层面,欧盟在《欧洲共同体战略和行动计划》白皮书中制定了到2010年实现3GWp的太阳能光伏发电系统装机总量的发展目标。另外,欧洲太阳能光伏技术平台在成立之初就提出以加快发展能提供可持续电力的欧洲太阳能光伏产业、并在2030年前使欧洲太阳能光伏发电量达到全球4%的目标。在欧洲太阳能光伏技术平台成立后不久,太阳能光伏技术研究咨询委员会(PV-TRAC)发布了名为《光伏技术展望》的报告,报告中提出了既现实又宏伟的发展目标:使欧盟的太阳能光伏发电系统装机量在2030年前达到200GWp(届时全世界太阳能光伏发电系统装机量约1000GWp)。

在欧洲技术平台2007年7月发布的战略研究议程中,欧洲太阳能光伏技术平台详细的描述了其整体的短期研发目标:到2015年,在南欧地区太阳能光伏系统发电的电价达到消费者能接受的水平,这个目标可以量化为太阳能光伏发电系统的发电成本为0.15欧元/kwh,或者是整个太阳能光伏发电系统价格为2.5欧元/Wp。

优先研究领域:

为了实现欧洲技术平台的目标,结合欧洲太阳能光伏产业的发展现状,技术平台提出了今后重点加强对太阳能电池及电池板技术、聚光器技术、太阳能光伏发电系统及系统平衡组件技术、标准、质量、安全和环境问题、社会经济学问题等研究

1、太阳能电池及电池板技术

2、聚光器技术

3、太阳能光伏发电系统及系统平衡组件技术

4、标准、质量、安全和环境问题

5、社会经济学问题和扶持问题

七、光伏应用产品和系统集成产业现状

目前的光伏应用产品主要包括太阳能庭院灯、草坪灯、信号灯、太阳能计算器和玩具等。由于国外市场需求,又是劳动密集型产业,在中国珠江三角洲及福建、浙江等沿海地区出现了大批光伏消费品生产厂商。中国已成为世界上最大的光伏消费品生产国。2006年底,北京市新农村建设启动了采用太阳能路灯的“亮起来”工程,北京市科委也开展了“百村太阳能照明”工程,在北京市周边的13个区县投资2.5亿元,安装太阳能路灯将近4万盏,这项工程将持续3年。在这些项目的拉动下,很多企业开始进入太阳能光伏产品的产业中来,估计全国生产太阳能路灯、草坪灯等应用产品的企业不会少于200家。国外基本没有太阳能光伏产品的生产厂家,中国的太阳能光伏产品每年大量出口。

光伏系统应用方面,2000年以前,由于市场的限制,光伏发电系统集成商不多,而且大多数分布在西北地区,主要是生产光伏户用电源。在国家计委的“中国光明工程”正式启动之后,西部几个项目省都成立了“光明工程”业主公司,如新疆、甘肃、青海、内蒙古等省区,还有一些大公司看到光伏发电的前景不错,而且是国家鼓励的环保、节能项目也纷纷进入。中国在系统集成方面的技术水平并不落后于国外。

八、光伏产品的出口情况

在欧美市场需求快速增长驱动下,仅08年上半年,江苏光伏产品出口达29.7亿美元,超过了去年全年的出口额,同比增长231%。江苏光伏产业目前已形成一个包括硅片、硅电池、太阳能组件、电站等配套环节完整的光伏产业链,成为全球光伏产品生产出口基地。

据了解,2007年底前,江苏光伏产品出口以加工贸易为主,一般贸易出口占比仅1/4多。08年上半年,光伏一般贸易出口迅猛增长,出口14.3亿美元,同比增长825.7%,占同类产品出口的48.3%,拉动高新技术产品一般贸易出口55.6个百分点。欧盟作为最主要的出口市场,2008年上半年江苏向其出口26.7亿美元,占比90%,香港、韩国、美国、日本等市场也逐渐拓展放大。

江苏光伏出口的优势来自于出口基地的精心打造。据悉,全省13个省辖市中,有8个市都在大力发展光伏产业。其中无锡市被评定为“国家新能源科技兴贸创新基地”,成为江苏光伏产品的出口龙头,今年上半年,该市光伏产品出口12.7亿美元,同比增长156%,占全省出口的42.7%,直接拉动全省光伏产品出口。扬州、徐州等地光伏产能不断扩张,光伏产品出口拉动了当地外贸出口增长。

外商投资企业则成为出口主体。全省形成了以无锡尚德、常州天合光能、南京中电、南通林洋、苏州阿特斯等5家大型骨干企业及一大批中小型企业的光伏产业主体队伍,有出口实绩的企业由2004年的73家上升至目前的223家。其中,出口超过100万美元的企业由2004年的15家上升至目前的59家,出口超过1亿美元的7家企业中有6家为外资企业,累计出口19.4亿美元,占比达65.5%。

九、薄膜太阳电池的产业现状

1、薄膜太阳电池发展概述

太阳能电池正在发生革命性的变化,近年来,业界对以薄膜取代硅晶制造太阳能电池在技术上已有足够的把握。专家认为,未来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本,届时这种薄膜太阳能电池将得到广泛应用。

在各种类型的太阳能电池中,晶体硅太阳能电池仍然占据着85%以上的份额,但现在正受到来自薄膜太阳能电池技术的挑战。近几年,薄膜太阳能电池所占份额有所增加,特别是非晶硅太阳能电池和以铜铟镓硒和碲化镉为代表的化合物太阳能电池增加明显。这一方面是由于世界各国持之以恒地在薄膜太阳能电池的研发投入,特别是探索低成本、大面积化的薄膜太阳能电池颇见成效;另一方面是由于光伏市场规模的扩大,以高纯多晶硅为主要原材料的晶体硅太阳能电池,受高纯多晶硅产业由于技术和资金壁垒,扩产计划受到制约的限制;再者,晶体硅太阳能电池生产技术接近成熟,单位质量的高纯多晶硅生产太阳能电池的数量潜力有限,加之提炼高纯多晶硅耗能较多,就使得晶体硅太阳能电池组件的成本下降空间有限,这也在客观上为薄膜太阳能电池的迅速发展提供了契机。

薄膜不仅在生产过程中价格低廉,其另一个优势,就是可以作为大型建筑颇具吸引力的透明镶嵌板。笨重的太阳能面板常常让人觉得很碍眼,而薄膜比它生产成本更低,更持久耐用,并且更美观。这种透明的薄板,可以安置在摩天大楼和房顶的阳面,它们吸收太阳射线,并将其转化为能源。

薄膜太阳电池的体系包括硅基、铜铟镓硒(CuIn1-XGaXSe2,简写为CIGS)、碲化镉(CdTe)以及掺杂聚合物材料等。这三种薄膜太阳电池的光电转换效率有很大的区别,其中多晶薄膜太阳电池CdTe和CIGS具有较大的优势。通过对成本的详细计算,其实现规模化生产时,成本方面也非常有竞争力,所生产的太阳电池组件完全适用于“并网光伏发电系统”、“离网光伏发电系统”和“光伏与建筑物集成”等三大太阳电池市场。总之,薄膜太阳电池由于其材料消耗少、成本低、性能稳定,光电转换效率可达到10%以上,受到世界各国越来越多的关注。薄膜光伏在过去的几年得到了快速的发展,速度已经远远超过多晶硅电池。目前,世界上至少有40个国家正在开展对下一代低成本、高效率的薄膜太阳能电池实用化的研究开发。

2、我国碲化镉薄膜太阳电池发展

碲化镉薄膜太阳电池的制造成本低,目前,已获得的最高效率为16%,是应用前景最好的新型太阳电池,它已经成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象。

我国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术(ED)研究和制备CdTe薄膜电池,后者研制的电池效率达到5.8%。80年代中期至90年代中期,研究工作处于停顿状态。90年代后期,四川大学太阳能材料与器件研究所在冯良桓教授的带领下在我国开展了碲化镉薄膜太阳电池的研究,在“九五”期间,承担了科技部资助的科技攻关计划课题:“Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体多晶薄膜太阳电池的研制”。采用近空间升华技术研究CdTe薄膜电池,并取得很好的成绩。最近电池效率已经突破13.38%,进入了世界先进行列。“十五”期间,CdTe薄膜电池研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目。

经过多年几代科学工作者的不懈努力,我国正处于实验室基础研究到应用产业化的快速发展阶段,并计划建立年产量0.5MW的中试生产线。CdTe薄膜太阳电池研究,由原来的只有内蒙古大学、四川大学、新疆大学等几家科研院所进行这方面的基础研究,到今年的四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太阳能电池核心材料产业化,为期两年,将建设拥有年产碲化镉50吨的生产线、硫化镉10吨生产线,使我国在CdTe薄膜太阳电池产业化将得到长足发展,向世界领先水平迈进。




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