太阳能电池技术发展与市场

高中胜 朱刚

（中国船舶重工集团总公司七一二研究所，武汉430064）

1 引言

当今世界全球能源供应的越来越紧张，汽油价格的不断上涨更是让人们忧心忡忡，其它不可再生能源的供应也在不断减少，寻找替代能源已经成为一个必然。世界各国，尤其是发达国家对21世纪的能源问题都特别关注。由于煤、石油、天然气等能源储量的有限性和它们的污染性，各国专家更看好太阳能等可再生能源，它永久性的优点更是开发它的最有说服力的缘由。尽管目前太阳能电池的开发遇到了种种难题，它的利用也仅在世界能源消费中占很小的一部分，成本也比其他能源要高出许多。可随着太阳能电池制造技术的改进，太阳能电池终究会是利用太阳能比较方便、可行的方法，为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。太阳能的开发利用是人类进入21世纪必须解决的难题。太阳能电池作为清洁太阳能的媒介将有利于缓解世界的能源危机和环境污染问题，如果说 20世纪是石油世纪的话,那么21世纪则是可再生能源的世纪，是太阳能的世纪[1]。

2 国际太阳能市场规模发展趋势

2.1 太阳能电池国际市场趋势

2.1.1 日本市场

2008年8月“富士经济（Fuji Keizai）”公司公布了最新的全球太阳能电池市场调查报告。报告的提出是基于该机构对太阳能电池及其材料、发电所必要的系统设备等方面多样化开发技术以及市场动向的调查。调查的对象和范围是从结晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池到下一代太阳能电池等10种太阳能电池，多晶硅、晶圆等种材料零部件，3种系统设备，14个国家地区。

日本经济产业省预计，由于日本企业不断在国内外扩大太阳能电池生产规模，到2020年日本制太阳能电池在全球市场的占率可望由目前的25%提高至 33%，系企业太阳能发电相关产业规模也将达到10兆（100万亿）日元大关，为目前的10倍。为了加速日本太阳能发电的普及化，日本政府推出一系列太阳能发电推广措施，如拟将家庭剩余的太阳能电力每千瓦时的买回价格提升2倍至50日元，买回期限则为10年，日本经产省计划于今后 3～5年将太阳能发电系统的导入费用减至现行的1/2。

2.1.2 欧洲市场

欧洲光伏工业协会公布了年度市场数据2008年全球光伏市场增长至少达到55 GW，2007年为2.4 GW。其中依地区排名。西班牙名列首位，德国为第二。另外，到2008年全球太阳能累积安装总量已达15 GW，而2007年为9 GW。西班牙以2.5 GW几乎占到2008年新增安装量的一半，德国以1.5 GW排在第二，美国以342 MW排名第三，韩国以274 MW排名第四，意大利260 MW排名第五，以下依次是捷克葡萄牙，比利时及法国。

据欧洲能源研究中心预测，到2050年太阳能电池将为人类提供总电量的20%到30%。由此可见，未来的世界将使得太阳能走进千家万户的生活，走进所有需要光亮、需要能源的角落。

2.1.3 美国市场

目前号称是世界之最的美国太阳能之星，内华达州奈斯里太阳能厂，是由美国空军和SunPower联手合资的项目（07年12月竣工），据称每年的供电量可达 3000万 kWh。以此为例的Swanson曾经表示，以当前的速度推广使用太阳能电池，到2040年太阳能电池所产的电能可以满足全美的电力需求。鉴于其它可再生能源技术和新能源也同事不断涌现（风能和太阳热能），到 2050年太阳能所能提供的电量增长将足以降低煤炭发电所释放的二氧化碳。

2.2 各种太阳能电池近两年投资

2.2.1 薄膜硅太阳能电池

薄膜硅太阳能电池 2007年市场规模为 578亿日圆，预计到 2012年将提高到 2007年的 9.7倍大道5595亿日元。由于薄膜太阳能电池原料使用量较小、原料成本低、制造工序也少，因此有望今后能大幅度降低成本，投资会大幅度增长。预计涉足该领域的厂商达100家左右，其中约10家到20家厂商目前已经开始生产了，不少厂家处于量产准备阶段，很快开始量产。从日系厂商和非日系厂商的产量比较来看，日系厂商2006年之前的比例较高，但2007年非日系厂商的产量超过了日系厂商。今后随着美国、德国、印度、中国大陆和台湾等厂商产量的逐步提高，日系厂商的太阳能电池生产很可能处于劣势。

2.2.2 CI（G）S太阳能电池

2007年CI（G）S太阳能电池的市场规模为120亿日圆，预计2012年的市场规模讲达到2007年的 25倍 2998日圆。CI（G）S太阳能电池是不使用硅的薄膜化合物类的新型太阳能电池，主要成分是铜（Copper）铟（Indium）硒（Selenium）等三种元素。目前涉足该市场的主要厂商为德国Wurth Solar、美国的 Globa Solar Energy、美国Nanosolar、日本 Showa Shelll Solar和本田 Soltec，主要受欧洲以欧洲为中心的市场需求扩大的支撑，已经开始投产的相关厂商的订单情况良好。有些厂商甚至已经售完今后1年到2年的计划生产部分，因此从各厂商的增长来看今后的市场将不断扩大。尽管铟材料短缺问题令业界担忧，不过报告分析 CI（G）S太阳能电池厂商和铟厂商预计不会陷入铟材料短缺的困境。

2.2.3 CdTe薄膜太阳能电池

CdTe薄膜太阳能电池 2007年市场规模为630亿日圆，预计2012年将提高到2007年的4.2倍2660亿日圆。铜铟镓硒（CIGSS）薄膜太阳能电池技术目前显示了所有无机薄膜技术中最高的电池和组件效率（电池为19.5%；商用组件为12%；面积0.35～0.7m2的原型组件为13%～14%）。第一代CIGSS组件的大规模制造（主要在欧洲）已经开始，但是仍然需要研究生产工艺，虽然作为高效率的薄膜太阳能电池令众人期待，但毒性污染环境问题限制了其发展[2，3,4]。

3 国内太阳能电池市场发展趋势

3.1 发展历程

中国于1958年开始研究光伏电池，于1971年首次成功应用于我国发射的东方红二号卫星上。于1973年开始将光伏电池用于地面。中国光伏工业在20世纪80年代以前尚处于雏形，太阳电池的年产量一直徘徊在10 kWp以下，价格也很昂贵。由于受到价格和产量的限制，市场的发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳电池仅用于小功率电源系统，如航标灯、铁路信号系统、高山气象站的仪器用电、电围栏、黑光灯、直流日光灯等，功率一般在几瓦到几十瓦之间。在“六五”(1981—1985)和“七五”(1986—1990)期间，国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持，中央和地方政府在光伏领域投入了一定资金，使得我国十分弱小的太阳电池工业得到了巩固并在许多应用领域建立了示范，如微波中继站、部队通信系统、水闸和石油管道的阴极保护系统、农村载波电话系统、小型户用系统和村庄供电系统等。

2002年，国家计委启动“西部省区无电乡通电计划”，通过光伏和小型风力发电解决西部七省区（西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西和四川）700多个无电乡的用电问题，光伏用量达到15.5 MWp（小型风力发电机240 kW）。该项目大大刺激了光伏工业，国内建起了几条太阳电池的封装线，使太阳电池的年生产量迅速达到100 MWp（2002年当年产量20 MWp）。截止到2003年底，中国太阳电池的累计装机已经达到55MWp。2003—2005年，由于欧洲光伏市场主要是德国市场的拉动，中国的光伏生产能力迅速增长，截止到2005年底，中国太阳电池组件的生产能力已经达到 400 MWp，当年产量达到 140 MWp，绝大部分太阳电池组件出口欧洲，2005年国内安装量只有5 MWp，2006年为10 MWp。国家能源局官员称，正在制定的新能源发展规划中发展目标翻了几番。其中到2020年太阳能发电规模由2007年的180万千瓦调整到上千万千瓦。这些几倍于现有《可再生能源中长期发展规划》的新目标，将出现在上报国务院的《新能源发展规划》中。中央财政则称太阳能光电建筑发电每应用1瓦将补助20 元。

3.2 近两年国内投产项目

3.2.1 非晶硅薄膜电池

四川凯迈集团下属公司四川光亮投资有限公司为主要投资方，总投资6亿元的国内最大的非晶硅太阳能薄膜电池项目于七月在崇州开建，建成后年生产非晶硅薄膜电池达到30 MW，为全国最大。生产线将在30个月内建成，建成后极大地吸引下游企业到工业区集聚发展，形成完整的产业链和产业集群。

3.2.2 CIGSeS铜铟镓硫硒化合物薄膜电池

山东孚日光伏科技优先公司引进德国Johanna Solar Technology Gmbh（简称JST）公司技术建设的 CIGS铜铟镓硫硒化合物薄膜电池研发及生产项目正式开工奠基。总投资60亿元，建设规模为240 MW，其中首期项目投资18.6亿元，建设规模为60 MW，预计2009年第三季度投产，项目建成后孚日公司将成为我国唯一进行CIGSSe薄膜电池大规模工业化生产的光伏企业，并可带动山东光伏企业的迅猛发展。

3.2.3 多晶硅太阳能电池项目

年产400MW多晶硅太阳能电池项目在河北保定开工建设，项目由英利集团旗下的英利新能源和英利能源（中国）两家公司建设。总投资28亿元，计划于2009年3月完工。

3.2.4 中科院启动太阳能行动计划

中科院有关负责人表示，太阳能行动计划以2050年前后使太阳能作为重要能源为远景目标，确定2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，从光伏、光热、光化学、光生物等太阳能转化利用的几个主要途径所涉及的关键科学问题作为突破口，并在核心技术研发、应用示范和转移转化等几个层面实施太阳能行动计划。

4 太阳能电池区域选择

国内各区域太阳能资源分布如表1[6]。

5 太阳能成本问题

与传统电力相比，当前光伏发电成本仍然偏高，独立光伏发电系统初投资约8万元/千瓦，并网发电系统投资约6万元/千瓦，发电成本 3.5-5元/千瓦时。光伏发电上网电价4-5元/千瓦时，是目前火电成本的10倍左右。如此高的价格，无论是由用户分摊还是由国家补贴，大规模推广使用太阳能的阻力很大，暂时还无法同火电、风电等竞争。然而近期太阳能光伏发电的大规模市场发展和快速的技术进步正在使光伏系统设备和发电成本有效降低，预计2012年每千瓦时发电成本可降为1.5元人民币以下[5]。

表1 太阳能资源分布

6 结束语

从上述的论证中可得出以下太阳能电池技术投资判断：

1) 太阳能电池行业发展虽然 08年受到经济危机的影响有所减缓，但从长期的能源需求看，并不影响其发展的速度，世界会一如既往支持其发展，而且发展速度会有所增加；

2) 单晶硅和多晶硅太阳能电池能目前仍占据太阳能电池市场的主导；

3) 今后的发展趋向薄膜太阳能电池，价格低廉和性能稳定的硅薄膜太阳能电池和转化效率高、工艺简单的 CIGS（铜铟镓硒）薄膜太阳能电池成为新的投资热点，在将来的市场份额中占据的份额会越来越高；

4) 多晶硅是目前利润最高的光伏产业，但受原材料的影响不能长久；

5) 国内企业投资趋势符合世界潮流，在保持单晶硅和多晶硅太阳能电池的同时，积极投入薄膜电池行业；

6) 建议：投资硅基薄膜太阳能电池或者CIGS铜铟镓硒薄膜太阳能电池，具有良好的、潜在的市场前景和经济效益。

：

[1]陈浩凯, 杜婵, 太阳能电池与前景. 中国高新技术企业技术论坛.

[2]R. Mendoza-Pe´ rez, J.Sastre-Herna´ndez,G.Contreras-Puente. CdTe solar degradation studies with the use CdS as the window material. [J]Solar Energy Materials and Solar Cells: 2009, 93: 79-84.

[3]刘永军.球太阳能电池市场规模最新动向调查.中国电子商情, 2008,10.

[4]黄可, 黄健, 马延灿. 欧洲薄膜太阳能电池技术研究与发展规划. 新材料产业, 2008, (2): 22-26.

[5]尹淞, 郝继红. 我国太阳能光伏发电技术应用综述,电力技术, 2009, (3): 1—8.

[6]太阳能资源分布, 山西能源与节能, 2009, (3): 66.