【正文】 中國于1958年開始研究光伏電池， 1971年首次成功應(yīng)用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上，1973年開始將光伏電池用于地面。2002年，國家計委啟動“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”，通過光伏和小型風力發(fā)電解決西部七省區(qū)（西藏、新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西和四川）700多個無電鄉(xiāng)的用電問題。該項目大大刺激了國內(nèi)光伏工業(yè)，國內(nèi)建起了幾條太陽電池的封裝線，使太陽電池的年生產(chǎn)量迅速達到100MWp（2002年當年產(chǎn)量20MWp）。截止到2003年底，中國太陽電池的累計裝機已經(jīng)達到55MWp。2003～2005年，由于歐洲光伏市場的拉動，中國的光伏生產(chǎn)能力迅速增長，截止到2007年底，中國太陽電池的生產(chǎn)能力已經(jīng)達到1088MWp，絕大部分太陽電池組件出口歐洲，2006年國內(nèi)安裝量只有10MWp，2007年為20MWp。下表給出中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展進程。表271 中國光伏發(fā)電各年裝機及累計裝機一覽表年份19761980198519901995200020022004200520062007年裝機/kWp87050015503300203001000050001000020000累計裝機/kWp200178066301900045000650007000080000100000太陽能光伏系統(tǒng)中最重要的是太陽能電池板，是收集光和實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的基本單位。大量的電池合成在一起構(gòu)成光伏組件。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽跟蹤裝置、逆變器、高低壓配電裝置構(gòu)成。太陽能電池通常由晶體硅和薄膜材料制造，前者由切割、鑄錠或者鍛造的方法獲得，后者是一層薄膜附在低價的襯背上。目前，世界上85%以上的市場份額是晶體硅太陽電池，包括單晶體硅太陽電池和多晶體硅太陽電池，其他類型的太陽電池所占比例很小，因此在考慮太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈時主要分析晶體硅太陽能光伏電池的產(chǎn)業(yè)鏈。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成見下圖：硅礦→冶金硅 （工業(yè)硅）→高純多晶硅/SOG硅→單晶硅棒/ 多晶硅錠↓光伏發(fā)電系統(tǒng)←光伏陣列←光伏組件←單晶硅電池/多晶硅電池光伏技術(shù)發(fā)展至今，晶體硅光伏電池始終是商品化光伏電池的主流，國際市場上98%以上的光伏電池是利用高純多晶體硅制備的。作為光伏電池生產(chǎn)最基本材料一高純多晶體硅制造業(yè)也就成為光伏產(chǎn)業(yè)鏈上最重要的環(huán)節(jié)。目前，多晶體硅原材料的先進生產(chǎn)技術(shù)基本上掌握在8家主要生產(chǎn)商手中。由于種種原因，多晶體硅原材料生產(chǎn)量的增長遠遠落后于光伏產(chǎn)業(yè)需求量的增長，這導(dǎo)致了自2004年以來世界范圍內(nèi)多晶體硅原材料的持續(xù)緊缺并導(dǎo)致價格的持續(xù)上漲，預(yù)計這種緊缺狀況至少還將持續(xù)2年左右的時間。多晶硅原料的生產(chǎn)已經(jīng)成為整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸，不但限制了太陽電池產(chǎn)量的增長而且使太陽電池的成本持續(xù)保持在3～4美元/峰瓦的水平，嚴重制約了光伏產(chǎn)業(yè)和市場的發(fā)展。但是，根據(jù)新能源財經(jīng)公司 (New Energy Finance)最新發(fā)布的硅料和硅片價格指數(shù)顯示，目前已簽訂合同的2009年多晶硅協(xié)議價格平均跌幅達43%。這意味著光伏制造成本有望降低，光伏原材料的瓶頸之困也有望緩和。中國多晶體硅原材料產(chǎn)業(yè)存在的問題包括：1技術(shù)落后。主要技術(shù)基于改良的西門子法，但工藝落后，～2倍；太陽能級硅材料的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)仍落后國際水平，急待加強太陽級硅材料的研究開發(fā)以及對太陽級硅材料產(chǎn)業(yè)的支持。同時，應(yīng)高度重視各種非晶硅薄膜電池的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。由安泰科技公司與德國Odersun公司合作開發(fā)的銅銦硫薄膜電池5MW生產(chǎn)線已經(jīng)于2007年4月19日正式投產(chǎn)。這種電池具有材料消耗少、設(shè)備成本低、工藝簡單等特點，每峰瓦成本可降到1美元以下，而且易于應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿艽蟆? 規(guī)模小。多晶體硅生產(chǎn)是規(guī)模效益型產(chǎn)業(yè)，一般認為臨界規(guī)模為2000t/a，產(chǎn)量低于1000t/a的企業(yè)被認為不具有經(jīng)濟合理性。根據(jù)有關(guān)方面的規(guī)劃，今后5年～10年內(nèi)，我國光伏發(fā)電應(yīng)用主要有三個方面：以戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)和小型光伏電站為主，解決偏遠地區(qū)無電村和無電戶的供電問題；在經(jīng)濟較發(fā)達、城市現(xiàn)代化水平較高的大中城市，在公益性建筑物和其他建筑物以及道路、公園、車站等設(shè)施使用光伏電源；大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)示范等。2007年，中國多晶體硅的年生產(chǎn)量突破1,000t，預(yù)計到2008年，我國硅材料的生產(chǎn)能力將達到15,000t，能滿足1,100 MW太陽電池的生產(chǎn)。實際生產(chǎn)量與需求存在巨大的差距，多晶體硅原材料基本依賴進口。硅錠切片，即硅片的生產(chǎn)是晶體硅太陽能光伏電池制備的第一道工序，晶體硅電池組件成本的65%來自硅片，而電池制造和組件封裝只占成本的10%和25%。隨著硅材料成本的持續(xù)走高，硅錠切割工藝在光伏電池制造環(huán)節(jié)中的重要性也日益提高。通過不斷提升硅片制備的工藝、設(shè)備和技術(shù)水平來降低硅片成本、節(jié)約原材料，提高生產(chǎn)效率，已成為光伏產(chǎn)業(yè)目前關(guān)注的焦點。中國晶體硅材料產(chǎn)業(yè)有以下特點：1發(fā)展迅速。近幾年的年平均增長率超過70%。2對原材料的依存度高。由于國內(nèi)無法提供高純多晶體硅原材料，因此企業(yè)原料基本依賴進口，國際市場高純多晶體硅原料的緊缺和漲價影響了國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，絕大部分企業(yè)開工不足。3技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不遜于國外。4單晶體硅材料的生產(chǎn)占主導(dǎo)，與世界光伏產(chǎn)業(yè)中單晶體硅與多晶體硅的1:2（2006年）比例相差較大。主要原因是國內(nèi)單晶體硅拉制的技術(shù)比較成熟，國產(chǎn)單晶爐已實現(xiàn)國產(chǎn)化，價格低廉；多晶體硅澆鑄爐依靠進口，價格昂貴。同時拉單晶投資少，建設(shè)周期短，資金回收快。晶體硅太陽能光伏電池是在單晶或多晶體硅片上通過擴散制結(jié)而制成的。中國2004年太陽能光伏電池的年產(chǎn)量超過50MWp，是前一年的4倍；2005年產(chǎn)量達到140MWp, ，如果不是受到原材料短缺的制約，發(fā)展速度還將更快。到2006年底，中國太陽電池的生產(chǎn)企業(yè)已有39家， GWp。2007年，中國多晶體硅的年生產(chǎn)量突破1,000t，2008年，我國硅材料的生產(chǎn)能力達到15，000噸，能滿足1,100MWp太陽電池的生產(chǎn)。雖然中國商品化光伏電池制作工藝接近或達到國際先進水平，但大多數(shù)企業(yè)自主研發(fā)實力不強，以消化吸收國際技術(shù)為主，缺乏技術(shù)創(chuàng)新和市場應(yīng)變能力。目前大規(guī)模生產(chǎn)的晶體硅電池的總體發(fā)展趨勢為：高效率、大面積、薄硅片。這對國內(nèi)光伏電他制造業(yè)提出了新的要求。 非晶硅太陽能光伏電池制造業(yè)狀況，同時還有一些企業(yè)正在投資建設(shè)新的生產(chǎn)線，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好。非晶硅光電池一般是采用高頻輝光放電技術(shù)使硅烷氣體分解沉積而制成，可在玻璃，不銹鋼板，陶瓷板，柔性塑料上沉積約1μm厚的薄膜。該電池多采pin結(jié)構(gòu)，易于大面積化，成本低。為提高效率和改善穩(wěn)定性, 有時還制成3層pin等多層疊層式結(jié)構(gòu)，或是插入一些過渡層，其商品化產(chǎn)量連續(xù)增長，居薄膜電池前幾位。非晶硅光電池小面積的轉(zhuǎn)換效率已提高到 %， 大面積生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為 8%～10%。 組件封裝產(chǎn)業(yè)狀況晶體硅太陽能電池組件制造業(yè)主要是將晶體硅太陽電池進行單片互聯(lián)、封裝，以保護電極接觸，防止導(dǎo)線受到腐蝕，避免電池破碎。封裝質(zhì)量直接影響到晶體硅太陽能電池組件的使用壽命。目前，光伏電池組件封裝產(chǎn)業(yè)，是整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中生產(chǎn)工藝發(fā)展最為成熟的環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)業(yè)量最大的一個環(huán)節(jié)。但由于技術(shù)和資金門檻低，屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，造成目前國內(nèi)封裝能力過剩，企業(yè)利潤微薄，發(fā)展空間不足。 太陽跟蹤裝置產(chǎn)業(yè)狀況太陽電池方陣的發(fā)電量與陽光入射角有關(guān)，光線與太陽電池方陣平面垂直時發(fā)電量最大，改變?nèi)肷浣牵l(fā)電量明顯下降。太陽能跟蹤裝置可以將太陽能板始終垂直對準太陽，最大程度的將太陽能轉(zhuǎn)化為電力。根據(jù)目前一些跟蹤裝置生產(chǎn)場的經(jīng)驗，采用自動跟蹤裝置可提高發(fā)電量20～40%左右，從而相對降低投資20%。目前，國內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的是非聚焦平板固定傾角陣列發(fā)電方式。因增加自動跟蹤裝置后，將增加占地面積，所以適合于荒漠化大型并網(wǎng)光伏電站和聚焦型光伏電站，而不適合與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)和地價較高的市內(nèi)、市郊所建光伏發(fā)電系統(tǒng)。因國內(nèi)的配套政策支持力度不足，大型高壓并網(wǎng)光伏電站項目較少，因此國內(nèi)跟蹤裝置生產(chǎn)商的研發(fā)投入較少，目前還未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，造成跟蹤裝置價格相對較貴，反過來又制約了跟蹤裝置在大型高壓并網(wǎng)光伏電站上的使用。 并網(wǎng)逆變器產(chǎn)業(yè)狀況我國從上世紀80年代起開始對太陽能發(fā)電設(shè)備用逆變器進行研究開發(fā)，現(xiàn)在已有專門的單位研究開發(fā)和生產(chǎn)。目前我國并網(wǎng)逆變器的生產(chǎn)技術(shù)與國外有一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品的可靠性和功能上。目前國內(nèi)比較成熟的并網(wǎng)型逆變器規(guī)格分別為：10kW、20kW、30kW、50kW、100kW，更大容量的如500kW并網(wǎng)逆變器還不成熟，主要原因在于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小，對大容量并網(wǎng)逆變器需求度不足，生產(chǎn)商研發(fā)積極性不高所造成。目前太陽能發(fā)電用逆變器分為以下幾種形式：（1）工頻變壓器絕緣方式：用于獨立型太陽能發(fā)電設(shè)備，可靠性高，維護量少，開關(guān)頻率低，電磁干擾小。 （2）高頻變壓器絕緣方式：用于并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備，體積小，重量輕，成本低。要經(jīng)兩級變換，效率問題比較突出，采取措施后，仍可達到90%以上，高頻電磁干擾嚴重，要采用濾波和屏蔽措施。 （3）無變壓器非絕緣方式：為提高效率和降低成本，將逆變器的兩級變換變?yōu)閱渭壸儞Q。實際使用中出現(xiàn)一系列問題。無變壓器非絕緣方式逆變器不能使輸入的太陽電池與輸出電網(wǎng)絕緣隔離，輸入的太陽電池矩陣正、負極都不能直接接地。太陽電池矩陣面積大，對地有很大的等效電容存在，將在工作中產(chǎn)生等效電容充放電電流。其中低頻部分，有可能使供電電路的漏電保護開關(guān)誤動作。其中高頻部分，將通過配電線對其他用電設(shè)備造成電磁干擾，而影響其它用電設(shè)備工作。這樣，必須加濾波和保護，達不到降低成本的預(yù)期效果。 （4）正激變壓器絕緣方式：是在無變壓器非絕緣方式使用效果不佳之后開發(fā)出來的，既保留了無變壓器非絕緣方式單級變換的主要優(yōu)點，又消除無絕緣隔離的主要缺點，是到目前為止并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備比較理想的逆變器。 我國的太陽能資源的理論總量和資源宏觀分布情況中國地處北半球歐亞大陸的東部，主要處于溫帶和亞熱帶，具有比較豐富的太陽能資源。根據(jù)全國700多個氣象臺站長期觀測積累的資料表明，103～103MJ/m178。之間，103MJ/m178。該等值線從大興安嶺西麓的內(nèi)蒙古東北部開始，向南經(jīng)過北京西北側(cè)，朝西偏南至蘭州，然后徑直朝南至昆明，最后沿橫斷山脈轉(zhuǎn)向西藏南部。在該等值線以西和以北的廣大地區(qū)，103MJ/m178。外，103MJ/m178。中國太陽能資源分布見圖291。按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可分為五類地區(qū)。一類地區(qū)：全年日照時數(shù)為3200～3300h，年輻射量在6700～8370MJ/m178。相當于228～285kgce(標準煤)燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。這是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)。二類地區(qū)：全年日照時數(shù)為3000～3200h，年輻射量在5860～6700MJ/m178。，相當于200～228kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。此區(qū)為我國太陽能資源較豐富區(qū)。圖291 中國太陽能資源分布圖三類地區(qū):全年日照時數(shù)為2200～3000h，年輻射量在5020～5860MJ/m2，相當于171～200kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。四類地區(qū):全年日照時數(shù)為1400～2200h，年輻射量在4190～5020MJ/m2。相當于142～171kgce 燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以，屬于太陽能資源可利用地區(qū)。五類地區(qū):全年日照時數(shù)約1000～1400h ，年輻射量在3350～4190MJ/m2。相當于114～142kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國太陽能資源最少的地區(qū)。一、二、三類地區(qū)，年日照時數(shù)大于2000h，年輻射總量高于 5860MJ/m2，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區(qū)雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。太陽能的能量密度較低，所以光伏發(fā)電系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)發(fā)電模式其占地面積過大。在我國，光伏發(fā)電的重點發(fā)展領(lǐng)域分為：與城市建筑物相結(jié)合的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及荒漠地區(qū)高壓并網(wǎng)型光伏電站。我國荒漠總面積108萬km2；其中有大片的沙漠、沙漠化和半沙漠化土地，約85萬km2。1km2土地可以安裝50MWp太陽電池，按照2020年全國光伏發(fā)電累計安裝10GWp，假如6GWp安裝在沙漠，也只需要120km2，不到全國沙漠和荒漠面積的萬分之一點五。我國目前以及今后30～50年內(nèi)，具有實際發(fā)電應(yīng)用能力的幾種可再生能源的資源量和潛力如下表。由此可以看出：根據(jù)實際資源情況，我國小水電的最大當量裝機容量為50GW；生物質(zhì)能發(fā)電的最大當量裝機容量為30GW ；風力發(fā)電的最大當量裝機容量為44GW 左右。而太陽能發(fā)電的潛力比其它高2個數(shù)量級，可認為是無限的，即使將開發(fā)度設(shè)定為1% ，其當量裝機容量就超過3600GW。綜上所述，從資源總量角度來看，由于我國人均一次能源相對貧乏，太陽能發(fā)電將成為我國電力能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其戰(zhàn)略地位是顯而易見的。目前太陽能發(fā)電技術(shù)有光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種，其中太陽能熱發(fā)電技術(shù)仍在研發(fā)階段并且該技術(shù)在現(xiàn)場需要相當儲量的水資源，使我國大規(guī)模應(yīng)用該技術(shù)受到一定的制約；光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，只要有光照條件，基本不再需要其它資源，可以大規(guī)模應(yīng)用。說明：理論可開發(fā)量指可用于發(fā)電的理論資源總量；開發(fā)度指受環(huán)境和分布條件和人們意愿接受程度的制約，實際能開發(fā)用于發(fā)電的資源百分比；當量裝機容量按照4550當量運行小時數(shù)折算出的裝機容量；風力