光伏发电站分析对.pdf

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1、世界光伏产业发展情况1.1 技术：晶体硅光伏电池仍然主导光伏发电市场，薄膜电池是未来太阳能电池发展的方向经过几十年的发展，人们先后研究过数十种材料的光伏电池。当前国际上最新的研发热点主要集中在低成本、高效率、高稳定性的光伏器件和光伏建筑集成应用系统等方面，并已取得了可喜的成果。但是，在光伏器件及制造技术方面，自光伏电池问世以来，晶体硅就作为基本的电池材料一直保持着主导地位，是目前国际光伏市场上的主流产品，2000年占世界光伏电池产量的80%以上。其实验室效率，单晶硅电池最高可达23.7%，多晶硅电池最高可达18.6%，工业化产品效率一般在13%15%。各种晶体硅电池技术发展情况如下：1）澳大利

2、亚新南威尔士大学多晶硅电池效率突破19.8%；2）日本京都陶瓷公司多晶硅电池效率达到17.1%（12.5cm12.5cm）；3）澳大利亚新南威尔士大学高效单晶硅电池效率已达23.7%；4）德国 ASE公司片状晶体硅电池效率为14.5%；5）美国 Astro Power（AP）公司的带状多晶硅电池效率为10.5%；6）日本三洋公司的HIT 晶体/非晶硅复合电池效率达18%；7）美国、日本、德国多晶硅铸锭240kg/炉，已能规模化生产。晶体硅太阳能电池的成本一般在23美元 WP/，销售价格在 34美元/WP 。预计晶体硅太阳能电池的主导地位在相当长一段时期内，还将会继续保持。由硅材料加工出适合制造

3、电池的硅片，要采用大容量的晶体生长或铸造装臵和价格昂贵的多线切割机，因而硅片成本较高。研究人员正在探索用切薄硅片、扩大平面晶体或者使用聚光等方法，力争把硅片的成本降低到0.8 美元/WP。据预测，在今后 510年间利用这几种方法有望把硅片的成本降低到1美元/WP，并将在 1520年间将进一步降低到接近0.5 美元/WP，这样，所生产的光伏电池组件的成本，就会从目前的 3 美元/WP降低到 1.5 美元/WP。随着光伏市场的发展，10年后光伏系统的价格将会降低到6 美元/WP，30年之后可以进一步降低到接近3 美元/WP。为实现这样的设想，高效率、低成本晶体硅光伏电池的研究开发是必需的。薄膜电池

4、是在廉价衬底上采用低温制备技术沉积半导体薄膜的光伏器件，材料与器件制备同时完成，工艺技术简单，便于大面积连续化生产；制备能耗低，缩短了回收期。太阳能电池实现薄膜化，大大节省了昂贵的半导体材料，具有大幅度降低成本的潜力，是当前国际上研究开发的主要方向。目前已实现产业化和正在实现产业化的有多晶化合物半导体薄膜电池（碲化镉、硒铟铜）、非晶硅薄膜电池，还有很有发展前景目前尚处于探索阶段的多晶硅薄膜电池。据估计，薄膜电池的生产成本可以随着其生产规模的扩大而降低，一旦技术上有重大突破，其成本可以降到 1 美元/WP以下。英国、美国和德国都在着手建设100MW 规模的薄膜太阳能电池生产线。估计到 2020

5、年薄膜太阳能电池的市场份额在整个市场中的比例将超过 50%。1.2 产业：近几年一些国际财团参与到光伏发电产业中，加速了光伏电池的产业化步伐光伏发电发展的初期主要是依靠各国政府在政策及资金方面的大力支持，现在已逐步商业化，进入了一个新的发展阶段。光伏发电的市场前景吸引了一批国际知名企业或企业财团介入光伏电池制造业。在20 世纪 90年代以前，介入光伏电池制造业的国际著名企业只有西门子，而现在进入该领域的大财团有荷兰壳牌石油公司、英国石油公司和美国阿莫科石油公获悉，司、阿科石油公司以及日本的京都陶瓷、夏普集团等，并且很快成为光伏发电领域的超级集团。2000年夏普的产量达 50.4MW，居世界首位

6、；京陶达42MW，居世界第二位；BP达 41MW，居世界第三位；超过了具有 20多年生产和经营光伏发电技术经验的西门子太阳能集团，成为光伏发电领域的龙头企业。这些大公司的介入，使产业化进程大大加快。预计今后 10 年光伏组件的生产将以每年增长20%30%甚至更高的递增速度发展，到2010年将可能达到 4 600MW/年的生产量，总装机容量将可能达到18GW。1.3 市场：由作为边远和农村地区的补充能源，向全社会的替代能源方向过渡光伏发电产业自20 世纪 80 年代以来得到了迅速发展，平均年增长率达到15%，近几年更出现供不应求的局面，其发展更加迅速，成为全球增长最快的高新技术产业之一。到200

7、0 年底世界累计安装的光伏发电系统总容量超过了1 300MW，光伏市场的结构为：36%用于为住宅、村庄和泵水系统供电；35%用作通信设备和远程设备的电源；24%用于并网发电；5%用于为计算器、手表和其它小型产品供电。近年来，世界光伏市场发生了很大变化，开始由主要为边远农村地区和通信设备、气象台站、航标灯等特殊应用领域解决供电问题，逐步向并网发电和与建筑相结合的常规供电方向及商业化应用方向发展。目前世界上已经建成了10多座 MW 级的光伏发电系统，光伏发电技术和其它可再生能源技术一样成为全球减排温室气体的重要技术手段。例如德国近年来并网发电光伏组件的安装容量达到33MW，其中仅 1997 年一年

8、安装的光伏组件就达10MW。到 1995 年，美国并网发电的光伏系统，已达到12MW 的装机容量。全世界已有6 个 MW 级的联网光伏电站，最大的一座容量为6.45MW。世界各大公司纷纷制定和实施扩大规模的计划，总计新增光伏组件生产能力达263.5MW/年。可以说，光伏发电技术及其产业正在腾飞。2 我国光伏产业发展情况2.1 技术：光伏电池技术不断进步，与发达国家相比有差距，但差距在不断缩小我国的光伏电池技术是从60 年代发展空间用太阳电池开发起步的，地面用光伏电池的生产是从 1970 年代初开始，主要的低成本技术及生产能力则在80年代中期建立起来。经过十多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的

9、发展，光伏电池转换效率不断提高，目前单晶硅电池实验室效率达20%，批量生产效率为14%，多晶硅实验室效率为12%。到 1999 年，我国光伏电池的主要产品是单晶硅电池和非晶硅电池，多晶硅电池只限于实验室和中试产品，但在 2000 年之后，多晶硅产品逐步走出实验室，开始形成规模生产，目前批量生产效率为11%。与发达国家相比，技术差距在不断缩小。2.2 产业：2000 年以后，我国光伏产业又一次进入快速发展期，但整体发展水平仍然落后于国际先进水平，参与国际竞争有一定的难度我国光伏电池生产线的建立有两个高峰期，其一为 80 年代，共引进 7 条总计4.5MW 的生产线，这些生产线规模小，技术为国外

10、60、70年代的水平，设备陈旧，加上硅片等原材料供应不足等原因，这些生产线开工不足的情况普遍存在。1999年以后我国进入又一光伏电池生产线建设高峰期，新建的光伏电池生产企业有无锡尚德、保定英利、浙江中意、上海国飞、天津京瓷等，生产线规模在2 10MW，技术先进，并且浙江、保定已经开始多晶硅太阳电池的生产，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打光伏电池产品的局面。此外，一些光伏电池的老企业包括云南半导体、宁波太阳能电源等也新上了几条规模均在几个MW、技术较为先进的生产线。2003 年国内光伏电池的生产能力约20MW，但光伏组件的封装能力约50MW，远大于光伏电池的生产能力。虽然到 2002 年底，我

11、国已有近20MW 的光伏电池生产能力，但实际生产量仅为 4MW 左右，占世界光伏电池实际生产量的1%左右。生产能力不能充分发挥的主要原因是，生产线规模偏小、产品价格偏高等。这 10多家光伏电池制造厂，总的规模仅相当于国际上一个中等规模生产厂的水平，平均每个企业实际年产量只有500kW左右，不足以维持正常的生产，更谈不上提高质量和降低成本。尽管在 2003年企业发展速度加快，但是由于规模小和技术等原因，在20022003年国家实施的总装机容量20MW 的“送电到乡”项目中，国内生产的光伏电池的应用量不足10%，错过了这一市场时机。造成这种局面也是由于投入不足，既缺乏政府扶持，也缺乏大企业的投入。

12、而国外光伏电池的主要业主是传统能源大公司，如石油财团或发电设备制造企业等，而我国参与这一行业的都是新建企业和小型企业，在技术水平和资金投入方面很难参与国际竞争。2.3 市场：近期内我国光伏发电市场仍将是为无电地区供电为主，有一定的市场潜力，但也有局限性。2001年及以前，我国光伏产品的年销售量均保持在34MW，其中单晶硅产品占 80%，非单晶硅产品占20%。2002年，送电到乡项目使市场年销售量猛增到20MW，光伏系统保有量达到40MW 左右。从市场份额上看，光伏发电在2000年前的主要应用领域是：通讯行业占 40%50%，农村电气化行业(主要包括户用光伏系统和乡村级光伏电站)占 40%左右，

13、其它领域占 10%左右。但 2002年当年农村电气化领域的市场份额占到 85%以上。1)户用光伏系统：户用光伏系统和独立光伏电站是解决我国边远无电地区居民和社会用电问题的重要方式。到2002年，全国累计推广10100Wp 的户用光伏发电系统近 30 万台，光伏电池组件总功率6 MW 左右，其中 1020WP 的小系统应用较多。随着边远地区经济发展和农牧民收入水平的提高，户用光伏系统存在一定的市场潜力。2)独立/村级光伏电站：几个千瓦到兆瓦级的独立光伏电站具有质量稳定、维护方便、安全可靠、故障率低等优点，适用于人口相对集中的无电县、乡、村，预计到 2003 年底，小型独立光伏电站的总容量将达到2

14、0MW。3)并网光伏发电系统：对于联网的光伏发电系统，由于在电网覆盖的地区，光电应用成本太高，目前没有竞争力，因此我国只在 1997 目前，除了通信等专业化应用的场合之外，国际光伏发电系统的市场主要是依赖政府政策营造的，例如发达国家的屋顶计划和对外援助行动，主要以政府资金拉动光伏发电系统的市场。而我国的光伏发电系统市场主要是特殊需要和无电边远的农牧业地区需要。我国尚有大约 2 000多万人口的农牧民生活在无电的农牧区，60%的有电县处于缺电甚至严重缺电状态，主要分布在西北和西南等地区，这些地方通电率低的原因在于：地广人稀，用电水平很低（人均年用电量仅为120kWh），农村输配电网难以建立；经济

15、条件差，电力建设资金严重匮乏；气候、交通条件差，电力建设施工和运行管理困难。而另一方面，大部分无电地区太阳能资源丰富，是光伏发电的主要市场之一，开发潜力大，如果有50%的农村无电户利用光伏发电系统来解决用电问题，每户平均使用20W，则光伏发电系统的总需求量即可达120MW。如果达到初级电气化的水平，则每户需要100 W，总需要量将为 600MW。据测算，在距电网距离大于20km，供电负荷小于10kW的地区，光伏发电具有竞争力。因此，尽管光伏发电系统价格昂贵，应用地区自然条件恶劣，但在这些已经有 50 多家从事太阳能光伏发电系统销售的企业，他们大多数为民办企业。2001 年 9 月，世界银行/全

16、球环境基金“中国可再生能源发展项目”正式启动，该项目的主要活动内容之一是利用2 550 万美元的赠款支持在内蒙古、甘肃、青海、新疆、四川西部和西藏等六省区推广共 10 MW 及以上的光伏发电系统，其中1 500 万美元将直接作为补贴，推动光伏市场的发展。这些项目和送电到乡项目以及其它农村电气化项目将在近期对我国光伏发电的技术发展、生产和市场开拓等起到积极的作用。但是必须看到，光伏发电的农村电气化市场总的容量，仅相当于目前世界上一年光伏电池的生产量。在电网不能吸纳光伏发电的电量之前，我国光伏发电系统的市场是十分有限的。一慨况太阳能发电是指将太阳辐射转化为电能的技术。其中一类，是利用半导体 pn结

17、器件的光伏效应，把太阳能直接转换成电能，称为太阳能光伏发电。另一类，把太阳辐射转换成热能，再利用热能进行发电，称为太阳能热发电。太阳能发电的历史，最早可追塑到19 世纪末光电效应的发现，和其后1905年爱因斯坦所做的量子化解释。“太阳电池”(Solar Cells)一词出现在 50 年代初，1954 年美国贝尔实验室研制出第一只扩散pn结单晶硅太阳电池，其转换效率达到6这是继晶体管发明之后，晶态固体理论结出的又一硕果由于太阳能发电拥有无污染，安全，长寿命，维护简单，资源水不枯竭和资源分布广等特点，太阳能发电被认为是二十一世纪最重要的新能源太阳屯池的发明，为人类空间科学技术的发展提供了一项重要的

18、能源从五十年代至今，太阳电池作为空间能源，起着不可替代的作用空间应用首先要求电池的高效率(功率重量比)和可靠性，空间应用单晶硅太阳电池组件的效率(AM0)已从最初的a提高到现在的16-18%；近几年发展的高效砷化镓基系(GalnPGaAs Ge)叠层电池组件效率(AMO)已达 26-27。太阳电池的地面应用，长期受到价格昂贵的制约它的发展大体可以分为三个阶段：起步：从 70 年代至 80 年代中期，世界光伏发电累积装机容量只有30MW 左右，主要用于无电网地区和特殊场合作为独立电源系统。成长：80 年代末一 1996 年在世界各国大规模国家光伏发展计划的推动下，世界光伏工业平均年增长率达到13

19、%在太阳电池效率不断上升的同时，随着制造规模的扩大，成本持续下降。大发展：1997年以后(2002 年)，受到日、德、美等西方发达国家屋顶计划的刺激，世界光伏工业的发展加速，平均年增长率达到36，发电方式也从离网应用发展到并网发电 目前世界光伏发电累积装机容量已经超过1500MW；太阳电池商用组刊：效率达到15-18 商用发电成本在o15025美元仟瓦时之间，在不少领域和地区已经具有相当强的竞争力。2002 年世界光伏工业产量已达595 MWp，相当于 5 亿美元，正在形成规模宏大的产业。2002年 8 月 MrHarryShimp(BPSolar 总裁)宣称：世界最终将走向可再生能源在 20

20、-25 年后液态碳氢化合物的储量开始下降我们现在正处于这样的一段时间窗口，从传统能源转变到可再生能源。为了使光伏发电能够替代相当一部分传统能源，使能源结构发生重大的变化，成为二十一世纪最重要的基础能源之一，还需要光伏工业和技术有20-30 年持续的加速发展光伏界任重而道远然而，只要不断引入新工艺，进行深入的基础研究，这是可以实现的日本、欧洲和英国不同地区的市场开拓计划，增加了太阳电池的市场需求，光伏将长期保持高速度增长，即便有时由于经济环境的影响，暂时有些波动，也不会改变这一长期发展趋势RoyalDutchShell认为，未来儿十年，将迎来可再生能源的高速增长图1 给山预计的从 2000203

21、0年日本，欧洲、美国太阳电池装机容量的大幅度增长。二产业竞争目前光伏工业已度过幼年时代，而进入羽翼串满的大规模工业生产这一发展带来了机遇，也带来了风险，并伴随着激烈的竞争，燕井和集中。图2 示出日本、欧洲、美国和整个世界光伏产量从1983年到现在呈指数式增长的情况，以及预计到 2010 年的发展趋势 世界光伏制造业和市场主要由美国、日本和德国所主导。世界十大光伏制造商中有8 家来自这三个国家，2000年三国光伏安装容量约占世界的 75。美国的优势和日本的堰起长期以来，美国的光伏技术和产量是相对领先的美国先后发明了单晶硅太阳电池(美国贝尔实验室)、非晶硅太阳电池(美国 RCA公司)、高效 GaI

22、nP/GaAs叠层太阳电池(美国可再生能源实验室，NREL)从 70 年代中期起，美国高度重视新能源发展，提出了多个新能源发展计划1986 年以后，美国光伏产量一直保持每年 20的速度增长然而，日本和欧洲在1997 年后加速发展，日本的平均年增速达到52，欧洲的平均年增述达到32。日本和欧洲先后在1999 年和 2002年左右赶上和超过美国。欧盟联合研究中心、可再生能源局的MrAmulfJger-Waldau 评论指出：欧洲正在实现自己 2010年的目标，尽管不那么雄心壮志 然而，如果日本、美国和欧洲目前这种光伏生产能力的增加趋势得以继续下去，而欧洲又没有做出额外的努力，那么，到2010 年日

23、本将在世界光伏市场上占支配地位，拥有超过75的市场份额光伏产业的竞争趋势在所参与的公司之间袁现为产业的集中和兼并图3 示出光伏电池产量世界排名最大的10 家公司所占的市场份额 他们总共占世界市场83在这 10 家公司中，日本有 4 家：Shap，Kyocera，Sanyo，Mitsubishi (EIectrio和 Heavy)其中 Shap公司产量最大，占市场份额22。Sharp 公司 Sharp公司的发展是根典型的。Sharp 公司 1997 年 6 月宣布，到 1998年将建立 20MW 生产厂，并且根据需求，还可扩大获悉，到150MW 2002年 2 月，又宣布 2002 财政年度末扩

24、大到200MW Sharp 在 1997 年作上述宣布时，是引起怀疑的，因为它当时的生产能力只有51010MW 年然而，2001年 Sharp 销售达到75MW 变成世界第一，占 19的份额，2002年 7 月 23日 Sharp 在新闻发布会上宣布，生产能力达到 148MW，完成了 1997 年预定的目标日本光伏公司在实践自己宣布的时间表方面比较美国和欧洲公司更为可靠。这种发展趋势将影响到中、小公司的生存和发展。如果大公司利用他们的成本优势向消费者提供更廉价的产品，消费者将买更多太阳电池系统，Pv市场将加速发展 为抵抗大公司的价格压力，小公司需要有自己的特色，或能提供更先进、更廉价的太阳电池

25、技术 PV工业的发展和评价的变化，还吸引了一些传统的重工业公司开始投资于太阳电池产业。如Mitsubishi Heavy 2002年秋建立了 10Mwa-Si电池生产线现在，PV制造业已被日本工业界视为关键工业，提出日本不应向中国和亚洲其他国家转移。三美国、日本、欧盟PV工业路线图 3 1 羹国光伏工业路线图(2 0 O O 2 O 2 O)美国 PV工业路线图(图 4，表 1)的宗旨是帮助美国光伏工业取得成功保持美国光伏技术在国际上的领先地位，使之成为主要的盈利力量。为此，计划要求 PV产量保持 25年增长率。到 2020 年，PVL业年产?000MWp，其中 3200MWp 用于美国国内，

26、并成为150亿美元年的产业。图 4 为路线图计划的美国PV32 业的生产能力和产量的增长。同时，降低 PV系统的终端用户成本(包括运行和维持费）到 2010 年 3美元瓦(Ac)，2020年 15 美元瓦（AC)2030年满足 10美国峰电生产能力。25 年内，美国 PV工业提供 15万人就业。然而，美国 PV工业路线图计划大部分PV产量用于出口不像日本有一个加速膨胀的国内市场，这可能是美国为什么失去了保持多年的市场领先地位，而落后于日本和欧洲。而且，美国最大 5 家制造商(BPSolar，ShellSolar，AstroPower，ASE Americas 和 UnitedSolarSyst

27、ems)中 3 家属欧洲公司。在未来 20 年，为使美国 PV工业发展为世界领先计划要求国家实验室、大学和 Pv。公司合作，遵循熟知的国家范例。PV计划帮助建立全国的努力，支持在基础和应用研究和发展(R&D)，制造技术(Manufacturing Technology)，系统工程和市场应用(Systems Engineering&Applications)之间建立合作关系 参加的单位有；国家光伏中心(NCPV)相关国家实验室(NREL，Sandia,Bmokhaven)和来自美国40 个州的 180个领先 PV公司、大学和单位。美国 PV公司完成合同，分担完成合同经费50，集成研究成果和他们自

28、身的努力，并应用于制造工艺和产品。工业界一般对基础、应用研究和发展(R&D)起支持作用，但当技术发展到制造利商业化阶段时，则以工业界为首。美国大学同国家实验室和工业界紧密合作，从事先进的R&D，揭示基础科学现象，产生创新概念，为明天的PV科学和工程提供丰富的学习基地。NCPV 相关国家实验室(NREL，Sandia,Brookhaven)对 PV界进行合同管理，提供技术支持，对材料和器件特性分析，研究基本概念，以及对材料、器件和工艺进行创新性研究。国家实验室在技术发展早期阶段起领导作用，而技术接近商业化阶段时提供手段上的帮助。研究计划联邦经费，由国会每财政年度拨款，经能源部光伏中心和NREL组

29、织分配，将公司、大学和研究所统合在三个层次工作中：RAD；Manufacturing Technology；SysmsEnginring&Applications。联邦经费的分配，以1999年为例，在 0 722 亿美元的联邦支持经费中，三个层次各占 47，26和 27 PV公司在 R&D工作中占 29，而在制造技术和系统工程方面起支配地位。过去 10 多年，美国花费 17 亿美元公共基金发展光伏技术2001年美国支持PV计划 47 亿美元，其中联邦政府支持066 亿美元 33个州采取了措施，促进 PV发电公平联网。目前，主要还是离网应用，市场潜力很大。联网 PV近年来发展也很快 主要在传统电

30、价高于457 美元 W的 15 个州。美国 Clinton总统 1997 年提出了 PV系统百万屋顶计划，以促进户用 PV联网系统的发展从 1997年以来，已安装了 15 万个产用 PV系统。联邦政府和许多州，通过减免税收等促进PV联网系统的发展。然而，由于美国政治形势(如退出京都议定书等)，对百万屋顶计划缺乏专门的预算支持，所以它对美国Pv工业发展所起的加速推动作用不像在日本那样显著。32 日本光伏工业路线由 (2000 2030)日本计划的基本目标是将新能源作为国家的能提供始这是由 1993 年“新阳光计划”(NewSumhinProject)确定的，“新阳光计划”是 1974 年第一次石

31、油危机期间日本制定“阳光计划”的延续。在新阳光计划成功的基础上，2001年制定了”先进的 PV 发电计划(AdvancedPVGeneration)优先考虐降低对进口石油的依赖(占日本能源消耗53)和本在京都议定书(KyotoProtoc01)中减排温室气体的承诺(2008-2012 年比 1990年减排 6拟通过发展新能源、节能和核能来实现。然而，最近有些问题使核发电受到愈来愈大的反对日本温室气体排放同1990 年相比，1999年增加了 68，估计 2010 年将增加 74。也就是说按京都议定书中减律温室气体的承诺，日本需要降低13.4的温室气体排放在2010 年使新能源供应占日本总能源供应

32、的92计划纲要提出 45 条措施(征收环境税等)，要求能源公司实现一定的新能源份额：自己建新能源发电或购买，以促进光伏发电和风力发电等可再生能源和节能技术的发展。日本新能源计划的另一特点是提出明确的“繁荣市场”目标，为新能源发展提供依据。这是有竞争力的、成功的。如2000 年计划在日本安装400MWp，基本实现了，只延后一年；2010年 4.8SGWp 的目标，从生产和市场的增长看，也将会实现日本提山第一个 PV魔顶计剃(94-96 年，7 万户用)，每套(3.5 3.7 kWp)安装经费补贴50。使成本从1994g2百万日元 kWp降到 1996 年 I百 20 万日元凡 Wp。通过增加产量

33、和PV建筑集成，1997-2001 年平均系统的价格从 l 百万降低到 75 万日元 kWp，虽然补贴率逐渐下降。到 201030-50 万日元/kWp，kWp价格目标也应当可以实现。日本还有一些地方政府增加额外补贴，PV系统增长速度明显加快由于这一计划，日本到2001年底己安装 PV系统 441MWp，其中屋顶系统 309MWp 为实现低成本PV系统的大规模生产，建筑公司起着重要的作用。在日本每年建大约奶万新楼，约50PV系统是随新楼出售的。PV集成建筑的成本降低，使成本返问只需要4-15 年，而 PV系统的寿命为 20-25 年，促进了市场的发展和公司投资。经过 NEDO 计划 30 多年

34、的 PV 发展，市场上只剃5-6 家日本制造公司(Sharp，Kyocera Sanyo Electric，KanekaSolartech，MitsubishiHeavylndustries等)，集中形成了 PV：工业相关产业链 几乎占世界生产能力的 50(200 MW)2001年世界市场太阳电池销售45(176MW)在日本。这一份额还会上升。在对“新阳光计划”评价的基础上，日本NEDO 提出了 30 年 PVR&D 和开发市场路线图(图 6)比较“新阳光计划”，参加单位减少。除增加产量外，更着重降低PV系统的成本，以30 日元Wp为目标。支持产业化、工业化技术(支持 50)和新 PV技术的研

35、究(支持 100)。包括：(1)发展先进太阳电池组件：a-Si/-Si：Kanaka and Mitsubishi Heavy lndustries：2005年=12组件面积 3600gmcm2；100YWp(按照 100MWp 年计算)CIS：Showa Shell Sakiyuki(玻璃衬底)and Matsushita Electric(不锈钢卷衬底）：2005年：=13，组件面积 3600cm2；100元人民币 WP 超高效化合物电池GalnpGaAs 3 结叠层电池，目前效率32%聚光电池：Sharp(cell)，Daido Steel(module；concentrator)and

36、DaidoMetal2005 年：=40;1OOY Wp 多晶 Si 电池：KawQkiSteel，SumitomoMe 山，Sharp，支持太阳能级硅的研究，2003 年：=131515cm2；147元人民币/WP CdTe：停止(2)发展评价，再循环和其他系统构成技术：AIST,JET，Sharp，ShowaShell，Asahi Glass，AIST,PVTE(3)新一代 PV系统电镀 CulnS2 薄膜电池：Sinko Electric 纳米结构Si 薄膜电池：AISt Kyushu Uniersity,Toppan Printing Stanley,Nippon SheetGlass

37、 SIGe 基电池：TohokuUniversity 固态染料敏化电池：University of Tokyo，RITE，TIT 低成本制造工艺 CAT-CVD：JAISt Osaka University，GifuUniversiy-FeSi2 电池：System Engineers，AIST 超效率限制：Asahi Glass si球电池：Clean Venture21(Hamakawa,Wada,Matsushita Electric)低成本、高效率染料敏化电池：AiSt Sumitomo Osaka Cemen,Furukaw Macninery,HaYashibara，Biochem

38、icai Lab，Sharp 33 欧盟光伏工业路线图欧盟的白皮书“EnergyfortheFuture；Renewablesources Of energy”和绿皮书“Towardsa European strategy for the security of energy supply”提出的目标是，为达到京都议定书(Kyoto Protoc01)中减排温室气体的要求和减少对能量进口的依赖，总能量消耗的12和电能的 22必须由可再生能源产生，如图7 中的红线所示应当承认，欧盟在可再生能源的利用和环境保护方面的进展，是世界领先的。欧洲议会将在 2004-2006 每年 10月发表评估报告到

39、2010年光伏系统总安装生产能力达到3000MW，为 1995 年 100 倍图 8 示出欧盟可再生能源发电量的增长(1997-2010 年)，主要 PV公司有：lsofoton，RWESolar，Photowati，Eurosolare欧洲国家之间光伏市场条件差别很大，类似于美国各洲，从而各国采取不同措施促进其发展 如德国计划 2003 年完成 10 万屋顶计划(减息贷款)：2000年颁布可再生能源法案；实施投资补贴，对新 PV系统减少关说 5。2001 年德国安装PV系统 75MWp，相当于世界市场20，成为最大的进口国。RWE Solar 和 Deutsche Cell 新增加的生产能力

40、可以弥补这一情况。到2002年 8 月 10 日 KfW银行宣布还有 41 MW PV 系统新贷款。德国联邦议会财经委员会支持将太阳电池系统安装计划从350MWp 增加到 1000MWp。意大利提出 1 万屋顶计划，实施经费补贴。屋顶 PV系统联网，以促进集成建筑应用。2001 年欧盟销售 937MW，占世界市场236。除晶体硅外，还发展薄膜电池。继日本公司成功发展a-Si 电池后，也开发窄带隙材料，发展 a-Si c-Si叠层电池。到 2020 年，欧盟计划将安装太阳发电54GW，提供 290 000就业机会。实现这些发展的条件是，太阳发电可以公平的进入电网。四第二代太阳电池薄膜太阳电池20

41、01年世界光伏工业产量为396MWp，其中约 85源自晶体硅电池(所谓第一代太阳电池)晶体硅屯池效率高、寿命长、投资风险小。今后，除发挥规模效益外，捉高效率、降低成本仍然是晶体硅电池组件研发的重要课题。如发展：廉价的太刚能级硅衬底：非晶硅/多晶硅异质结构(HIT)；陷光结构：以及等离子，吸杂，快速热处理等低成本工艺。然而，问题是如要保持高速增长，廉价的太阳能级硅材料是否供应得上。如果假定光伏电池年增长率为27，到 2010 年晶硅电池达到 1500 MWp 年，需要 12000 吨硅材料，相当于现在世界硅总产量的一半。薄膜光伏电池(所谓第二代太阳电池)工艺，经过多年的研究利发展，现正从试生产线

42、转变到工业规模主要包括非晶硅(a-Si)，碲化镉(CdTe)和铜铟(镓)硒(Cl(O)Se)。这些薄膜电池，不用硅片做原材料(300 微米厚)，而是在玻璃等廉价衬底上沉积压微米到微米量级的半导体有源层，因此可望大幅度降低材料成本。薄膜电池在制造上还有很大优点，它采用低温工艺，成目倍增加电池制造面积(从硅片约100 平方厘米增加到玻璃基片1 平方米)随着 PV市场的扩大，薄膜光伏电池的增长会加速。多种迹象表明，年产50 MWp 的薄膜光伏电池生产线不久将实现然而，为在 2010 年达到 50的光伏产量份额，薄膜光伏电池必须年增长40。非晶硅电池薄膜光伏电池中，非晶硅基系电池发展比较成熟 从 80

43、年代规模试生产以来，经过材料性能和器件结构的改进，从单结 a-Si 到 a-Si a-SiGe 叠层，再到 a-Sipc-Si(微晶硅)叠层，非晶硅基系电池组件的稳定效率已达到10。例如日本 KanekaSolarteeh 发展非晶硅电池有20 多年了。1999 年达到规模生产。该公司 Yvanamoto发现，可在 200淀积 a-Sc-Si 叠层屯池，申请了专利。而 以 前 的 一 些 重，专 利(a-Si：Hsolarcell，Carlson，RCAl976；pina-Sisolarcell，Hamakawa，OsakaUniv1978；Illltaleda-Sisolarcell，Kuw

44、ano,Sanyo 1979和 a-SiC a-Si heterojunction solarcell。Tawada KANEKa1981)到 2002年到期，所以 a-Sc-Si 叠层电池有重要的经济前景。按 40Mwp 年计算，这种a-Se-Si 叠层电池的成本为晶体硅(c-Si)电池的 12现在 Kaneka生产能力达到 25MWp 年，2002 年出口 15MWp 2003 年起将要增加到40MWp。Kaneka生产的 a-Si 组件效率为 8，20 年之内效率保有 80以上。2001年 Kaneka生产的 a-Spc-Si 叠层屯池效率 1O 5，1O年之内保证效率不低于 98。该公

45、司计划：2005年，a-Sc-Si 叠层组件效率 12，系统价格 1百 20万日元 3kWp。2006年，a-Sc-Si 叠层组刊：效率 13，系统价格 1 百万日元/3kWp 2010 年，a-Sc-Si 叠层组件效率 16，系统价格 60 万日元门 kWp 值得注意的是，叠层电池的效率取决于所接受的太阳光谱在标准太阳模拟2S条件下测试 a-Sc-Si 叠层组件(3738em2)效率 11.57，功率输出 4324W：而在Otsu Shiga 户外 ft=31 80)测试效率 123，功率输出 460W。itsubabi Heavy lndustriee新进入 PV 2 业。计划 2002

46、年秋投产 a-Si 电池 10MW 年。Mitsubishi的 a-Si 单结电池效率 8(初始效率 10，约 34 月后光致退化趋于饱和，稳定效率8)长期在JQA户外实验表明，稳定效率不变，寿命可达2025 年Mitsubishi正利用 c-Si a-Si 叠层结构改进效率达到12，Mitsubishi组件有 50looV 高电压，功率输出24-100Vp。日本 NEDO 计划 Kaneka Sola-tech和 Mitsubishi Heavy lndustries 2005 年 a-Si c-Si 叠层电池=12，组件面积 3600em2；100 日元 Wp (按照 1OOMWp年计算)

47、Sanyo Eleotrio在 1975始研发 a-Si 太阳电池。1980年规模生产 a-Si 电池应用于计算器等，目前 Sanyo的 a-Si 组件生产能力为 5MWp 年。美国 United Solar SystellaS公司是 Energy Conversion Devices，Inc,(EC0)和 N VBekaer SA(BESS Europc)合资经营的。2001 年销售 38 MW 不锈钢柔性衬底 a-Si a-SiGea-SiGe 三结叠层电池目前年产 5MW 2002年 6 月 24 日开典的新厂年产30MW 生产线是高度自动化的，可同时在6 卷不锈钢上淀积非晶硅，每卷不锈

48、钢长 15 英里铜锗硒电池 CIS电池组件具有比较高的转换效串和稳定性，实验室效率达到 18,8。现己开始小规模试生产如美国Shell Solar 拥有世界第一条CIS薄膜电池生产线，组件效率 11 2001 年销售 CIS组件 04MW。日本计划：2005年，玻璃村底 (Showa Shell Sekiyuki)和不锈钢卷衬底 (Matsushita Electric)CIS电池组件面积 3600cm2=13，组件成本 100日元 Wp(按照100MWp 年计算)还计划发展电镀CIS 薄膜电池(Shinko Electric)碲化镉电池(CdTe)CdTe薄膜电池组件效率达到9，实验室效率达

49、到16,4 美国 First Solar 建立了 5MW 年生产线，并酝嚷用快速热蒸发技术扩建100Mw 年生产线。由于 cdTe 电池效率较高，生产技术比较简单，美国NREL 薄膜光伏计划中包含了 CdTe电池项目。然而，Cd足有毒组分元素，日本 NEOO 在新光伏计划中己停止了CdTe电池项目去年欧盟已禁止含Cd的电子元器件进口 所以，去年日本松下电器公司的一条计算器用 CdTe电池组件生产线已停产总之，对 CdTe电池的前景，看法不一，见仁见智。对于 CdTe电池毒性问题，美国有专家认为，生产过程中的污染已经解决电池产品散布污染问题，可以通过回收破损电池来解决。而澳大利亚UNSW 的 M

50、 Green教授认为：利用毒性材料的电池技术，不管它有多少优点，终将在商业竞争中桩淘汰，而代之以对环境友好的工艺最近，国际绿色和平组织给美国California能源当局的一份通报显示了该组织对 PV毒性问题的关切。通报指出，“有许多 PV技术术(CdTe 电池除外)对环境都没有什么不利影响，可以满足 Califomia能源当局的投标要求”。有些公司对此问题已有所洞察，据报道 Matsushffa 公司将停止 COTe 屯池组件：的生产。五。第三代太阳电池在第二代太 N1电池的基础上，将会发展第三代光伏太阳电池M Green 教授提出，它们应当拥有以下的特征，薄膜化、高效率(高于单结电池的效率)