1、中国光伏发展报告 2007主要作者李俊峰 王斯成 张敏吉 马玲娟绿色和平协调员杨爱伦 刘 爽 Sven Teske欧洲光伏产业协会协调员Christoph Wolfsegger Johannes StierstorferMurray Cameron世界自然基金会协调员陈冬梅 雷红鹏 中国环境科学出版社 北京编者的话太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力。人类赖以生存的自然资源几乎全部转换自太阳能，人类利用太阳能的历史更是可以追溯到人类起源时代。太阳能是人类得以生存和发展的最基础的能源形式，从现代科技的发展来看，太阳能开发利用技术的进步有可能决定着人类未来的生活方式。太阳能光
2、伏发电技术的开发始于20世纪50年代。随着全球能源形势趋紧，太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速发展，并首先在太阳能资源丰富的国家，如德国和日本，得到了大面积的推广和应用。在国际市场和国内政策的拉动下，中国的光伏产业逐渐兴起，并迅速成为后起之秀，涌现了无锡尚德、常州天合和天威英利等一大批优秀的光伏企业，带动了上下游企业的发展，中国光伏发电产业链正在形成。虽然太阳能光伏发电成本较高，但是从长远看，随着技术的进步，以及其他能源利用形式的逐渐饱和，太阳能可以在2030之后成为主流能源利用形式，有着不可估量的发展潜力。因此，应对光伏发电的发展充满信心。近期要潜心于基础研究、技术进
3、步和产业发展，厚积而薄发。由于高成本等特点，近期内太阳能光伏产业的发展不可能单纯依靠市场拉动。国际经验表明，政策扶持是光伏产业发展的最主要驱动力，政府的政策导向将决定光伏产业的发展水准和市场需求。因此，总结产业发展现状和发展规律，对光伏产业的发展趋势作出合理的预测，为决策部门提供合理的决策依据，将是一件意义深远的工作。在绿色和平、世界自然基金会、欧洲光伏产业协会的支持下，中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会组织了中国光伏发展报告.2007的编撰。报告的编撰凝聚了一批经验丰富，长年致力于光伏事业的优秀专家的研究成果，力求准确反映中国和世界光伏产业的发展现状，并对未来发展做出较权威的预测，为大
4、众提供了解光伏发电的蓝本，为决策者提供有价值的参考，为光伏产业的发展提供积极理性的发展蓝图。在本报告的编写过程中得到了赵玉文、吴达成、朱俊生、崔容强、王国华、许洪华等专家，贡献作者吕芳、王颖、董路影、王仲颖以及保定开发区、无锡尚德和北京计科等单位的帮助，在此一并感谢！目 录1 太阳能光伏基础知识 12 太阳能光伏发展的意义 43 世界光伏产业发展现状及趋势 84 中国光伏市场和产业发展状况 145 中国不同地区发展光伏发电的潜力 236 光伏发电的成本分析 297 国外光伏发电经验 358 中国光伏发展政策及路线图 41图表索引 51太阳能光伏基础知识1中国光伏发展报告CHINA SOLAR
5、PV REPORT2007中国光伏发展报告1.1 太阳能的潜力地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍。地表每平方米平均每年受到的辐射可生产1 700kW.h电。国际能源署数据显示，在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统，就足以满足全球能源需求。太阳能光伏享有广阔的发展空间（屋顶、建筑面、空地和沙漠等），其潜力十分巨大。1.2 什么是太阳能光伏太阳能光伏技术（Photovoltaic）是将太阳能转化为电力的技术，其核心是可释放电子的半导体物质。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富，可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏电池有两层半导体，一层为正极，一层为负极。阳光照射在半导体上时，
6、两极交界处产生电流。阳光强度越大，电流就越强。太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作，在阴天也能发电。由于反射阳光，少云的天气甚至比晴天发电效果更好。太阳能光伏技术的优势 燃料免费 没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件 保持系统运转仅需很少的维护 系统为组件，可在任何地方快速安装 无噪声、无有害排放和污染气体1.3 太阳能光伏技术太阳能光伏系统中最重要的是电池，是收集阳光的基本单位。大量的电池合成在一起构成光伏组件。有时还有逆变器，转换电流以适合不同电器的使用或与电网相匹配。太阳能光伏电池和光伏组件太阳能光伏电池通常用晶体硅或薄膜材料制造，前者由切割、铸锭或者锻造的方法获得，后者是一层薄膜附着在低
7、价的衬背上。目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制作的，2006年占93左右；未来发展的重点可能是薄膜太阳电池，它因用材少、重量小、外表光滑、安装方便而更具发展潜力。晶体硅光伏电池晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流。虽然从技术上讲，晶体硅并不是最佳材料，但它易于获取，适用的技术与电子工业相同。晶体硅电池大规模生产可获得20的转换效率。除效率外，电池的厚度也很重要。薄的硅片（wafer）意味着较少的硅材料消耗，从而降低成本。硅片的平均厚度已从2003年的0.23mm减小到2007年的0.18mm。同时，平均效率从14提升到16。预计到2010年，硅片厚度将减小到0.15mm，效
8、率提升到17.5。薄膜光伏电池（Thin film）薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成，比用料较多的晶体硅技术造价更低，其价格优势可抵消低效率的问题。目前已商业化的薄膜光伏电池材料有三种：非晶硅 (a-Si)、铜铟硒(CIS, CIGS) 和碲化镉 (CdTe)，它们的厚度只有几微米。硅的暂时短缺为欧洲光伏产业协会，绿色和平. 太阳能时代IVR. 2007.图1 光伏发电产业链单晶 硅棒 /多晶硅 锭硅矿冶金硅（工 业硅 ）高纯多 晶硅 /SOG 硅光伏方 阵光伏组 件单晶硅 电池 /多晶硅 电池光伏发电系统太阳能光伏基础知识薄膜技术扩大市场份额带来了机会。
9、欧洲能源协会预测，到2010年，薄膜光伏电池将占到光伏组件的20。在三种商业化的薄膜光伏技术中，非晶硅的生产和安装所占比重最大，2006年占市场总量的4.7。 其他电池类型聚光电池（Concentrator cells）用菲涅尔镜（FRESNEL）等聚光器将光聚焦到一个小区域，聚光倍数达到1 000倍。 在很小的区域覆上用族化合物（多结坤化镓)半导体制成的材料。其效率可达到30，实验室效率达40。该系统有两个弊端：不能使用分散的阳光，必须用跟踪器将系统调整到与太阳精确相对。光伏组件把光伏电池焊到一块玻璃上可以得到光伏组件。组件尺寸可根据安装地点调整，并迅速安装。组件结实、可靠并且防水。一个装机
10、容量3KWp的光伏发电系统，组件面积约需23m2，可给一个普通家庭供电。逆变器逆变器可以将光伏电池生产的直流电转换为交流电，与地方配电网络兼容。逆变器对并网光伏系统是必须的。逆变器有多种规格，从几百瓦到100多千瓦不等，最常用的为几千瓦（36kW）。蓄电池独立（离网）光伏系统需要蓄电池，通常为铅酸蓄电池。目前，专为太阳能光伏发电系统设计的高质量电池使用寿命已达15年。电池通过充电控制器与光伏阵列连接。充电控制器可以避免电池过度充电，提供系统情况以及电量度量。如果需要交流电，则需用逆变器将直流电转换为交流电。1.4 光伏系统类型并网系统并网系统是发达国家家庭和商业最受欢迎的光伏系统。与地方电网连
11、接，使得发出的富余电量都可出售给电网。夜晚则可从电网买电。逆变器将光伏发出的直流电转换为交流电，以供一般电器之用。在实行固定电价的国家，电力公司购买太阳能电费远高于用户从电力公司购电的价格，因此，通常所有的太阳能电力都输入公共电网卖给电力公司。德国和西班牙就是这种情况。离网系统没有主电网时，光伏发电系统通过充电控制器与蓄电池连接。生产的电可蓄存起来供以后使用。 离网系统通过逆变器提供交流电，供一般家电使用。典型的离网系统用于通讯中继站，偏远地区和农村供电。农村供电通常包括供单个家庭用电的小型光伏户用系统，或可以供几家用电较大的独立电站。混合系统光伏系统可与生物质能发电系统、风力发电系统或柴油发
12、电系统等其他发电系统组合，以保证持续的电力供应。混合系统可以采取并网或离网的形式。 欧洲光伏产业协会. 欧洲光伏发电技术路线图R. 2007.太阳能光伏发展的意义2太阳能光伏发展的意义 除提供能源外，太阳能光伏还有许多特殊优势，尤其是它可以为边远地区、特殊场合供电。考虑到太阳能光伏的附加价值，光伏发电的综合经济效益大大提升，因此不能单纯与传统发电模式比较单位发电成本。太阳能光伏可以降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进农村尤其是边远农村的发展。总之，发展太阳能光伏有许多经济、社会和环境保护的积极意义。IPCC对气候变化的科学评估2007年2月，联合国气候变化政府间委员会发布
13、了气候变化评估报告的第一部分。报告比以往更加确定：人类活动是过去半个世纪气候变暖的主因（超过90的可能性）。主要影响包括： 过去12年中有11年是有历史记录以来最热的年份； 全球海平面上升加速； 南北半球的高山冰川和积雪正在消融； 自20世纪70年代以来，更多地区（尤其是热带和亚热带）干旱更加严重，持续时间更长。如果我们不采取措施，将温室气体排放限制在2000年的水平，未来20年气温将增加2倍。具体预测包括： 气温将上升1.16.4； 随着热带海洋温度上升，未来热带气旋（台风和飓风等）将更加强烈，最高风力加大，降雨增强； 热浪和强降雨等极端天气日益频繁的可能性将超过90。报告的主要研究结果包括
14、： 今后6070年，气候变化将有可能导致物种大量灭绝。 今后几十年，缺水的人口将由几百万增加到几十亿；印度及南亚其他地区和非洲水源将逐渐减少。贫困国家受到的打击最大，澳大利亚和南欧的发达国家等也首当其冲。 贫困地区粮食产量将下降，导致更多的饥饿。中国和印度等国小麦和水稻产量将降低。干旱和饥荒将导致非洲产生更大的难民潮。 亚洲、南美和欧洲冰川的消融必将导致全球大量人口缺水，冰湖导致洪水泛滥。 由于海平面上升、风暴增强、洪水泛滥，中国的珠江三角洲和孟加拉的恒河三角洲的居民将面临严重威胁。 气温再升高1，就可能导致格陵兰和西大西洋大冰原融化，导致海平面上升几米，沿海居民将被迫迁移。2.1 保护气候太
15、阳能光伏发电最重要的特征是在发电过程中只排放很少的CO2，而CO2作为最主要的温室气体，是导致气候变化的罪魁祸首。同时，电池板可循环使用，系统材料可再利用，光伏的能源投入可进一步降低。如果广泛使用光伏发电技术，可以为减缓气候变化作出贡献。中国光伏发展报告CHINA SOLAR PV REPORT2007中国光伏发展报告世 界 中 国煤 炭 28.4 70.2%石 油 35.8 20.6%天 然 气 23.7% 2.9%核 能 5.8 0.7%水 电 6.3% 5.6%2.2 改善环境我国能源消费占世界的10以上，同时我国一次能源消费中煤占到70%左右，比世界平均水平高出40多个百分点。燃煤造成
16、的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%80%，二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3 。 环境质量的总体水平还在不断恶化，世界十大污染城市我国一直占多数。环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。世界银行估计 2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13。光伏发电不产生传统发电技术（例如燃煤发电）带来的污染物排放和安全问题，没有废气或噪音污染。系统报废后也很少有环境污染的遗留问题。2.3 节省空间光伏发电是一种简单的低风险技术，几乎可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中，这个系统还可以降低
17、建筑的受热，增加通风。光伏还可以作为隔声板装在公路两侧。光伏在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。2.4 增加就业光伏发电可以提供重要的就业机会。安装阶段创造大量的就业产生在（安装工人、零售商和服务工程师），促进地方经济发展。根据欧洲光伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品大约产生10个就业机会，安装每兆瓦光伏系统创造大约33个就业机会。批发和间接供应可提供34个就业岗位，研究领域提供12个就业机会。整个产业链中，每兆瓦的生产、安装和使用，可提供50个就业机会。在未来几十年，随着规模的扩大，自动设备的使用，这些数据会有所降低。但是，光伏发电产业不仅仅是一个资金密集型的产业，同时也是一个
18、劳动密集型的产业。目前中国光伏技术及产业的就业总人数近万。到2020年将达到10万人左右。按照中国电力专家的研究，2050年，光伏发电将达到装机容量10亿KWp，年生产和安装量1亿KWp，就业人口将超过500万人。2.5 提供农村电力太阳能光伏发电系统可以很容易地在偏远的农村地区安装，这些地区可能多年无法架设电网。光伏发电等可再生能源特别适用于远离电网、零星分布的社区。离网农村电力以家庭为单位或设立小电网可提供照明、冷藏、教育、通讯和卫生等所需电力，提高经济生产力，增加创收的机会。光伏发电系统结实耐用、易于安装和具有灵活性等特征，使其可满足世界任何地方的农村电力需求。2006年底，中国还有无电
19、人口1 100万，使用光伏 发电系统可以解决大部分无电人口的用电问题。国家发展和改革委员会. 中长期节能规划R. 2004.Janet L.Sawin. 世界可再生能源回顾R. 2005.表1 2006年中国一次能源消费结构与世界对比太阳能光伏发展的意义 2.6 电力普遍服务在欧洲光伏产业协会和绿色和平政策模式中，全球2030年太阳能光伏发电可生产1 500 TW.h 电，可满足目前欧洲电力需求一半以上，替代300家燃煤电厂（平均装机容量750 MWp）。2030年，全球太阳能光伏发电装机容量可能会达到1 300 GWp，大约2/3是并网发电。假设80的系统装在居民楼上，每3口人的家庭年平均电
20、力消费为3 500kW.h，使用并网太阳能的人口将达到10亿。目前，太阳能光伏发电的主要市场在工业化国家，但是，未来光伏发电的主要市场是广大的发展中国家，在那里还有20多亿人没有电力服务，而电力普遍服务是人类社会文明和谐发展的重要因素，也是联合国千禧年发展的重要目标，2004年的波恩世界可再生能源大会宣言提出了要利用太阳能为10亿无电人口提供电能的号召。无电人口供电是目前太阳能光伏发电技术最具吸引力的市场。2.7 中国的特殊需求中国是一个能源生产和消费大国。2006年能源消费总量为24.6亿t标准煤，比2005年增长9.3%。2006年各种一次能源的构成比例为：煤炭占69.7%、石油占20.3
21、%、天然气占3.0%、水电等占6.0%、核电占0.8%。2006年，中国的原油进口达到1.5亿t，大约是中国原油总需求量的50。图2是中国2006年一次能源消费构成。中国能源开采和利用技术落后，传统高能耗产业比重大，单位GDP能耗落后于发达国家，甚至比世界平均水平落后许多。中国又是世界上最大的发展中国家，经济高速发展，中国能源消耗增长速度居世界首位，加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。中国电力科学院的研究表明，在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下，2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%，如图3所示。这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电
22、可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。波恩可再生能源大会宣言R. 2004.国家发展和改革委员会.中长期节能规划R. 2004.胡学浩. 我国能源中长发展战略研究专题报告R 2004.煤电 62.30%水电 23.20%缺口 10.70%核电 3.80% 煤电水电缺口核电煤电68.40%水电23.10%缺口6.40%核电2.10%煤电水电缺口核电图2 2006年中国一次能源消费构成图3 2010年和2020年中国电力形势2010年 2020年世界光伏产业发展现状及趋势3世界光伏产业发展现状及趋势 年 份 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
23、 2006年产量 0.126 0.155 0.201 0.287 0.391 0.561 0.744 1.2 1.76 2.5年增长率/% 42 23.1 30 42.9 35.7 44 32.5 61.2 46.7 42累计用量 0.791 0.946 1.147 1.435 1.825 2.387 3.131 4.331 6.09 8.590102030405060701995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006年增长率（%）3.1 世界光伏产业和市场发展能源和环境问题是近十几年来世界关注的焦点，为了实现能源和环境的
24、可持续发展，世界各国都将光伏发电作为发展的重点。在各国政府的大力支持下，光伏产业发展迅速，最近10年太阳电池 及 组件生产的年平均增长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43，2006年世界太阳电池产量达到2 500 MWp，累计发货量达到8 500 MWp。 值得注意的是，中国2006年太阳电池的产量达到369.5 MWp，紧随日本和德国之后，位居世界第三大光伏电池生产国。图4 给出1990年以来世界一些国家和地区太阳电池产量。表2为过去10年世界太阳电池的年发货量和累计用量（GWp），表3 为2005年和2006年世界太阳电池前16大厂商 。Paul Maycock. 光伏新闻. 20
25、07.其他地区 4.7 4.6 5.6 9.75 18.7 20.5 23.42 32.6 55 83.8 139 302 714欧洲 10.2 16.4 21.7 18.8 33.5 40 60.66 86.38 135 193.4 314 470 657日本 16.8 18.8 16.5 21.2 49 80 128.6 171.2 251 363.9 602 833 928美国 14.8 18.1 25.64 38.85 53.7 60.8 74.97 100.3 120 103.2 140 154 202总量 46.5 57.9 69.44 88.6 154.9 201.3 287.7
26、 390.5 561 744.3 1195 1759 25001990 1992 1994 1996 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 20061 9 9 0 1 9 9 6 2 0 0 0 2 0 0 3 2 0 0 605001000150020002500其他地 区欧洲日本美国总量图4 世界太阳电池历年生产量表2 过去10年世界太阳电池的年生产量和累计用量/GWp图5 世界太阳电池历年年增长率年增长率/%电池产量/MWp2500 2000 1500 1000 500 0 90 96 00 20 3 20 61995 1996 1997 199
27、8 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 200670 60 50 40 30 20 10 0 中国光伏发展报告CHINA SOLAR PV REPORT2007中国光伏发展报告10世界光伏产业和市场发展的另一个突出特点是：光伏发电在能源中的替代功能愈来愈大，主要表现在并网发电的应用比例增加非常快，并成为光伏发电的主导市场（其他应用包括通讯和信号、特殊商业和工业应用，农村离网应用、消费品和大型独立电站等），如图6所示。表4是并网光伏发电市场份额逐年增长的情况。年 份 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 200
28、5份额/ 7.9 21.3 23.5 29.9 41.7 50.4 51.4 55.5 65.9 70 国际能源署. 光伏项目报告R. 2006.表3 2005年和2006年世界太阳电池生产厂商前16位图6 世界各种光伏应用市场发展和份额表 4 并网光伏发电市场份额逐年增长情况图 6、 世界各种光伏应用市场的发展和份额 并网消费品农村离网通讯和信号商业应用美国户用离网100kW电站光伏系统装机量/MWp4003503002502001501005001993 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003公 司2005年产量/MWp所占比例/%2005年排名20
29、06年产量/MWp所占比例/%2006年排名Sharp（日本） 428.0 24.3 1 434 17.4 1Q-Cell（德国） 166.0 9.4 2 253 10.1 2Kyocera（日本） 142.0 8.1 3 180 7.2 3无锡尚德（中国） 82.0 4.7 9 158 6.3 4Sanyo（日本） 125.0 7.1 4 155 6.2 5Misubishi （日本） 100.0 5.7 5 111 4.4 6Motech（中国台湾） 60.0 3.4 10 110 4.4 7Schott（德国） 95.0 5.4 7 96 3.8 8Solar World（德国） 97.
30、0 5.5 6 86 3.4 9BP Solar（英国） 88.0 5.0 8 85.7 3.4 10Sun Power（美国） 23.0 1.3 NR 63 2.5 11Isofoton（西班牙） 63.0 3.6 11 61 2.4 12First Solar（美国） 20.0 1.1 NR 60 2.4 13南京中电（中国） 7.0 0.4 NR 60 2.4 14Ersolr（德国） 20.0 1.1 NR 40 1.6 15Photowatt（法国） 24.0 1.4 12 24 1.0 16其他国家 252.0 14.3 524 21.0 全世界 1760 100.0 2500 1
31、00.0世界光伏产业发展现状及趋势 113.2 世界光伏发展目标和发展前景世界光伏发电市场的增长主要得益于德国、日本和美国的鼓励政策。目前70以上的太阳电池用于并网发电系统。美国、日本和欧洲都制定了各自的光伏发展路线，表5和表6列出了一些国家的光伏发展路线和发展目标的比较。从表6看，中国光伏市场的发展目标偏低。从长远看，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常年 份 2004 2010 2020日本 (日元/kW.h) 30 23 14欧洲（欧元/kW.h） 0.25 0.18 0.10美国（美元/kW.h） 18.2 13.4 10.0中国（元/kW.h） 5
32、.0 3.0 1.4年 份 2004 2010 2020日 本 1.2 4.8 30欧 洲 1.2 3.0 41 美 国 0.34 2.1 36中 国 0.065 0.3 1.8 其 他 1.195 3.8 91.2世 界 4.0 14 200规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80以上，太阳能发电占到60以上，显示出重要战略地位，如图7所示 。Allen B
33、arnett. 美国光伏产业路线图R. 2001；日本到2030年光伏产业路线图R.2004；Winfried Hoffmann1. 欧洲光伏产业路线图R. 2004；欧盟联合研究中心. 欧洲光伏研发路线图R.2004.地热能其他可再生能源太阳热能光伏及太阳热能发电风能生物质能（现代）生物质能（传统）水电核能天然气煤炭石油表 5 光伏发电成本预测表 6 光伏发电装机预测/GWp图7 2004年欧盟联合研究中心预测一次能源消费/EJ/a年160014001200100080060040020002000 2010 2020 2030 2040 2050 2100 中国光伏发展报告CHINA SO
34、LAR PV REPORT2007中国光伏发展报告13.3 世界光伏技术发展趋势技术进步是降低光伏发电成本、促进光伏产业和市场发展的重要因素。几十年来围绕着降低成本的各种研究开发工作取得了辉煌成就，表现在电池效率不断提高,硅片厚度持续降低和产业化技术不断改进等方面,对降低光伏发电成本起到了决定性的作用 。3.3.1 电池效率不断提高实验室电池单晶体硅电池的实验室效率已经从20世纪50年代的6 提高目前的24.7，如表7所示。多晶体硅电池的实验室效率也达到了20.3%。薄膜电池的研究工作也获得了很大成功，非晶硅薄膜电池实验室稳定效率达到了13%、碲化镉(CdTe) 实验室稳定效率达到16.4%、
35、铜铟硒(CIS)的实验室效率达到19.5，如表8所示。其他新型电池，如多晶体硅薄膜电池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展，更高效率的新概念电池也受到广泛重视。商业化电池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。目前商业化晶体硅电池的效率达到1420(单晶体硅电池1620，多晶体硅1416)；与此同时，光伏产业技术和光伏系统集成技术与时俱进，共同促使光伏发电成本不断降低和光伏市场及产业的持续扩大发展。3.3.2. 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、降低晶体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20世纪70年代的
36、450500m降低到目前的180280m，降低了一半以上，硅材料用量大大减少，对太阳电池成本降低起到了重要作用，是技术进步促进降低成本的重要范例之一。硅片厚度的降低如表8所示。电池种类 转换效率/ 研制单位 备 注单晶体硅太阳电池 24.70.5 澳大利亚新南威尔士大学 4 cm2面积背接触聚光单晶体硅电池26.80.8 美国SunPower公司 96 倍聚光GaAs多结电池 40.71.7 Spectrolab 聚光电池多晶体硅太阳电池 20.30.5 德国弗朗霍夫研究所 1.002 cm2面积InGaP/GaAs 30.281.2 日本能源公司 4 cm2面积非晶硅太阳电池14.5(初始)
37、0.712.8(稳定)0.7美国USSC公司 0.27 cm2面积CIGS 19.50.6 美国国家可再生能源实验室 0.410 cm2面积CdTe 16.50.5 美国国家可再生能源实验室 1.032 cm2面积多晶体硅薄膜电池 16.60.4 德国斯图加特大学 4.017 cm2面积纳米硅太阳电池 10.10.2 日本钟渊公司 2 m 厚膜染料敏化电池 11.00.5 EPFL 0.25 cm2面积HIT 21.5 日本三洋公司年 份 厚度/ m 硅材料用量/tMW电池20世纪70年代 450500 2020世纪80年代 400450 162020世纪90年代 350400 1316目前
38、180280 大约132010年 150200 大约122020年 80100 810表7 电池效率表8 太阳电池硅片厚度世界光伏产业发展现状及趋势 13.3.3 生产规模不断扩大生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是太阳电池生产成本降低的重要方面，太阳电池单厂生产规模已经从20世纪80年代的15MWp/a发展到90年代的530MWp/a和目前的50500MWp/a。生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率LR（Learning Curve Rate）上，即生产规模扩大1倍，生产成本降低的百分比，对于太阳电池来说， LR=20%（含技术进步在内），即生产规模扩大1倍，生产成本降低20%。预计，
39、在未来的两年之内，单厂年生产能力达到1GWp的企业将会出现。3.3.4 太阳电池组件成本大幅度降低光伏组件成本30年来降低2个数量级，如图8所示 。2003年世界重要厂商的成本为2 2.3美元/Wp，售价2.53美元/Wp，最近因材料紧缺有所回升。当供求关系越过平衡点后，成本会比前一个供求关系对应点更低，这也是30年来经验曲线中曾经出现过的现象。3.3.5 晶体硅电池技术持续进步，薄膜电池技术快速发展图9 是2006年各种电池技术的市场份额，其中多晶体硅46.5%，单晶体硅43.4%，带硅电池2.6%，薄膜电池约7.6%。多晶体硅电池自1998年开始超过单晶体硅后一直持续增长，各种薄膜电池市场
40、份额近年来也在稳定增长 ，反映出技术进步的推动力量。 世界银行REDP项目办公室. 中国光伏产业发展报告R. 2005. 光伏国际. 2007.组件价格/美元/WpCIS电池 0.20%多晶硅电池46.50%单晶硅电池43.40%a-Si电池 4.70%CdTe电池 2.70%带硅电池 2.60%多晶硅电池单晶硅电池a-Si电池CdTe电池带硅电池CIS电池图8 太阳电池组件成本降低 图9 2006年各种电池技术市场份额1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000400 360 320 280 240 200 160 120 80 40 0 70605040302010
41、0组件生产/MW/a中国光伏市场和产业发展状况4中国光伏市场和产业发展状况 1年 份 1976 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2004 2005 2006年装机/kWp 0.5 8 70 500 1550 3300 20300 10000 5000 10000累计装机/kWp 0.5 16.5 200 1780 6630 19000 45000 65000 70000 80000中国的光伏发电市场目前主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以及太阳能光伏商品，包括太阳能路灯、草坪灯、太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等。由于成本很高，并网光伏发电目前还处于示范阶
42、段。光伏产业包括多晶体硅原材料制造、硅锭/硅片生产、太阳电池制造、组件封装和光伏系统应用等，还有一些与整个产业链相关联的产业，如各环节的专用材料制造、专用设备制造，专用检测设备制造以及光伏系统平衡部件制造等。4.1 中国光伏发电市场的发展中国于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10kWp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
43、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”(19811985)和“七五”(19861990)期间，国家开始对光伏工王斯成. 我国光伏发电有关问题研究J.中国能源，2007(2).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
44、无电乡的用电问题，光伏用量达到15.5MWp（小型风力发电机240KW）。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100MWp（2002年当年产量20MWp）。截止到2003年底，中国太阳电池的累计装机已经达到55MWp。20032005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400MWp，当年产量达到140MWp，绝大部分太阳电池组件出口欧洲，2005年国内安装量只有5MWp，2006年为10MWp。表9 和图10给出中国光伏市场的发展进程 。0100002000
45、0300004000050000600007000080000900001976 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2004 2005 2006公历年KWp年装机累计装机表9 1976年以来中国国内光伏市场的发展图10 中国国内市场的年装机和累计装机kWp年年装机累计装机1976 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2004 2005 20069000080000700006000050000400003000020000100000中国光伏发展报告CHINA SOLAR PV REPORT2007中国光伏发展报告1市场分类 累计装机/MWp
46、市场份额/农村电气化 33 41.3通信和工业 27 33.8太阳能光伏产品 16 20.0建筑并网发电 3.8 4.8大型荒漠并网电站 0.2 0.3合 计 80 1004.2 国内光伏市场的组成至2006年，国内太阳电池的累计使用量已达到80MWp。中国光伏发电的市场主要在通信和工业应用、农村和边远地区应用、光伏并网发电系统和太阳能商品及其他，其市场分布见表10与图11所示。所有这些应用领域中，大约有53.8是属于商业化的市场（通信工业应用和太阳能光伏产品），而另外的46.2则属于需要政府和政策支持的市场，包括农村电气化和并网光伏发电。4.3 中国光伏产业发展现状目前，世界上85% 以上的
47、市场份额是晶体硅太阳电池，包括单晶体硅太阳电池和多晶体硅太阳电池，其他类型的太阳电池(如非晶硅、CdTe、CIS电池等)所占比例很小，因此在考虑太阳电池产业链时主要分析晶体硅太阳能光伏电池的产业链。4.3.1 多晶体硅原材料产业状况光伏技术发展至今，晶体硅光伏电池始终是商品化光伏电池的主流，国际市场上98以上的光伏电池是利用高纯多晶体硅制备的。作为光伏电池生产最基本材料-高纯多晶体硅制造业也就成为光伏产业链上最重要的环节。由于光伏产业的迅速发展，多晶体硅原材料的紧缺状况越来越严重。由于供求关系紧张，多晶体硅原材料的价格持续上涨。从20012003年的2540美元/kg上升到2006年的200美
48、元/kg。目前，多晶体硅原材料的先进生产技术基本上掌握在8家主要生产商手中。由于种种原因（生产商对光伏产业能否保持稳定需求的疑虑、技术和市场垄断的需要、扩产的滞后性），多晶体硅原材料生产量的增长远远落后于光伏产业需求量的增长，这导致了自2004年以来世界范围内多晶体硅原材料的持续紧缺。预计这种紧缺状况至少还将持续2年王斯成. 我国光伏发电有关问题研究J.中国能源，2007(2).农村电气化,41.30%通 信和工业应用33.80%4.80%开阔地并网发电 0.30%农村电气化通信和工业应 用商品化电源开阔地并网发电表10 2006年中国光伏发电市场分类图11 2006年光伏发电市场分配商品化电
49、源20.00%建筑并网发电建筑并网发 电中国光伏市场和产业发展状况 1左右的时间。多晶体硅原材料的生产已经成为整个光伏产业链的瓶颈，不但限制了太阳电池产量的增长，而且使太阳电池的成本持续保持在34美元/峰瓦的水平，严重制约了光伏产业和市场的发展。中国多晶体硅原材料产业存在的问题包括：技术落后。主要技术基于改良的西门子法，但工艺落后，能耗为世界先进水平的1.52倍；规模小。多晶体硅生产是规模效益型产业，一般认为临界规模为2 000 t /a ，产量低于1 000 t/a的企业被认为不具有经济合理性。2006年，中国多晶体硅的年生产能力为400t（洛阳中硅300t、四川峨嵋100t），实际生产量为300t，仅够30MWp太阳电池的生产需求
