【導(dǎo)讀】展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。包括太陽能在內(nèi)的可再生能源在下世紀(jì)將。據(jù)預(yù)測，到下世紀(jì)中葉，可在。生能源在世界能源結(jié)構(gòu)中將占到50%以上，間輻射出巨大能量。太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持6×1010年，相對于。人類歷史的有限年代而言，可以說是“取之不盡、用之不竭”的能源。劃的能源利用量。和全年日照總時數(shù)表示。就全球而言，美國西南部、非洲、澳大利亞、于×104億t標(biāo)準(zhǔn)煤,屬太陽能資源豐富的國家之一。全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時。州資源稍差外，東部、南部及東北等其它地區(qū)為資源較富和中等區(qū)。世界光伏組件在過去15年平均年增長率約15%。大規(guī)模、提高自動化程度、改進技術(shù)水平、開拓市場等措施降低成本，并取得了巨大進展。在研究開發(fā)方面，單晶硅電池效率已達%,多晶硅電池效率突破%。本每年以9%速率降低。日本政府在21997財政年度計劃安裝9400套4kW的屋頂系統(tǒng)，總計37MW。水器的總保有量約5400萬m2。仍然是太陽能熱利用的最主要市場之一。

　　

【正文】 罐中。使用時氫氣再與空氣中的氧氣通過燃料電池發(fā)電，氫氣和氧氣在發(fā)電過程中又化合成水。 該系統(tǒng)屬于最清潔的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，在未來具有巨大的市場，尤其對于冬夏太陽能輻射差異很大，采用蓄電池極不經(jīng)濟的高緯度地區(qū)，通過這種辦法利用太陽能將會十分有效，此外，隨著電動汽車的發(fā)展，這一發(fā)電系統(tǒng)也會變得更為重要。 （ 4）再生能源海島供電系統(tǒng)：海島是一個特殊的環(huán)境，由于其淡水的缺乏，燃料的昂貴，使得可再生能源有了用武之地。國外已經(jīng)對海島上應(yīng)用風(fēng)光柴混合發(fā)電系統(tǒng)作了大量示范，為海島供應(yīng)電力和淡水。此外，由于島上漁民需要用冰來儲存和運送新鮮的魚蝦，海島的可再生能源制冰系統(tǒng)也得到了推廣。 （ 5）太 陽能發(fā)電專用直流負載：為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)效率，減少故障環(huán)節(jié)，國外開發(fā)了許多不需要采用逆變器、可以直接由太陽電池和蓄電池供電的直流負載，包括直流電視機、直流電冰箱、直流空調(diào)等，這類專 用負載特別適合于車輛、船只和流動性的單位，如旅游團、地質(zhì)隊、部隊等。 2．中國太陽電池和光伏發(fā)電的進展 我國于 1958年開始太陽電池的研究， 1971年成功地首次應(yīng)用于我國發(fā)射的第二顆衛(wèi)星上， 1973年開始地面應(yīng)用。 1979年開始用半導(dǎo)體工業(yè)的次品硅生產(chǎn)單晶硅太陽龜池，使太陽電池成本明顯下降，打開了地面應(yīng)用的市場。當(dāng)時太 陽電池面積小，采用真空蒸鍍銀鋁的方法制作太陽電他的電極。 80年代中期，引進國外太陽電池生產(chǎn)線或關(guān)鍵設(shè)備，使我國太陽電池生產(chǎn)能力達到 。單晶硅太陽電池采用攀網(wǎng)印刷工藝制作電極，明顯地提高了生產(chǎn)效率。 我國進行光伏研究與開發(fā)的單位約有 38個。目前正在研究的項目包括：實用單晶硅太陽電池，高效單晶硅太陽電池，多晶硅太陽電池，非晶硅太陽電池，砷化嫁太陽電池，空間用的硅太陽電池及其系統(tǒng)，銅鋼錫及硫化鎬化合物薄膜太陽電池；硅聚光太陽電池系統(tǒng)；光伏系統(tǒng)應(yīng)用方面有：水泵、逆變器、控制器、太陽能燈等。對一些太陽 電池專用材料國產(chǎn)化也開展了研究。 2． 1太陽電池與材料的研究 我國太陽電池達到的最高效率列于表 5。 在多晶硅太陽電池方面，發(fā)展了單向凝固法鑄錠，鑄錠重 15kg，尺寸為220mmX2201nmX140mm，鑄錠用的石墨柑渦或方形石英柑蝸，可重復(fù)使用。 在實用型電池工藝方面，研究采用在絲 網(wǎng)印刷工藝中加入具有鈍化作用的氧化膜方法，來提高電池性能，建立了一條 30cmX30cm的非晶硅太陽電池中試線及一條 20cmX20cm 的科研線，所有設(shè)備均為國產(chǎn)。 開發(fā)的 p． i一 n非晶硅單結(jié)太陽電池，組件的穩(wěn)定效率達到 6％。除了使用玻璃作基片的常規(guī)非晶硅太陽電池，主耐溫塑料片上制作的柔性非晶硅太陽電池也已開發(fā)成功。 近期高效太陽電池的研究相當(dāng)活躍。發(fā)射極鈍化的硅太陽電池最高效率達到 19． 79％；采用的高效化工藝包括：發(fā)射區(qū)鈍化，分區(qū)輕（ n+）重（ n++）擴散，背場，表面織構(gòu)化。實驗室用多晶硅薄膜太陽電 池研究設(shè)備已經(jīng)建立。穩(wěn)定型 M1S結(jié)構(gòu)的硅太陽電池也在進行研究。 空間用硅太陽電池大面積化的研究正在進行，目標(biāo)是研制出 8cm8cm 及 10cm10cm面積的空間用高質(zhì)量太陽電池。 GaAs太陽電池外延生長法的研究已有相當(dāng)基礎(chǔ)，最近的重點轉(zhuǎn)向在諸片上用 MOCVD的方法生長 GaAs膜，制作空間用 GaAs電池。 對旋鑄法直接制作硅片進行了初步研究。在該方法中硅料是使用冷柑蝸電磁感應(yīng)熔煉法來提供的。 小硅球太陽電池組件也在我國進行了探索性的研究，掌握了基本的制作方法。 銅鋼錫太陽電池最近采用 蒸鍍及硒化方法制備 C1S膜取得進展， 5cm6cm 面積的電池效率達到 6． 7％。 對太陽電池用封裝材料也進行了研制，包括 EVA膜及 PVF復(fù)合膜。其中 EVA膜基本能滿足我國光伏工業(yè)的需求，快速固化 EVA膜還需要改進。 PVF復(fù)合膜還需要進行較大的改進。絲網(wǎng)印刷用的漿料也進行了國產(chǎn)化，其中鋁漿已能取代進口材料，正面電極用的銀漿性能略遜于進口產(chǎn)品。 低倍聚光的小型光伏系統(tǒng)進行了生產(chǎn)性的研究；高倍聚光的光伏系統(tǒng)有一家公司引進國外技術(shù)進行生產(chǎn)，但許多技術(shù)性的問題需要進一步研究解決。 我國第 9個五年 光伏攻關(guān)計劃的研究目標(biāo)為：工廠生產(chǎn)的 10cm10cm 單晶硅太陽電池的效率達到 1415％；多晶硅太陽電他達到 1213％，鑄出 100kg 級的鑄錠；化合物薄膜太陽電他的效率達到 10％，多晶硅薄膜電他的效率也是要達到 810％；弱光型非晶硅太陽池的合格率太子 70％，穩(wěn)定效率達到 8％，功率型大面積非晶硅太陽電池穩(wěn)定效率達到 7％。 2． 2太陽電池生產(chǎn) 我國太陽電他的主要產(chǎn)品是單晶硅太陽電池及非晶硅太陽電池，多晶硅太陽電他只有少量中試產(chǎn)品。單晶硅太陽電池產(chǎn)品主要是直徑為 100mm的圓片電池，效率為 12一 13％ ， 36片太陽電池串聯(lián)的組件功率約為 37W。少數(shù)工廠生產(chǎn) 100mm 100mm 準(zhǔn)方片太陽電池，但未進行正式生產(chǎn)，只有北京有色金屬研究總院中試線生產(chǎn)準(zhǔn)方片單晶硅太陽電池。非晶硅太陽電他的組件面積為 30cml20cm 。轉(zhuǎn)換效率為 4一 6％，為單結(jié) p。 n太陽電池。 我國太陽電池組件的年生產(chǎn)能力為 4． 5MW，其中晶體硅太陽電池為 2． 5MW，非晶硅太陽電池 2MW。 1998年太陽電他組件銷售量為 2． 1MW，其中晶體硅太陽電池 1． 8MW，非晶硅太陽電池 0． 3MW，進口單晶硅太陽電池或組件約 200kW。 1998年我 國太陽電池用單晶硅片的出口為 IMW。 2． 3光伏應(yīng)用 我國光伏應(yīng)用進行了許多研究，開發(fā)了各種光伏系統(tǒng)的控制器及逆變器，研制的逆變器最大達 20kW，光伏水泵已形成一定生產(chǎn)能力。各種太陽能燈具已推廣應(yīng)用。 l一 5kW級井網(wǎng)逆變器已開始結(jié)合實際需要進行研制。 我國光伏發(fā)電在地面應(yīng)用始于 1973年，用于為天津港航標(biāo)燈供電。截止到 1998年底，我國太陽電池的累計用量已經(jīng)達到 13． 3MW。由于光伏發(fā)電價格高，不含土建和輸電線路的小型光伏系統(tǒng)的造價每峰瓦約 60一 80元，含土建和輸電線路的獨立光伏電站系統(tǒng)的造 價每峰瓦約 80一 120元，大規(guī)模應(yīng)用尚受一定的限制。目前我國光伏發(fā)電以特殊應(yīng)用領(lǐng)域和邊遠地區(qū)為主。 2． 4國際合作 由于我國光伏發(fā)電市場的潛力大，光伏項目又具有環(huán)保及扶貧雙重作用，經(jīng)常成為國際間的合作與援助優(yōu)選項目。早期有與德國合作項目北京大興縣多晶硅太陽電他及水泵示范工程，日本在甘肅省的 10kW光伏示范工程，歐共體在浙江省大陳島的光伏示范工程。近期有德國在中國的黃金計劃光伏工程，美國能源部在甘肅省及內(nèi)蒙古的戶用光伏項目，日本 NEDO機構(gòu)的光伏工程。這些合作項目對推動我國光伏應(yīng)用都起到了積極作用。 正在進行或即將進行的項目有 1999年開始的世界銀行全球環(huán)境基金的 2500萬美元贈款的 5年光伏計劃， 5年內(nèi)將在西北地區(qū)推廣 10MW戶用光伏系統(tǒng)。荷蘭政府將為新疆提供 150O萬美元贈貨，新疆地方出資相當(dāng)于：千萬美元，實施新疆絲綢之路光明工程計劃（ 5年），推廣應(yīng)用總數(shù)為 7． 8萬套戶用光伏系統(tǒng)。聯(lián)合國開發(fā)計劃署與國家經(jīng)貿(mào)委合作，計劃在山東大管島和浙江北龍島建立 60一 100kW的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，為海島軍民供電；另外計劃在西北推廣 200套小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，每套功率在 150一 500W左右。世界銀行與教育部合 作，計劃在云南省和海南省建立 13所太陽能學(xué)校，每校光伏發(fā)電功率 lkW左右。世界銀行還與衛(wèi)生部合作，在 7個省開展鄉(xiāng)級衛(wèi)生院改建計劃）用可再生能源為鄉(xiāng)級衛(wèi)生院提供采暖、熱水和電力， 其中約有幾百所衛(wèi)生院將采用太陽電池供電。 3．光伏發(fā)電的前景 目前，國際上光伏發(fā)電已進入加速發(fā)展階段，近兩年太陽電池組件的年增長率高達 30％左右，世界上 1998年宣布的擴產(chǎn)計劃有 263． 5MW／年，發(fā)展勢頭強勁。另外，發(fā)達國家先后宣布的太陽能屋頂計劃強有力地支持了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計今后 10年內(nèi)太陽電池將以平均 20％的年增長 率增長。估計我國也將以此速度增長，單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽電池將在今后 20年內(nèi)各占相當(dāng)市場，硅帶及硅厚膜電池在今后 10年將逐漸擴大生產(chǎn)， CdTe及 C1S電池會擴大到一定的產(chǎn)量。多晶硅薄膜及染料光敏化電池目前預(yù)測其產(chǎn)量還為時過早。以現(xiàn)有的基礎(chǔ)來看，單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽電池仍是我國目前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要產(chǎn)品。 世界光伏工業(yè)從 1980年到 1997年以 20％的年增長率增長，到 2020年太陽電池產(chǎn)量達1600MW，以 2美元／ w的組件批發(fā)價計算，年產(chǎn)值將達到 30億美元。歐共體能源部門發(fā)表的光伏應(yīng)用各領(lǐng)域的 分布情況示于表 6。 表 6目際光伏工業(yè)發(fā)貨中主要應(yīng)用領(lǐng)域的分布及 2020年預(yù)測（％） 我國目前尚有約 2020萬戶、 6000一 7000萬農(nóng)村人口還沒有用上電， 60％的有電縣嚴(yán)重缺電，光伏市場潛力巨大。我國光伏系統(tǒng)成本每年下降約 3一 5％， 2020一 2020年，我國戶用光伏系統(tǒng)的用 量將大幅度增長，預(yù)計總量將達到 20MW。預(yù)計在 5年內(nèi)我國也將有幾個 2一 5Mw年生產(chǎn)能力的太陽電池工廠建立或擴建而成， 2020年后將出現(xiàn)年產(chǎn) 10Mw的生產(chǎn)線。通訊及工業(yè)用光伏系統(tǒng)將從目前的 40一 50％的市場份額到 2020年下降到 20一 30％，戶用及民用光伏系統(tǒng)將從目前的 30％上升到 40一 50％，預(yù)計到 2020年我國也將開始發(fā)展井網(wǎng)式屋頂光伏系統(tǒng)，但預(yù)計其系統(tǒng)功率將為發(fā)達國家的 V4，市場份額將不超過 5％，但在2020年后并網(wǎng)系統(tǒng)將會得到大量發(fā)展。 4．我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙與對策 （ 1）我國發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè) 的主要障礙與國際上一樣，仍然是太陽電他的成本高，限制大量推廣應(yīng)用。因此，我國研究與發(fā)展經(jīng)費投入應(yīng)針對太陽電池降價這一主要目標(biāo)。同時，我國太陽電池工廠主要采用引進設(shè)備及其附帶的技術(shù)，太陽電池研究工作要適應(yīng)這一特點，研究單位與光伏工廠間的技術(shù)轉(zhuǎn)移工作應(yīng)加強，以提高企業(yè)的技術(shù)水平。 （ 2）由于資金有限，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展要適當(dāng)安排與引導(dǎo)，一方面要讓投資者對光伏產(chǎn)業(yè)的特性有更多的了 解，以進行合理的投資。另一方面對合資建廠、引進技術(shù)、支持國內(nèi)發(fā)展等都應(yīng)進行均衡的考慮。 10年內(nèi)我國 光伏市場以年增 30％進行規(guī)劃是可 行的，但處于微利經(jīng)營狀態(tài)，應(yīng)加強宣傳，使得各方面及潛在的支持者了 解光伏產(chǎn)業(yè)所具有的重大長期效益及近期效益，增強投資者的信心。 （ 3）應(yīng)加強光伏技術(shù)隊伍的建設(shè)，為人才成長創(chuàng)造必要的條件。各級政府對光伏科研單位及企業(yè)應(yīng)以支 持。 （ 4）在發(fā)展太陽電他的品種上，晶體硅太陽電池屬于馬上能得到應(yīng)用并可存在相當(dāng)長時間的產(chǎn)品，應(yīng)作為主要產(chǎn)品。同時重點發(fā)展多晶硅電池，盡快在我國建成有相當(dāng)規(guī)模的多晶硅太陽電池生產(chǎn)線。我國非晶硅太陽電池已有一定基礎(chǔ)，應(yīng)給于相當(dāng)?shù)闹匾?。?yīng)加速單晶硅太陽電池、非晶硅太陽電池產(chǎn)業(yè)的 技術(shù)改造和技術(shù)革新，大幅度提高太陽電池產(chǎn)量和質(zhì)量，同時減少消耗、降低成本，使國產(chǎn)電池價格和國際價格相當(dāng)。非晶硅電池方面需要較大的投資，才能將目前單結(jié)電池生產(chǎn)線改建成三結(jié)電池生產(chǎn)線，穩(wěn)定性才能提高。 CiS、多 晶硅薄膜、 CdTe、有機納米太陽電池等，有的在國際上發(fā)展前景尚未定論，有的在我國基礎(chǔ)太薄弱，雖然具有潛力，但不能盲目，應(yīng)投入一定的經(jīng)費進行探索性研究，密切注意國際上發(fā)展動向。 （ 5）建議在國務(wù)院統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，由國家綜合部門牽頭，約請有關(guān)部委參加，建立新能源領(lǐng)導(dǎo)小組，擬定 統(tǒng)一的新能源規(guī)劃，克服某些分散混亂現(xiàn)象，使我國光伏發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)逐步走入快速有序的發(fā)展軌道。主管新能源的政府官員及光伏界人士應(yīng)共同關(guān)注各種重大發(fā)展機會，包括科技攻關(guān)、重大基礎(chǔ)研究項目（ 973計劃）、超級 863科研計劃、雙加工程、重大科技成果產(chǎn)業(yè)化計劃等，共同配合做好可行性論證工作，爭取在經(jīng)費上對光伏發(fā)電項目的支持。 （ 6）制定促進光伏發(fā)電的優(yōu)惠政策。讓從事光伏發(fā)電的企事業(yè)單位享受高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠政策。對其產(chǎn)品按照小水電的稅率征收增值稅或采取類似的措施。 為促進老、少、邊、窮地區(qū)推廣光伏發(fā) 電技術(shù)，提倡由當(dāng)?shù)卣鶕?jù)情況向購買光伏發(fā)電產(chǎn)品的農(nóng)戶提供一定的費用補貼。 （ 7）重視 “ 光伏發(fā)電 ” 學(xué)科點建設(shè)和人才培養(yǎng)。建議在有條件的院校建立光伏發(fā)電培訓(xùn)試驗中心，以培養(yǎng)出一大批能勝任發(fā)展需要的中高級光伏發(fā)電專業(yè)技術(shù)人才和管理人才。 （ 8）加強光伏發(fā)電知識的普及與宣傳。依靠基層政府部門、中小學(xué)和農(nóng)村供銷社等多種渠道開拓?zé)o電和缺電地區(qū)的光伏發(fā)電市場，并建立售后服務(wù)體系。進行邊遠農(nóng)牧區(qū)銀行或農(nóng)村信用社給光伏用戶進行信貸的試點工作。 （ 9）應(yīng)增強我國光伏產(chǎn)品在世界上的競爭力。當(dāng)務(wù)之急是，晶體硅 電他的效率應(yīng)迅速提高到國際水平，生產(chǎn)出 10cmX10cm 準(zhǔn)方片太陽電池，成本降低到與進口太陽電池組件相當(dāng)。 13． 20世紀(jì)太陽能科技發(fā)展的回顧與展望 據(jù)記載，人類利用太陽能已有 3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有 300多年的歷史。真正將太陽能作為 “ 近期急需的補充能源 ” ， “ 未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) ” ，則是近來的事。 20世紀(jì) 70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異?；仡櫤涂偨Y(jié)本世