【正文】 四、太陽能電池市場前途廣闊業(yè)界對太陽能電子系統(tǒng)的需求一直都在迅猛增長。日本準(zhǔn)備普及的太陽能住宅發(fā)電系統(tǒng)，主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽能電池發(fā)電設(shè)備，家庭用剩余的電量還可以賣給電力公司。專家們指出，目前推動太陽能光電池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要動力之一，是不少國家正在競相推出以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的“太陽能工程”計劃，如日本的“7萬套工程”、歐洲的“10萬套工程”等。日本、韓國以及歐洲地區(qū)總共8個國家最近決定攜手合作，在亞洲內(nèi)陸及非洲沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽能發(fā)電站，他們的目標(biāo)是將占全球陸地面積約1/4的沙漠地區(qū)的長時間日照資源有效地利用起來，為30萬用戶提供100萬千瓦的電能。此外，美國還推出了“太陽能路燈計劃”，旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太陽能供電，根據(jù)計劃，每盞路燈每年可節(jié)電800度；日本也正在實(shí)施太陽能“7萬套工程計劃”；歐洲則將研究開發(fā)太陽能電池列入著名的“尤里卡”高科技計劃。為了達(dá)到這個目的，NREL在開發(fā)美國國內(nèi)市場的同時，也十分重視國際市場的開發(fā)和拓展。目前，該計劃在單晶硅和高級器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能和工程、光伏應(yīng)用和市場開發(fā)等5個領(lǐng)域開展研究工作。美國和日本為了爭奪世界光伏市場的霸主地位，爭相出臺太陽能技術(shù)的研究開發(fā)計劃，美國推出的是國家光伏計劃，日本推出的是陽光計劃，二者都描繪出了一幅研究開發(fā)太陽能技術(shù)的宏偉藍(lán)圖。太陽能電池的問世，標(biāo)志著太陽能開始借助人工器件直接轉(zhuǎn)換為電能，這是世界能源業(yè)界的一次新的飛躍。早在1839年，科學(xué)家們已經(jīng)開始研究光生伏特效應(yīng)，到了20世紀(jì)40年代中期，太陽能電池的研制取得了重大突破，在單晶硅中發(fā)現(xiàn)了稱之為Czochralski的過程。全世界總共有2700多家廠商向國際市場提供太陽能電池及各種以太陽能電池為能源的產(chǎn)品，在全球范圍內(nèi)掀起了太陽能開發(fā)利用的“綠色能源熱”，與呼聲漸高的全球環(huán)境保護(hù)熱潮遙相呼應(yīng)，相得益彰。1998年，全世界生產(chǎn)的太陽能電池，其總的發(fā)電量達(dá)1000兆瓦，1999年達(dá)2850兆瓦。目前市場以亞太市場占五成（其中日本占九成）最大、其次為西歐占三成（德國占七成）、北美占一成（美國為主），市場占有率前五大廠商為日、德廠商，排名第一為日本夏普。二、太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿τ捎谑湍茉次磥韺⑷找娑倘?，替代能源產(chǎn)業(yè)將成為明星產(chǎn)業(yè)，太陽能作為永續(xù)能源、具有環(huán)保無污染的特性，目前是各國政府大力扶植的產(chǎn)業(yè)，加上《京都議定書》通過，未來替代能源產(chǎn)業(yè)的成長將更加蓬勃發(fā)展。太陽能汽車、太陽電池發(fā)電、太陽能飛船、太空太陽能電站等利用太陽能的研究受到世界各國的普遍重視，是一些國家今后能源領(lǐng)域中的重點(diǎn)發(fā)展方向。如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽能電池，光電變換效率可達(dá)36％，快趕上了燃煤發(fā)電的效率，但是由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10％，每瓦發(fā)電設(shè)備價格降到1－－2美元時，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式競爭。單晶硅太陽能電池變換效率最高，已達(dá)20％以上，但價格也最貴。要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低成本；二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。第二節(jié) 2006年太陽能電池市場發(fā)展前景一、太陽能電池開發(fā)及應(yīng)用方向從太陽能獲得電力，需通過太陽能電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。光伏企業(yè)的發(fā)展靠市場，光伏市場的發(fā)展靠政策，光伏發(fā)電成本高，無法與常規(guī)能源競爭，所以更需要政府制定強(qiáng)有力的法規(guī)和政策支持，以驅(qū)動我國光伏產(chǎn)業(yè)的商業(yè)發(fā)展，尤其要參考德國、日本在近年內(nèi)在光伏產(chǎn)業(yè)和光伏市場的經(jīng)驗(yàn)。我國西部地區(qū)由于歷史、地理位置等諸多原因，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢，存在許多無電地區(qū)和無電人口，全國范圍內(nèi)6000多萬無電人口大部分分布在西部地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計1998西部地區(qū)無電用戶為1200萬戶，這些無電戶大都生活在邊遠(yuǎn)地區(qū)，城市電網(wǎng)目前無法覆蓋這些地區(qū)，而西部地處高原，大部分地區(qū)的日照，風(fēng)力資源好，非常有利于建立獨(dú)立的太陽能光伏電站，也適應(yīng)一家一戶的小型獨(dú)立光伏系統(tǒng)，這些無電地區(qū)和無電人口是發(fā)展利用太陽能光伏發(fā)電的巨大潛在市場，這給我國光伏產(chǎn)業(yè)提供了發(fā)展機(jī)遇，也給光伏企業(yè)發(fā)展提供了巨大舞臺，每個光伏公司應(yīng)該把握機(jī)遇進(jìn)一步推動光伏企業(yè)商業(yè)化的進(jìn)程。而光伏產(chǎn)品利用太陽電池、蓄電池、控制器和逆變器等關(guān)健部件，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，客戶要求靈活設(shè)計安裝，無須鋪設(shè)電纜，無須外接電源，一次投資，長期受益，即節(jié)省了電費(fèi)，也節(jié)約了能源。產(chǎn)品適銷對路。光電公司都有暢通的銷售渠道。產(chǎn)品經(jīng)當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門檢測，其安全性、可靠性、節(jié)能性、工作時間、工作功率等性能均達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品種類也從當(dāng)初單一的太陽能燈具發(fā)展到如今的太陽能廣告燈箱、太陽能光伏用戶系統(tǒng)七大系列五十幾個品種。但是這些企業(yè)有靈活的經(jīng)營機(jī)制，富有活力，有些公司現(xiàn)在已發(fā)展成為具有一定生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)。光電企業(yè)目前大部分都是民營企業(yè)，在商業(yè)發(fā)展中都有一些共同特點(diǎn)。四、我國光伏企業(yè)的商業(yè)化道路我國光伏應(yīng)用和光伏產(chǎn)業(yè)和國際上發(fā)達(dá)國家比較，差距很大，從1973年開始將太陽電池用于地面，我國的光伏工業(yè)在80年代以前尚處于雛形，太陽電池年產(chǎn)量一直徘徊在10KW以下，價格也很昂貴，由于受到價格和產(chǎn)量的限制，市場發(fā)展很慢。不論是屋頂系統(tǒng)還是沙漠電站系統(tǒng)，都有可能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展。屋頂系統(tǒng)是利用現(xiàn)有建筑的屋頂有效面積，安裝并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電是太陽能資源大規(guī)模和商業(yè)化利用的主要手段。按預(yù)測，到2030年太陽能發(fā)電將占世界電力供應(yīng)的10％以上，2050年達(dá)到20％以上。三、國際太陽能開發(fā)利用的商業(yè)化趨勢從能源供應(yīng)安全和清潔利用的角度出發(fā)，世界各國正把太陽能的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展趨勢。綜上所述，充分開發(fā)利用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源、實(shí)現(xiàn)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展更加迫切并具有重大的戰(zhàn)略意義。除此以外，太陽能熱發(fā)電技術(shù)也在不斷發(fā)展與完善，但其商業(yè)化程度還有待提高。其次，包括空調(diào)和供熱能耗在內(nèi)的建筑能耗是太陽能熱利用的重要市場。根據(jù)專家預(yù)測，未來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會快速增長，光伏發(fā)電市場發(fā)展?jié)摿薮?，光伏發(fā)電有望達(dá)到世界總發(fā)電的1020%。很多國家非常重視將太陽能光伏系統(tǒng)和建筑完美結(jié)合在一起，紛紛制定了本國的屋頂計劃。目前很多國家都在加大投入，積極研究開發(fā)薄膜電池，期望獲得重大突破，使成本降低，從而成為可替代能源。現(xiàn)在很多發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)認(rèn)識到光伏發(fā)電的未來前景并且制定出光伏發(fā)展規(guī)劃。到目前為止，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是世界增長速度最快、最穩(wěn)定的領(lǐng)域之一，并且今后將以更快的速度發(fā)展。雖然許多工業(yè)化國家能源消耗已經(jīng)基本趨于穩(wěn)定，但是發(fā)展中國家由于工業(yè)化進(jìn)程速度加快，使得能源消耗呈增加的態(tài)勢，導(dǎo)致全球能耗平均呈指數(shù)增長趨勢，其后果將非常嚴(yán)重，不僅使地球不斷變暖，造成生態(tài)環(huán)境惡化，引起自然災(zāi)害，同時還將加速消耗常規(guī)化石能源儲量。據(jù)稱，這種技術(shù)猶如海綿吸水，收集大氣二氧化碳，減少溫室效應(yīng)。島城四周也通過上述技術(shù)筑起石灰石壩，島城上建光伏電站和風(fēng)電站，建海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)。隨著時間的推移，海水中的礦物質(zhì)通過電化學(xué)反應(yīng)積聚在線網(wǎng)上，形成石灰石面板或礁島。這是未來人工島建造技術(shù)，是太陽能利用的一種新構(gòu)想。據(jù)稱，這種技術(shù)猶如海綿吸水，收集大氣二氧化碳，減少溫室效應(yīng)。島城四周也通過上述技術(shù)筑起石灰石壩，島城上建光伏電站和風(fēng)電站，建海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)。隨著時間的推移，海水中的礦物質(zhì)通過電化學(xué)反應(yīng)積聚在線網(wǎng)上，形成石灰石面板或礁島。這是未來人工島建造技術(shù)，是太陽能利用的一種新構(gòu)想。??銀漿和銀鋁漿、TPT、白玻璃仍是空白；??多線切割機(jī)、PECVD、全自動絲網(wǎng)絡(luò)印刷及自動分揀設(shè)備仍需要進(jìn)口；??高純多晶材料全部進(jìn)口。??少量多晶：保定英利、浙江精工總產(chǎn)量10MW左右。 20032005年我國晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)情況年度主要電池片生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力（MWp）年產(chǎn)量（MWp）另需進(jìn)口（MWp）20036457200466740252005200MW數(shù)據(jù)來源：中國新能源網(wǎng) 20032005年我國晶體硅光伏組件生產(chǎn)狀況組建生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力（MWp）年產(chǎn)量（MWp）其中進(jìn)口（MWp）20032010072004311506555200538200數(shù)據(jù)來源：中國新能源網(wǎng)目前技術(shù)應(yīng)用情況：研究范圍廣泛，但國內(nèi)外差距仍然比較大。對于邊遠(yuǎn)、偏遠(yuǎn)無電地區(qū)或者常規(guī)電力無法到達(dá)領(lǐng)域（如海島、燈塔、航標(biāo)燈和通信中繼站等），國家發(fā)改委提出了“光明工程”。據(jù)專家預(yù)測，目前我國光伏市場需求量為每年10MW，2005～2010年，年需求量將達(dá)50MW，從2011年開始，我國光伏市場年需求量將大于100MW。預(yù)計2010年累計用量將超過600MW，2020年將達(dá)到30000MW。中國政府在新的《可再生能源中長期規(guī)劃》提出，將太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量從2004年的6萬千瓦發(fā)展到2020年的200萬千瓦。再加上京都議定書自2004年開始實(shí)施，CO2減排成為全球共識，光伏發(fā)電系統(tǒng)需求強(qiáng)勁，預(yù)計2005－2007年太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)仍將維持30％的高增長率，如圖2所示。第五章 發(fā)展我國多晶硅行業(yè)的緊迫性隨著集成電路制造與太陽能電池等產(chǎn)品對多晶硅需求的增長，我國多晶硅的自主供貨一直存在著嚴(yán)重的缺口，特別是近年來多晶硅市場售價的暴漲，已經(jīng)危及到我國多晶硅下游產(chǎn)業(yè)的正常運(yùn)營，并成為制約我國信息產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。由于這種產(chǎn)品屬于硅薄膜材料，能夠節(jié)省資源，對環(huán)境保護(hù)有利。非晶硅和多晶硅混合薄膜太陽能電池也是一種極有發(fā)展前景的新產(chǎn)品。 從石英砂到太陽能電池的工藝流程多晶硅太陽能電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢，與單晶硅比較，多晶硅半導(dǎo)體材料的價格比較低廉，但是由于它存在著較多的晶粒間界而有較多的弱點(diǎn)。一般而言，頂部電池的材料具有較寬的帶隙，適于吸收能量較大的太陽光能；而底部電池的材料帶隙較窄，適于吸收能量較小的太陽光能，因此，在單結(jié)的基礎(chǔ)上，疊層太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率較高，例如GaAs疊層太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到35%。為了解決這個問題，采用了聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于采用價格較低的塑料透鏡和金屬外殼，并且改進(jìn)了電池性能，因而深受廣大用戶青睞。由于具有這些特點(diǎn)，所以GaAs化合物材料也適合于制造高效單結(jié)電池。在三五族化合物太陽能電池中，GaAs電池的轉(zhuǎn)換效率最高，可達(dá)28%；GaAs是二元化合物，Ga是其它產(chǎn)品的副產(chǎn)品，非常稀少珍貴；As不是稀有元素，有毒?；衔锾柲茈姵匕ㄈ遄寤衔镫姵睾投寤衔镫姵亍Ｓ捎谶@種產(chǎn)品屬于硅薄膜材料，能夠節(jié)省資源，對環(huán)境保護(hù)有利。非晶硅和多晶硅混合薄膜太陽能電池也是一種極有發(fā)展前景的新產(chǎn)品。美國科學(xué)家對非晶硅太陽能電池進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)非晶硅薄膜材料受到長時間的光照之后，光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)的性能均有所降低，進(jìn)行160℃以上的高溫退火之后，可以恢復(fù)到光照之前的值，這就是所謂SW效應(yīng)。非晶硅的可見光吸收系數(shù)比單晶硅大，是單晶硅的40倍，1微米厚的非晶硅薄膜，可以吸引大約90%有用的太陽光能。日本三洋電機(jī)公司開發(fā)的大面積aSi/aSiGe集層太陽能電池（30cm40cm），%。非晶硅薄膜太陽能電池的研究工作開始于1975年。多晶硅太陽能電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢，與單晶硅比較，多晶硅半導(dǎo)體材料的價格比較低廉，但是由于它存在著較多的晶粒間界而有較多的弱點(diǎn)。太陽能電池的種類很多，其中包括單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物半導(dǎo)體電池和疊層太陽能電池等。世界光伏電池/組件的產(chǎn)量主要集中在十大公司。%。分析表明，在目前光伏電站有效系統(tǒng)功率與輸電距離的比值小于100瓦/公里時，建光伏電站較常規(guī)電網(wǎng)延伸供電經(jīng)濟(jì)。 太陽能電池制作過程目前，全世界太陽電池的生產(chǎn)廠已不下幾百家，已有100萬套光伏系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)，累計安裝量已超過1300兆瓦，預(yù)計到2030年，光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到5～20%。隨著芯片產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，缺口將越來越大。引進(jìn)消化吸收俄羅斯多晶硅技術(shù)，建設(shè)年產(chǎn)1000噸多晶硅生產(chǎn)線以滿足市場需求。2004年中國多晶硅的產(chǎn)量為105噸。生產(chǎn)、技術(shù)、工藝落后，設(shè)備陳舊，生產(chǎn)規(guī)模小，物耗、能耗高，產(chǎn)品成本高，質(zhì)量難以保證，和國際水平相比差距較大，再加上生產(chǎn)的電耗與物耗普遍高于國際標(biāo)準(zhǔn)，這使得中國的多晶硅廠家喪失了國際競爭力。%。目前國內(nèi)年需多晶硅1000余噸，而現(xiàn)有生產(chǎn)能力僅100噸左右，規(guī)模太小，工藝落后，市場缺口很大，每年都花去大量外匯從國外進(jìn)口。%，而中國信息產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模已居世界前列，因此所需多晶硅幾乎完全依賴進(jìn)口。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導(dǎo)體硅材料行業(yè)（主要指多晶硅和單晶硅）在下游市場的驅(qū)動下也取得了長足的進(jìn)步，然而國內(nèi)硅材料產(chǎn)業(yè)整體水平低下，難以滿足市場需求卻也是不爭的事實(shí)。半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展是建立在占半導(dǎo)體材料95%的硅材料基礎(chǔ)上的。石英砂經(jīng)過提純等各項(xiàng)反應(yīng)變成純度98%~%的工業(yè)硅（也稱金屬硅、冶金硅），大多數(shù)工業(yè)硅作為冶煉行業(yè)的脫氧劑以提高金屬的金相性能；另一部分通過相應(yīng)的工藝流程，變成高純多晶硅，純度為7N，這種多晶硅可以直接進(jìn)入PV制造流程；另外相當(dāng)部分多晶硅拉制為單晶，根據(jù)純度不同，大部分成為半導(dǎo)體行業(yè)的芯片，小部分進(jìn)入PV領(lǐng)域。四、太陽能電池的制作過程石英砂提煉之后的高純多晶硅大部分成為半導(dǎo)體行業(yè)的原料，僅10%~15%進(jìn)入太陽能行業(yè)，太陽能用硅材料生產(chǎn)在整個硅料生產(chǎn)行業(yè)中只是個很小的分支。這種現(xiàn)象就是上面所說的“光生伏打效應(yīng)”。當(dāng)太陽能電池受到陽光照射時，電子接受光能，向N型區(qū)移動，使N型區(qū)帶負(fù)電，同時空穴向P型區(qū)移動，使P型區(qū)帶正電。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個P－N結(jié)。當(dāng)受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個“空穴”，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。三、太陽能電池的工作原理太陽能電池是一種近年發(fā)展起來的新型的電池。我國1958年開始進(jìn)行太陽能電池的研制工作，并于1971年將研制的太陽能電池用在了發(fā)射的第二顆衛(wèi)星上。太陽能電池完全滿足這些要求，1958年，美國的“先鋒一號”人造衛(wèi)