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1、太阳能电池行业在国民经济中的地位当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。中国对太阳能电池的研究起步于1958年。目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2008年全国太阳能电池产量达到2000MW，同比增长接近100%。中国已经成功超越欧洲、日本成为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势
2、。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。从能源发展的角度看，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50以上，太阳能光伏发电将占总电力的20以上。这些足以显示出太阳能电池产业的发展前景及其在国民经济中的战略地位。我国的太阳能电池产业起步较晚，特别是由于太阳能光伏发电成本仍然较高，因此国内装机增速较慢，与发达国家差距较大。不过最近国家在这方面
3、逐年加大了投入和政策扶持力度。从国家能源战略和国民经济发展的前景预期，未来政府将会进一步加强政策引导和政策激励，推动太阳能电池产业国内市场的快速发展。太阳能电池行业在我国未来国民经济发展中将占据更为重要的地位。太阳能电池行业的分类 太阳能电池根据构成材料的不同，主要分为晶体硅电池和薄膜电池两种。其中晶体硅太阳能电池又可以分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据较高地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难。为了节省硅材料，发展了多晶硅和薄膜电池
4、作为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅电池目前在太阳能电池市场上占据主导地位。 薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。目前，太阳能电池中薄膜电池约占到13左右。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，薄膜大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。太阳能电池的分类2009年国内太阳能电池行业重点政策汇总整体看，从2006年以来受到节能减排等国家重大
5、战略政策的影响，国家陆续出台了一系列新能源领域的扶持政策。太阳能和风电等清洁能源行业的战略地位日益提高。国家不断出台可再生能源发电补贴政策，从而促进国内光伏产业的快速发展。 此外，电子信息产业作为国家十大振兴规划产业，虽然振兴规划中并没有具体对于太阳能电池行业的扶持政策，但是提出了加快电子元器件产品升级的发展思路。并明确将薄膜太阳能电池列为重点发展产品之一。这表明国家对于太阳能电池行业的发展不仅仅是在规模上成为国际领先，更希望加快产业升级速度，在产业质量方面上成为国家战略支柱行业。表1 以2009年为例看太阳能电池行业的主要政策正式颁布或启动时间政策名称或举措核心思路及影响2009.3关于加快
6、推进太阳能光电建筑应用的实施意见增加我国太阳能电池产业国内需求，推动光伏产业整体高速发展2009.4太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法快速推动光伏产业及上游配套产业的发展2009.4电子信息产业振兴规划加快发展以薄膜太阳能电池为代表的环保型基础电子元件2009.7关于实施金太阳示范工程的通知采用资金扶持和等手段促进技术拉动光伏工程规模化发展2009.7新能源发展规划（制定中）光伏产业2020年发展目标上调至2000兆瓦，大力推进光伏产业发展2009.8.26过剩产业通报国务院指出多晶硅出现重复建设倾向，要建立和完善准入标准，引导产业健康发展，有助于光伏产业上游产业供给稳定2009.8.
7、31鼓励进口技术和产品目录目录中删除了多晶硅，推动上游产业协调发展2009.11.16关于做好“金太阳”示范工程实施工作的通知有助于规范项目招标过程，令招标公开透明化，使金太阳示范工程真正具有示范效应，起到推动行业快速发展的作用表2 以2009年为例主要国家光伏行业的主要政策对比国家过去政策现在政策日本于1997年实施了“七万屋顶计划”，规定每个安装光伏系统可以获得最多50%安装成本的补贴,政策促进了日本光伏产业的快速发展。补贴分十年递减，于2006年结束补贴。之后国内一直没有针对光伏的补贴方案出台。政府在最新出台的经济刺激方案中重启对于光伏项目的投资，投资200亿美元用于鼓励太阳能电池发电的
8、应用。按照目前光伏系统每瓦4.4美元的成本计算，此项刺激方案将带来4.5GW的安装量，这项政策会大大增加人们对日本光伏市场的信心德国在2000年颁布的“可再生能源电力供应法”规定电力公司收购光伏上网电力。2004年修订，平均电价50欧分/kWh，2008年再次修订，平均40欧分/kWh太阳能收购电价向下调整，减少太阳能屋顶FIT 由2008 年每年降幅5%，改成2009 年调降8%、2010 年降8%、2011 年降9%；地面装配系统从年降6.5%，改成2009-2010年降10%。美国在30个州都通过了“净电量计量法”，加州的“购买降价”政策则将补贴直接体现在购买太阳电池发电系统的价格优惠上
9、，每瓦补贴4 美元奥巴马政府积极推行新能源政策，在未来10年内耗资1500亿美元刺激私人投资清洁能源；2月又通过了“复兴和再投资法案”，包括对太阳能行业提供直接补助，支持贷款扶持力度以及税收减免政府。西班牙2001年制定了新的“电力法”，对于5KWp 以下的系统，太阳能售电电价为每度电0.35欧元，对于5KWp 以上的系统，太阳能售电电价为每度电0.28欧元2008年底下调收购电价，价格由之前0.42欧元/kWh -0.44欧元/kWh 降至屋顶系统0.33/kWh，地面系统0.29欧元/kWh，价格下调幅度达到20%以上；还规定了2009年光伏安装总量的补贴上限为500MW综合分析主要国家的
10、产业政策变化，虽然西班牙和德国补贴政策有所减弱，但是总体上还是以积极推动为主。因此，从产业政策角度分析全球太阳能电池市场国际需求仍然稳步上升。表3 不同太阳能电池对比电池种类光电转换效率光伏组件效率受光面积制造能耗制造成本主要障碍材料来源晶体硅单晶硅16%-17%13%-15%7m2/kwp高高硅提纯工艺丰富多晶硅14%-15%12%-14%8m2/kwp较高较高硅提纯工艺丰富薄膜电池非晶硅6%-7%6%-7%15m2/kwp低低衰减特性丰富碲化镉8%-10%8%-10%11m2/kwp低中有毒性材料Te极其稀缺铜铟镓硒10%-11%10%-11%10m2/kwp低中制造工艺难于控制In、Ga
11、属稀缺资源新型电池砷化镓18%-22%18%-22%4m2/kwp高很高成本高 技术复杂砷稀缺不同类别太阳能电池制造技术现状 太阳能光-电转换主要采用太阳能电池来实现。按照大类划分，目前太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两大类。 晶体硅太阳能电池的转换效率较高，原材料来源简单，是光伏电池的主流产品，在全球前10大太阳能电池生产商中，有9家是以生产晶体硅太阳能电池为主的。尽管晶硅太阳能电池技术相对市场占有率有下降趋势，但总体上多晶硅太阳能电池在以年增长率40%-50%的速度发展，未来市场相当可观。预计未来10年晶体硅太阳能电池所占份额尽管会因薄膜电池的发展等原因而下降，但主导地位仍不会根本改
12、变。薄膜电池近年来发展较快。和晶体硅电池相比，薄膜电池制作成本、能耗均低于晶体硅电池。同时，薄膜电池透光性好，对于光伏建筑一体化等领域更加实用。3.1.2薄膜电池技术现状 薄膜电池，常常被称作第二代光伏电池，包括了许多不同的技术。不同的薄膜电池主要区别在：（1）光吸收材料；（2）薄膜电池组件的基板是刚性还是柔性。目前发展的不同薄膜电池技术都有一个共同点，都大幅降低了光吸收材料的用量。薄膜电池使用不到1%的生产硅片电池的原材料，这显著降低了生产成本。薄膜电池的缺点是其转换效率比晶硅电池低很多。目前主流的薄膜电池主要包括：非晶硅电池（a-Si）、CdTe 电池和CIS/CIGS 电池。薄膜电池行业
13、处于发展初期，但未来市场空间巨大，在BIPV等应用需求推动下将迅猛发展。此外，随着技术的快速发展，薄膜太阳能电池成本快速下降，有望先于晶体硅电池实现平价上网。下面将分别讨论三种不同薄膜太阳能电池的技术现状。3.1.2.1 非晶硅电池 非晶硅电池是目前发展的主流的薄膜电池技术。非晶硅材料的原子排列无序，没有形成晶体结构，包含大量的结构性和连接缺点。由于其结构不均一，晶带宽度为1.11.7eV，因此非晶硅在光谱的可见区，比晶体硅有更高的光学吸收系数，可以有更薄的结构，甚至可以低于1微米。 电池元件中非晶硅层的生长一般通过PECVD实现。该技术允许大面积的生长（最高达1平方米或更多）。非晶硅也可以在
14、低温75摄氏度状态下生长，这样就允许在玻璃甚至不锈钢以及塑料等聚合体上生长而不损坏基板。使用柔性基板就可以实现电池组件与各种建筑结构结合起来。但是，PECVD 设备非常昂贵，初期的资本投入就比晶体硅高很多。像其他薄膜电池一样，非晶硅电池的核心优势就是仅需要很薄一层非晶硅，降低了原材料的用量进而降低了生产成本。低原材料消耗结合相对较低能源消耗意味着非晶硅电池的能源回收期较短。EPBT 基本在1-1.5年之间，接近晶硅电池的一半。非晶硅电池的主要缺点是其转换效率比晶硅电池要低且存在光衰退现象。商业生产的非晶硅电池转换效率为6-8%。非晶硅电池的制造商包括美国的United Solar，德国的Sho
15、tt Solar 和Ersol Solar，目前国内大部分介入薄膜电池的公司基本都以非晶硅薄膜电池为主。3.1.2.2 碲化镉薄膜电池 CdTe被认为是太阳能薄膜电池最有前途的光电材料，有着最适宜的1.5eV的能带隙，很高的吸收效率。实验室中碲化镉薄膜电池可以实现16%的转换效率，商业规模生产的电池组件转换效率超过10%已经获得验证。相比其他薄膜电池，碲化镉薄膜电池拥有以下优点：（1）CdTe容易在基板上生长，更适合大规模生产。高度自动化生产工艺已经成功使用。（2）CdTe电池与传统半导体相比不易受电池温度上升的影响，在高温下CdTe 薄膜电池能够获得相对多的电能。在阴天、拂晓或者傍晚，半导体材料在转化散射光成电能上也比常规电池效率要高。（3）CdTe薄膜电池拥有几乎吸收所有可见光的能带隙。能带隙能量几乎达到了单结电池的最优值，同时产生高电流密度和高电压。CdTe作为光伏电池的材料，它的主要缺陷是重金属镉属于积性毒物，因而CdTe有毒。在运行时，这些电池组件不会产生污染物。但是，使用CdTe技术还是有环境危害和安全隐患，比如在着火或循环利用的情况下，重金属镉就
