【導(dǎo)讀】中國(guó)第十屆太陽(yáng)能光伏會(huì)議《常州宣言》指。高、能適應(yīng)市場(chǎng)要求的太陽(yáng)電池產(chǎn)品，并要具有一定規(guī)模的產(chǎn)能。術(shù)水平和擴(kuò)大產(chǎn)能。在原有的1MWp非晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)線繼。線，成為最大的非晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)企業(yè)之一。將發(fā)揮重要作用。根據(jù)國(guó)際組織預(yù)測(cè)，本世紀(jì)中葉可再生能源在。速發(fā)展，對(duì)未來(lái)CO2減排的貢獻(xiàn)會(huì)越來(lái)越大。如果積極采取各種清潔能源替代技術(shù)，在25年。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一個(gè)純物理過(guò)程，沒(méi)有任何排放。析，也有CO2的排放。但是，光伏系統(tǒng)每投入1千瓦時(shí)電能就將。億度，節(jié)省煤炭162萬(wàn)噸※，減排CO2440萬(wàn)噸。省煤炭40,500噸，同時(shí)減排CO211萬(wàn)噸，按生產(chǎn)線運(yùn)行20年，和中長(zhǎng)期的主體能源。以太陽(yáng)電池的年產(chǎn)量為例，最近10年的。和％，一個(gè)產(chǎn)業(yè)如此快速發(fā)展在世界上是極為罕見(jiàn)的。2020年世界主要國(guó)家和地區(qū)太陽(yáng)電池產(chǎn)量份額。個(gè)變革過(guò)程中，可再生能源將逐漸替代常規(guī)化石燃料能源。

　　

【正文】 射照度是1000W/m2。然而，這些消費(fèi)品上所用的電池主要是為室內(nèi)設(shè)計(jì)的，由于光照的不足以及電阻的損失，實(shí)際輸出遠(yuǎn)小于標(biāo)定的輸出，即使用于戶外也不例外。 電池充電器 在使用可充電電池 作為電源的場(chǎng)合，太陽(yáng)能電池組件可以在電量不足的時(shí)候用于充電以保證電量的充足，還可以用來(lái)彌補(bǔ)充電電池的自放電。這樣的應(yīng)用在游艇以及休閑交通工具上已經(jīng)普遍應(yīng)用。將來(lái)，在筆記本電腦、拖拉機(jī)和汽車上的類似應(yīng)用也將逐 漸增加。 發(fā)展中國(guó)家的光伏發(fā)電 盡管有一些小的電池 供電電器在某些地區(qū)使用，消費(fèi)者必須到電池充電中心進(jìn)行充電，發(fā)展中國(guó)家仍有將近 40%的人無(wú)法得到電力供應(yīng)。在這些邊遠(yuǎn)地區(qū)，燃料的供應(yīng)以及柴油發(fā)電機(jī)的維護(hù)比較困難，這樣對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)存在一個(gè)潛在的并且巨大的市場(chǎng)，這樣的應(yīng)用有： (1) 家庭照明，包括太陽(yáng)能電燈； (2) 家用電源； (3) 用于教育和娛樂(lè)的電視機(jī)或者收音機(jī)； (4) 無(wú)線電話和通信系統(tǒng)； (5) 飲用水凈化系統(tǒng)； (6) 家庭用水或者灌溉用水的水泵系統(tǒng)； (7) 醫(yī)用和疫苗用冷藏設(shè)備； (8) 社區(qū)共用設(shè)施； (9) 生產(chǎn)和生活用電 . 每一項(xiàng)這樣的應(yīng)用 都可以設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，與滿足多種應(yīng)用的村落電網(wǎng)連接。國(guó)際能源協(xié)會(huì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目包含發(fā)展中國(guó)家計(jì)劃，并已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)作，光伏發(fā)電由于可靠性高、壽命長(zhǎng)、以及維護(hù)費(fèi)用低而顯得非常吸引人。但是，用戶的持續(xù)支持、對(duì)用戶相關(guān)知識(shí)的教育和培訓(xùn)是必須的，這樣才可以避免系統(tǒng)的高失效率，如今這方面的管理與以前相比要好得多。另外，光伏組件模塊化的特性使得無(wú)論是小規(guī)模還是大規(guī)模的系統(tǒng)都能夠安裝在任何地方，并且可以隨著需求后續(xù)可以增加系統(tǒng)的容量。然而由于光伏系統(tǒng)的成本很高，大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家的村莊在使用這樣的供電系統(tǒng)時(shí)需 要財(cái)政上的支持。 照明 僅在美國(guó)，就已經(jīng)安裝了成千上萬(wàn) 的太陽(yáng)能照明系統(tǒng)。這其中大部分（約 80%）是200W400W的系統(tǒng)。在世界上的很多邊遠(yuǎn)地區(qū)，太陽(yáng)能直流照明相對(duì)于煤油燈、蓄電池?zé)?、蠟燭、柴油或者汽油發(fā)電機(jī)照明更為廉價(jià)，當(dāng)然與架設(shè)電網(wǎng)相比就更為經(jīng)濟(jì)了。即使在城市地區(qū)，也經(jīng)常使用太陽(yáng)能燈以避免從地下埋設(shè)輸電線或者高架電線進(jìn)行電力的輸送。這樣的應(yīng)用，例如不需要電工就能安裝的庭院燈，越來(lái)越受到人們的歡迎。 33 現(xiàn)在的一些太陽(yáng)能照明的應(yīng)用主要有： （ 1） 廣告牌； （ 2） 警示燈； （ 3） 公共交通遮雨棚； （ 4） 緊急警報(bào)燈； （ 5） 路況區(qū)域 照明（如賽道，街道） （ 6） 家庭用照明 近幾年來(lái)燈的效率大大地提高，但是趨勢(shì)仍然是如何使更高功率的燈變得更高效。有益于提高照明效率的技術(shù)主要包括： （ 1） 光敏控制器件（當(dāng)光線很暗的時(shí)候開(kāi)燈，當(dāng)光線足夠時(shí)關(guān)燈的裝置） （ 2） 計(jì)時(shí)器（用于記錄燈的工作周期或者代碼以便于分析） （ 3） 開(kāi)關(guān)（用于允許手動(dòng)控制，尤其是家庭用戶） （ 4） 傳感器，例如運(yùn)動(dòng)探測(cè)器和紅外探測(cè)器（對(duì)安全系統(tǒng)尤為有用） . 四、國(guó)內(nèi)外非晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)分析 世界光伏產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展趨勢(shì) 世界各國(guó)都對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電給予大力支持。 2020 年全世界太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量為 兆瓦，比 2020 年增長(zhǎng) %，其中日本的產(chǎn)量達(dá)到 兆瓦，比 2020 年 618 兆瓦增長(zhǎng) %，是全世界第一大生產(chǎn)國(guó)，占全世界 %；歐洲太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)量為 兆瓦 , 比 2020 年 308 兆瓦增長(zhǎng) %；美國(guó)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)量為 兆瓦 , 比 2020 年 139 兆瓦增長(zhǎng) %；其他國(guó)家地區(qū)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)量為 兆瓦 , 比 2020 年 兆瓦增長(zhǎng) 151%，大幅增長(zhǎng)，中國(guó)、臺(tái)灣增長(zhǎng)很快。 2020年，世界光伏市場(chǎng)安裝量 1460MW， 比 2020 年增長(zhǎng) 34％，其中德國(guó)安裝最多，為837MW，比 2020 年增長(zhǎng) 53％，占世界總安裝量的 57％；歐洲為 920MW，占總世界安裝量的63％，日本安裝量 292MW，增幅為 14％，占世界總安裝量的 20％；美國(guó)安裝量為 102MW，占世界總安裝量的 7％，其他安裝量為 146MW，占世界總安裝量的 10％。 至 2020 年，全世界光伏系統(tǒng)累計(jì)安裝量已超過(guò) 5GW， 2020 年一年內(nèi)投資太陽(yáng)能電池制造業(yè)的資金超過(guò) 10 億美元。根據(jù)光伏市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，到 2020 年，全世界光伏市場(chǎng)年安裝量將在 到 之 間，而光伏工業(yè)年收入將達(dá)到 186億 美元到 231 億美元。 日本和歐美各國(guó)都提出了各自的中長(zhǎng)期 PV 發(fā)展路線圖。 按日本的 PV 路線圖（ TV Roadmap 2030），到 2030 年 PV 電力將達(dá)到居民電力消耗的50％（累計(jì)安裝容量約為 100GW），具體的發(fā)展目標(biāo)見(jiàn)表 和表 。 表 到 2030年的日本 PV 研發(fā)目標(biāo) 項(xiàng)目 現(xiàn)狀 20202030年目標(biāo) PV組件生產(chǎn)成本 140日元 /W 100日元 /W (2020年 ) 75日元 /W（ 2020年） 50日元 /W（ 2030年） PV組件的壽命 20年 30年（ 2020年） Si原料的消耗 1013g/W 1g/W（ 2030年） 變換器（功率單元） /W /W（ 2020年） 蓄電池 /W 10日元 /W，壽命 20年（ 2020年） 34 表 到 2030 年的日本 PV 組件 /電池的轉(zhuǎn)換效率目標(biāo) 太陽(yáng)能電池類型 現(xiàn)狀效率（ %） 目標(biāo)轉(zhuǎn)換效率（實(shí)驗(yàn)室效率）（ %） 2020年 2020年 2030年 晶體硅電池 （ ） 16（ 20） 19（ 25） 22（ 25） 薄膜電池 10（ ） 12（ 15） 14（ 18） 18（ 20） CIS電池 1012（ ） 13（ 19） 18（ 25） 22（ 25） IIIV電池 聚光（ ） 28（ 40） 35（ 45） 40（ 50） 染料敏化電池 （ ） 6（ 10） 10（ 15） 15（ 18） 非晶硅系列太陽(yáng)能電池發(fā)展迅猛 目前，晶體硅太陽(yáng)能電池因較高的轉(zhuǎn)化效率和成熟的生產(chǎn)工藝是太陽(yáng)能電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的主要方向，而化合物薄膜等新技術(shù)太陽(yáng)能電池雖然具有相對(duì)較低的成本，但生產(chǎn)工藝還不成熟，且目前商業(yè)化的薄膜型太陽(yáng)光電模塊 效率相比主流的結(jié)晶硅型效率 (15～ 17%)仍然較低，一般多在 10%以下。以 2020 年數(shù)據(jù)分析，各種太陽(yáng)能電池中晶體硅平板太陽(yáng)能電池占總產(chǎn)量的 ％，非晶硅電池產(chǎn)量占 ％，其他為薄膜或帶硅太陽(yáng)能電池。 現(xiàn)在，一個(gè)世界性的問(wèn)題是制造太陽(yáng)能的電池的硅原材料緊缺，盡管 2020年全世界硅原材料供應(yīng)增長(zhǎng)了 12％，但仍然供不應(yīng)求，國(guó)際上長(zhǎng)期供貨合同抬價(jià) 25％。持續(xù)的硅材料緊缺將對(duì) 2020 年太陽(yáng)能電池生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響，預(yù)計(jì) 2020 年世界太陽(yáng)能電池產(chǎn)量的增幅將被限制在 10％左右。要解決硅材料的緊缺問(wèn)題預(yù)計(jì)將需要 5 年以上的時(shí)間。由于硅材的供不應(yīng)求，預(yù)期將限制 2020 年硅基太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)速度，然而這恰好也為第二代太陽(yáng)電池技術(shù)，薄膜太陽(yáng)電池等非晶硅系產(chǎn)品提供了良好的發(fā)揮舞臺(tái)。 非晶硅材料轉(zhuǎn)換效率約 6～ 8% 在八十年代，非晶硅是當(dāng)時(shí)唯一的薄膜型太陽(yáng)電池材料，但由于它的光電轉(zhuǎn)換效率較低且具有光劣化的不穩(wěn)定性，因此早期始終無(wú)法打入主流的發(fā)電用市場(chǎng)，而多應(yīng)用于小功率的消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場(chǎng)。但近年隨著兩層或多層接合太陽(yáng)電池（ Multijunction Cell）技術(shù)的發(fā)展，使得單層厚度可以降低而減緩照光后衰退的現(xiàn) 象，且可吸收不同波段的太陽(yáng)光譜，因此光電轉(zhuǎn)換效率獲得提升。預(yù)計(jì)短期內(nèi)市面上的非晶硅太陽(yáng)電池模塊效率約為 6～ 8%，并很快就可見(jiàn)到裝置容量達(dá)數(shù)百萬(wàn)瓦級(jí)的非晶硅太陽(yáng)光電板設(shè)施。目前主要非晶硅太陽(yáng)電池廠商包括： Kaneka、 United Solar、三洋（ Sanyo）、富士電機(jī)（ Fuji Electric）、 BP Solar。 薄膜硅原料需求低且發(fā)電效率高 薄膜硅太陽(yáng)電池是一種不同于非晶硅及單晶硅基材的硅基太陽(yáng)電池，其電池厚度僅約數(shù)個(gè)微米或更薄，介于非晶硅模塊的 300nm，與結(jié)晶硅太陽(yáng)電池 200nm 之 間。小粒徑的多晶硅（晶粒約數(shù)百 nm，僅含有晶粒及晶界）及納米結(jié)晶硅（ Nanocrystalline Silicon）或微晶硅（ μc Si，晶粒約 20～ 30nm，是一種含有非晶組織及晶粒、晶界的混合結(jié)構(gòu)）薄膜是常見(jiàn)的薄膜硅結(jié)構(gòu)，有機(jī)會(huì)取代非晶硅合金（如 aSiGe）作為多層接合太陽(yáng)電池的底層，如夏普（ Sharp）、 Kaneka、佳能（ Canon）等皆積極往微晶硅方向發(fā)展。 aSi/μc Si 疊層（ Tandem）型太陽(yáng)電池可提供更穩(wěn)定及增加光譜吸收度，轉(zhuǎn)換效率可較非晶硅單層組件大幅提升，效率達(dá) 10%以上。薄膜硅 原料需求只有約為硅芯片型的百分之一，且具有高吸收光特性，通常無(wú)光劣化現(xiàn)象，故每瓦發(fā)電量較高，對(duì)消費(fèi)者而言能源回收期可縮短。因此，薄膜硅太陽(yáng)電池技術(shù)的未來(lái)發(fā)展?jié)摿︻H被太陽(yáng)電池業(yè)界看好。目前 aSi/μc Si疊層型薄膜太陽(yáng)電池已有部分商品化，而 μc Si太陽(yáng)電池則多還在開(kāi)發(fā)，但已接近技術(shù)成熟階段，其關(guān)鍵技術(shù)在于快速沉積 (＞ 1nm/sec)、鍍膜品質(zhì)與大面積制程的可靠度及重現(xiàn)性。 國(guó)際大廠積極擴(kuò)大薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)能 一般市面上出售的薄膜太陽(yáng)電池模塊效率多在 6～ 10%，面積則多在 1平方米以下。其 35 中，日本 三菱重工（ Mitsubishi）的非晶硅太陽(yáng)光電板為面積最大 ()，穩(wěn)定效率%，輸出功率達(dá) 100Wp，每瓦售價(jià)不到 3美元。而其他制作大面積，且高效率的薄膜 PV 廠商還有 Wurth Solar、 Shell Solar、 ShowaShell，其 CIS 太陽(yáng)光電模塊效率均高于 13%，并以 Wurth Solar產(chǎn)品功率達(dá) ，但售價(jià)亦相對(duì)較高，每瓦在 3 美元以上。 2020 年全球薄膜太陽(yáng)電池（包括非晶硅、 CdTe、 CIS）模塊產(chǎn)量約 63MW，僅占全球 PV 產(chǎn)量 5%，其中以美國(guó)為最大 產(chǎn)地，約占 %，其次為日本的 %；而若以薄膜技術(shù)類型來(lái)看，以非晶硅產(chǎn)品占最大，市占率 %，其中以日本占 %為最大產(chǎn)地，其次為美國(guó)占 %。2020 年全球非晶硅薄膜太陽(yáng)電池市場(chǎng)以日本 Kaneka 及美國(guó) United Solar為最大廠家，占全球非晶硅太陽(yáng)電池產(chǎn)量分別為 %、 %。 至于主要廠商經(jīng)營(yíng)動(dòng)態(tài)， 2020年全球薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)以 Kaneka年產(chǎn)能 30MWp最高，其次為 United Solar的 25MWp。而到 2020 年，在美國(guó)市場(chǎng)受到政府財(cái)稅獎(jiǎng)勵(lì)支持下， United Solar將擴(kuò)大產(chǎn)能達(dá)到 50MWp，一躍成為全球第一大薄膜太陽(yáng)電池廠商，該公司更計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)，至 2020 年產(chǎn)能將達(dá) 300MWp，而 Kaneka則計(jì)劃至 2020 年將年產(chǎn)能提高為 70MWp。至于薄膜及結(jié)晶硅太陽(yáng)電池廠商 Shell Solar，在硅材缺貨的壓力下，已出售其在加州的單晶硅太陽(yáng)電池工廠給德國(guó) SolarWorld，未來(lái)將積極發(fā)展 CIS 薄膜太陽(yáng)電池，其 CIS 試制品經(jīng) TUV認(rèn)證已可達(dá) %，距離目前市面上出售的多晶硅 PV模塊效率（約 14～ 15%）已不遠(yuǎn)。另一家歐洲太陽(yáng)電池大廠 Schott Solar，最近也宣布將擴(kuò)大其非晶硅太陽(yáng)光電模塊產(chǎn)能，將投資 6,000 萬(wàn)歐元于德國(guó)耶拿（ Jena）新建生產(chǎn)線，預(yù)計(jì) 2020年秋天年產(chǎn)能可達(dá) 30MWp。此外，美國(guó) First Solar也已成功量產(chǎn) CdTe 太陽(yáng)電池，并穩(wěn)定維持每年產(chǎn)量約 33 萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)電池模塊，未來(lái)亦將積極擴(kuò)廠，預(yù)計(jì)產(chǎn)能將由 2020 年約 20MWp，增為 2020 年 40MWp、 2020 年 75MWp。 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及主要問(wèn)題 太陽(yáng)能電池用硅原材料缺乏已成為國(guó)際性的一大問(wèn)題，對(duì)我國(guó)的影響尤為嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池廠商向國(guó)外 生產(chǎn)廠家直接訂貨合同價(jià)格為 40－ 60 美元 /kg；同通過(guò)中間商的硅材料價(jià)格 2020 年一路飆升，一年之間已從 25 美元 /kg上升到超過(guò) 200 美元 /kg，最近已達(dá)220 美元 /kg。以目前國(guó)際市場(chǎng)太陽(yáng)能電池銷售價(jià) － 美元 /W（離岸價(jià)）計(jì)算，如此昂貴的硅材料價(jià)格已使太陽(yáng)能電池生產(chǎn)廠無(wú)利潤(rùn)可言，更為嚴(yán)重的是現(xiàn)在已有一些新上電池生產(chǎn)線、即使高價(jià)也買(mǎi)不到貨，處于半停產(chǎn)狀態(tài)，盡管洛陽(yáng)中硅、四川峨眉、新光等公司計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)及新建多晶硅項(xiàng)目，但近幾年還得主要依賴進(jìn)口。因此，原材料短缺成為目前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素之一。發(fā)展薄膜類或其他非硅晶太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)成為規(guī)避上述問(wèn)題的一條有效途徑。 2020 年國(guó)內(nèi)非晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)量約為 ，僅占全年總產(chǎn)量 ％，大致與國(guó)際市場(chǎng)類似；預(yù)計(jì)到 2020 年底將形成 的 生產(chǎn)能力，產(chǎn)量將占到國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的 12％以上。 五、非晶硅太陽(yáng)能電池主要生產(chǎn)企業(yè) 國(guó)際主要非晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè) 在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。目前全球太陽(yáng)能電池市場(chǎng)基本由日本、歐洲等國(guó)際上大公司所占領(lǐng)，中國(guó)有無(wú)錫尚德太陽(yáng)能公司的產(chǎn)量、臺(tái)灣茂迪公司已列入全世界排名前十位。這些公司產(chǎn)品類型主要是單 /多晶硅太陽(yáng)能電池，能生產(chǎn)非晶硅或薄膜系列產(chǎn)品的公司有 Sharp， Sanyo， Schott Solar， BP Solar， Shell Solar， United Solar