光伏材料的发展及其未来(doc10页)优质版

光伏材料的发展与未来摘要：根据对近几年光伏材料的发展和重要性作出分析和研究，并对光伏 材料的主要发展方向进行进行研究，指导我们将来在研究中应从事的方向。光键字：光伏材料太阳能电池 市场分析今年，几乎省份都出现了柴油荒现象、汽油价格也是一涨再涨。而且，据 估计今年我国电力将严重缺口，而这一切已经限制了国民经济的发展，对人们 的生活带来了不便，甚至可以说是已经来后造成在严重威胁。据乐观估计石油 还可开采40100年、煤炭可使用200500年、铀还可开采65年左右、天然气 能满足58年的需求。人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约 国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转 向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业 争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。我国也不例外，中国已经超过了日本和欧洲成为了太阳电池能第一生产大 国，并且形成了国际化、高水平的光伏产业群。这对我们专业的在校大学生来 说是个好消息。并且这个专业的就业率还很高。我国76%勺国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电 等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规 模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多 种方式储存， 太阳能+蓄能 几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。当然，光伏产业的发展离不开材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半 导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、 GaAs GaAlAs、InP、CdS CdTe等。用于空间的有单晶硅、 GaAs InP。用于 地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致 力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力 价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。但随着技术的发展，有机材 料也被应用于光伏发电。光伏电池的发展方向硅太阳能电池硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄 膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%,规模生产时的效率为15%多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜 电池，具实验室最高转换效率为18%工业规模生产白转换效率为10%非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产， 有极大的潜力。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非品 硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括神化线III-V 族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、硫化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成 本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产神化钱（GaA III-V 化合物电池的转换效率可达 28%抗辐照能力强，对 热不敏感，适合于制造高效单结电池。铜钿硒薄膜电池（简称 CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换 效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后 发展太阳能电池的一个重要方向。聚合物多层修饰电极型太阳能电池有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模 利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和 简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在 10%以上，制作成本仅为硅太阳 电池的1/51/10.寿命能达到20年以上。有机太阳能电池有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。中国的太阳能电池研究比国外晚了 20年，尽管最近10年国家在这方面逐 年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府已加强政策引导 和政策激励。例如：太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，还有 在公共设施、政府办公楼等领域推广使用太阳能。在政策的支持下中国有望像 美国一样，会启动一个巨大的市场。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，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结才中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占 比也将达到10%以上；至IJ 2040年，可再生能源将占总能耗的 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 将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光 伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电 池市场前景广阔。我国的光伏产业发展情况目前我国的太阳能光伏电池的发展主要有以下三个流程或终端：1 .原材料供给端：半导体产业景气减缓及原材料产能的释放，甚至太阳能级 冶金硅的出现，多晶硅原材料合同价小幅波动，现货价回落，由此判断2009年后 长晶切片厂锁定利润的能力增强。而各晶体硅电池片厂在竞相扩产及其它种类 太阳能电池片分食市场下，不免减价竞争。面对全球景气趋缓与成熟市场的政府 补贴缩水，应谨慎审视自我在光伏产业链垂直整合或垂直分工的定位，以有限资金进行有效的策略性切入来降低进料成本提高竞争力。2 .提高生产效率与效益：目前晶体硅电池片厂产能利用率与设备使用率多 不理想，应该回归企业营运基本面，着力于改善实际产量/设计产能、营收额/设 备资本额、营利额/设备折旧额等衡量指标。具体降低营运成本的措施可能有 ： 工艺优化以提升光电转换效率与良品率 ；落实日常点检与周期性预防保养以提 高内外围设备妥善率即可生产时间 A/T与平均故障时间MTBF旨标；完善训练机 制以提高人员技术水平的平均复机时间 MTTR旨标；适度全自动化以提高单位时 间产出及缩短生产周期；原物料与能源使用节约合理化；加强后勤管理保障及时 备料与应急生产预案等等。3 .创新与研发：现有主流晶体硅电池生产工艺在最佳匹配优化及持续投产 下，重复验证了其光电转换效率的局限性。在多品供料无虞的情况下,晶体硅电池片厂中长期技术发展应以自身特色工艺需求（例如变更电池结构或生产工艺流程；引进或开发新型辅料或设备），向上游供料端要求硅片技术规格（掺杂、少 子体寿命、电阻率、厚度等等）以期光电转换效率最大化与成本最优化，并联合 下游组件共同开发质量保障的高阶或低阶特色产品以满足不同市场需求，创造自身企业一片蓝海。我国目前在建的或已建的光伏产业项目主要有：1.江西赛维多晶硅项目投资方为江西赛维太阳能有限公司，项目地址在江西的新余市，靠近江西 赛维在新余市的现有太阳能晶片工厂。江西赛维太阳能有限公司是太阳能多品 片制造公司，江西赛维太阳能向全球光电产品，包括太阳能电池和太阳能模组 生产商提供多晶片。另外该公司还向单晶及多晶太阳能电池和模组生产商提供 晶片加工服务。江西赛维太阳能公司计划在 2008年底完成多晶硅工厂建设，预 计生产能力最高可到6000吨多晶矽，到2009年底再提高到15000吨水准。江西赛维多晶硅项目由总部位於德克萨斯州的Fluor公司负责设计、采购设备及建造，项目合同达10亿美元。2.4.连云港多晶硅项目2007年12月5日，总投资10亿美元、年产1万吨高纯度多晶硅项目投资协议 在南京江苏议事园正式签约。该项目由 TRINA SOLAR LIMITED1合光能有限公 司）在连云港市经济技术开发区投资建设。TRINA SOLAR LIMITER一家在美国纽交所上市的国际知名光伏企业。美林集团、瑞士好能源、美国威灵顿、德意 志银行等多家国际知名公司均为该公司股东。TRINA SOLAR LIMITED独资设立的天合光能（连云港）有限公司采用目前国际上较先进的改良西门子法生产 工艺。5.深南玻宜昌多晶硅项目投资方为南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限责任公司共同 投资建设，项目名称宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集团下属控股子公司， 隶属于南玻集团太阳能事业部，公司成立于 2006年8月。公司位于湖北省宜昌 市虢亭区，规划占地为1500亩，分一、二、三期工程统一规划布局，总规模为 年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，公司总投资约 60亿人民币。 宜昌南玻公司将主要从事半导体高纯硅材料、高纯超细有机硅单体、白碳黑的 生产与销售以及多晶硅、单晶硅、硅片及有机硅材料的高效制取、提纯和分离 等工艺技术和设备开发。首期工程年产1500吨高纯多晶硅项目即将开工。项目一期目标为年产1500吨高纯多晶硅，于200阿10月22日奠基，一期建设 计划在两年内完成。公司此前披露，一期工程拟投资7.8亿元，预计投资内部收益 率可达49.48%,静态回收期（不含建设期）为2.61年。该项目是宜昌市迄今引进的投资规模最大的工业项目，已被列入湖北省“十 一五”计划的三大重点项目之一，也是广东省、深圳市对口支援三峡库区经济发 展合作重点项目之一。项目由俄罗斯国家稀有金属研究设计院与中国成达工程公司共同设计，同时融入了世界上先进的工艺及装备。它是南玻、俄罗斯国家稀有金属研究设计 院、中国成达工程公司在项目技术上精诚合作的结晶。6.洛阳中硅多晶硅项目这是中国目前最有竞争实力的多晶硅项目之一，中硅高科技有限公司为中国恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛阳单晶硅有限责任公司、洛阳金丰电 化有限公司和中国有色工程设计研究总院三方在2003年年初共同出资组建的合资公司，其中中国有色工程设计研究总院拥有多项科技成果，处于国际多晶硅工艺技术研究的前列，洛阳单晶硅有限责任公司则是国内最大的半导体材料生产厂 家（代号740,与峨眉半导体厂739齐名为中国多晶硅的“黄埔军校”），而金丰电 化有限公司是本地较有实力的企业。2003年6月，年产300吨多晶硅高技术产 业化项目奠基，2005年10月项目如期投产。目前，300吨多晶硅项目已具备达 产能力。2005年12月18日，洛阳中硅高科扩建1000吨多晶硅高技术产业化项 目奠基，目前已基本完成设备安装，进入单体调试阶段。 2007年12月18日， 洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅扩建工程的奠基。洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅项目是河南省、洛阳市“十一五”期间重 点支持项目，其核心装备研究列入国家“863”科技支撑计划项目，总投资 14亿元，建设工期20个月，计划于2008年建成投产。其它的还有孝感大悟县多晶硅项目， 牡丹江多晶硅项目，益阳晶鑫多晶硅项 目，益阳湘投吨多晶硅项目，南阳迅天宇多晶硅项目，济宁中钢多晶硅项目，曲 靖爱信佳多晶硅项目等，基本上各个省份都处大大规模建设时期。光伏产业市场分析及发展前景今年下半年起光伏产业从上游多晶硅到下游组件普遍进入大规模扩产周 期，这也将带来对各种上游设备、中间材料的需求提升。这包括晶硅生产中需 要铸锭炉以及晶硅切割过程中的耗材，刃料和切割液等。随着太阳能作为一种新能源的逐渐应用，光伏材料的市场规模逐年增加， 应用的范围日趋广泛。光伏材料指的是应用在太阳能发电组件上给光伏发电提 供支持的化学材料，主要使用在太阳能发电设备的背板、前板、密封部位和防 反射表面，包括玻璃、热聚合物和弹性塑料聚合物、密封剂以及防反射涂料。据Frost&Sullivan 的研究，至2009年，光伏材料的全球市场总价值已达 到13.4亿美元。2006年到2009年的年复合增长率11.9%。2006年光伏材料的 全球市场总价值仅为5.4亿美元。在2009年整个光伏