加快發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的思考

1、加快發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的思考 (1)2010-09-06 09:48:16  作者：王萬錕 · 太陽能作為一種新能源，是人類可以利用的最豐富的能源。發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的關鍵是生產太陽能電池。本文通過晶硅太陽能電池與薄膜太陽能電池的比較，分析了四川發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的優(yōu)勢，認為晶硅電池仍將在較長時間內占據(jù)太陽能光伏的主流，應成為我省太陽能光伏產業(yè)發(fā)展的主要路徑。【摘要】太陽能作為一種新能源，是人類可以利用的最豐富的能源。發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的關鍵是生產太陽能電池。本文通過晶硅太陽能電池與薄膜太陽能電池的比較，分析了四川發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的優(yōu)勢，認為晶硅電池仍將在較長時

2、間內占據(jù)太陽能光伏的主流，應成為我省太陽能光伏產業(yè)發(fā)展的主要路徑。【關鍵詞】太陽能光伏 產業(yè) 探索隨著人類使用能源特別是化石能源的數(shù)量越來越多，能源對人類經濟社會發(fā)展的制約和對資源環(huán)境的影響越來越明顯。探索利用化石能源之外的新能源，加快發(fā)展新能源產業(yè)，已成為全人類需要共同面對的一項重要課題。近年來，由于技術的持續(xù)改進和突破，發(fā)展太陽能光伏產業(yè)已成為實現(xiàn)全球碳減排與替代化石能源的主要途徑和手段之一，展露出較大的發(fā)展?jié)摿ΑＫ拇ㄊ侨珖嗑Ч璁a業(yè)化生產的發(fā)源地，已形成包括高純多晶硅制造、硅錠/硅片生產、太陽能電池制造、光伏組件以及系統(tǒng)應用等環(huán)節(jié)比較完整的產業(yè)鏈，在發(fā)展太陽能光伏產業(yè)方面擁有得天獨厚的優(yōu)

3、勢，理應順應時代要求，加快發(fā)展太陽能光伏產業(yè)，在全國起到應有的示范和帶動作用。但目前省內對發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的各種爭論此起彼伏，一些制約產業(yè)健康發(fā)展的矛盾和問題也逐步顯現(xiàn)，需要對產業(yè)發(fā)展中的能耗污染、技術創(chuàng)新、政策扶持等問題作進一步思考。一、太陽能是未來新能源發(fā)展的主導方向新能源即傳統(tǒng)化石能源之外的各種能源形式，指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源。新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內部深處所產生的熱能。相對于傳統(tǒng)能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界嚴重的環(huán)境污染問題和資源（特別是化石能源）枯竭問題具有重要意義。經濟的發(fā)展使人類對能源的需求急劇增

4、加，21世紀國與國之間的戰(zhàn)略競爭，核心就是能源之爭。目前世界各國使用的能源主要是化石能源，但全球化石能源面臨枯竭，據(jù)專家預測，按照目前的能源消耗速度，全球已知儲量的石油大約可開采40年，天然氣約可開采50年，原煤約可開采200年。同時，化石能源的大量使用產生溫室效應和酸雨污染，嚴重破壞了人類賴以生存的環(huán)境。因此，通過發(fā)展新能源來逐步取代化石能源，解決全球氣候變化和能源危機，是當今世界各國必然的現(xiàn)實選擇，正成為世界經濟新的增長點。目前人類可利用的新能源主要有太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核能等。由于海洋能和地熱能只有特定地方可以利用，我們只對太陽能、風能、核能、生物質能的成本、效率、優(yōu)

5、缺點等方面作一對比（如下表）。主要新能源特點對比表發(fā)電 成本燃料 成本維護 成本全程 轉換 效率穩(wěn) 定 性再 生 性二氧 化碳 排放主要 優(yōu)點主要 弊端  風能2倍不需要需要僅千分之幾不穩(wěn)定可再生無資源 豐富有噪聲污染，影響大氣循環(huán)  核能遠低于煤電極低需要約33%穩(wěn)定不可再生無清潔、 濃集廢料處理難生物 質能3倍約0.4元/度需要約1穩(wěn)定可再生有原料易取，可存儲成本高， 維護費高  太陽能3-5倍不需要不需要15-20%穩(wěn)定可再生無資源豐富，無排放無維護制造過程能耗大，成本較高通過比較可以看出，幾種新能源中太陽能的利用綜合性價比最高，是最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉粗弧?/p>

6、一是資源最豐富。地球每秒鐘所接受的太陽能高達8×1013千瓦，中國地表每年接受的太陽能，相當于2.4萬億噸標準煤的能量，是2008年全國能源消耗總量的800多倍。而且太陽能取之不盡、用之不竭，不用運輸，這是其他幾種新能源不可比擬的。二是轉化最直接。太陽能發(fā)電是將太陽輻射能直接轉換為電能，是所有清潔能源中一次性轉換效率最高、轉換環(huán)節(jié)最少、利用最直接的方式，目前晶硅太陽能電池的轉換率應用水平在15-20%之間。風能、生物質能都是太陽光能的各種間接轉換形式，其轉換率只有太陽光能的幾十到幾百分之一。目前核能轉化率高于太陽能，但原材料選擇面窄、標準高，對建設環(huán)境的要求也非常高。三是最清潔環(huán)保。

7、對一個地區(qū)來說，太陽光的輻射總是相對穩(wěn)定的，太陽能電站在長達25年的發(fā)電時間里，沒有二氧化碳和任何污染物排放，其設備也不會對環(huán)境造成任何破壞?？梢哉f，太陽能是我們目前可使用的能源中一次性轉換效率最高，使用最簡單、最可靠、最經濟的新能源。二、晶硅電池在較長時間內仍是太陽能光伏的主流目前太陽能光伏電池主要有晶硅電池和薄膜電池，晶硅電池又分為單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池，薄膜太陽能電池基本上分為非/微晶硅薄膜電池、銅銦鎵硒薄膜電池和碲化鎘薄膜電池三類。（一）晶硅太陽能電池的特點。目前，晶硅太陽能電池是發(fā)展速度最快、技術最成熟、產業(yè)化規(guī)模最大的一種太陽能電池。德國費萊堡太陽能研究所制得的晶硅電池

8、轉化效率超過23%；印度物理研究所提出一種內部光陷作用的高效硅太陽電池模型可將轉換效率提高到28.6%；北京太陽能研究所研制的刻槽埋柵電極2cm×2cm晶體硅電池的轉換效率達到19.79%。單晶硅太陽能電池轉換效率最高，但對硅的純度要求高，且復雜工藝和材料價格等因素致使成本較高。多晶硅太陽能電池材料在結晶的質量、純度等方面要求較低，生產成本低于單晶硅，而且在產業(yè)化應用中的轉換效率已達到了1520%的水平，因此多晶硅成為目前采用最廣泛的太陽能電池制造原料。總體來看，晶硅電池是目前光伏電池的主流，主要應用于太陽能屋頂電站、太陽能商業(yè)電站和太陽能城市電站，是目前技術最成熟、應用最廣泛的太陽

9、能光伏產品，占據(jù)世界光伏市場的份額超過80%。（二）薄膜太陽能電池的特點。非/微晶硅薄膜電池的轉換率偏低，提升轉換率的技術難度也較大，銅銦鎵硒薄膜電池原材料昂貴，碲化鎘薄膜電池雖然轉換率較高，但受到材料來源和安全性限制，大規(guī)模產業(yè)化也存在局限。目前薄膜電池的轉換效率平均在10%以內，售價約在10元/瓦，單價雖低于晶硅電池，但由于轉化率低，綜合成本還是要高于晶硅電池。薄膜電池相比晶硅電池生產線的一次性投入要高，由于主要依靠進口設備，動輒數(shù)億元的投資是晶硅電池的78倍，再加上在生產過程中同步產生的技術成本、設備成本、運輸成本，其整體成本相比晶硅電池并不具有明顯優(yōu)勢。而且由于使用壽命較短，占地過多，

10、普及速度因此受到影響。（三）正確看待晶硅電池與薄膜電池之爭。2005年，全球多晶硅供不應求，售價被持續(xù)爆炒，最高達到500美元公斤，導致晶硅電池的生產成本居高不下，薄膜電池在這樣的背景下迅速發(fā)展起來，國內不少光伏企業(yè)先后投身到薄膜電池的投資熱潮中，包括無錫尚德、江西賽維、新奧等都從國外購買薄膜電池設備并建立了薄膜電池生產線。隨著多晶硅價格接連走低，晶硅電池成本也大幅下降，薄膜電池的成本優(yōu)勢受到挑戰(zhàn)，不少薄膜電池生產商的訂單量也受到較大沖擊，國內不少光伏企業(yè)擴張薄膜電池生產線的計劃也因此出現(xiàn)不同程度的擱淺，不少項目仍未有實質性突破。數(shù)據(jù)顯示，2009年，我國薄膜電池的產量只占到太陽能電池總產量的

11、2%，全球范圍內薄膜電池的市場份額也僅有19%，晶硅電池仍占據(jù)絕對優(yōu)勢。國家發(fā)改委能源研究所有關專家認為，薄膜電池在未來的確有前景，但短期內還很難與晶硅電池競爭，預計到2030年，薄膜電池市場份額有望上升到30%，另外的70%仍需要晶硅電池來支撐。三、多晶硅在較長時間內仍將是太陽能光伏的主要原料多晶硅是制備晶硅太陽能電池的主要材料，占整個電池最終價格的30%左右。隨著多晶硅生產技術的進步和提高，其高昂的價格將逐步降低，進而降低晶硅電池成本。（一）多晶硅生產工藝比較成熟?，F(xiàn)有的多晶硅生產工藝技術主要有改良西門子法、硅烷法、流化床法和冶金法等。改良西門子法利用氯氣和氫氣合成氯化氫，氯化氫和工業(yè)硅粉

12、在在250350的溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內進行化學氣相沉積反應得到高純多晶硅。改良西門子法制備的多晶硅純度高、安全性好，與硅烷法、流化床法相比，沉積速率最高，有利于連續(xù)操作，是當今生產多晶硅的主流技術，工藝最為成熟、投資風險最小、最容易擴建，所生產的多晶硅占當今世界生產總量的80%。我國現(xiàn)有的多晶硅絕大部分采用改良西門子法制備。（二）多晶硅并不是“高耗能”、“高污染”產業(yè)?，F(xiàn)在人們常用“提煉1噸多晶硅要消耗16萬度電”來認定多晶硅產業(yè)是高耗能產業(yè)，這種觀點是片面的。權威數(shù)據(jù)顯示，從單位產值能耗看，在現(xiàn)有技術條件下，我國每萬元光伏組件產值能

13、耗（含多晶硅提煉環(huán)節(jié)）約900度電（如果僅以多晶硅計算，當多晶硅售價為300萬元/噸時，萬元產值能耗是533度電，當多晶硅售價為45萬元/噸時，萬元產值能耗是3550度電），而鋼鐵行業(yè)每萬元產值能耗約為3900度電，電解鋁每萬元產值能耗約為6000度電，光伏產業(yè)的單位產值能耗遠遠低于鋼鐵和電解鋁行業(yè)，目前多晶硅的單位產值能耗也低于鋼鐵和電解鋁。（目前，高耗能產業(yè)、產品認定是各地根據(jù)萬元GDP和工業(yè)增加值能耗確定的。沒有絕對數(shù)，是相對概念，是認識問題）更為重要的是，光伏產品是一種在生產過程中耗能而在使用過程中產能的能源產品，其產能遠大于耗能。根據(jù)測算，在我國中等光照條件的地區(qū)，安裝一個1兆瓦的太

14、陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量約為130萬度；按生產安裝1瓦太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合耗電2.67度計算，1兆瓦的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)生產安裝需耗電267萬度，只需約2.04年的時間即可回收平衡其自身的耗電量，而太陽能組件的使用平均年限為25年，太陽能組件在實現(xiàn)生產能耗回收后，還可發(fā)電約23年。換句話說，用267萬度的電量生產安裝的多晶硅太陽能電池系統(tǒng)，最終可發(fā)電3250萬度，也就是說：多晶硅光伏生產耗電與產品發(fā)電比為1：12.2，經濟和社會效益都非?？捎^。因此，單純以多晶硅的能耗來認定多晶硅產業(yè)是高耗能產業(yè)是不科學的，更是不客觀的，應盡快取掉多晶硅光伏是高耗能產業(yè)的帽子。另外，人們常說的多晶硅產業(yè)的污

15、染問題主要是指在多晶硅生產環(huán)節(jié)要產生大量的副產物四氯化硅，而四氯化硅具有強腐蝕性。目前多晶硅生產廠普遍采用的改良西門子法已做到對四氯化硅完全回收利用，一些多晶硅生產企業(yè)之所以造成污染，與環(huán)境監(jiān)管不力 加快發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的思考 (2)2010-09-06 09:48:16  作者：王萬錕   · 太陽能作為一種新能源，是人類可以利用的最豐富的能源。發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的關鍵是生產太陽能電池。本文通過晶硅太陽能電池與薄膜太陽能電池的比較，分析了四川發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的優(yōu)勢，認為晶硅電池仍將在較長時間內占據(jù)太陽能光伏的主流，應成為我省太陽能光伏產業(yè)發(fā)展的主要

16、路徑。企業(yè)投入不夠有很大的關系，從技術上說四氯化硅不僅可以處理，而且可以環(huán)循利用，以它為原料可生產白炭黑有機單體等產品，通過循環(huán)利用可以解決污染問題，隨著生產多晶硅技術工藝的不斷提高和改進，大量四氯化硅完全可以回收利用。 （三）光伏發(fā)電成本還有較大下降空間。目前，光伏發(fā)電成本過高是光伏電站難以大規(guī)模推廣的關鍵因素，而多晶硅生產成本較高又是導致光伏發(fā)電成本高企的重要原因之一。國內企業(yè)生產1公斤多晶硅的成本多在4050美元，而國外七大多晶硅生產企業(yè)的成本在2030美元之間，國內多晶硅生產成本還有較大的下降空間。實現(xiàn)閉環(huán)生產是多晶硅生產中大幅降低能耗物耗的關鍵，可通過尾氣、副產物、余熱的回收綜合利用

17、來降低生產成本，同時達到節(jié)能減排的目的。國外多晶硅企業(yè)的建廠，大多是與化工企業(yè)結合，在“化工集團”內循環(huán)經營，容易實現(xiàn)集團內部的“循環(huán)經濟”，并可做到廢物“零排放”。樂山“國家硅材料及副產物利用產業(yè)化基地”除了把四氯化硅氫化成三氯氫硅加以回收利用外，還利用四氯化硅制成氣相白炭黑、硅酸乙酯、有機硅產品、人造石英等材料，通過延伸產業(yè)鏈來降低多晶硅生產成本。而隨著太陽能電池組件生產和建設大規(guī)模太陽能電站技術水平的提高，尤其是逆變器和智能電網的升級換代，降低整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本還有很大空間。目前國際上一些權威機構對未來光伏發(fā)電成本的預測都持很樂觀的態(tài)度，其中最為樂觀的預測認為，到2015年光伏

18、發(fā)電成本會降到1.00.7元/度，達到傳統(tǒng)電力的價格水平。2009年敦煌太陽能電站上網中標價為1.09元，今年8月16日，2010年國家能源局280兆瓦光伏電站特許權項目正式開標，13個項目共有50家企業(yè)遞交了135分標書，截止8月17日，參投企業(yè)的最低價位已經探底到0.7288元/度，這說明太陽能發(fā)電更接近傳統(tǒng)能源電價，商業(yè)推廣的時間為時不遠了。四、四川具備發(fā)展太陽能光伏產業(yè)的優(yōu)勢太陽能光伏產業(yè)是目前世界上發(fā)展最快的能源產業(yè)之一，近年來每年以45%的復合增長率加速發(fā)展。四川作為全國多晶硅產業(yè)化生產的發(fā)源地，擁有一批知名多晶硅及太陽能電池組件的生產企業(yè)，而且省內很多地方日照條件非常適合建設太陽

19、能電站，在整個光伏產業(yè)鏈的上、中、下游都有很大的發(fā)展空間。目前我省應充分利用國際、國內市場快速發(fā)展的機遇，加快推進我省光伏產業(yè)的發(fā)展。（一）產業(yè)基礎雄厚。四川是國內多晶硅技術的“鼻祖”，全國首條百公斤級、百噸級、千噸級多晶硅生產線均由峨嵋半導體材料廠（739廠）研制成功并投運。目前國內絕大多數(shù)采用改良西門子法的多晶硅生產企業(yè)，技術和人才都源自峨半廠。新光硅業(yè)采用自主創(chuàng)新的“改良西門子法”生產多晶硅純度達到11個9，即電子級多晶硅，處于國內領先水平；永祥硅業(yè)3000噸多晶硅項目采用氫化還原一體化技術，有效控制生產成本，可實現(xiàn)四氯化硅全部回收循環(huán)利用，達到國內先進水平；樂電天威加大技術創(chuàng)新力度，節(jié)能降耗取得新突破；福華、吉必盛采用燃燒法制備氣相白炭黑，科立鑫采用醇解法制備高純烷氧基硅烷，均填補了國內多晶硅副產物利用的空白。2007年，省政府將樂山硅材料產業(yè)化基地列為全省八大高新技術基地（園區(qū)）之一；2008年省委、省政府將硅材料產業(yè)列入四川省“7+3”重點優(yōu)勢產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，有效助推了太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展。2009年，全省多晶硅產能達到14060噸，產量3027噸，分別占全國的30%和20%。（二）產業(yè)鏈配套能力強。太陽能光伏產業(yè)鏈較長，包括從硅礦開采、工業(yè)硅