【文章內容簡介】 先拉單晶，再切片，然后制作電池，這就是單晶硅電池的路線。電池片制得后，就是組件封裝。組件封裝其實也包括許多材料，如白玻璃，EVA等，但那些屬于輔料，將在后面敘述。通常意義的光伏產業(yè)鏈就似乎到此為止了，其實，這只是光伏產業(yè)這個大冰山中露出的一角。3）薄膜硅路線環(huán)節(jié)薄膜硅的源頭，也是采用金屬硅，先制成硅烷氣，然后通過氣相沉積技術在薄膜襯底上形成非晶硅薄膜，之后制作PN結，形成薄膜電池組件。除了用硅作為薄膜外，還有用碲化鎘、砷化鎵、和銅銦鎵硒等材料作為原料的。由于大自然所蘊含的所有元素中，硅占了四分之一多（27%），另外氧占了42%，因此，其余的元素很少。尤其是碲、鎘、鎵、銦等，都是電子行業(yè)和航天產業(yè)的極其寶貴的元素，如果用在光伏發(fā)電這樣大規(guī)模的場合，無異于焚琴煮鶴。2009年9月某美國薄膜公司到中國內蒙號稱要投資2000MW薄膜電站，但該公司要求在中國采購碲和鎘，名義上是在中國設廠生產這些電池，但這里面的真實動機，就值得好好地打個大問號。因為碲和鎘目前在世界上已經極為稀缺，歐美日列強覬覦中國的這些元素已經很長時間了。如果該公司在中國采購2000MW電池所需要的相關元素，那么，屆時，即便將該電站全部送給中國，可能也不及這些資源流失所給中國造成的損失。4）光伏電站組件后的電站也包括不少東西，例如支架、匯流盒、電纜、逆變、追日系統(tǒng)、等，這些屬于裝備類，將在后面的設備鏈中細說。二、輔料鏈：光伏產業(yè)的輔料鏈在光伏產業(yè)中所占的比重非常大，但常常為人們所忽視。由于光伏最終產品涉及的輔料數量和品種較多，因此，這里以硅片為界，分為硅片前和硅片后兩個部分。1）硅片前輔料主要是提純和生產多晶硅、單晶硅所用的輔料。包括：氯產品如鹽酸、氯氣、三氯氫硅等，氫氣以及氫氯化所用的氣體，多晶硅鑄錠用的氮化硅粉，惰性氣體，以及其它反應氣體。在多晶硅鑄錠時用到的石英坩堝，鑄錠爐和單晶爐內用的石英坩堝（又分為石英陶瓷坩堝和石英玻璃坩堝），隔熱用的碳氈（分為硬氈和軟氈），以及工作時需要消耗的溫度傳感器件。此外，在多晶硅鑄錠和單晶硅拉制時，還需要用到保護氣體和反應氣體。2）硅片后輔料在硅片切割過程中，要用到切割線（包括鋼線、鉬線、金剛砂線）、切削液、金剛砂微粉（或稱碳化硅微粉；在硅片切割后清洗時，要用到各類的堿、酸和純凈水。硅片切割后，進入電池片生產階段，此時除了前期對于硅片的清洗制絨外需要各類酸堿和純水輔料外，擴散還需要用到三氯氧磷氣體，PECVD要用到硅烷氣體，電極加工要用到銀漿和鋁漿，這些輔材的消耗量甚至不亞于主原料硅的價值。在組件加工方面，要用到白玻璃，EVA薄膜（近期也產生了用有機硅薄膜的新產品），鋁合金框（最近開始使用工程塑料代替），還有各種粘結劑。在電站建設方面，則主要是電纜和支架材料。支架材料目前以鋼結構為主，也有采用鋁合金和工程塑料代替的。三、裝備鏈：如果從產值上看，光伏產業(yè)價值最大、最先啟動的市場，其實不是光伏電池和組件，而是裝備市場。我們依然以硅片為分界線，分兩部分來看。1）硅片前裝備首先，金屬硅的冶煉需要礦熱爐，還有除塵設備；此外變壓器和破碎及硅石清洗設備也是免不了的，不過，由于金屬硅產能現在中國是過剩的，因此，這些設備目前還算便宜。金屬硅煉出來后，如果后面采用冶金法生產多晶硅，還需要用精煉爐進行爐外精煉。通常采用中頻感應爐比較多，一臺10000KVA的礦熱爐，可能要配到10到20個5T標準鐵容的中頻感應爐。如果采用西門子法，那么，精餾塔、還原爐，氫化裝置，氯化裝置，這樣一套裝置造價不菲。隨著國內的西門子法多晶硅廠的增加，相關設備國產化的程度也越來越高，現在，無論是精餾塔還是還原爐，已經都有國產的了，氫化裝置（包括熱氫化和冷氫化）和氯化裝置也已經有了。多晶硅出來后，多晶硅的鑄錠爐、單晶爐需求量更大，接著是破錠機、鑄方設備、倒角拋光設備，硅片多線切割機、硅片清洗設備，等。2）硅片后設備電池生產的清洗制絨設備，擴散爐、PVCED、絲印機、燒結爐，有了這些，才能生產出太陽能電池片。然后，層壓機是將生產組件的主要設備，但是，玻璃的生產，EVA薄膜的生產，也同樣需要大量的設備。組件出來后，要安裝在支架上。如果是地面電站，還要加上追日（跟蹤）系統(tǒng)，這些也屬于光伏發(fā)電裝備了。組件出來的直流電要經過逆變器、控制器才能變成交流電，如果要并網的話，還要有同期裝置，對電網進行相位和頻率跟蹤才能并網。按目前的行情，組件價格大約是每瓦12元左右，而系統(tǒng)的造價大約每瓦為6~8元。也就是說，一個100MW的電站，系統(tǒng)地造價大約為6~8個億人民幣。如果按照總書記在紐約的承諾，2020年新能源發(fā)電達到15%，而其中只要有40%是光伏的話，年新增至少要達到1000GW，那么，設備價格即便降低一個數量級，按每瓦1元計，也將達到1萬億元人民幣/年，因此，如果大規(guī)模上光伏電站的話，組件后的系統(tǒng)裝備的市場也不可忽視。如果不是并網電站，而是用戶端或離網型，那么，還要考慮儲能系統(tǒng)，包括蓄電池和充放電控制系統(tǒng)。鑒于目前的鉛酸電池在容量上和環(huán)保方面還有不少問題，因此，研究開發(fā)能夠進行大容量、長壽命、高效率的儲能裝置，不僅是當務之急，而且也是一個潛力非常巨大的市場。四、光伏服務鏈除了上述的主原料、輔料和設備外，光伏產業(yè)還有一個潛力很大的鏈，就是服務鏈。服務鏈我們分為硬件和軟件兩方面。1）光伏測試儀器設備光伏產業(yè)的服務鏈中，一個重要的環(huán)節(jié)是測試服務。測試服務貫穿于所有的主生產環(huán)節(jié)，也是前期研究和開發(fā)的重要技術保證。測試服務的水平，主要取決于測試分析設備。對于硅材料的生產來說，測試儀器包括，常規(guī)化驗分析儀器，這在硅材料、尤其是多晶硅的生產是非常重要的。對于高純度的硅材料，成份分析儀器有ICPAES（等離子體原子光譜儀），ICPMS（等離子體質譜儀），GDMS（輝光放電質譜儀），二次離子質譜（SIMS），均需要用來進行生產過程中的硅材料的雜質成份測試。此外，還有傅立葉紅外分光光度計，用來測試碳氧的含量。而對于硅材料的研究方面來說，還有RBS（盧瑟福離子背散）測試，電子束顯微技術（SEM掃描電鏡、TEM透射電鏡技術），EBIC（電子束誘導電流技術）、SPM（掃描探針顯微學）、DLTS（深能級瞬態(tài)譜技術）、等，都是光伏材料研究不可缺少的設備。對于電池和硅片的生產，則主要有：電阻率掃描測試儀，少子壽命掃描（微波光電導、激光電導、波導法等），粒度測試，硅錠硅片探傷儀，單片光電轉換效率測試儀，漏電流測試儀、組件轉換效率測試儀，光度計等。長期以來，測試設備出了常規(guī)的化驗分析設備外，絕大多數儀器我國還不能生產，還需要依賴進口。近年來，在電阻率測試、光電轉換效率測試等方面，已經有了一定的進展，但取得國際權威機構認證和互認的還較少。測試儀器的缺乏，也是中國光伏行業(yè)不能快速發(fā)展的一個瓶頸之一。2）光伏技術研發(fā)服務由于光伏產業(yè)目前還是一個幼稚的產業(yè)，無論從基礎理論研究、材料研究還是器件研究、器件制造工藝，以及應用研究，都還處于一個產業(yè)成長期的極初級階段，許多應當進行的研究都沒有開始。制造工藝也還十分原始。因此，無論從企業(yè)還是從政府，對于研發(fā)進行足夠的投入，都是意義十分巨大的。例如，光伏電池光致衰減的機理，溫升衰減的機理和遏制措施，如何廉價地大規(guī)模生產光伏電池和組件，為什么光伏電池的原材料的成本和數量較低，但最終成本卻很高？這些都是涉及到基礎材料研究和制造技術的一些深層次的課題，需要進行大量的研發(fā)工作。而一旦這些研究取得突破，那么，光伏發(fā)電的成本就有可能在目前的基礎上，再下降一個數量級，那時，光伏發(fā)電的普及將不再需要任何的補貼，而真正成為人類的光明使者和福音。3）光伏教育培訓服務光伏產業(yè)由于是一個新產業(yè)，因此，沒有現成的人力資源。需要從半導體、冶金和制造業(yè)獲得人才。但無論如何，各種等級的培訓是不可缺少的。從基層說起，技術工人的培訓上崗，是目前各個企業(yè)最急需的服務。良好的培訓可以大大降低企業(yè)的成本，不僅是人力資源成本，更多的是生產成本和浪費的減少。對于中高層的技術人員，則需要進行光伏專業(yè)的本科和研究生教育。目前，中國已經有個別大學與光伏企業(yè)合作，開立了光伏方面的專業(yè)、甚至學院，但獲得政府部門正式認可的還沒有。隨著光伏產業(yè)的發(fā)展，光伏產業(yè)大軍將迅速擴大，最終僅中國的從業(yè)人員可能就要上千萬之多，因此，職業(yè)教育和培訓，也是一個不小的產業(yè)。4）物流服務任何一個產業(yè)都會涉及到物流。但是，光伏產業(yè)對物流的需求，卻往往被人低估。已多晶硅的生產為例，一萬噸多晶硅，每年就需要進出大約三萬噸的貨物。更不談金屬硅了。而對于組件來說，僅僅一個100MW的光伏電站，就需要1000個40尺的集裝箱車輛進行運輸成品，而原料則更多。而電站的安裝，支架的運輸量要比電池組件大五倍左右，也就是需要5000個大型貨車進行運輸。如果按照胡總書記的新能源的15%的目標，每年光伏發(fā)電裝機量將達到1000GW，那么，將需要50萬輛貨車來運送光伏組件和支架，這還沒有包括前段的中間產品。因此，光伏產業(yè)對于物流的需求，將接近鋼鐵和煤炭對于運輸的需求。2,1,2多硅材料主要用途多晶硅具有半導體性質，是極為重要的優(yōu)良半導體材料，電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。是生產太陽能電池的主要原料。多晶硅也可生產出不同型號的太陽能電池組，把太陽能轉化為電能。該產品廣泛用于航天、航空以及城市建設、交通、通訊等領域。多晶硅的最終用途主要是生產集成電路、分立器件和太陽能電池片。目前，占主流的太陽能電池是硅太陽能電池，太陽能電池中88%是塊狀硅太陽能電池，而這些塊狀硅太陽能電池，無論單晶硅太陽能電池還是多晶硅太陽能電池，最初原料都是多晶硅，多晶硅產業(yè)與下游的電子信息產業(yè)和太陽能光伏產業(yè)的關聯(lián)度非常高，因此，下游的電子信息產業(yè)和太陽能電池產業(yè)發(fā)展是拉動多晶硅材料產量大幅增長的主力軍。太陽能作為可再生能源中重要的一種既豐富又無污染的新能源，是各國重點支持領域。前幾年，各國紛紛出臺政策，加大對發(fā)展光伏產業(yè)支持力度，使光伏產業(yè)在世界各種能源增長速率中名列第一。多晶硅的用途主要來自于半導體和太陽能電池，按純度要求不同，分為電子級和太陽能級。其中，用于電子級多晶硅占55%左右，太陽能級多晶硅占45%，隨著光伏產業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導體多晶硅的發(fā)展。世界多晶硅主要生產企業(yè)有日本的Tokuyama、三菱、住友公司，美國的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德國的Wacker公司等，其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三個公司生產規(guī)模最大，年產能均在3000～5000噸。太陽能電池arcell伏打電池，是一種將光能直接轉換成電能的半導體器件?，F主要有硅、硫化鎘、砷化鎵太陽能電池。太陽能電池應用領域：1．用戶太陽能電源：（1）電源10－100W不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3－5Kw家庭屋頂并網發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。2．交通領域：如航標燈、交通、鐵路信號燈、交通警示、標志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路、鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。3．通訊、通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播、通訊、尋呼電源系統(tǒng)；農村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵ＧＰＳ供電等。4．石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象、水文觀測設備等。5．太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；海水淡化設備供電；衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。太陽能電池的應用比例我國多晶硅工業(yè)起步于上世紀五六十年代中期，生產廠多達20余家，由于生產技術難度大、生產規(guī)模小、工藝技術落后、環(huán)境污染嚴重、耗能大、成本高，絕大部分企業(yè)虧損而相繼停產和轉產，到1996年僅剩下4家。進入21世紀以來，強大的需求和豐厚的利潤刺激著多晶硅產業(yè)的迅速膨脹。多晶硅現貨價7年內上漲了10倍，高峰時利潤率超過800%。僅在去年上半年，國內已立項的多晶硅項目超過50個，投資規(guī)模超過1300億元，總產能超過23萬噸。2,2 市場需求預測2,2,1 世界市場一、國外生產多晶硅企業(yè)Tokuyama（日本）；Wacker（德國）；Wacker公司是目前世界第二大多晶硅廠，也是目前世界上最大的半導體硅材料廠之一，其產業(yè)鏈包括多晶硅、單晶硅（CZ和FZ）、硅片（磨片和拋光片）、太陽電池用鑄錠硅和切片。Wacker公司的多晶硅計劃的增產速度較快，在短短四年中增產8400噸。除了資金和成熟技術的實力外，更重要的是Wacker公司也是德國最大的化學工業(yè)廠。不僅有豐富的原輔材料，同時還有自備的水利發(fā)電廠。 hemlock（美國）；世界第一大多晶硅生產企業(yè)。MEMC（美國）產能：由目前3800噸到2年后的8000噸，擴張部分主要為太陽能級多晶硅。與無錫尚德簽有長期合同，合同金額高達60億美元。二、全球產能及實際產量歐洲光伏工業(yè)協(xié)會（EPIA）發(fā)布了名為《2014年全球光伏市場展望》的最新報告。該報告預測了在普通和政策利好兩種不同的情形下，全球光伏市場未來五年的發(fā)展走勢。全球光伏市場發(fā)展回顧：截至2008年底，全球累計光伏發(fā)電安裝量已接近16GW，如今全球已經安裝23GW，全球的供電能力已經上升到25TWh。2009年歐洲以16GW，全球70%的累計安裝總量位居領先地位，而日本（2,6GW）和美國（1,6GW）位居其后。中國也進入全球光伏市場TOP10，并且預計在未來幾年將會扮演光伏市場的主要角色。年度市場已經從2003年的1GW發(fā)展到2009年的7,2GW，2007年到2008年的年復合增長率是160%，盡管有些市場已經明顯緩慢，但是2009年光伏市場還是持續(xù)增長了15%。2009年光伏市場：盡管經濟危機陰霾尚未褪去，2009年光伏市場仍同比增長15%，全球總裝機容量增長45%，達到22,9GW。2009年光伏市場取得的進展主要是因為德國市場的發(fā)展，其光伏發(fā)電安裝量在一年的時間內幾乎翻倍，即由2008年的1,8GW增長到2009年的3