太阳能发电的普及与前景
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我国陆上每年接受的太阳光辐射能折合成标 煤 约 17000×108t，相 当 于 2008 年 一 次 能 源 消 费 量 的 654 倍 。 我 国 沙 漠 、 沙 漠 化 及 潜 在 沙 漠 化 土 地 面 积 约 250×104km2，占 国 土 面 积 的 1/4，若 利 用 其 中 1%， 按 现 在 的 技 术 水 平 ， 可 装 机 25×108kW 的 太 阳 能 发 电装置，年发电量相当于我国目前的总发电量。 3 太阳能发电发展极为迅速 3.1 世界太阳能发电装机容量
3.2 世界太阳能电池生产能力 新世纪以来，世界太阳能电池生产发展极为迅
速 。 2001 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 371MW[3]，2004 年 突 破 千 兆 瓦 ， 达 到 1199MW，2007 年 3710MW，2008 年 高 达 6823MW。 据 太 阳 能 发 电 咨 询 公 司 Solabuzz 发 表 的 资 料 [4]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 已 经 达 到 9.34GW， 高 出 上 年 的 6.85GW， 其 中 薄 膜 晶 体 占 18%。 中 国 大 陆 和 中 国 台 湾 的 太 阳 能 电 池 产 量 不 断 提 高 ，约 占 全 球 总 产 量 的 49%。 欧 洲 总 需 求 量 中 净 进 口 占 74%。
2.2 太阳能发电产业链 太 阳 能 发 电 技 术 包 括 太 阳 能 光 伏(PV)电 池 技 术
和 聚 光 太 阳 能 (CSP) 技 术 ， 本 文 论 述 的 太 阳 能 发 电 只涉及前者。 以硅为基础原料的太阳能发电产业也 分 为 上 、中 、下 游— —— 上 游 生 产 多 晶 硅 材 料 ， 由 原 料 硅砂(二氧化硅)经纯化过程冶炼出太阳能发电级的 多 晶 硅 (poly silicon)， 接 着 将 多 晶 硅 材 料 加 工 成 硅 晶 片(silicon wafer)；中 游 包 括 制 造 太 阳 能 电 池 (solar cell) 和 电 池 组 件 (module)， 其 过 程 包 括 硅 晶 片 清 洗 、 蚀刻、镀膜、网印和烧结等，做成太阳能电池片，把 太阳能电池片组装成一块太阳能电池板，即为电池 组件；下游是系统、零部件行业，将太阳能电池组件 与转换器、连接器等零部件组合，制作成发电设备。
据 最 新 报 道 [6]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 约 20GW， 其 中 中 国 占 33% 、 美 国 占 18% 、 中 国 台 湾 占 15% 、 德 国 占 11% 、 日 本 占 10% 、 韩 国 占 4% 、 其 他 占 9% 。 2009 年 世 界 原 料 硅 生 产 能 力 、 结 晶 硅 太阳能电池生产能力、结晶硅太阳能电池组件生产 能 力 和 薄 膜 系 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 分 布 见 表 1[7]。
表 1 2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 关 联
产品生产能力分布
%
国家/地区
原料 结晶硅 结晶硅太阳 薄膜系 硅 太阳能电池 能电池组件 太阳能电池
中国
18
47
54
16
美国
39
5
5
11
日本
12
9
4
16
欧洲
18
17
28
31
中国台湾
12
1
6
亚 洲 其 他 地 区 13
10
7
19
世界其他地区
1
1
中国在结晶硅太阳能电池和结晶硅太阳能电 池 组 件 的 生 产 上 占 有 绝 对 优 势 。2008 年 中 国 的 太 阳 能 电 池 生 产 规 模 已 排 名 世 界 第 一 位 ，2009 年 增 长 到 4GW， 占 世 界 的 37% ， 中 国 所 占 份 额 高 的 原 因 是 销 售价格低。 中日产品品质几乎没有差别，太阳能的 转化效率与日本产品相比也没有差别。 日本厂家 称，日本产品的目的在于寿命与老化速度，这要待 十数年后才知道效果。 但现在顾客重视的是价格与 转化效率。 3.3 世界太阳能发电市场竞争激烈
据 最 近 报 道 显 示 [4]，2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 达 到 6.43GW， 比 2008 年 增 加 6% ， 产 值 380 亿 美 元 。 同 年 欧 洲 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 4.75GW，占 世 界 的 74% ； 排 名 前 3 位 的 国 家 为 德 国 、 意 大 利 和 捷 克 ，合 计 4.07GW。 德 国 排 名 世 界 第 一 ；意 大 利 已 成为世界第二大太阳能发电的国家；美国太阳能发 电 装 机 容 量 485MW，排 名 世 界 第 三 位 ，2009 年 增 长 了36%。 另 据 报 道[5]，2008 年 世 界 太 阳 能 发 电 市 场 为 5.6GW， 累 计 扩 大 至 12.8GW； 预 计 2020 年 24GW， 累 计 扩 大 至 140GW；2030 年 120GW， 累 计 800GW； 2050 年 1TW，累 计 10TW。 2008 年 日 本 太 阳 能 发 电 市 场 约 230MW， 累 计 约 2.1GW； 预 计 2020 年 2 ~ 3GW， 累 计 34GW；2030 年 6 ~12GW， 累 计 100GW； 2050 年 25~35GW，累 计 500GW。
第 11 期
中外能源 SINO-GLOBAL ENERGY
· 33 ·Βιβλιοθήκη 太阳能发电的普及与前景罗承先
( 原 中 国 石 化 信 息 中 心 ， 北 京 100011)
摘 要 太阳能发电是摆脱对化石燃料的依赖，减少温室气体排放的重要手段之一。 太阳能发电潜力巨大，按照理想状况，
2100 年 世 界 能 源 需 求 的 64% 可 由 太 阳 能 提 供 。 2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 达 6.43GW ， 产 值 380 亿 美 元 。 同 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 达 到 9.34GW ， 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 约 20GW 。 中 国 在 结 晶 硅 太 阳 能 电 池 和 结 晶 硅 太 阳 能 电 池 组 件 的 生 产 上 占 有 绝 对 优 势 ，2009 年 底 中 国 7 大 太 阳 能 电 池 生 产 企 业 年 生 产 能 力 合 计 达 到 4GW 。 西 方 跨 国 化 工 、 石 油公司纷纷进入太阳能发电领域，其中日本企业表现尤为突出。 太阳能电池可分为结晶系、薄膜系、多接合系、有机 系等。 目前的主流是原料采用硅的结晶系(单晶硅、多晶硅)，市场使用最多的是结晶硅型太阳能电池。 薄膜系太阳能 电 池 提 高 效 率 和 降 低 成 本 的 余 地 较 大 ，CIS 型 市 场 潜 力 巨 大 ， 有 机 半 导 体 型 、 色 素 增 感 型 实 用 化 尚 需 时 日 。 降 低 成 本 是太阳能发电产业自立的关键。 太阳能发电技术开发可分为 3 个方面：实用化的结晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电 池等；可大幅降低成本的色素增感、有机薄膜等新型太阳能电池；太阳能发电装置的技术开发评价、市场化评价等。
第 11 期
罗承先. 太阳能发电的普及与前景
· 35 ·
制 度(Feed-in Tariff)，且 欧 洲 各 国 迅 速 推 广 ，需 求 急 速上升。 加上美国半导体厂家启钥式出售太阳能电 池生产装置后，几乎谁都能生产太阳能电池，于是 企 业 很 容 易 进 入 该 领 域 。 2007 年 后 日 本 的 地 位 滑 落 ， 被 德 国 的 Q-Cells 所 取 代 ，2009 年 美 国 的 First Solar 跃 居 首 位 。 与 此 同 时 中 国 飞 速 发 展 ，中 国 太 阳 能 电 池 厂 家 尚 德 太 阳 能 电 力 (Suntech) 成 功 投 产 后 ， 2005 年 在 纽 约 证 券 交 易 所 上 市 ， 一 跃 登 上 世 界 舞
关键词 太阳能发电 装机容量 太阳能电池 结晶硅 薄膜系 降低成本
1 前言 目前，全球正面临着气候变暖和社会发展两大
课题。 以石油为代表的化石能源日益枯竭，价格大 幅波动。 经济发展消耗大量的化石燃料，导致温室 气体排放量快速增长。 如何摆脱对化石燃料的依 赖，减少温室气体排放，已成为全世界亟待解决的 难题，而太阳能发电是从根本上解决这项难题的重 要手段之一。 2 太阳能发电潜力巨大 2.1 太阳能发电的由来
台，随之状况发生变化，中国有众多企业进入太阳 能 发 电 领 域 。 如 表 2 所 列 [7]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 前 10 位 中 有 4 家 是 中 国 企 业 。 2009 年 底 中 国7 大太阳能电池生产企业年生产能力合计达到 4GW， 相 当 于 全 部 日 本 厂 家 ( 年 生 产 能 力 1.5GW) 的 2.7 倍 ，其 中 尚 德 1GW、晶 澳 800MW、 英 利 600MW、 天 合 550MW、CSI 420MW、 林 洋 360MW、 太 阳 能 源 320MW，而 2007 年 只 有 1.6GW。
当光触及硅等半导体，半导体中的低能电子吸 收光能活化，形成高能电子流的基本原理，可追溯 到爱因斯坦光量子理论的光电效应。 现代形态的太 阳 能 电 池 是 1954 年 美 国 贝 尔 研 究 所 Pearson 等 3 位科学家发明的。 其后太阳能电池用于人造卫星、 灯 塔 等 的 电 源 ， 并 得 到 进 一 步 的 发 展 。 20 世 纪 70 年代，发达国家以国家级计划积极研究开发太阳能 发 电 ， 其 中 日 本 于 1974 年 开 始 的 国 家 “Sunshine 计 划”尤为突出。 太阳能电池是太阳能发电装置的核 心，用硅等半导体制作的太阳能电池是将太阳光能 直接转化为电能的变换器，半导体受日光照射产生 电流，但没有蓄电功能。
3.2 世界太阳能电池生产能力 新世纪以来，世界太阳能电池生产发展极为迅
速 。 2001 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 371MW[3]，2004 年 突 破 千 兆 瓦 ， 达 到 1199MW，2007 年 3710MW，2008 年 高 达 6823MW。 据 太 阳 能 发 电 咨 询 公 司 Solabuzz 发 表 的 资 料 [4]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 已 经 达 到 9.34GW， 高 出 上 年 的 6.85GW， 其 中 薄 膜 晶 体 占 18%。 中 国 大 陆 和 中 国 台 湾 的 太 阳 能 电 池 产 量 不 断 提 高 ，约 占 全 球 总 产 量 的 49%。 欧 洲 总 需 求 量 中 净 进 口 占 74%。
2.2 太阳能发电产业链 太 阳 能 发 电 技 术 包 括 太 阳 能 光 伏(PV)电 池 技 术
和 聚 光 太 阳 能 (CSP) 技 术 ， 本 文 论 述 的 太 阳 能 发 电 只涉及前者。 以硅为基础原料的太阳能发电产业也 分 为 上 、中 、下 游— —— 上 游 生 产 多 晶 硅 材 料 ， 由 原 料 硅砂(二氧化硅)经纯化过程冶炼出太阳能发电级的 多 晶 硅 (poly silicon)， 接 着 将 多 晶 硅 材 料 加 工 成 硅 晶 片(silicon wafer)；中 游 包 括 制 造 太 阳 能 电 池 (solar cell) 和 电 池 组 件 (module)， 其 过 程 包 括 硅 晶 片 清 洗 、 蚀刻、镀膜、网印和烧结等，做成太阳能电池片，把 太阳能电池片组装成一块太阳能电池板，即为电池 组件；下游是系统、零部件行业，将太阳能电池组件 与转换器、连接器等零部件组合，制作成发电设备。
据 最 新 报 道 [6]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 约 20GW， 其 中 中 国 占 33% 、 美 国 占 18% 、 中 国 台 湾 占 15% 、 德 国 占 11% 、 日 本 占 10% 、 韩 国 占 4% 、 其 他 占 9% 。 2009 年 世 界 原 料 硅 生 产 能 力 、 结 晶 硅 太阳能电池生产能力、结晶硅太阳能电池组件生产 能 力 和 薄 膜 系 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 分 布 见 表 1[7]。
表 1 2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 关 联
产品生产能力分布
%
国家/地区
原料 结晶硅 结晶硅太阳 薄膜系 硅 太阳能电池 能电池组件 太阳能电池
中国
18
47
54
16
美国
39
5
5
11
日本
12
9
4
16
欧洲
18
17
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中国台湾
12
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6
亚 洲 其 他 地 区 13
10
7
19
世界其他地区
1
1
中国在结晶硅太阳能电池和结晶硅太阳能电 池 组 件 的 生 产 上 占 有 绝 对 优 势 。2008 年 中 国 的 太 阳 能 电 池 生 产 规 模 已 排 名 世 界 第 一 位 ，2009 年 增 长 到 4GW， 占 世 界 的 37% ， 中 国 所 占 份 额 高 的 原 因 是 销 售价格低。 中日产品品质几乎没有差别，太阳能的 转化效率与日本产品相比也没有差别。 日本厂家 称，日本产品的目的在于寿命与老化速度，这要待 十数年后才知道效果。 但现在顾客重视的是价格与 转化效率。 3.3 世界太阳能发电市场竞争激烈
据 最 近 报 道 显 示 [4]，2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 达 到 6.43GW， 比 2008 年 增 加 6% ， 产 值 380 亿 美 元 。 同 年 欧 洲 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 4.75GW，占 世 界 的 74% ； 排 名 前 3 位 的 国 家 为 德 国 、 意 大 利 和 捷 克 ，合 计 4.07GW。 德 国 排 名 世 界 第 一 ；意 大 利 已 成为世界第二大太阳能发电的国家；美国太阳能发 电 装 机 容 量 485MW，排 名 世 界 第 三 位 ，2009 年 增 长 了36%。 另 据 报 道[5]，2008 年 世 界 太 阳 能 发 电 市 场 为 5.6GW， 累 计 扩 大 至 12.8GW； 预 计 2020 年 24GW， 累 计 扩 大 至 140GW；2030 年 120GW， 累 计 800GW； 2050 年 1TW，累 计 10TW。 2008 年 日 本 太 阳 能 发 电 市 场 约 230MW， 累 计 约 2.1GW； 预 计 2020 年 2 ~ 3GW， 累 计 34GW；2030 年 6 ~12GW， 累 计 100GW； 2050 年 25~35GW，累 计 500GW。
第 11 期
中外能源 SINO-GLOBAL ENERGY
· 33 ·Βιβλιοθήκη 太阳能发电的普及与前景罗承先
( 原 中 国 石 化 信 息 中 心 ， 北 京 100011)
摘 要 太阳能发电是摆脱对化石燃料的依赖，减少温室气体排放的重要手段之一。 太阳能发电潜力巨大，按照理想状况，
2100 年 世 界 能 源 需 求 的 64% 可 由 太 阳 能 提 供 。 2009 年 世 界 太 阳 能 发 电 装 机 容 量 达 6.43GW ， 产 值 380 亿 美 元 。 同 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 达 到 9.34GW ， 太 阳 能 电 池 生 产 能 力 约 20GW 。 中 国 在 结 晶 硅 太 阳 能 电 池 和 结 晶 硅 太 阳 能 电 池 组 件 的 生 产 上 占 有 绝 对 优 势 ，2009 年 底 中 国 7 大 太 阳 能 电 池 生 产 企 业 年 生 产 能 力 合 计 达 到 4GW 。 西 方 跨 国 化 工 、 石 油公司纷纷进入太阳能发电领域，其中日本企业表现尤为突出。 太阳能电池可分为结晶系、薄膜系、多接合系、有机 系等。 目前的主流是原料采用硅的结晶系(单晶硅、多晶硅)，市场使用最多的是结晶硅型太阳能电池。 薄膜系太阳能 电 池 提 高 效 率 和 降 低 成 本 的 余 地 较 大 ，CIS 型 市 场 潜 力 巨 大 ， 有 机 半 导 体 型 、 色 素 增 感 型 实 用 化 尚 需 时 日 。 降 低 成 本 是太阳能发电产业自立的关键。 太阳能发电技术开发可分为 3 个方面：实用化的结晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电 池等；可大幅降低成本的色素增感、有机薄膜等新型太阳能电池；太阳能发电装置的技术开发评价、市场化评价等。
第 11 期
罗承先. 太阳能发电的普及与前景
· 35 ·
制 度(Feed-in Tariff)，且 欧 洲 各 国 迅 速 推 广 ，需 求 急 速上升。 加上美国半导体厂家启钥式出售太阳能电 池生产装置后，几乎谁都能生产太阳能电池，于是 企 业 很 容 易 进 入 该 领 域 。 2007 年 后 日 本 的 地 位 滑 落 ， 被 德 国 的 Q-Cells 所 取 代 ，2009 年 美 国 的 First Solar 跃 居 首 位 。 与 此 同 时 中 国 飞 速 发 展 ，中 国 太 阳 能 电 池 厂 家 尚 德 太 阳 能 电 力 (Suntech) 成 功 投 产 后 ， 2005 年 在 纽 约 证 券 交 易 所 上 市 ， 一 跃 登 上 世 界 舞
关键词 太阳能发电 装机容量 太阳能电池 结晶硅 薄膜系 降低成本
1 前言 目前，全球正面临着气候变暖和社会发展两大
课题。 以石油为代表的化石能源日益枯竭，价格大 幅波动。 经济发展消耗大量的化石燃料，导致温室 气体排放量快速增长。 如何摆脱对化石燃料的依 赖，减少温室气体排放，已成为全世界亟待解决的 难题，而太阳能发电是从根本上解决这项难题的重 要手段之一。 2 太阳能发电潜力巨大 2.1 太阳能发电的由来
台，随之状况发生变化，中国有众多企业进入太阳 能 发 电 领 域 。 如 表 2 所 列 [7]，2009 年 世 界 太 阳 能 电 池 产 量 前 10 位 中 有 4 家 是 中 国 企 业 。 2009 年 底 中 国7 大太阳能电池生产企业年生产能力合计达到 4GW， 相 当 于 全 部 日 本 厂 家 ( 年 生 产 能 力 1.5GW) 的 2.7 倍 ，其 中 尚 德 1GW、晶 澳 800MW、 英 利 600MW、 天 合 550MW、CSI 420MW、 林 洋 360MW、 太 阳 能 源 320MW，而 2007 年 只 有 1.6GW。
当光触及硅等半导体，半导体中的低能电子吸 收光能活化，形成高能电子流的基本原理，可追溯 到爱因斯坦光量子理论的光电效应。 现代形态的太 阳 能 电 池 是 1954 年 美 国 贝 尔 研 究 所 Pearson 等 3 位科学家发明的。 其后太阳能电池用于人造卫星、 灯 塔 等 的 电 源 ， 并 得 到 进 一 步 的 发 展 。 20 世 纪 70 年代，发达国家以国家级计划积极研究开发太阳能 发 电 ， 其 中 日 本 于 1974 年 开 始 的 国 家 “Sunshine 计 划”尤为突出。 太阳能电池是太阳能发电装置的核 心，用硅等半导体制作的太阳能电池是将太阳光能 直接转化为电能的变换器，半导体受日光照射产生 电流，但没有蓄电功能。
