1、,中国光伏的技术进步崔容强 王景霄 刘祖明 耿新华 王斯成 赵玉文 孟凡英,1958年中国从开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已整整走过了五十年。中国光伏发展经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转換效率由低到高的艰难而辉煌的历程。今天我们在这里特别庆祝中国光伏人不畏艰险、刻苦钻研、奋力拼搏、打破封鎖、自強不息而取得的巨大成就。让中华民族与全人类同受太阳之光，共享和平幸福之年！,目录中国太阳能的利用 光伏技术进步的方向 光伏技术进步的内容 中国光伏的技术进步 国内外光伏技术的差距 促进中国光伏技术进步的建议 中国可再生能源法 中国光伏发展的现状 中国多
2、晶硅发展现状 光伏发电的技术路线、评价指标及成本分析 中国光伏发电的战略目标 实现中国光伏发电战略目标的必要条件 中国光伏发展思考,第一部分 中国太阳能的利用,中国是最早的太阳能古国,最早文字记载： (A)墨经中就有烛光成像的记载 (B)淮南子中关于削冰命园的记载实物记载：阳隧取火,中国是太阳能利用大国,按4类地区划分，我国不同地区的太阳能年辐射总量（MJ / m2) 分别为: 一类：大于 6700 MJ / m2 二类：54006700 MJ / m2 三类：42005400 MJ / m2 四类：小于4200 MJ / m2，四川、贵州 前三类地区占国土面积的 76 % 低值中心：3340
3、 MJ / m2 ，四川西南、贵州北部 最高值：9200 MJ / m2 ，西藏南部,中国太阳能热利用产业的特点1、影响最大2、贡献最大3、普及程度最高4、最经济实用5、自有技术含量最高6、社会及政府负担最轻 7、市场最混乱、隐患最大、问题最多,中国是世界最大的太阳能光热市场（集热器推广面积占世界76%），也是世界最大的太阳能集热器制造中心.由领军企业皇明集团开创的中国模式，是世界可再生能源市场化典范,2002年全球太阳能热利用分布图,资料：世界可再生能源杂志,去年年底到今年年初，世界光伏和中国光伏都在迅猛发展。全球在硅材料紧缺，价格飙升的情况下世界光伏继续以44%的增幅上升，2008年实际产
4、量已接近6GW，产能超过8GW，大大超过了对2008年预期增幅2025%的预测2008年中国光伏电池产量达2.2GW；比2007年年产1.18GW净增100%，电池产能达到4GW；光伏组件产量达到接近3GW，产能则达到6GW。中国对世界光伏产业发展的贡献已经达到世界第一，超过日本和德国。,中国历年光伏产量表（MW）,第二部分 光伏技术进步的方向,光伏技术的目标独立电源并网电源 特殊能源补充能源 补充能源替代能源 替代能源主力能源,光伏技术评价的基本指标每平方公里的年发电量 ？ 每度光伏电电价是多少？ 正常运行多少年？ 年维护成本是多？,光伏技术进步的方向高效率：理论效率与实际效率 长寿命：理论
5、寿命与实际寿命，加速老化试验的理论依据 高可靠：光聚合，光老化的机理 低成本：原料成本、工艺成本、管理成本 零污染：污染的产生与治理，清洁生产,第三部分 光伏技术进步的内容,硬件方面光伏材料：晶体材料、薄膜材料、辅助材料等 光伏器件/组件：各种光伏电池，各种光伏组件；刚性、柔性 配套系统系统部件：各种逆变器、控制器、蓄电池 系统应用：空间、地面、BIPV、并网、荒漠电站、滨海电站 科学实验装备、生产装备及检测分析装备,软件方面,光伏基础研究（研究机构） 计算机仿真优化软件 书刊、杂志、多媒体 政策、法规及规划研究 标准化及标准化管理系统 光伏技术教育和培训,第四部分 中国光伏的技术进步,萌芽期
6、（1958-1980年）,1958年天津十八所、中科院半导体所分别设立太阳电池研究课题。 1960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅绽，制成的太阳电池雏形，效率为1%。 1962年天津十八所和半导体所各自试制成P+/n型单晶硅电池，效率6-8%。 1963年-1964年间，十八所和半导体所紧密交流合作，P+/n电池效率突飞猛进。1020mm2电池效率稳定在12-13%。 1968年半导体所承担空间太阳电池预先研究。十八所开展地面应用研究,曾为海岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过1020瓦级组件。 1969年半导体所停止硅太阳电池研发。我国第一颗装备太阳电池的卫星实践1号由天津十八所完成研制生产
7、，卫星上装有1400多片1020mm2P型1.cm电池，AMO效率10% 。,1971年实践1号发射升空，在整个8年的寿命期内，太阳电池功率衰降不到15%。 1971年西安交通大学开始晶体硅太阳电池研究。 1973年天津十八所为天津航道局装备十多只太阳电池航标灯，每只1千瓦，首次使用硅橡胶囊封构，成功地运行在高盐雾环境数年之久 1973年天津十八所，长春应化所等开展以聚酰亚胺膜为衬底的硫化镕薄膜电池研究，效率最高6%。但在潮湿环境下衰降难以克服，几年后先后终止了研发。 70年代中期，上海长宁电池厂开始搞太阳电池，经十多年发展壮大，后来组成上海航天局811所，先后为我国风云一号气象卫星，资源一号
8、卫星，风云三号卫星等低轨道卫星研制生产太阳电池阵。 天津十八所重点为东方红二号、东方红三号、东方红四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。,1975年南开大学开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研究。 1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂，电池制造工艺模仿十八所早期生产空间电池工艺。真空蒸发Ag-Al制作电极，蒸发一氧化硅作减反射膜。光电转換效率达10%。 1975-1976年西安交通大学为华山气象站研制二台气象站用光伏电源 1977年美籍学者方宝贤博士（波士顿学院教授）回国探亲，扶植起1971年成立的云南师范大学太阳能研究所，研发成功绒面、双面化学镀镍电极的低成本电池。 1979年中国太阳能学
9、会成立大会在西安召开。光伏专委会成立。1418所李文滋总工任首任专委会主任。 1980年光伏委员会在杭州举办首届学术会议。,幼苗明（1981-2000年）,1981年首届中国光伏大会在北京举行。由中国航天学会光电专委会、中国电源学会物理电池专委会联合发起。 1981年光伏专委会在云南师范大学举办首届光伏培训班。 1982年高教部成立“地面太阳电池协作组”。西安交通大学、南开大学、四川大学、北京大学、浙江大学、南京工学院、北京工业大学、兰州大学、山东大学、武汉大学十所高教部直屬大学参加。进行地面用低成本晶体硅电池和非晶硅薄膜电池的研究。 1982年国家科委制定“1981-1985年第六个五年计划
10、”中首次列入光伏科技攻关项目。 1982年国家科委成立“中国光电技术中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心主任，开始了单晶硅/多晶硅电池和光伏系统应用的研究。,80年代后期开始引进太阳电池设备，丝网印刷电极取代蒸发或化学镀电极 华美光伏电子公司引进Spire公司一兆瓦生产线 云南半导体厂引进加拿大1MW生产线 宁波及开封购进1MW产能部分设备 哈尔滨克罗拉公司购进1MW非晶硅设备 1986年国家计委在农村能源“1986-1990年第七个五年计划”中列出专题太阳电池，全国有6所大学和6个研究所参加。进行了晶体硅电池、配套及应用系统的研究。1986年科技部组织北京有色总院、南开大学、山东大学等进行非
11、晶硅薄膜电池科技攻关。 1986年由电子部六所建造的第一个056风光互补系统在内蒙赤峰建成 1989年由电子部六所建造的第一个10光伏电站在西芷高原落成。,从1986至2000年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和100独立光伏电站等。 1996年在上海交通大学举行了第五届中国光伏大会 1998年在九华山举行了第六届中国光伏大会 2000年在云南师范大学举行了第七届中国光伏大会 1990-2000年间，一批新兴的光伏公司应运而生。中国各种光伏应用产品大量出口，在珠江三角洲一帶形成了出口加工基地。同时也引起了长三角地区和内地对光伏产业的兴趣。 1998年开始执行世界银行/中国可再生能源商
12、业化项目，成立国家发改委世行项目办和中国可再生能源产业协会。极大地推动了中国光伏技术，尤其是产业化技术和应用技朮的进步。,成长期 （2000至今 ）,2000年以来，中国光伏技术实现了飞跃式的发展： 由空间光伏 地面光伏 独立电源并网发电 从光伏作坊光伏工厂 由国内市场国际市场尚德率先在美国上市，带动了一批海内外光伏上市公司2007年中国出口了1GW的光伏电池，这说明了中国的光伏技术已经得到了世界的承认,第五部分 国内外光伏技术的差距,中国和国际先进水平的差距,电池效率 组件效率 生产装备 检测分析技术,国外光伏技术现状,大约30家研究机构和院所参与了中国太阳电池的研发,中国光伏技术现状,中国
13、太阳电池实验室效率表,差距成因基础薄弱：硬件条件差、软件条件差 重视不夠：国家重视、地方重视、企业重视 创新理念：不同层次、不同理解 缺少氛围：独立行事、缺少联合,第六部分 促进中国光伏技术进步的建议,促进中国光伏技术进步的建议： 用大能源的气概，树立创新理念。创新是高科技光伏的生命线。 科学规划和布点。 设立光伏创新基金、中央/地方/企业联动、加大科技投入。 成立光伏大学及相应专业，加速人才培养。 创立专项研究会：光伏材料技术研究会、晶硅电池技术研究会、薄膜电池研究会、光伏组件研究会、光伏系统研究会、光伏装备研究会。,第七部分中国可再生能源法,可再生能源法的主要内容2005年2月28日，十届
14、全国人大常务委员会第十四次会议审议通过了，并于2006年1月1日生效。 可再生能源法主要包括以下几个方面 (A)资源调查和发展规划 (B)产业指导和技术支持 (C)推广应用 (D)价格管理和费用分摊 (E)经济激励和监督措施 (F)法律责任,可再生能源法制定的基本思路建立总量目标，保障足够的市场规模；以规模化带动市场化，促进技术进步和成本下降，提高经济性和竞争力，进而实现可再生能源技术的规模化和商,可再生能源法制定的基本原则 (1)国家责任和全民义务相结合的原则 (2)政府和市场引导相结合的原则 (3)现实需求和长远发展相结合的原则 (4)国内实践和国际经验相结合的原则,可再生能源法制定的基本
15、要求 (1)明确可再生能源的战略地位 (2)消除可再生能源发展的市场障碍 (3)建立可再生能源建设的资金保障体系 (4)营造可再生能源市场发展空间 (5)建立完备的工业体系 (6)促进可再生能源发展的文化氛围,开发利用可再生能源的重要意义 调整能源结构和保障能源安全的现实要求 保护环境和减少大气污染的技术选择 农村地区全面建设小康社会的重要选择 开拓新经济增长领域和创造更多就业机会的有效途径 的重要意义它是一部关系国家能源和环境安全，关系国家可持续发展的重要法律。它体现了全国人民的意志，表明了国家高度重视可再生能源事业的发展。发展可再生能源对于调整经济结构特别是能源结构，转变经济增长方式，缓解
16、经济快速增长形式下带来的人口资源环境压力，全面实现建设小康社会的持续发展有重要的意义。,第八部分中国光伏的现状,中国光伏电池产业链流程图,中国光伏产能与产量,Data Source: 中国光伏产业发展研究报告（2006-2007)、 王思成、崔荣强 2008 数据估算,中国太阳电池产量 (MW) 2004至2008年均增长率为156 世界第一大生产国,中国光伏企业,随着国际光伏产业的高速发展，我国的光伏产业同样进入了高速增长时期。 中国光伏产业正以每年3040%的速度增长。 全球前25家太阳电池生产商中有8家是中国企业。 十余家中国企业先后在海外上市。 产业链呈一个倒金字塔形，硅材料产量远不能
17、满足光伏产业的需要。,中国光伏产业规模,中国光伏产业规模迅速壮大 2008年产值达1,500亿元 产业就业人数超过15万 中国光伏产业发展和应用市场发展极大不平衡 98% 的光伏产品靠出口 对海外市场的依赖导致中国光伏产业受海外市场的牵制。 海外需求、汇率、国外补贴政策等等都会给中国光伏企业带来直接影响。 去年以来海外市场萎缩给中国企业带来危机，造成产品积压、产能闲置、毛利下滑。,光伏应用西芷阳光计划； 光明工程； 通电到乡工程； 村村通电工程； 城市中兆瓦级电站：深圳，崇明岛； 光伏建筑一体化：上海，北京,中国光伏累计安装量（MW）,2007年中国光伏发电应用市场现状,中国光伏应用仍然是以独
18、立系统为主，并网光伏发电（城市BIPV和开阔地并网发电）应用比例很小，只占总安装量的6。而全球范围内约90为并网光伏系统。 中国最大的光伏市场是农村电气化。,注：按照1KW.h=350g标准煤折算，括号内不包括大水电 资料：2007年中国光伏产业发展报告,国家发改委可再生能源规划,中国可再生能源发展规划和预测由上表中可以看出，太阳能光伏发电在中国未来的能源供应中将占有一席之地，按照国家目前规划，到2010年中国光伏发电的累计装机量将达到300MWp，到2020年将达到1.8GWp,到2050年将达到100GWp。按照中国电力科学院的预测，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的
19、25%，其中光伏发电装机将占到5%。,第九部分 中国多晶硅发展现状,国际国内资本大量涌入，兴起投资建厂热潮。 中国的多晶硅生产已有起色：2006年四川峨嵋产量100T，洛阳中硅200T，四川新光2007年投产成功，另有多家进入多晶硅领域。 物理提纯冶金纯硅快速发展，部分厂家的产品已在电池线上进行了测试。 虽然硅材料价格仍然走高，但由于企业扩产、新建和新技术的加入，多晶硅产量会越来越大，价格必然下调。,2001年国家发改委正式批准在四川乐山建设1260t/a多晶硅厂，2003年开工建设。与此同时洛阳中硅高科技有限公司300t/a多晶硅项目也开工建设。迄今为止，我国政府已经正式批准了四川新光、洛阳
20、中硅、宁夏石嘴山和辽宁凌海共四家千吨级多晶硅项目。国内的其他投资商也开始了多晶硅领域的介入，共有近30多个多晶硅项目已处于酝酿之中 。 依靠国外的多晶硅厂家来填补国内的原料空缺并不现实，由于存在只签订长期合同的规则使得直到2010年国外生产的多晶硅已经定完，中国所需要的原料归根结底只能依靠中国自己来解决。,光伏企业的蓬勃发展需要一个稳定充足的原料供应市场作后盾。 国外认为的最小规模不能低于1000吨。但生产规模的扩大，也影响到了投资额，投资巨大、技术不确定、建设周期长确实成为了多晶硅产业发展的困难。 聚集国内大量的优质资金，引进国外的先进技术甚至直接吸引国外企业合资建厂，同时再根据国内的情况进
21、行技术的改进，是现阶段国内多晶硅产业发展最可行的方案之一。,中国主要电池生产厂产量,中国今后15年的应用重点是： 无电地区电力建设 中国百万光伏屋顶计划 大型并网光伏电站的示范和推广政策建议： 持续支持光伏技术的研发和示范 扶持光伏产业，培育光伏市场，建立并完善法律体系，提供财政补贴,第十部分 光伏发电的技术路线、评价指标及成本分析,中国光伏发展的技术路,晶体硅光伏电池 蓄电池蓄能 薄膜硅光伏电池 化合物薄膜电池 有机薄膜电池 纳米薄膜电池 燃料敏化电池,1999年-2007年全球商业化光伏电池市场份额,评价光伏发电的基本指标,9.2.1 光伏电站评价指标： 每平方公里每年发多少度电？Epvk
22、wh/km2a 每度电成本是多少？Cpv元/kwh 稳定可靠工作多少年？Tpv年 年维护成本是多少？Mpv元/a 能量回收期有多长？ER年 9.2.2 光伏建筑结合BIPV评价指标： 系统初投资 系统稳定工作年限 上网电价,光伏发电的成本分析,Data Resource :Photon International January 2008,晶体硅光伏组件平均制造成本,晶体硅光伏组件最优制造成本,第十一部分 中国光伏发电的战略目标,Data Resource：中国光伏产业报告2007,2010年中国电力状况预测,2020年中国电力状况预测,中国电力状况预测,中国光伏发电量与中国发电总量比较,中国
23、光伏发展规划与预测,Data Resource：中国光伏产业发展报告2007,注：按照1KW.h=350g标准煤折算，括号内不包括大水电,由上表中可以看出，太阳能光伏发电在中国未来的能源供应中将占有一席之地，按照国家目前规划，到2010年中国光伏发电的累计装机量将达到300MWp，到2020年将达到1.8GWp,到2050年将达到100GWp。按照中国电力科学院的预测，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。,2004年欧洲JRC预测本世纪内常规能源及新能源发展趋势,由图可见，可再生能源与常规能源比例逐年增加1 煤、石油、天然气比例2030年
24、后大幅下降 2 风能、水能比例几乎为常数 3 核电的比例几乎不变 4 太阳能尤其是光伏在2020年后飞速发展,全球光伏发电预测,中国光伏发电量增长速率逐年变化,中国光伏发电增长速率,世界光伏发电增长速率,中国光伏发电量展望： 中国规划 VS 世界平均水平,中国光伏装机容量展望： 中国规划 VS 世界平均水平,2007年全球十大组件厂生产统计(MW),Data Resource：Photon International March 2008,2008年世界主要太阳能电池生产商,中国公司,2008年全球年装机量及累计装机量 (MW),数据来源: Solar Generation V 2008, E
25、PIA and GreenpeaceSolar Plaza,2007全球十大太阳电池厂商市场份额,2007全球区域太阳能电池产量份额,中国光伏产业在世界光伏市场的拉动下近几年发展迅速。2007年，中国电池产量达到1088 MW，占世界总量的 29%，居世界首位。,数据来源: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace,2007年不同国家和地区太阳电池产量份额 总产量 4,000 MW,2007全球区域总装机量,中国2007年装机量为 20 MW，仅占全球总装机量的 0.8%,2007年全年 全球总装机量 2,932 MW,2007全球区域总累计装机量,数据
26、来源: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace,2007年中国累计装机量为 100 MW, 仅占全球的1.1%,2007年全球总累计装机量 9,162 MW,数据来源: 中国光伏发展研究报告 （2006-2007）,世界太阳能电池产量,在技术进步的推动和各国政府的重视及支持下，光伏产业近10年来进入了快速发展时期。 2002年至2007年，年平均增长率达到了49.5%。,全球光伏产量现状及预测,Data Resource：中国光伏组件市场调研报告 Solar Energy Institute of Shanghai Jiao Tong Universi
27、ty,世界光伏产量变化(GW),世界光伏发电应用,Source: Solar Generation V 2008, EPIA/Greenpeace,全球范围内并网光伏系统是最主要的光伏发电应用形式,全球光伏组件价格预测,Data Resource :Photon International January 2008,2010年太阳能光伏发电成本下降趋势,Data Resource: Based on Photon international,日本光伏发电目标,第十二部分 实现中国光伏发电战略目标的必要条件,中国光伏发展的一个普遍适应公式,(Solar Energy)+(Energy Stora
28、ge)=(Whole Energy Demand),太阳能+蓄能=全部能源需求,抽水蓄能 蓄电池蓄能 超级电容蓄能 飞轮蓄能 压缩空气蓄能 超导蓄能 储氢蓄能,现有基础上建设以光伏为主体的分布式电网（1）南北光伏带 （2）东西光伏带 （3）多能互补稳定电网（火电、风电、核电、光电） （4）由多种蓄能技术支持分布式电网,能源需求电气化三步曲（1）家庭电气化光伏建筑结合BIPV （2）工业电气化光伏建筑结合BIPV，荒漠电站，滨海电站 （3）交通电气化道路电站,第二阶段并网光伏屋顶：1KW-10MW，在城市或乡村中并网运行，提供削峰 电力。利用建筑物屋顶、外墙和现成的供电线路，节省 土地和线路投资
29、；价格：34$/Wp,第三阶段沙漠光伏电站： 1MW-1GMW，在沙漠、戈壁建造并网光伏电站。充分利 用阳光，改造沙漠； 价格：23$/Wp,第四阶段滨海光伏电站：10MW-10GW，靠近沿海经济发达城市供电。节省输电成 本，发展电解制氢、贮氢规模化生产、启动氢能经济和海洋 经济；价格：12$/Wp,第五阶段道路光伏电站： 10GW1000GW，建设道路光伏顶棚电站，发展电动交通； 价格：1$/Wp,光伏发电的优点： 阳光随处可得，不受地域限制； 重量轻、体积小、寿命长； 安全可靠（运输、运行）； 无任何排放（无噪声、无污染）； 无需任何工质（不用水，不消耗燃料）； 不需要架设远距离输电线路；
30、 免维护； 光伏发电的缺点：价格比较贵（售价2-3美元/Wp）；光电转换效率还不算高，非晶硅薄膜电池约为10%，晶体 硅电池约为15-20%，聚光电池约为25-35%（理论光电转 换效率为60-80%）；发电时数低（每年满功率1500小时）；不连续，受天气影响，要求连续、可调度存在除能问题。,光伏发电的十八种功能,独立能源/补充能源 并网电站/替代能源 支柱能源,第十三部分 中国光伏发展思考,1 光伏发电系统是一种不需要核燃料的太阳能“增值堆”，从某种意义上来说太阳能光伏发电是迄今为止最为理想的发电方式。若与储能技术与电力平衡技术相结合，光伏能源就是一种理想的战略能源。2 中国有丰富的太阳能资
31、源、丰富的硅矿石资源、丰富的劳动力资源、巨大的未来光伏市场，并已初具光伏发电产业基础。这些因素必将有助于推广国内大规模光伏发电的发展道路。完全有可能选择光伏能源作为中国和平发展的国策。,3 能源问题是国计民生的大事，一定要反映“国家意志”和“政府行为”。中华人民共和国可再生能源法确立了中国的“国家意志”要依靠可再生能源复兴中华民族。政府行为可以加快可再生能源市场化，尤其是光伏发电市场化和大规模应用。中国已经具备实施百万个光伏屋顶、百万千瓦光伏电站等重大示范项目的基础。 4 近6年来国际光伏发电产业一直保持40-60%的年增幅，不仅表明政府主导的光伏市场有效 ，也表明民众对光伏发电的青睐。常规能源涨价曲线以及人均收入上升曲线总会和光伏电价下降曲线相遇。每瓦光伏发电1$/W,每度光伏电力6美分/KWh的目标并不遥远。5 随着社会的发展，购买力上升，电价上涨，光伏成本下降。这三个因素相互作用的结果，总有一天，光伏发电的成本会低于常规能源的成本，成为民众首选。,6 可以预期，中国光伏之未来，一定非常光明。中国的光伏产品一定会像古代中国的丝绸、茶叶和瓷器一样,也像现代中国的服装和鞋帽一样既富足自己，又惠及世界。,谢 谢！,
