光伏產業(yè)報告2010-10-18概述光伏產業(yè)介紹 光伏發(fā)電一.光伏產業(yè)介紹光伏定義光伏興起的背景光伏產業(yè)鏈光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀光伏產業(yè)的未來1.1光伏定義

太陽能光伏效應，簡稱光伏(PV)，又稱為光生伏特效應，是指光照在不均勻半導體或半導體與金屬組合的部位間產生電位差的現(xiàn)象。1.2光伏興起的背景21世紀三大支柱產業(yè)

信息，能源，材料b.自然界能源的主要形式

水力發(fā)電，化石能源，風能，地熱能，核能，太陽能等1.2光伏興起的背景現(xiàn)代人類社會的能源構成1.2光伏興起的背景d.能源危機

1.2光伏興起的背景e.環(huán)境污染（1956-1996）

可再生能源，取之不盡，用之不竭；清潔能源，地球環(huán)境得到保護；工作時無傳動部件，無噪音，使用壽命長，攜帶和安裝方便f.太陽能特點傳統(tǒng)發(fā)電技術對環(huán)境污染日益加劇，溫室效應導致全球年經濟損失達4300億美元1.2光伏興起的背景g.光伏興起

當煤、石油、天然氣等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經濟發(fā)展的新動力。光伏產業(yè)正在興起。1.3光伏產業(yè)鏈非晶硅電池玻璃電池發(fā)電系統(tǒng)鍍膜硅烷控制系統(tǒng)1.3光伏產業(yè)鏈晶體硅電池1.3.1硅的冶煉石英砂為二氧化硅，中國儲量豐富冶煉過程簡單，技術難度低，國內大量生產粗硅純度為95－99％,可用于合金摻雜，如變壓器上的矽鋼片1.3.2硅的提純提純方法三氯氫硅氫還原法（SiHCl3，改良西門子法）硅烷法（SiH4）四氯化硅氫還原法（SiCl4

）二氯二氫硅還原法（SiH2Cl2

）從粗硅到高純硅，價格漲幅近100倍1.3.2硅的提純硅的提純特點龐大的化工系統(tǒng)，反應過程復雜，系統(tǒng)化配套要求高建設周期長環(huán)境污染可能性大——要求閉式循環(huán)多晶硅生產技術含量高高投資額，高風險高利潤石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.3.2硅的提純公司國家產量（t,2004）世界產能比海姆洛克(Hemlock)美國700025％瓦克(Wacker)德國550017.8％德山曹達(Tokuyama)日本480017.1%三菱硅(Mitsubishi)日本27009.6％先進硅(ASiMi)美國26009.3%MEMC美國22007.8%太陽硅(SGS,SolarGradeSiliconLLC)美國22007.8％住友(Sumitomo)日本7002.5%石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅~28000t60%1.3.3硅棒（錠）1.單晶硅棒——直拉法2.多晶硅錠——鑄造法注：硅的熔點是1420℃

石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.3.3硅棒（錠）單晶硅棒（直拉法）Since1980石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅單晶融化單晶生長單晶硅棒1.3.3硅棒（錠）多晶硅錠（鑄造法）石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅多晶融化冷卻凝固切方1.3.4硅片硅棒通過線切割，切成180微米左右厚度的硅片石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅多晶錠多晶硅片1.3.5硅晶電池硅片通過擴散、絲網(wǎng)印刷、燒結等步驟，形成能夠將光轉化為直流電的器件石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.3.6硅晶組件單片晶硅電池（125x125mm）的電壓大概為0.55V，電流為4.5A,功率約為2.5W單片功率太小，無法直接使用，因此將電池串聯(lián)和并列，達到所需要的電流電壓條件（一般為12V或24V）組件規(guī)格一般為165W,175W,180W（8x9片）和230W（8x12片）石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.3.6硅晶組件單片焊接串焊疊層層壓裝框清洗電性能測試包裝入庫石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.3.7發(fā)電系統(tǒng)核心部分，將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護太陽能控制器一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池蓄電池（組）太陽能直接輸出12/24/48VDC。需要將直流電轉換成220VAC交流電,需要逆變器。逆變器石英砂高純硅料硅棒（錠）硅片電池組件發(fā)電系統(tǒng)粗硅1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.發(fā)展歷史早在1839年，法國科學家比克丘勒發(fā)現(xiàn)半導體在電解質溶液中會產生光電效應1954年美國貝爾研究所的Pearson,Chapin和Fuller首先應用這個原理試制成功硅太陽電池（光電轉換效率4.5%）1958年，美國的“先鋒一號”人造衛(wèi)星就是用了太陽能電池作為電源，成為世界上第一個用太陽能供電的衛(wèi)星我國1958年開始進行太陽能電池的研制工作，并于1971年將研制的太陽能電池用在了發(fā)射的第二顆衛(wèi)星上上世紀90年代后期，研制成高效太陽能電池（>20%）2002年后，世界和中國的光伏產業(yè)迅速發(fā)展1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2.數(shù)量和規(guī)?！?002年后，國內光伏產業(yè)發(fā)展迅猛，每年以30%的速度遞增，成為一個新興產業(yè)單晶、多晶硅片企業(yè)：20家以上晶硅電池企業(yè)：30家以上非晶硅電池企業(yè)：5家以上晶硅組件：600多家各種配套企業(yè)上千家

絕大部分企業(yè)盈利豐厚1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3.技術方面單晶硅電池：國內制造技術成熟，轉換效率普遍在16.0-18.0%之間，南京中電、無錫尚德已達到國際領先水平，目前平均轉換效率已達到17.3以上多晶硅電池：普遍效率在15.0-16.0之間，落后于國外非晶硅薄膜電池：技術尚不成熟1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀4.缺乏統(tǒng)一的標準

硅片質量、電池效率、性能衰減等5.“三頭在外”—中國光伏產業(yè)發(fā)展不平衡，受國外制約原料——多晶硅原料90%以上依賴進口市場——95%以上的市場在國外（主要在歐洲）設備——重要的光伏設備大部分在國外產業(yè)發(fā)展不穩(wěn)定，起伏很大1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀原料問題A.高純多晶硅的生產長期受美、德、日三國八大公司壟斷，其每年賺取超高額的利潤（利潤率>400%）B.國內多晶硅企業(yè)特點1.國內上馬的多晶硅項目有30多家;2.洛陽中硅、新光硅業(yè)、峨嵋半導體、徐州中能、揚州順大已有多晶硅產出，但產量較低（100-500噸）;3.技術落后，多采用非閉式循環(huán)（轉化率低、有大量副產品）4.生產成本高，大約需要30-40美元/公斤（國外低于23美元）C.國家已將高純多晶的生產作為重點攻關項目1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀市場問題由于目前光伏組件發(fā)電的價格遠高于常規(guī)能源，因此市場主要依賴于國家對光伏發(fā)電的政策補貼目前光伏組件主要出口歐洲，以德國和西班牙為主日本市場很大，但自產自銷新的市場：美國、中東、意大利、澳大利亞、韓國等中國市場在孕育08年國外市場大概為1200MW，國內市場不超過60MW當中國市場發(fā)展起來后，我國的光伏行業(yè)將迎來更大的發(fā)展1.4光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀設備問題A.目前生產高純多晶硅的反應爐，硅棒線切割機，電池生產過程中的PECVD、絲網(wǎng)印刷機和燒結爐，薄膜光伏設備、全自動組件設備等各種高精密設備都來自于國外，價格昂貴B.電子科技集團2所、48所、西安理工大學晶體生長設備研究所、無錫奧曼特、北京京運通、上海思恩電子、秦皇島博碩光電、捷佳創(chuàng)、七星華創(chuàng)、上海太陽能科技、北京德雷射科、常州華盛天龍、上海漢虹、紹興精工、珠?；浢す獾纫慌鷥?yōu)秀的國內設備廠商正致力于光伏設備的開發(fā)和生產，并取得了可喜的成績C.

國內設備廠商需要一長段時間學習、模仿和開發(fā)先進的光伏設備1.5光伏產業(yè)的未來

光伏產業(yè)發(fā)展的制約因素

1.觀念：國內對太陽能的使用，還局限于太陽能熱水器等，對光伏發(fā)電不甚了解 2.風險：一次性投資、技術革新

3.成本：價格（晶體硅組件+電氣控制部分）和使用年限

晶體硅組件：硅料價格、單片電池用硅量、電池轉換效率電氣控制部分a.硅料價格目前硅料的價格并不是由生產硅料的成本決定的，而是由供需關系直接決定國外高純硅材料產量2007年末達到4.47萬噸，2008年底達到7.875萬噸，2010年達到9.95萬噸由于國際硅材料廠商的擴產，改善了供需關系，導致硅材料價格下降2002年2005年2008年23美元/公斤400美元/公斤100美元/公斤2009年2010年2012年120美元/公斤40美元/公斤65美元/公斤b.組件價格—單片電池用硅量單片耗硅量逐年下降（硅片越來越?。?/p>

單片電池用硅量（g）c.組件價格——效率提升電池效率的提高2002年——14%2003年——15%2006年——16%2008年——17%2010年——18%光伏發(fā)電系統(tǒng)的價格通過硅料價格的下降、單片電池用硅量的下降和電池效率的提升，使得每瓦組件的價格逐漸下降電氣控制部分的價格也逐漸下降06年5月08年5月09年1月43元/瓦30元/瓦15元/瓦3.3元/度2.5元/度1.7元/度組件價格發(fā)電成本注：1.按每天5小時光照，一年180天晴天，組件使用20年計算，則組件總共工作18,000小時2.逆變器等電氣控制部分按15元/瓦算1.5光伏產業(yè)的未來預計到2012年，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)價格低于0.9元/度預計到2015年，美國光伏系統(tǒng)發(fā)電價格為0.1美元/度（約0.68元/度）另外新型太陽電池（薄膜電池）有望大幅降低光伏發(fā)電成本而傳統(tǒng)能源發(fā)電成本日益上升1.5光伏產業(yè)的未來中國光伏系統(tǒng)安裝預計二.光伏的應用光伏發(fā)電衍生應用接線盒2.1.1太陽能光伏發(fā)電原理利用光電池的伏打效應將太陽能直接轉化為電能的系統(tǒng)2.1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)組成光伏組件控制器逆變器蓄電池負載2.1.2.1光伏組件又叫太陽能電池板，通常是由太陽能電池片，按照一定功率和尺寸要求，由電路連接組成，并由框架封裝在一起的一組發(fā)電單元。光伏組件串聯(lián)后并聯(lián)構成組件方陣。100KWp級以上光伏發(fā)電系統(tǒng)由多個光伏方陣組成2.1.2.2控制器太陽能控制器是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。附加溫度補償，光控開關、時控開關等功能。2.1.2.3逆變器由于太陽電池產生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉換器，即逆變器，將直流電轉換成交流電，才能供電至家庭用電或并入電網(wǎng)。2.1.2.4蓄電池蓄電池是將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。2.1.2.5負載直流負載交流負載2.1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)分類獨立（離網(wǎng)）光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)2.1.3.1獨立直流系統(tǒng)2.1.3.2獨立逆變交流系統(tǒng)電扇負載蓄電池控制逆變設備交流2.1.3.3并網(wǎng)系統(tǒng)2.1.4光伏發(fā)電前景展望21世紀的主要能源是太陽能到2020年，太陽電池發(fā)電將供應20多億人口和提供二百萬人的就業(yè)機會到2