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太阳能电池产业发展
来源:管理员   加入时间:2011-5-25    点击数:4175

第二节 太阳能电池产业发展

一、国际太阳能电池产业现状

据Dataquest的统计资料显示,目前全世界共有136 个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中,其中有95 个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发,积极生产各种相关的节能新产品。
目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能,美国能源部推出的是国家光伏计划, 日本推出的是阳光计划。NREL光伏计划是美国国家光伏计划的一项重要的内容,该计划在单晶硅和高级器件、薄膜光伏技术、PVMaT、光伏组件以及系统性能和工程、 光伏应用和市场开发等5个领域开展研究工作。
美国还推出了"太阳能路灯计划",旨在让美国一部分城市的路灯都改为由太阳能供电,根据计划,每盏路灯每年可节电 800 度。日本也在实施太阳能"7万套工程计划",日本准备普及的太阳能住宅发电系统,主要是装设在住宅屋顶上的太阳能电池发电设备,家庭用剩余的电量还可以卖给电力公司。一个标准家庭可安装一部发电3000瓦的系统。欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的"尤里卡"高科技计划,推出了"10万套工程计划"。 这些以普及应用光电池为主要内容的"太阳能工程"计划是目前推动太阳能光电池产业大发展的重要动力之一。
日本、韩国以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作,在亚洲内陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站,他们的目标是将占全球陆地面积约1/4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来,为30万用户提供100万千瓦的电能。计划花4年时间完成。
目前,美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。 美国拥有世界上最大的光伏发电厂,其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。全世界总共有23万座光伏发电设备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。
20世纪90年代以来,全球太阳能电池行业以每年15%的增幅持续不断地发展。

二、国外太阳电池的进展

(一)商业化电池效率不断提高 
    先进技术不断向产业注入,使商业化电池技术不断得到提升。目前商业化晶硅电池的效率达到 15%-20%(单晶硅电池16%-20%,多晶硅15%-18%);商业化非晶硅薄膜电池效率也不断提高,其中单结非晶硅电池5%~7%,双结非晶硅电池效率在6%-8%之间,非晶硅/微晶硅迭层电池效率在8%-10%之间,而且稳定性不断提高。光伏产业技术和光伏系统集成技术与时俱进,共同促使着光伏发电成本的不断降低和光伏市场及产业的持续发展。 
(二)商业化电池硅片厚度持续降低 
    降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶硅太阳电池成本的有效技术措施,是光伏技术进步的重要方面。30 多年来,太阳电池硅片厚度从70 年的450~500μm 降低到目前的180~200μm ,降低了一半以上,硅材料用量的大幅度降低对太阳电池成本降低起到了重要作用,是技术进步促进成本降低的重要范例之一。硅片厚度的降低如下表和下图所示。
表格 31:晶体硅太阳电池硅片厚度的降低
来源:中国光伏产业发展研究报告(2006-2007
图表 45:20042010 年晶硅电池硅消耗量的降低
来源:中国光伏产业发展研究报告(2006-2007

三、摩尔定律在太阳能电池新领域生效

太阳能电池制造商的产品发展多年以来一直缓慢。而现在,光电(PV)供应商的步伐正在提速,以类似摩尔定律(Moore‘s Law)的速度发展,努力推进生产效率的同时,减少总体成本。
假以时日,太阳能电池供应商会以摩尔定律所描述的速度发展。今后的5到10年之内,太阳能电价也将与当前电价相当。目前的开发技术将太阳能供电成本锁定在当前电价的两倍,供应商正在改进技术以降低每度电的成本。
英特尔公司创始人戈登·摩尔曾在1965年提出“摩尔定律”(Moore‘s Law),成为指导全球信息产业发展的金科玉律。“摩尔定律”的内容是:处理器(CPU)的功能和复杂性每年(其后期减慢为18个月)会增加一倍,而成本却成比例地递减。
图表 46:摩尔定律示意图

四、中国太阳能电池产业发展概况

我国对太阳能电池的研究开发工作高度重视,早在七五期间,非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间,我国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月,国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划,发改委"光明工程"将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用,计划到2005年全国太阳能发电系统总装机容量达到300兆瓦。
2002年,国家有关部委启动了"西部省区无电乡通电计划",通过太阳能和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业,国内建起了几条太阳能电池的封装线,使太阳能电池的年生产量迅速增加。我国目前已有10条太阳能电池生产线,年生产能力约为4.5MW,其中8条生产线是从国外引进的,在这8条生产线当中,有6条单晶硅太阳能电池生产线,2条非晶硅太阳能电池生产线。据专家预测,目前我国光伏市场需求量为每年5MW,2001~2010年,年需求量将达10MW,从2011年开始,我国光伏市场年需求量将大于20MW。
目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商,其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地,占世界太阳能单晶硅市场份额的25%左右。
在太阳能电池材料下游市场,目前国内生产太阳能电池的企业主要有保定英利新能源、无锡尚德、开封太阳能电池厂、云南半导体器件厂、秦皇岛华美光伏电子、浙江中意太阳能、宁波太阳能电源、京瓷(天津)太阳能等公司,总计年产能在120MW以上。

五、太阳能电池设备生产行业增长迅速

据市场调研公司The Information Network,总体商业太阳能电池生产设备市场2010年将达到45亿美元,远高于2006年的12亿美元。 
    The Information Network总裁Robert Castellano在一份声明中指出:“不幸的是,这些设备的市场面向的是预计增长最缓慢的产业领域,即晶体硅和非晶硅。”
    他表示:“在太阳能电池市场中,真正的增长将在于面向新型薄膜技术的设备,如碲化镉(CdTe)和CIGS。关键创新是卷式(roll-to-roll)设备和可印刷铜/铟/镓/硒(CIGS)墨水,而不是溅射和化学气相沉积(CVD)。”
    上述报告预测,2006-2010年晶体硅和非晶硅的复合年增率将为40%左右。预计CdTe的复合年增率接近75%,CIGS将高达200%。GaAs等其它技术,预计增长速度也将是基于硅的电池的三倍。

六、中国太阳能电池研究进展

光伏技术的发展,近期将以高效晶体硅电池为主,然后逐步过渡到薄膜太阳能电池和各种新型太阳电池的发展。如前所述,晶体硅太阳电池具有转换效率高、性能稳定、商业化程度高等优点,但也存在硅材料紧缺、制造成本高等问题。而薄膜太阳能电池以及各种新硅太阳能电池都具有生产材料廉价、生产成本低等特点,随着研发投入的加大,必将促使其中一、二种获得突破,正如专家断言,只要有一、二种新型电池取得突破,就会使光电池局面得到极大的改善。提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素,对于目前的硅系太阳能电池,要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此,今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来,现有的高转换效率的太阳能电池是在高质量的硅片上制成的,这是制造硅太阳能电池最费钱的部分。因此,在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要,也是今后太阳能电池发展急需解决的问题。
我国的太阳能电池研究比国外晚了20年,尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入,但投入仍然不够,与国外差距还是很大。国内的研究机构主要集中高校和中科院等单位,其研究领域主要在薄膜电池、燃料敏化、碲化镉、CIS电池方面。其效率还不高,离产业化更远。
表格 32:中国光伏电池实验室效率
中国光伏电池实验室效率(STC:AM1.5,1000Wp/ m2,25℃)
太阳电池类型
最高效率()
研究单位
面积(cm2 )
单晶硅电池
20.4
天津电源研究所
2×2
18
无锡尚德
12.5×12.5
GaAs电池
29.25
天津电源研究所
1×1
CIGS
14.3
南开大学
0.87
CdTe
13.38
四川大学
0.502
染料敏化电池
7.4
中科院等离子所
10.2
多晶硅薄膜
7.8
中科院广州能源所、中山大学
1×1
来源:中国新能源网
表格 33:世界和中国商业化的太阳电池对比
国外
转换效率(%)
国内
转换效率(%)
单晶硅太阳电池
17
厚度~180mm
单晶硅太阳电池
17
厚度 ~200mm
多晶硅太阳电池
16
厚度~180mm
多晶硅太阳电池
16
厚度 ~ 200mm
三结非晶硅电池
Uni-Solar
8~10
双结或单结非晶硅电池
4~6
CIGS
14.3
 
 
CdTe
9
 
 
高效黑电池
23
美国Sun Power 
 
HIT
22.3
100.5 cm2
 日本Sanyo
 
背接触太阳电池
20.1
Sharp公司 
 
带硅电池
>15
 德国RWE,美国Astropower
 
来源:中国新能源网
 

第三节 太阳能电池市场

一、世界太阳能电池市场现状

在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源资源短缺并造成环境污染的形势下,太阳能光伏发电技术普遍得到各国政府的重视和支持。在技术进步的推动和逐步完善的法规政策的强力驱动下,光伏产业自1990 年代后半期起进入了快速发展时期。最近11年,太阳电池产量由1997 年的125.8 MWp 增加到2008年的6400MWp,年平均增长率为42.9%;最近5 年,由2003年的747MWp 增加到2008年的6400MWp,年平均增长率达到了53.66%。特别是自2004 年德国实施了经过修订的“上网电价法”以来,市场需求急剧扩大,光伏产品供不应求。快速发展的光伏市场起到对光伏产业的强力拉动作用,导致了太阳级硅材料近年来严重短缺。一个产业如此快速发展在世界上是极为罕见的。下图为截止2008年底的世界太阳电池产量的变化,可以看出最近几年世界太阳能光伏产业的快速发展趋势。其中中国光伏产业的快速增长尤其明显。 
图表 47:1999-2008年世界太阳电池产量的变化
    来源:中国光伏产业发展研究报告(2006-2007
中国光伏产业在世界光伏发展的拉动下,近年来飞速发展。2008年中国光伏电池产量达到2GW,保持全球第一的地位,占全球分额的30%。 2008年全球前25家太阳电池生产商中,有8家是中国企业。
图表 48:2008年世界前25位太阳电池生产厂商以及产量
来源:SEMI

二、国际太阳能电池市场潜力巨大

小巧的太阳能电池,能利用阳光产生两倍电能,被认为是解决能源与环境两大问题的一个最佳选择。不少国家已将发展太阳能作为近中期的重要替代能源和中长期的主体能源。许多国家是法律引导、行政推行和经济鼓励三种手段并用,采取国家强制、政府推动的"准计划经济"措施。太阳能电池制造一直被认为是整个太阳能产业链中的核心环节,也是利润最为丰厚的环节。其巨大的经济效益吸引越来越多国内企业的目光。
 

第四节 光伏电池的原材料分析

一、多晶硅在太阳能产业的应用

太阳能电池分为晶体硅电池和薄膜涂层电池两类,效率较高的晶体硅电池又分单晶硅、多晶硅两种。从现阶段市场发展来看,晶体硅电池占据了市场的主流地位。不可否认的是多晶硅片是太阳能电池发展的方向,未来随着中国太阳能产业的不断发展,多晶硅片在太阳能电池中的应用比例将不断扩大。

二、硅料在太阳能光伏产业链的地位

多晶硅是整个晶体硅光伏电池产业链中技术壁垒最高、投资额最大、建设期最长的一环,这就从根本上决定了只要光伏产业能高速发展,多晶硅产业就能取得整个产业链中最为丰厚的利润。

三、中国多晶硅产业发展分析

2001 年国内只有2 家厂商(峨嵋半导体厂和洛阳单晶硅厂)生产多晶硅,年产总计80 吨,只占世界多晶硅产量的0.6% ;随后洛阳单晶硅厂停产,到2003 仅剩峨嵋半导体材料厂一家生产多晶硅,产量60-70 吨;2005 年洛阳中硅以西门子法为技术基础建立年产能力300 吨的多晶硅生产线,于同年底开工投产;2006 年峨嵋半导体材料厂由100 吨/年的能力扩产到200  吨/年的能力。2006 年我国多晶硅产量290 吨,其中洛阳中硅生产185 吨,峨嵋半导体生产105 吨。
2007 年,乐山新光硅业的1260 吨多晶硅生产线开始投产,并于该年生产155 吨多晶硅;洛阳中硅在原来300 吨基础上扩建至1000 吨,并于同年生产520 吨多晶硅;2007 年徐州中能建成1500 吨生产线,并于同年生产150 吨多晶硅;无锡中彩建成年产300 吨生产线并于同年生产55 吨多晶硅;峨嵋半导体厂2007 年生产155 吨多晶硅。
2007 年我国共计生产了1130 吨(含上海棱光20 吨),至此,中国多晶硅产业突破了年产千吨大关,在中国多晶硅产业发展史上具有标志性的意义。2008年,我国多晶硅产量为4450吨,同比大幅增长293.8%。下图为中国多晶硅产量的历年变化情况,由此看出中国多晶硅产业近年来的快速发展趋势。 
图表 49:2001-2008年中国多晶硅产量的变化情况
    2006年以来,在市场和资本的驱动下,国内十几个多晶硅项目开始陆续开工建设,部分项目已经开始投产。国内有20多个省市都把光伏产业作为发展新产业和老产业转型的重点,积极寻求技术和资金,纷纷规划或计划建设多晶硅项目。
    2007年,洛阳中硅、新光硅业、江苏中能、东汽峨嵋等四家企业共生产1130吨高纯度多晶硅,其中洛阳中硅约占产量贡献的45%。2008年,永祥、宜昌南玻、江苏顺大、大全集团等一批多晶硅生产项目将投入试生产,将少量生产出合格产品。
    目前国内千吨级多晶硅规模化生产技术尚未完全掌握,生产出的高纯硅材料技术指标普遍不高,产品缺乏竞争力。而且国内大部分已建和在建项目对尾气回收和副产物处理等技术尚未完全吃透,也为未来发展埋下隐患。但好在由于光伏太阳能下游产能增长太快,而扩产又需要时间,多晶硅短缺的状况在未来两年还将依然存在,这为国内多晶硅企业提升工艺技术留下了一定的缓冲时间。国内企业可以抓住这段时间完成技术探索,降低生产成本,提升未来抗御产业周期性风险的能力。
表格 34:国内多晶硅厂商产能规划
来源:东方证券、顶点财经

四、多晶硅市场发展趋势预测

多晶硅价格自从2003年以来步入上升通道,已经从最初约30美元/公斤上涨至现货约430美元/公斤。如此长时间的价格大幅上涨,源于多晶硅行业的壁垒极高。但暴利最终吸引了众多参与者,从供需形势的角度出发,多晶硅价格终将返璞归真。
  目前市场对于多晶硅价格将会发生下滑的认识比较一致,区别只在于拐点出现在2009年中旬或者2010年或者更后。不管具体的时点如何,多晶硅行业正从之前的寡头垄断行业竞争格局,演变为具有较多竞争者的不完全竞争行业。而越早投产的多晶硅项目,越能够享受到暴利。
表格 35:2009-2010年全球多晶硅产能及产量预测
来源:世纪证券研究所
表格 36:2009-2010年全球多晶硅供需预测
表格 37:2009-2010年中国多晶硅供需预测

五、未来硅材料发展趋势预测

最近5年全球太阳能电池产量的年平均增长率均超过40%。2005年,全球太阳能产业首次与半导体产业在硅材料的消耗上平分秋色。随着太阳能产业的快速发展,太阳能电池用材料也由原先使用的等外品多晶硅、直拉单晶硅头尾料过渡到大量采用SoG硅。现在,多晶硅厂商大都针对太阳能硅材料开展新的技术研究、扩大产量。随着全球太阳能电池需求量的持续增长,预计到2030年左右,全球太阳能产业硅材料用量将是半导体产业用量的10~30倍。
 

第五节 各国太阳能电池技术进展

一、日本弯曲太阳能电池功率大幅度提高

日本研究人员通过技术改进,成功将可弯曲的色素增感型太阳能电池功率大幅提高,每12平方厘米的电池板可输出4伏以上电压,有望用于为户外广告等提供电源。
    据《日经产业新闻》报道,色素增感型太阳能电池是在胶片材料上用色素和发电元件发电,与硅制太阳能电池相比,其优点是可以弯曲,用印刷技术制造,因而成本相对低廉。但以前这种可弯曲电池即使在强烈的太阳光照射下,每12平方厘米产生的电压也仅能达到0.7伏。
    日本桐荫横滨大学宫坂力教授领导的研究小组在胶片上安装上微细电极结构,把发电元件集中在12平方厘米的模块上,在太阳光照射下,白天电压可达到4伏以上,夜间用屋内灯光照射,电压可达3.6伏。
    改进后的色素增感型太阳能电池光电转换效率可达4%至5%,是标准的硅制太阳能电池的三分之一。最大功率为0.4瓦,试制品将三个模块连在一起,电压可达12伏以上。通常,电压在10伏以上就可用于蓄电器和锂电池充电,一般的手机4小时即可完成充电。
    这种可弯曲太阳能电池如果投入实际应用,可为户外广告、笔记本电脑、手机和家电制品等提供电源。

二、中国太阳能薄膜电池突破转效难题

由天津市科委和国家科技部重点支持,南开大学承担的项目“铜铟硒太阳能薄膜电池试验平台与中试线”取得了关键性突破,电池光电转换效率已突破12%。 
    该项目经过基础设施建设,开发研制和改造了多种薄膜沉积系统,使工艺得到了有效的控制,并且建立了国际先进水水平的测试平台。与此同时,在各层薄膜材料和器件整体结构的基础研究中,对材料的形成机理及反应动力学、电池结构和各层材料界面的相互作用等关键问题上取得了重要进展,在关键技术问题上也取得多项突破,申请了两项发明专利。在此基础上电池效率稳步提高,电池转换效率在众多的8-10%的基础上达到12.1%(由18所国家计量站检测)。全面达到了国家下达的技术指标,使我国铜铟硒薄膜太阳电池技术水平达到新的高度。

三、加拿大塑料基材太阳能电池

加拿大多伦多大学的一个研究小组发明了一种新型太阳能电池,该电池可转换三倍的太阳能电能,而且非常柔软,甚至可插入服装里面。
  加拿大研究人员称,他们首次揭示可生产出象油漆涂层一样柔软的塑料, 这种塑料可将太阳能转换成电能。运用这种新型塑料生产的薄胶片太阳板要比采用目前类似材料价格低三倍。这种新材料不仅能够吸收可见光,而且还可吸收太阳红外线——热量,从而提高了太阳能电池功效。
  现在用于生产太阳板的基本材料有两种:硅和塑料或聚合物。硅较好一些, 但缺点是太硬、 脆弱、昂贵。塑料较廉价, 但效果相差甚远。该研究小组发明的新聚合物为人们带来新的曙光。这种电池可用于弯曲表面,如用于手机,或者服装里面,甚至可放在汽车顶棚上面给电瓶充电。
  目前,转换率最高的太阳板是安装在航天器上的太阳板, 它可将30%的太阳能转换为电能。 地面使用的硅材料太阳板转换率在15-18%, 塑料太阳板转换率仅为3-4%。而用新型材料太阳板转换率可达10%, 这对塑料太阳板而言,已相当可观。新型材料太阳板的最大优点是,制造和使用成本低(耗材降低100倍), 可弯曲性能好,甚至可象印刷报纸那样生产。这一发明的实际运用可能要在l5年以后,当然,如果加大研究力度,这一时间也许可缩短。

四、美国有机光伏太阳能电池研究

传统的硅基太阳能电池容量大,对太阳光的转换率可以达到20%,技术成熟,但是它存在的最大问题是:必须加工成坚硬的板块状电池板,这就限制了它的许多日常用途。柔性太阳能电池重量轻,而且可以折叠、卷曲,甚至粘贴在其它物体的表面,例如汽车玻璃,衣服等。科学家们不断努力提高它的光电转换效率,以使其能够早日应用。
2002年美国加利福尼亚大学的科学家借助于纳米技术和聚合物研制出一种柔性太阳能电池。整个电池就像一块三明治,两侧的电极之间夹着几百纳米厚的有机薄膜,最关键的是其中的硒化镉纳米棒,这种纳米棒受到特定波长的光照射之后就能产生电子空穴对,从而产生了电势差。这种电池能把1.9%的太阳能转化成电能。
美国Iowa Thin Film公司利用柔性太阳能电池制造技术生产PowerFilm光伏系列产品,这种技术允许半导体层(非晶硅)沉积在一种如纸张一样薄的耐用柔性聚合物衬底上,从而实现卷曲制造工艺。Iowa Thin Film宣称他们的产品具有高度集成、轻量化和低成本的优势,并且相信他们的技术是“变革性的”。 Iowa Thin Film称他们的PowerFilm产品是专门为空气和空间飞行器设计的,他们可以使光伏产品的成本降到只有通常水平的10%左右。
 

第六节 太阳能电池产业发展前景

一、世界各国的太阳能电池计划

据悉,美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW,日本计划2010年达到5000MW,欧盟计划达到6900MW,预计2010年世界累计安装量至少18000MW。

二、太阳能电池产业的发展潜力

作为21世纪最有潜力的能源,太阳能产业的发展潜力巨大。太阳能产业是新兴的朝阳行业,再加上良好的政策环境、行业本身的特性,使得太阳能电池产业具有较高的投资价值和发展潜力。目前,太阳能电池及其相关产业成长性好,是非常好的投资机会,但要注意控制客观存在的经营风险,竞争风险等以取得良好的投资收益。

三、有机太阳能电池发展前途可期

太阳能电池的未来材料是塑料和其他有机材料。黑格等人因发明导电塑料而获2000年诺贝尔化学奖。导电塑料可导电及发光,故可用做电子仪器的荧光屏,但导电塑料吸收光后也可产生电。因塑料制造成本非常低,利用导电塑料的这一特性,可制成低成本太阳能电池,例如可将塑料等聚合物制成“墨水”,像喷墨打印机一样,在各种表面上喷出太阳能薄膜,这样制造成本会十分低廉。其实早在70年代能源危急时,第一块有机太阳能电池便已经问世,但当时这种电池光电转换率只有1%。据黑格估计,未来5-10年,第一代有机太阳能电池可进入市场,但将有机太阳能电池安装到家庭屋顶上,还需解决材料的易老化问题。因为光敏的有机分子在太阳照射下遇到氧分子时,易发生老化。使用时间一久可能就不能产生电力。如果解决了这一问题,包括塑料在内的有机材料就会成为太阳能发电的有功之臣。

四、太阳能电池新技术使之廉价实用

太阳能电池网报道,光伏电池的高成本使它不能成为电能的最佳提供者,但最新发明的两项技术可以使光伏电池成为廉价、可行的可转换能源提供者。这种新型光伏电池使用红外线发电,由此此项技术采用了较为廉价的聚合体塑料而不是价格昂贵的硅,所以成本大幅降低。
第二,这些“电池”具有可以直接喷涂在普通物体上的能力,所以光伏电池能很快制作出来,大大减少了对造价昂贵的是实验室的依赖。当光线照在电池上,它可以刺激电子活动,并将电池的不活跃地区慢慢激活。这些电子活动能发出电流,把光线变成电力。原有光伏电池的高成本是因为制作过程比较复杂,要实用实验室。为了确定电池的传导量,每一步都要进行检测,特别要校准硅晶体的杂质量。

五、中国太阳能电池产业未来光明

在国内外光伏市场需求的拉动下,中国多晶硅产业自2005 年以来发展迅速。继洛阳中硅、四川新光硅业、徐州中能和峨嵋等新建和扩建后,许多实力雄厚的大中型企业看好多晶硅产业发展商机,纷纷投入到多晶硅产业中来,建立多晶硅生产线,形成了我国多晶硅产业发展热潮。据不完全统计,到目前为止,有近50 家公司正在建设、扩建和筹建以西门子改良法为技术路线的多晶硅生产线,总建设规模超过10 万吨,总投资超过1000 亿,其中一期规模超过4 万吨,投资超过400 亿。一期建设基本上都在2006-2009 年期间开始,在2007 -2010 年期间建成投产。科技部和国家发改委根据拥有自主创新和关键技术程度对上述部分项目给予了支持。
    市场需求同时激发起开发提纯硅新制备方法的热潮。中国科技界、学界和企业界不少专家和学者与企业结合,积极探索和开展提纯硅的新方法、新技术。科技部和国家发改委从鼓励科技创新及拥有自主知识产权要求出发对部分项目给予了支持。 
    中国多晶硅制造技术落后,产业基础薄弱,对大部分新建产业来说,能否顺利实现尾气回收循环利用技术是关键,注重节能降耗和防止造成环境污染也是多晶硅材料制造环节中需要重视的问题。四川新光硅业攻克尾气回收循环利用技术的范例以及市场对技术进步的强大推动力,使我们有理由坚信,中国多晶硅产业必然会健康、快速发展。

六、不同材料的太阳电池发展趋势

作为太阳能电池的材料,III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制备,尽管以它们制成的太阳能电池转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。而另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电地存在的问题,它们的研究刚刚起步,技术不是很成熟,转换效率还比较低,这两类电池还处于探索阶段,短时间内不可能替代应系太阳能电池。因此,从转换效率和材料的来源角度讲,今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品。
  提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素,对于目前的硅系太阳能电池,要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此,今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来,现有的高转换效率的太阳能电池是在高质量的硅片上制成的,这是制造硅太阳能电池最费钱的部分。因此,在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要。也是今后太阳能电池发展急需解决的问题。近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片,以达到降低成本的目的,效果还是比较现想的。

七、未来太阳能电池设备技术发展趋势分析

太阳能电池制造设备的发展目的是为了提高电池的最终产品质量、光电转换效率及整线生产效率,同时降低生产成本,因此,未来设备的技术发展将始终围绕着以下几方面进行:
    1、提高单机自动化水平、增加批次装片量、提高单机生产效率。
    2、设备间机械手自动传送、在线检测、提高整线生产效率,减少人工干预,降低碎片率。
    3、将更先进的工艺技术物化于设备,进一步提高太阳能电池的光电转换效率、降低每瓦成本。
    4、进一步发展适合大尺寸(从最初的适用于103mm×103mm、125mm×125mm方硅片发展到目前主流的156mm×156mm方硅片,及未来得210mm×210mm方硅片等)、薄硅片的工艺技术设备(300μm-270μm-240μm-210μm-180μm-150μm等,目前主流硅片厚度为210μm-240μm),以节约硅材料降低成本。




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