中国光伏产业面临严峻的寒冬

◎ 中国科学院理论物理研究所研究员 何祚庥

中国的光伏产业在经历了前些年高速增长之后，突然迎来一场“鹅毛大雪”，突然进入了比“冰窖”还要低若干度的“寒冬”。一些人寄希望于“经济危机何时结束”？一些人归咎于“盲目发展”。就在中国的光伏产业仰首企盼“阳春回暖”之际，又传来《中国证券报》报道：

“据德国国际合作机构(GIZ)可再生能源项目主任穆思文透露，2月23日德国环保部与经济部达成一致意见，决定从3月9日起，将不同规模的光伏发电系统补贴下调20%～30%。此前市场传言该政策将从4月1日起实施，但为了避免在补贴率变动之前出现设备安装潮，该政策实施日提前至3月9日。”

光伏产业危机

对于德国光伏市场的参与主体而言，此次德国出台的新补贴机制削减补贴的幅度和力度远远超出市场此前的预期。

根据新的补贴机制规定，10千瓦以下的小规模设备补贴率降至每千瓦时19.5欧分，降幅为20.2%；10千瓦至1000千瓦的较低规模系统的补贴率，降至每千瓦时16.5欧分，降幅为25%～29%；规模大于1000千瓦且在10MW及以下的电站规模系统的补贴，削减约26%至每千瓦时13.5欧分；从2012年5月起，德国将按照每月0.15欧分/千瓦时的幅度逐月削减光伏补贴。而规模在10MW以上的电站规模项目的补贴将在今年7月1日后完全取消。

更为重要的是：“德国同时给出今年的安装目标为2.5GW到3.5GW，相比去年全年7.5GW的安装量已经下降了约一半。但从2014年起，德国还将每年削减40 0 M W的安装量，并争取在201 7年将年安装量限定在900～1900MW之间。”

长期以来，德国一直是大力促进光伏产业大发展的带头羊。德国光伏组件安装量一直占全球总量的1/3。2011年，德国的安装量还高达7.5GW，5年后却突然要下降到只有1.5GW，也就是市场将突然缩小5倍。严重依赖德国市场的中国光伏企业将面临毁灭性的打击！

其实，不仅是中国的光伏企业，德国的光伏企业也面临重大打击。去年，德国的Solon SE公司宣布破产；德国的明星企业Q-Cells 也濒临破产边缘。估计德国的太阳能光伏产业，最终可能只有1/3的公司可以生存。

高投入不能带动技术进步

为什么一向高度重视发展清洁能源，一贯给光伏发电以高额补贴的德国，却突然转到“大幅削减补贴”，来一个阳光能源的“大撤退”？

据德国“明镜在线”网站说，原因在于“太阳能光伏产业拿走了政府在新能源里补贴总额的50%，但只满足了3%的用电需求，高投入换来是低产出！”更深刻的原因是：“高投入并没有为光伏市场带来技术进步。一些本来没有竞争实力的企业，通过种种手段也能弄到补贴；高额补贴反而成了落后生产力的庇护者。”

对光伏产业批评声音最大的是德国“绿党”。绿党的抨击都有科学的理论依据，从而直接影响到，一贯支持光伏产业的德国民众对光伏产业提出质疑，并一直上升到质疑光伏产业是否为清洁能源。这就导致消费需求大量减少，产业开始萎缩，从而影响到了整个经济。

“绿党”对光伏行业的批评意见，主要集中在以下几点：

1.能耗高、效率低。由于主要原料为多晶硅，而生产多晶硅需要耗费大量的电力，用改良西门子法生产多晶硅，耗能高达150～200度/公斤，投入产出率不高。

2.环境污染。生产多晶硅会产生严重污染环境的四氯化硅，依靠多晶硅为主要原料的光伏产业，自然无法成为实际意义上的绿色能源。

3.技术瓶颈。光伏技术还面临余弦损耗、散热困难、“阴影”堵塞等技术问题，其生产的光电池组件“峰值”功率虽已产出高达几十GW之多，但每千瓦峰值功率，平均每天才发两度电，甚而只有一度电！这一技术瓶颈严重制约了光伏产业的发展。

虽然政府补贴甚高，但民众并没有收到实效。民众更关心的是发出多少度电。由于上述技术瓶颈，从而直接导致欧洲民众支持光伏产业的热情大幅度下降。

在德国发展的太阳能产业，主要是太阳能光电建筑一体化。而上述三大技术瓶颈，在所谓“光电建筑一体化”中（BIPV），表现尤为突出！

投入大 发电很少

所谓“太阳能光电建筑一体化”，就是将太阳能电池板搁和建筑材料，融为一体，置在建筑实体，充分利用阳光，最大限度地发挥光伏电池的发电能力。优点是不占用地，就近使用所发电力，无须铺设远距离的输电线。通常搁置在屋顶、南墙；在南半球放在北墙。其中“屋顶”太阳能光伏电站应用较为广泛。其主要特点是，必须根据建筑的朝向，调节太阳能电池板与太阳光之间的走向。德国地处北半球，太阳能电池板需要朝南放置；但也因此光伏电池板的搁置走向，也受到一定的限制。例如，对于屋顶，就只能放在坡度朝南的墙面屋顶上，于是，屋顶的可利用面积，就大为减小。同样，墙面也只能放在南墙，北墙就无法利用。但是，这两种搁置方法，都严重地加重了上述技术瓶颈，使电量又进一步大幅度下降。

搁置在南墙上的电池板，会由于“余弦损耗”大幅度减少发电量。在夏季太阳光会来自天顶，其直射光对发电量的贡献会等于零。再加上城市建筑物距离太近，阴影相互重叠，对太阳直射造成阻挡，也会导致吸收太阳能不足。所以，幕墙发电的实际发电量非常低，电量损失太大，根本达不到2～3年收回消耗的电能。又由于德国地处北半球较高纬度地区，夏季也多阴雨天气，德国平均的年日照时间仅为1528小时，其太阳能资源并不理想。

相对起来，比较有效益的是太阳能屋顶光伏发电。但是，太阳能屋顶发电，除仍有东西走向的余弦损失外，还有两大问题。一是散热问题。由于这里推行的是光电建筑一体化。电池片和屋顶材料紧密联在一起，其散热功能极差。即便将太阳能电池组件，隔空搁置在屋顶斜坡上，由于空气的流动性太差，仍然导致散热性能甚差。在太阳下暴晒，电池片温度会急剧上升，如同炎炎夏日暴晒下的汽车内部一样，热量无法扩散。而温度每上升1℃，电量就损耗4‰。实际使用中，温度上升100多度，是完全可能的，其电量损耗也就达到40%。二是“阴影”堵塞问题。如果有一片树叶掉在电池板上，这部分阴影当然无法吸收到太阳能。但现有平板式光伏电池所设计的电路不佳，只要有一小部分被阴影遮蔽，便会有一大块电池板的线路被堵塞而无法吸收太阳能。通常将损失至少是10%的电量。再加上阴影会造成电池片局部分升温，形成热岛效应，反过来更会使其损失电量，影响使用寿命。

投入不小，发电很少！这就使德国光伏市场大幅度萎缩。

重要的是，德国市场出现的这些严重问题，并未引起中国光伏行业的警觉，也未引起决策层的注意。

中国光伏产业之路

在中国已推行的各项补贴政策中，最不合理的是金太阳工程。至今仍然按电池板的“峰值”功率进行补贴，其结果必然鼓励落后。中国应如何将政府补贴，真正投入于先进生产力，现在还没有找到正确的、明确的思路。

举例来说。2012年2月27日的《人民日报》刊登了冉永平先生所写的“光伏产业：夕阳还是朝阳？”一篇评论文章。这一评论指出，“光电的春天还远没有到来”。此文又指出，“光伏产业的技术进步和发展理念的革命，必将为这一朝阳产业带来春天”。对于这一理念，我也十分认同。但不认同他所提倡的“德国的‘百万屋顶计划’的思路”，不认同这位记者所提倡的薄膜技术。因为德国的“思路”，已经失败，薄膜技术也不是什么先进技术。

为什么我不看好薄膜技术？主要是因为它的转化率太低，一般只有晶体硅的一半，而所用的辅助材料，必须是晶体硅所用辅助材料的两倍，而这些辅助材料的价格并不便宜。为什么现在市场上薄膜光电池售价较低？原因是，薄膜电池更喜欢用使用寿命不长的劣质辅助材料，以示它的价格低廉。因为金太阳工程的补贴，是按峰值功率进行补贴！至于能发多少度电，那就是“事后诸葛亮”了！冉永平先生很正确地说，中国的光伏企业，“必须探索光电发展的新思路”。不幸的是，他引用了中科院电池研究所副研究员赵雷博士一个预测，“虽然，目前薄膜的转化率只有10%上下，还低于晶硅。但是它的提升空间非常大，在10%的水平上就能实现晶体硅在17%～18%转化效率时所实现的成本，因此薄膜技术未来发展空间很大”。我们的质疑是，这是否是适合中国光电事业发展“正确”的思路？

薄膜技术的发展，由来已久！薄膜技术也不是什么“新”发展的技术！其转化率一直8%～10%上下。根本原因是，所用颗粒尺寸大小，颗粒间界面太多，又难以均匀地铺在导电体材料上。这些因素均直接影响了光电转化率。只能在小面积的薄膜上，有望达到高转化率。也就是说，很难在现在薄膜技术基础上，或者说，在薄膜转化率为“10%的水平上”，“就能实现晶体硅在17%～18%转化效率时所实现的成本”。当然更不能说薄膜技术“提升空间非常大”。虽然，这只是一个技术“细节”，但这是影响“新思路”得失成败的一个“细节”。“细节”正确，还是失误，直接“决定事情的成败”。

不过，我们并不完全否定薄膜技术。这里能提供的讯息是：在薄膜技术上，新出现的一种技术动向，是研发由砷化镓为原材料的薄膜电池。砷化镓的光电转化率要比晶体硅高50%。但材料价格约比晶体硅高100倍。用砷化镓制作光电池必须实现高倍聚光才有经济效益。由于薄膜制作技术的发展，新出现的动向是将砷化镓制成薄膜，实验室产品的效率已高达28.4%。这一技术一旦走向产业化，有望大幅度降低砷化镓制作的光电池的售价。所以这是一种非常值得注意发展动向。而如果这一新型砷化镓薄膜光电池得以较低廉价格供应市场，这将为中国光电产业注入新生命。