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光伏产业链总结

能干的枫叶
现代的网络
2022-12-30 14:39:34

光伏产业链总结

最佳答案
怕黑的鱼
清爽的枕头
2026-04-04 18:14:15

背景

碳达峰与碳中和:通过各种手段抵消生产过程中排放的二氧化碳 , 最终实现二氧化碳的零排放。

过去十年光伏发电成本已下降了超过90% , 甚至在部分国家已经低于常规能源 , 实现了平价上网 ( 接入电网 )

产业链

行业上游为从硅料到硅片的原材料制备环节 ;

中游则是从光伏电池开始到光伏组件的制造环节 , 负责生产有效发电设备 ;

下游则是应用端 , 即光伏发电系统。

1.硅料(通威股份,大全能源,保利协鑫)

2.硅片( 隆基,中环,上机数控)

3.电池片(通威股份,爱旭股份)

HJT topCon

4.组件(晶澳科技)

需要辅材配合

5.电站(晶科科技 京运通 太阳能)

需要逆变器配合

一体化企业:隆基,晶澳科技,天合光能

光伏设备:迈为股份 捷佳伟创 金辰股份

光伏硅料 : 掌控产业上游

工业硅为原料,经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,是信息产业和新能源产业最基础的原材料.

注:这里的多晶硅料与多晶硅片不是一个概念,多晶硅片是光伏中游的产品。

硅料在光伏产业链的成本比重越来越小(技术进步),目前已经从90%下降到了45%。

制作工艺:改良西门子法,硅烷流化床法(成本优势,但是技术相对不成熟)

硅料涨价(特别是21年):供应商惜售,抬价;确实存在产能不足。会对下游利润和需求造成压制。

通威股份,大全能源,保利协鑫

光伏硅片 : 单晶硅对多晶硅实现全面替代

硅片是产业链上游的末端 ,是光伏产品的起点,其形状 、 大小与薄厚取决于生产工艺与下游产品设计需求 。 硅片进一步加工即是晶硅电池片 , 而电池片经排列 、 封装并与其它辅材组合后即是太阳能电池板 , 光伏系统最小有效发电单位。

简单概括硅片的生产工艺 : 将上一节所说的多晶硅料经过一系列工序后 , 拉棒制成单晶硅棒 , 或铸锭制成多晶硅锭 , 再进行切片制成硅片。

单晶硅光电转化效率更高(尤其是PERC电池为代表的新一代电池技术),随着技术进步,基本全面取代多晶硅。

当前光伏硅片有5种主流尺寸 , 分别为

156.75mm 、 158.75mm 已经淘汰

166mm(主流) 、182mm 、210mm(趋势)。

大尺寸化正在加快,大尺寸的成本低,效率高。

目前降低耗硅量的主要方式为降低硅片厚度与减少切片损耗。

目前光伏产业上游的发展路线十分清晰 , 一切围绕降本展开。

隆基,中环,上机数控

光伏电池 : 持续升级 , 快速进步

中游的起点。所谓光伏电池 , 是一种利用太阳能发电的半导体薄片 。 只要满足一定光照条件 , 电池片就可输出电压 , 并在有回路的情况下产生电流。

最重要的指标为发电功率。

技术路线:

单晶硅PERC电池:产能高,技术成熟。未来提升光电转换率的空间不高。

N型电池 :光电转换率高,技术相对成熟

TOPCon: 理论光电转换效率极高 , 达到28.7%,对生产线要求不高,可以在现有生产线升级而来,对前期投资更加友好。但是生产工艺复杂(12-13道。),因为工艺负责也推高了生产成本。

HJT:最有希望成为下一代主流的技术路线。工序少(4道),但是成本高(对原材料要求高,目前PERC设备不兼容)

IBC:转换效率最高的技术路线,但是技术不成熟,工艺要求高,面临的困难远大于前两者。

薄膜型太阳能电池,衰减低 、重量轻 、材料消耗少 、制备能耗低 、适合与建筑结合等特点 。但由于仍处于研发的早期阶段,转换效率并不高。商业化上的困难较大。

通威股份,爱旭股份

光伏组件 : 太阳能发电的根基

光伏组件 , 或太阳能电池板 , 两者指的是同一个产品。

光伏组件的制备主要包括电池片互联和层压两大步骤 :

电池片互联:伏组件的标准电池片数量为60片或72片 , 对应以10或12条铜线作为汇流条将其连接起来 , 6组互联为一个光伏组件。

层压:在电池片互联后 , 一般需按照钢化玻璃 、 胶膜 、 电池片 、 背板以从下到上的顺序 , 经过层压的方式封装在一起 , 背板与钢化玻璃将电池片和胶膜封装在内部 , 通过铝边框和硅胶密封边缘保护。

晶澳科技

光伏辅材 : 不含硅 , 也重要

辅材中成本占比排名前五的分别是边框 、玻璃 、 胶膜 、 背板以及焊带

边框:成本占比最高,技术含量最低,议价能力最低。

玻璃:光伏玻璃,超白压花玻璃 、 超白加工浮法玻璃 , 以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃,光伏玻璃的发展主要受上下游驱动 , 目前的主要趋势分别是增大与减薄,比较核心的辅材。

胶膜:封装胶膜材质一般为有机高分子树脂 , 其直接与组件内部的电池片接触 , 覆盖电池片上下两面 , 对电池片起抗水汽 、 抗紫外等保护作用 。目前市场上有三种主流胶膜 , 分别为透明EVA ( 聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物的简称 ) 胶膜 、 白色EVA胶膜以及POE ( 聚烯烃 ) 胶膜。

背板,焊带:略

玻璃:福莱特,信义光能

胶膜:福斯特 海优新材

支架边框:爱康科技 中信博

背板:塞伍技术 中来股份 名冠新材

光伏逆变器 : 光电上网的最后一块拼图

是将光伏组件产生的直流电 , 转换成频率可调节的交流电的电子设备,光电上网的必备器件。。

阳光电源,固德威,锦浪科技

光伏发电站 : 产业的终端

光伏发电站是光伏产业链的最末端

集中式光伏电站的主要特点在于运维更为经济 , 受益于规模效应 , 发电成本比较低 , 且发电量大 , 更能满足电网的接入要求 。 我国目前就是集中式电站占主流 , 多分布于西部光能富集地区

分布式光伏电站则主要是指利用小型空地 , 或建筑物表面 , 如厂房 、 公共建筑屋顶等表面建设的小型发电站 , 在人口比较稀疏的发达国家占据主流

晶科科技 京运通 太阳能

最新回答
斯文的啤酒
唠叨的小丸子
2026-04-04 18:14:15

光伏产业目前有晶硅和薄膜两种技术路线。晶硅太阳能电池优点是转化率比较高,缺点是生产过程有污染,仅适用于强光环境,在弱光下不能发电。前些年,多晶硅行业利润非常高,致使国内企业一拥而上。相比之下,薄膜组件无污染,适用于强光、弱光和散射光的环境,但技术门槛和资金门槛比较高。

由于薄膜电池弱光发电效果好,对光照角度也没有晶硅电池要求高,特别适用于屋顶等分布式发电领域。国内分布式发电仍处在起步阶段。据李河君介绍,汉能未来的薄膜电池将主要通过B2B的形式,应用于国内众多的工厂屋顶,替代工业发电。

目前,太阳能电池生产技术主要有硅晶体与薄膜两种,薄膜技术又分硅基、碲化镉和铜铟镓硒(CIGS)等几种技术路线,不同薄膜电池产品的转化率不同,成本也不相同。薄膜电池能否大规模产业化的关键,主要看转换率和成本这两个关键指标。

11月29日,汉能控股集团在京举行战略发布会,正式宣布其薄膜太阳能组件年产能达到3GW,成为世界最大的薄膜太阳能企业以及太阳能发电系统集成商。同时,通过技术并购和自主创新,汉能的薄膜光伏技术已达到国际领先水平,其中铜铟镓硒(CIGS)组件量产转化率已达15.5%。

“薄膜是生产过程零污染,是弱发电,对太阳光的角度要求不像晶硅那么刁。”李河君举例,汉能在新加坡和广东都对薄膜、晶硅组件做对比测试,在新加坡的测试中前者比后者发电量多了40%,后者则多20%。李河君又介绍,薄膜电池10%的转换率实际上相当于晶硅电池17%~18%的转换率,“因为薄膜电池对光照角度要求不高,即便是阴天也可以发电,将这些因素考虑进去,薄膜电池的竞争力将大大提高。”

害怕的乌龟
魔幻的未来
2026-04-04 18:14:15
在双碳政策刺激下,以光伏发电和风电为代表的新能源迎来了 历史 性发展机遇,将全面变革全球能源体系。而我国光伏产业链经过近二十年的跌宕起伏和曲折发展,已经实现了对欧美发达国家的追赶和超越,在绝大部分领域坐稳了全球行业龙头的位置,成为了引领产业创新发展的中坚力量。

展望2022年,随着掣肘光伏产业链发展的瓶颈制约逐步得以解决,预计我国光伏产业在装机规模、技术革新等方面都将迎来跨越式发展,具体将呈现以下八大发展趋势:

1.装机规模快速增长。2021年我国光伏装机受到硅料环节供给不足、价格暴涨影响,进度不及预期,虽然在12月份疯狂抢装下,勉强实现了市场普遍预期的50GW左右装机规模,但全年市场运行状况与“双碳”目标相去甚远。进入2022年,随着硅料扩产产能的释放,光伏产业链的供需矛盾局面将从结构性紧缺向全面过剩转变,经过一年大幅涨价的硅料、硅片等上游材料将进入降价阶段,光伏发电的LCOE将不断下降,将这对于生产制造企业来说不一定是好信号,但对国家能源体系变革和光伏装机来说,则是一个不折不扣的利好。叠加风光大基地建设、整县推进等政策促进,市场普遍预测,2022年光伏装机规模将达到70GW以上,乐观预估装机规模则超过100GW。

2.技术变革持续加速。光伏产业类似于半导体产业,在技术变革周期上基本符合摩尔定律,总体技术更新换代较为频繁。目前,光伏产业最主要的技术变革为P型电池向N型电池的升级,随着P型电池基本达到理论上的光电转换上限,预计2022年将加速向HJT和TOPCON技术变革,N型电池的占有率将呈现快速增长态势。至于HJT和TOPCON之间的技术路线之争,随着越来越多生产线较长期限实测数据的出炉,两种技术路线的优劣势对比将会有更多科学依据,路线之争将更趋明朗化。对我个人来说,我一直押注HJT技术。此外,在加快风光大基地建设的推动下,在集中式电站更具优势和经济性的跟踪支架技术将会得到普及,推升跟踪支架技术的市场占有率,逐步从目前较低的20%左右向欧美50%左右靠拢。与此同时,双面率也将快速提升,对光伏玻璃技术提出了更大、更薄、透光性更好的要求,有利于头部玻璃企业提升市场占有率。

从技术变革趋势可以看出,光伏产业链的技术变革主要聚焦于提升转换效率和降低生产成本,综合起来就是降低度电成本(LCOE)。总体来看,2022年将以电池技术、支架技术和双面技术等方面的技术变革为主,预计将大幅提升光电转换效率,降低度电成本。

3.“一大一小”成为中坚。相对于其他发电模式,光伏发电在清洁程度、降成本空间、技术成熟度等方面的优势很明显,但也具有占地空间大、对光照条件要求高等缺点。为了规避这一矛盾,未来光伏发电装机将向大基地这一“大”和分布式光伏这一“小”集中。在“大”的方面,国家和各省市在光照资源丰富的地方部署打造多个风光大基地,集中于大西北和山东、河南等北方区域,主要建设在沙漠、戈壁、荒漠等地广人稀的地理环境中。根据国网能源研究院新能源与统计所所长李琼慧预测,“十四五”期间,我国将新建14个大型风电、光伏基地项目,其中包括9个大型清洁能源基地项目和5个大型海上风电基地项目。另据统计,目前我国已开工建设的清洁能源大基地建设项目合计装机规模达到了100GW,将成为未来光伏新增装机的主力军。在“小”的方面,分布式光伏成为行业的焦点,特别是在整县安装政策刺激下,分布式光伏将迎来大发展阶段,包括工商业分布式光伏和户用分布式光伏,预计未来每年将带来至少二三十GW的装机增量。

4.大型企业抢占市场。光伏产业发展初期,我国光伏产业链企业主要以民营企业为主力军,包括早期的产业龙头尚德、赛维和现阶段的龙头正泰、隆基、通威,以及数量众多中小EPC和运营企业。但随着“双碳”上升为国策,光伏发电装机和发电规模成为了央企、大型国企能源集团的政治任务,导致光伏产业特别是光伏电站EPC和运营市场被大型企业大举蚕食,原先作为市场主力军的中小民营企业面临巨大的竞争压力,国进民退趋势非常明显。目前市场主流的商业模式为:大型国企EPC建设方或民营企业负责建设电站,建成后直接打包出售给央国企能源集团,赚取建设总成本和出售价格之间的差额收益,而央国企能源集团通过这一模式可以更快速完成新能源装机和发电规模的政治任务。

5.加装储能成为趋势。“光伏发电 储能”将成为新一代能源体系的黄金搭档,储能的调峰调频功能可以较好地缓解风光等新能源的波动性和间歇性缺陷,确保电力体系的稳定性。2022年,储能的装机主力将在发电侧,因为有政策强制加配的要求,同时随着电价改革的深化,峰谷价差将会持续拉大,发电侧储能的性价比也会逐步提升至具备经济性。此外,电网侧、用户侧的储能需求也会不断释放,推动储能产业进入规模化发展的新阶段。

6.特高压建设加速上马。与储能一样,特高压也是新一代能源体系必备的辅助型基础设施,其重要性不亚于储能。特别是清洁能源大基地主要分布于非负荷中心区的西北和华北,大基地发出的电必须通过特高压电网向东南沿海用电中心区输送,催生大规模的特高压建设需求。在特高压领域,我国的技术在全球处于遥遥领先的地位,是我国建设新一代能源体系的另一张王牌。

7.竞争格局发生剧变。在市场无形之手和政策有形之手的双重作用下,光伏产业链各环节的竞争形势和价格走势将发生显著变化。

硅料端——扩张产能将在2022年陆续释放,供不应求局面将逐步得到缓解,预计价格将从高位持续回落,但产能释放的节奏并不会太快,大量产能将在2022年下半年和2023年后落地,因此硅料价格在2022年总体还将在相对高位,市场预计将维持在150元/千克以上,虽然相对最高点的268元/千克有较大幅度下降,但较四五十元的成本来说依然有较大的利润空间。

硅片端——硅片是整个产业链中产能最为过剩的环节之一。据统计,2021年底全球产能达到390GW,2022年底将达到600GW,相较预计的210GW装机规模对应的260GW

硅片需求,过剩非常严重。在2021年,由于上游硅料的紧缺,导致硅片环节整体开工率仅60%左右,硅片龙头企业凭借产业链掌控优势,开工率相对更高,同时将成本向下传导的能力更强,这也是隆基、中环等硅片龙头2021年盈利较好的主要原因。但随着硅料产能的释放以及硅片产能的进一步过剩,预计今年硅片环节的市场竞争将会大幅提升,价格战将不可避免,龙头企业的超额利润将会抹平,整体产业形势不容乐观。

电池片、组件端——电池片和组件是上下受压的弱势环节,对上受到硅片价格上涨的冲击,对下受到强势EPC方和运营方的挤压,是2021年最悲惨的光伏细分产业。所谓否极泰来,在经历了一年的至暗时刻后,预计电池片和组件企业将在今年迎来涅槃重生,量价齐声叠加成本下降,盈利能力有望触底反弹。

光伏玻璃端——又一个产能严重过剩的环节,其产能过剩程度不亚于硅片端。这也印证了一句话:没有进入壁垒的热门产业必然引发严重过剩,硅片如此,光伏玻璃也是如此。随着2020年光伏玻璃在产能不足催动下出现一波大涨,大量光伏玻璃企业疯狂扩大产能,一批其他类型的玻璃企业也大举进入光伏玻璃领域,导致整个光伏玻璃产能今年将达到2000万吨,远超1300万吨的预计需求量。产能严重过剩必然导致恶性竞争和剧烈的价格战,光伏玻璃价格也将持续保持地低位,二三线光伏玻璃企业将面临生存压力。

8.多能互补将成趋势。当前能源形式越来越丰富,既有火电、水电等传统能源,又有光伏、风电、垃圾发电等新能源,各种能源形式之间具有较强的互补性,特别是新能源具有波动性的缺陷,需要与其他能源形式尤其是火电进行搭配,形成优势互补,构建动态稳定的能源闭关体系。如现在比较热门的“风光水火储一体化”项目,通过在大基地中建设风电、光伏发电、火电、水电等各类型电站,并相应配备一定的储能,从而实现多能源发电品种互相补充,提升能源利用效率和发展质量。此外,风光大基地建设也是一种很重要的能源建设形式,通过“风电 光伏”并行建设的形式,既可以提升土地利用效率,也可以形成能源互补,将成为未来新能源建设的重要方式之一。

爱笑的豆芽
笑点低的万宝路
2026-04-04 18:14:15

上一篇文章发出之后,与朋友们又有了一些新的讨论。

整体上,大家能够清晰的感受到我对于光伏行业未来发展的看好。但这并不是说光伏行业目前已经很完美,甚至没有缺点。

事实上,光伏行业在过去十数年、甚至更长久的时间里,经历了太多的风风雨雨。

这个朝阳行业曾经像磁石一般,吸引着人才、技术与资本的蜂拥而至,并成就过中国福布斯富豪榜的首富。然而,随潮水落去,它也曾让英雄般的名字跌落神坛,无数投资者因此血本无归。

事物皆有两面,我们就来看看光伏的另外一面。

与朋友们讨论下来,主要的短板有这么五个:占地方、靠补贴、难消纳、不环保和不连续。篇幅关系,我们准备分成两篇,第一篇探讨前两个短板:占地方和靠补贴,后三个留到下一篇。

光伏发电的原理,来自于 光生伏特效应 。

一块暴露的半导体材料,阳光中的光子与之接触后会有一部分转化为电子。由于半导体内部材质的不均匀或者掺有杂质,不同的部位会产生不同数量的电子,有的地方多一些,有的地方少一点。电子数量的不同,使得不同部位之间产生了电压(电位差)。这个时候,如果以导电体将存在电位差的不同部位相连接,电流就形成了。

从最根本的角度来看,地球上绝大部分能源的最终来源,都是太阳。以煤炭、石油为代表的化石能源,来自于远古的动植物。植物依赖阳光进行光合作用,将水和二氧化碳转化为碳水化合物,这构成了所有动物的底层食物来源。

风能来自于大气运动,水能来自于水汽循环所带来的降雨,这背后的根本推动力还是太阳照射带来的温度变化。

这些天然存在的一次能源,经过各种形式的发电机转化为人类最重要的二次能源电力,再经由电网输送到千家万户,驱动着现代生活中所必不可少的各种电力设备和家用电器。

所以,光伏发电从一开始就带着人类十分美好的期盼,因为它避免了中间环节,可以直接从太阳能转换成为电能。

在光伏行业,最核心的研究课题就是 光电转换效率 ,即照射到太阳能面板上的光照有多少可以转换成电流。这个核心指标,驱动着整个行业不断的取得一个又一个技术进步。

既然是指标,就要计算。而要计算,就得有个标准。地球上即使是相同的时节,由于所处的地理纬度不同,太阳照射的强度差别会很大。高纬度的阳光常常照在身上却感受不到多少温暖,而此时赤道地区的阳光却能将人皮肤灼伤。所以,为了能够一致的做比较,光伏人将光电效率定义标准化了:

同时,规定了检测的条件:太阳能工作温度为25℃±2℃,以及照射强度为1000 W/M2。

看不懂也没关系,只要知道 转换效率越高越好 就行了,因为这意味着同样的光照条件下,可以发出更多的电量。

目前,学术界的研究认为,以晶体硅为材料的太阳能电池转换效率的 理论极限约为29%左右 。为了缩小与理论极限的差距,近年来在主流的P型单晶电池领域,晶科能源和隆基乐叶交替向世界纪录发起新的冲击。最新的记录由隆基乐叶在2019年1月16日创下, 转换效率为24.06% 。

在实际发电的时候,一片一片的太阳能电池片需要连接起来,构成一个发电的基本单元,这个单元就叫做组件。

我们来感受一下,一个组件所能够发出的电量,以目前较为典型的60片310Wp的单晶PERC组件为例。由于我国日照时间的不同,将全国划分为三类资源区,在计算中我们以二类资源区的中值1500小时/年作为参考。

即单个组件每年可以发电465度,按照家庭每天用电5度计算, 大概可供90天左右 。如果保障一个家庭的全年供电,大概需要4-5个组件。

当然,这是理想的情况,光伏发电受日照和环境温度的共同影响,而且随着使用年限的增加,发电能力会逐渐下降。

根据晶科能源的产品手册,我们大致可以看出,刚安装好的新组件初始发电功率实际为97%,经过12年使用后下降到90%,最终到达产品使用年限25年时进一步下降至80%。

这个组件有多大呢?根据产品手册的数据,长度为1.67米,宽度为1.00米,厚度为35毫米。这意味着,需要占地1.67平方米。也就是说,保障家庭每天5度的用电量,大概需要有1.67 * 4 = 6.68 平米的空旷空间。实际安装时,由于组件并不是平铺,而是有一定的倾斜角度,实际占地应该要少一些。

与之对比,我们以装机容量60万千瓦、火电设备利用小时4300小时/年、厂用电率4.34%的典型火力发电厂为例:

折合530万个组件的年发电量,按照每块1.67平米计算,约合886.37万平米,折合8.86 平方公里。

我们再做个极端测试,根据中国电力企业联合会报告,2018年我国全 社会 用电量 6.84 万亿千瓦时,假如全部采用上述的60片光伏组件来发电,大概需要占地 68400 / 24.68 * 8.86 = 2.46 万平方公里。大约占去了我国的960万平方公里国土面积的 0.26% 。

这就是光伏最大的短板, 单位面积发电量太低 ,远远不能够与火电相比。

理解了这一点,就能够理解为什么很多人仍然不看好光伏,因为光伏发电需要占用大量的土地面积,而我国的土地整体上是稀缺的,且价格不菲。

经过上面的计算,我们对光伏发电有了新的印象: 占地方 。

那在怎样的场景中,这个短板不是那么明显呢?

有这么几类:第一类,在我国的大西北,地广人稀、日照充足,适合建设大规模的光伏地面电站;在全世界范围内,符合这个特征的地方,还是挺多的,比如中东、北非、澳大利亚、美国的中西部等。

第二类,工业厂房、园区的屋顶。这些地方,本来就闲置在那里,利用起来装上光伏,完全不需要额外的土地成本。于是乎,我们看到京东的物流园、高铁的站台、谷歌的数据中心、甚至是苹果公司新建的总部大楼,都在屋顶装上了光伏。

第三类,以矿山的塌陷区、湿地、鱼塘、湖泊为代表,将光伏组件通过漂浮载体或者固定支架放置在这些区域。上市公司之中,阳光电源有不少漂浮载体的业务,而通威股份更是利用其深耕水产饲料的优势,搞起了渔光互补。

第四类,以农业大棚为载体,在其外部加上光伏,棚内搞种植,棚外搞发电,称之为农光互补。所发出来的电力,还能够为农业自动化提供能源。

在以上几类中,土地的成本较低、甚至可以忽略,所以只要光伏发电自身的成本能够有竞争优势,其应用就不可限量。毕竟,即使不考虑化石能源的不可再生因素,我国较高的工商业电价和居民电价本身就会对于低价的其他电力来源有着强烈的需求。

与单位面积发电量的不懈斗争,转换成了一个又一个的 光伏技术创新 。

这个过程最大的技术路线变革,是单晶电池片对于多晶的取代。所谓单晶,就是晶体硅中每一个硅原子都排列的整整齐齐,良好的晶体性质使得单晶有着更高的光电转换效率。

但这是有成本的,通过直拉法或者区熔法小心翼翼生成的单晶硅棒,成本一直居高不下,在和通过较低成本的铸锭法就能生成的多晶硅锭的竞争中处于下风。

近年来,隆基股份在单晶技术上连续取得突破,一方面通过拉晶设备的国产化和技术改进不断降低硅棒的生产成本,另一方面通过引入金刚线切割技术,大幅度的降低了硅片切割的成本,并通过硅片薄化技术进一步提高了出片率。

目前,电池片环节,单晶PERC技术引领了高效电池的产能升级,再叠加诸如双面双玻、半片等组件环节的诸多技术突破,共同将量产的高效光伏组件转换效率提升到 22% 以上。

这场单多晶的对决,让双方都突破了自我。

就在昨天,天合光能宣布其研发的高效N型单晶电池高达24.58%,创下了大面积TopCon电池效率最新的世界纪录。同一天,阿特斯发布新闻公告,其研发的高效多晶太阳能电池的转换效率达到22.28%,创造了新的大面积多晶电池的世界纪录。

似乎只在高 科技 领域才会有的百家争鸣,近年来在光伏行业正在不断上演。

就这样,随着 组件的转换效率 变得 越来越高,单位面积发电量 也就 越来越多, 而对于 土地的需求 也变得 相对减弱。

所以,有朝一日,像曾经风靡大江南北的太阳能热水器一样,家家的屋顶都变成了太阳能组件,也并非完全不可能。

作为新兴的可再生能源技术,光伏的产业化之路一直受到各国政府的高度重视。

实际上,在光伏成就无锡尚德的创始人施正荣先生以186亿元成为2006年中国大陆的新首富时,就是靠着欧洲、特别是德国政府对于光伏的大力补贴。

最终,市场证明靠着过度补贴成长起来的巨头,在补贴退去的时候也会推倒它们。时至今日,施正荣先生早已淡出人们的视角,尽管他仍然在这个行业里奋斗着。

在行业的起起落落之中,仍然有一些企业家在坚守,正是他们的坚持让这个行业迎来了新生。

在之前的文章中,我们通过对比火电龙头华能国际与光伏发电企业龙头协鑫新能源的财报数据,对于光伏发电成本做了推演。在数据的背后,光伏发电平价上网的脚步声正变得越来越清晰。

而这一天的到来,将会让很多的光伏发电项目,不再依赖国家补贴。

5月22日,国家发改委、能源局公布2019年第一批风电、光伏发电平价上网项目,其中光伏平价项目合计 14.78 GW 。

在全球市场上,平价上网项目也越来越多。2017年2月,日本丸红与晶科能源联合竞标阿布扎比大型光伏电站,累计装机1.18GW,中标电价为每度电2.42美分,折合人民币不到 0.17元 。

尽管光伏行业的企业一直在坚守,补贴的拖欠确实也对企业经营造成了实实在在的影响。

2018年,我国可再生能源补贴的缺口超过了1400亿元,这不可避免的会影响光伏补贴的及时发放。

光伏电站作为资本密集型的企业形态,由于不能够及时收到国家补贴导致运营资金的巨大压力,这会顺着产业链层层向上游传递。体现在财务数据上,就是光伏产业链上中游企业巨大的应收账款。

黑鹰光伏做过一个统计,截至2019年末,78家主要光伏公司应收账款和应收票据合计达到了1717.67亿元,大约是同期净利润的 8.03倍 。

所以,我们看到全球第二大光伏电站运营商协鑫新能源从去年开始,就在不断出售资产,开始了断臂求生。

2019年5月23日,协鑫新能源向云南能投集团一口气出售了19座国内正在运营的光伏电站,以换取资金减轻债务压力。这19座电站合计977MW,相当于其持有的全部7300MW光伏电站的13.38%。在此之前,协鑫新能源已经连续多次出售了合计760MW的光伏电站。和这次一样,接盘的都是能够以较低成本融资的国资企业。

这从一个侧面反映了, 如果能够以较低的利率融资,光伏电站的资产在当下已经具备相当的吸引力 。

所以,随着平价上网的到来,越来越多的光伏发电项目,可以在不依赖国家补贴的情况下运营。而这些电站的运营利润,将和其融资成本密切相关。

换句话说,后补贴时代, 融资成本的高低,才是决定光伏电站盈利质量的关键变量 。

未完待续。

典雅的蚂蚁
虚心的糖豆
2026-04-04 18:14:15
光伏发电和太阳能发电的区别是:

发电原理和装置不一样。太阳能发电是通过集热装置来驱动汽轮机发电的,是热转电的方式,主要的部件是集热器或装置而光伏发电是利用半导体的光生伏打效应将光能直接转换成电能的,基本的部件太阳能电池板,是光转电的方式。

使用范围不一样。太阳能热发电发出的电与传统的热电、水电具有更好的切合性,适合大型化发展。另外,热发电由于对光照条件的要求更高,所以更适合光照条件很好的地区。

而光伏发电装置相对简单,对光照的要求也相对较低,更适合小型化发展,因此也更适合分散式利用,洛阳智凯光电光伏发电的应用是很好的例子。

孝顺的帅哥
英勇的蜡烛
2026-04-04 18:14:15
这些年,我们在全球新能源市场上有怎样的收获呢?

光伏产业在短短十二年,缔造了一个中国工业的传奇: 1.具有全球竞争力,全球市场占有率超过50% 。 2.产能集中在民企。 3.拥有自主品牌。中华民族曾经在电、发动机、计算机等科技革命上一次次落后于西方,可是,就是这一次,中国牢牢掌控了65%的光伏产能和60%的全球市场份额。在2011年TOP10组件制造商中,中国大陆占据7家。

也有舆论诟病光伏为“又一个毫无技术含量的劳动密集型制造业”,“绿色输海外,污染留中国”,也有人称“政府不应该拿纳税人的钱去维持一个依赖补贴生存的行业”。这些言论首先是对光伏这个行业没有深刻的认识,缺乏客观公正的态度。

关于光伏的污染和能耗问题,经计算,多晶硅电池(从硅沙直到光伏电站系统)能量回收期为1.59年, 薄膜电池能量回收期为0.78年。国内生产的太阳能组件的使用寿命25年,以此推算,生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后,几乎不用再消耗电量,即可发电约23年,并且没有任何污染物排放。从光伏最终成品来看,在短时间内就能实现能源的回收,随后输出源源不断的绿色能源。客观的讲,从整个太阳能产业链来看,太阳能是没有污染、低耗能的。只是上游生产环节是有污染和非低碳的但是可控的。随着多晶硅技术进步,低能耗还原、冷氢化、高效提纯等关键技术环节进一步提高,副产物综合利用率进一步增强。 “高能耗高污染”的误导和妖魔化,是一些别有用心的人编造出来的谎言。

关于补贴,从世界范围来看,在没有实现平价上网之前,光伏都是政策市场。补贴是世界各国政府的对待光伏产业的通行做法。德国是世界第一个实行光伏上网电价法(FIT)的国家,据WTO公布的“欧盟产业补贴报告”透露,德国政府通过了太阳能屋顶计划(HDTP)向德国太阳能光伏制造商提供了5.1 亿欧元补助,德国在2010年光伏发电电价上的补贴就超过118亿欧元,这些支持政策的颁布使德国迅速成为太阳能能源利用的全球领先者。美国也不甘落后,暨2009年实行经济刺激法案以来,每年对可再生能源的资金支持额度高达160亿美元。而中国政府至2009年以来,每年对可再生能源的补贴平均不超过150亿元人民币(其中70%用于风电),力度远远低于欧美。那些抨击政府补贴光伏的言论是多么的冠冕堂皇,又是多么的无知和短视啊。

关于技术,光伏产业主要有两大技术路线:晶硅电池和薄膜电池。晶硅太阳能电池是目前发展最成熟、商业化程度最高的产品,市场占有率达90%以上。薄膜电池的技术还在初期发展阶段。

在国际光伏发电市场的带动下,我国光伏电池制造产业快速发展,已经形成了从硅材料、器件、生产设备、应用系统等较为完整的产业链。光伏电池转换效率不断提高,制造能力迅速扩大。无论是装备制造还是配套的辅料制造,国产化进程都在加速。在光伏产业链中,有实际产能的多晶硅生产商20~30家, 60多家硅片企业,电池企业60多家,组件企业330多家。到2010年底,国内已经有海外上市的光伏产品制造公司16家,国内上市的光伏产品制造公司16家,行业年产值超过3 000多亿元,进出口额220亿美元,就业人数近百万人。

多晶硅产业技术与国际先进水平的差距在缩小。少数企业还实现了四氯化硅闭环工艺,使得综合能耗和生产成本大大降低,并彻底解决了四氯化硅的排放和污染环境的问题。已有2家多晶硅生产商的能耗与成本接近国外同行先进水平,多晶硅能耗水平达到每千克耗电40 kWh,成本下降到每千克20美元以下。2011年,国内多晶硅产能接近16万吨,产量在8万吨左右,自给率虽然还不到50%,但是完全依赖进口的局面有了很大的改观。

光伏设备制造业逐渐形成规模,为产业发展提供了强大的支撑。在晶体硅太阳能电池生产线的十几种主要设备中,8种以上国产设备已在国内生产线中占据主导地位。其中单晶炉、扩散炉、等离子刻蚀机、清洗制绒设备、组件层压机、太阳模拟仪等已达到或接近国际先进水平,性价比优势十分明显。多晶硅铸锭炉、多线切割机等设备制造技术取得重大进步,打破国外产品的垄断,有些设备开始出口,如扩散炉、层压机等。

我国已经掌握了产业链的各个环节中的关键技术,并在不断地创新和发展,如电池技术、多晶硅制造技术等,多晶硅电池的平均出厂效率达到16%。尚德的冥王星技术将单晶硅太阳电池的有效面积转化效率提高到了18.8%,多晶硅达到17.2%。英利、天合、阿特斯、晶澳、韩华、南京中电等国际化公司也都持有自己的专有技术,电池的转换效率均达到世界一流水平,平均每瓦太阳能电池的高纯硅材料的用量从世界平均水平9 g/W下降到6 g/W,大大降低了制造成本,使得我国光伏组件在世界上具有很强的价格竞争力。

中国光伏产业在技术的发展上还有哪些不足?

(1)高效节能多晶硅料制备技术

多晶硅料方面我国已经基本掌握了西门子法,硅烷法还需进一步消化吸收,并在大规模合成、高效提纯、低电耗还原、四氯化硅氢化等关键技术环节取得了突破。所生产的多晶硅原料可以满足国内50%的市场。但是在生产成本、产品质量等方面与国外还有一定差距,尤其是冷氢化工艺,需要进一步完成技术的消化吸收。冷氢化工艺能将多晶硅生产改造成为一条低能耗、高产量的完全闭合循环生产线,将剧毒废气四氯化硅转化为多晶硅原料三氯氢硅,实现闭环生产,做到废气系统内消化。冷氢化改造能把成本降低20%。

(2)原材料方面

在电池用银浆方面,目前国内仍是空白,依赖于进口。银浆的性能是影响电池效率的重要因素,发展方向是满足高方块电阻发射极使用的低扩散速度银浆量,甚至是掺杂磷或硼的银浆料,以在烧结过程中同时实现局部重扩散。

EVA树脂是电池主要的封装材料。目前国内虽然可以生产制造,但是性能质量较国外还有一定差别,多数应用在较低端的市场。背板方面国内空白,依赖进口。EVA及背板是影响组件寿命的关键材料,高透过率、抗紫外辐照的EVA和低水、气扩散的背板是主要发展方向,组件寿命应从目前的25年提至30年或更高。

(3)太阳电池制造工艺方面

具有产业化前景的新结构电池包括选择性发射极电池、异质结电池、背面主栅电池及N型电池等,这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题,可以将电池产业化效率提升1~2个百分点。电池制造新工艺还包括无触印刷、铜电极、表面钝化及离子注入等,为电池制造开拓了更多种技术路径。这以上这些新技术上,我国少数企业已经开始涉足,但和国外先进水平尚保持一段差距需要追赶。

(4)设备制造方面

设备投资是电池生产线建设的初始投资中的主要部分,是制约电池成本下降的主要因素之一。在整个光伏产业链上,中国在几种价值较高的关键设备还和国外存在很大差距。有的虽有国产化,但性能质量达不到要求。有的国内尚属空白。包括:还原炉、CVD、PECVD设备、烧结炉和全自动丝印机、线切割机、自动分选机、自动插片机、自动焊接机等、离子注入机。提高这些高价值的关键设备的国产化程度是进一步降低我国电池制造成本的有效途径。

正是由于中国光伏产业的崛起,全球光伏产品成本在10年里获得了快速的下降,从原先的每瓦6美元,下降到现在每瓦1美元,光伏的平准化能源成本已经与天然气持平,平价上网的目标正在逼近现实。在某些电价较高的地区,比如德国,在其居民光伏应用上已经率先实现了平价上网。中国光伏行业的迅猛发展,让世界光伏发电平价上网提前了至少5年,这就是中国光伏行业对世界新能源的巨大贡献。

中国光伏行业在洗牌整合,在等待政策和贸易环境的改善,在积蓄内力提高效率,等待一个真正辉弘的故事高潮的到来---光伏平价上网:光伏发电以平等的价格和传统能源展开发电市场竞争。

英勇的绿茶
忧郁的香菇
2026-04-04 18:14:15

近年来,在能源转型和环保发展的大趋势下,不少国家在积极发展光伏产业,推动全球光伏产业持续发展。根据IHSMarkit数据,2020年全球光伏新增装机量较比往年增长10%至138GW。

按国家地区而言,目前我国在光伏领域已经走在世界前列。不仅体现在光伏装机量方面,更体现在相关产业链上。

近日,PV-Tech(全球知名光伏媒体)发布了《2021年全球组件供应商top10》。榜单显示,前十名中我国本土企业占据了7席,且包揽前三名。美国、加拿大、韩国各有1家企业上榜。

正泰新能源位居全球第十,隶属于我国电气行业巨头正泰集团。集团始创于1984年,经过三十余年的发展,现已形成了集“发电、储电、输电、变电、配电、售电、用电”于一体的全产业链优势。值得一提的是,集团业务已遍布全球140多个国家和地区,年营收高达893亿元。

韩国Q CELLS位居全球第九名,隶属于韩国十大财团之一的韩华集团,后者在能源开发领域处于全球领先地位。在官网资料中,Q CELLS是这么自称的:全球领先的太阳能公司,在中国、德国、韩国、马来西亚均设有先进技术研发中心。

尚德排名第八,早在十余年前,尚德是我国当之无愧的光伏行业龙头企业,其创始人施正荣也因此成为中国内地首富。可惜的是,在后续的发展中尚德的发展并不怎么好,于2013年宣布破产重整。经过七八年时间的恢复,现在看来尚德已经恢复了一些元气。

美国First Solar (第一太阳能)位居第七,是全球领先的太阳能光伏模块制造商之一。虽然这几年我国有不少光伏企业在美国市场布局,但仍难以撼动First Solar的市场地位。最值得一提的是,我国光伏企业技术路线大多都是晶硅太阳能电池,但First Solar走的却是薄膜太阳能电池路线。2020年,该公司实现营收27.11亿美元,归母净利润3.98亿美元。

东方日升(中国企业)位居第六名,主要从事光伏并网发电系统、光伏独立供电系统、太阳能电池片、组件等研发、生产和销售。2020年,东方日升实现营收160.63亿,2021年前三季度营收为129.88亿元。

加拿大Canadian Solar位居第五名,作为世界先进的垂直整合太阳能开发商,该公司在电池储能系统市场有着非常亮眼的表现,比如在美国市场,其在电池储能系统领域占据10%左右的份额。

晶科能源是我国乃至全球极具创新力的光伏企业,位居全球第四名。截至2021年前三季度,晶科单晶硅片产能达到约31吉瓦、电池片产能达到约19吉瓦,组件产能达到约36吉瓦。

晶澳太阳能位居第三,产业链覆盖硅片、电池、组件及光伏电池,产品远销全球135个国家和地区。2020年,该公司实现销售额高达258.47亿元。截至发稿前,市值高达1434.42亿元,是我国又一家市值上千亿的光伏企业。

天合光能位居全球第二,提供从光伏产品到智慧能源解决方案,截至目前组件累计出货量超77吉瓦。2020年,天合光能实现营收294.18亿,同比增长26.14%,实现归母净利润12.29亿元。

我国隆基股份位居全球第一,其创始人李振国是陕西首富。自成立以来,隆基始终聚焦科技创新,目前已形成包括单晶硅片、电池组件、氢能装备等在内的五大业务板块,形成了“绿电”+“绿氢”的发展路线。2021年前三季度,隆基实现营收562.06亿元,截至发稿前市值超4300亿元。

写在最后

全球能源革新是大趋势,在这个过程中太阳能、风电、水电、核电等清洁能源均备受资本青睐。在此大背景下,光伏行业有着巨大的发展空间。

有个问题需要注意,当前我国光伏产业的技术路线以晶硅太阳能电池为主,但美国光伏产业却以薄膜太阳能电池为主。

任何行业发展到中后期,都会变成技术路线的竞争,谁的技术路线更有优势、发展更好,谁才能掌握行业标准。

我们完全可以预见,未来全球光伏产业的竞争,不仅是各国企业间的竞争,更是各国不同技术路线的竞争,市场竞争程度将会更加激烈。

过时的钻石
冷静的小蜜蜂
2026-04-04 18:14:15

2020年,这六大问题将决定光伏产业走向!光伏人,精彩在你们手中!

国内装机:重回40+GW

2019年,中国光伏新增装机规模跌入低谷。据中国光伏行业协会副理事长兼秘书长王勃华公布的数据,截至今年10月份,国内装机规模只有17.5GW。在有补贴的户用光伏项目于10月份截止后,户用装机难以再有大幅增加。从目前的形势来看,2019年光伏装机规模有可能是在20GW左右。

如此一来,我国光伏新增装机规模将实现两年连降,从2017年的53.5GW到2018年的44.3GW再到20GW,一步下一个大台阶。尤其是今年,装机规模与遭遇531光伏新政的2018年相比,还往下折半,下降幅度之大令人心疼。

相关数据显示,2019年结转到2020年的项目规模指标在36.64GW以上,保守预期会有18.3GW落地。加上新增有补贴的户用项目和即将爆发的无补贴项目,预计2020年国内光伏新增装机,大概率会重新冲上40GW,有多位行业专家预测可能会到45GW左右。如果预期实现,大规模扩产的光伏龙头企业们明年有肉吃了。

补贴强度:或将是有补贴的最后一年

2018年531光伏新政的核心内容之一便是降补贴,补贴退坡为2021年全面实现平价上网做准备。2019年,补贴强度继续下降,财政部一共下发了30.8亿的光伏补贴。

2020年,有可能是光伏有补贴的最后一年,补贴强度势必将会进一步下调。目前来看,明年基本会沿用财政部定补贴盘子、发改委定价格上限、能源局定竞争规则、企业定补贴强度、市场定建设规模、电网定消纳上限的原则来定。

据光伏行业专家王淑娟预测,2020年,光伏总补贴额度预期为17.5亿元,初步可能是采用12.5亿+5亿的方案。即参与竞价的普通地面电站、工商业分布式,总的年补贴额度为12.5亿,户用项目年补贴额度为5亿。

补贴拖欠:规模还会扩大,有效解决无望

近几年来,我国可再生能源补贴缺口呈现不断扩大的态势:2016年,可再生能源补贴缺口550亿元;2017年缺口扩大至1000亿元;到了2018年缺口扩大到1400亿元。在这1400亿元之中,光伏补贴缺口超过600亿。

华夏能源网查询相关数据获知,财政部自2012年以来累计安排可再生能源补贴资金超过4500亿元,其中2019年安排866亿元。在这866亿中,光伏补贴为405亿元。光伏已纳入补贴的项目将至少享受20年的补贴,以此推算,未来国家光伏补贴发放总额将近万亿。

面对滚雪球一样越滚越大的光伏补贴缺口,目前相关主管部门并没有拿出可行的解决方案。今年9月份财政部发布的《财政部对十三届全国人大二次会议第9258号建议的答复》中,明确以发行特别国债和提高电价附加征收标准来解决光伏补贴缺口问题不可行,目前尚无有效解决方案。2020年,补贴拖欠仍将继续并扩大化,这个“堰塞湖”将是顶在光伏人头顶上最大的一颗雷。

国资收编:还将继续,但会挑肥拣瘦

一直以来,我国光伏产业以民营企业为投资和建设主体。截至2018年低,民营企业投资占据全行业的近7成,国资占3成。这样的一个比例,与风电行业相比完全倒挂。新情况是,以2018年531新政为分界点,我国光伏产业掀起了国资入场的小高潮。

华夏能源网(www.hxny.com)查询数据获知,2018年531新政后,民营光伏企业总计出售了近1.3GW的光伏电站资产,而买家均是有国资背景的企业。到了2019年,这种趋势愈演愈烈。国电投、中广核、华能新能源、中核集团、山东水发集团等国企纷纷入场。

国企凭借雄厚的现金流实力和融资成本优势,更加适合持有光伏电站这样的重资产项目,民营光伏企业在新形势下更倾向于走轻资本之路。很显然,这样“优势互补、各取所需”的合作在2020年还会更多,发电国企的清洁化转型任务还差很多。

但值得注意的是,国资并不是人傻钱多的买买买,而是务实的三思而后行,明年国企对光伏资产的要求会越来越高,换言之是会更加的“挑肥拣瘦”,这对于卖电站的民企来说,需要提早摆平心态了!

海外出口:出口额将创历史新高

2019年最让我国光伏产业提气的,是出海捷报频传。据统计,2019年1至10月,我国光伏出口总额达177.4亿美元,超过2018年全年水平;预计2019全年出口总额将超过200亿美元。其中组件出货量将达58GW左右,同比增长75%。

这样一来,2019年将成为继2012年(出口额202亿美元),2011年(出口额221亿美元)之后,历史上第三个光伏出口额超过200亿美元的年份。这得益于我国光伏企业在531光伏新政后,及时调转活力将重点转向海外,以及欧洲等国外市场在政策上的松绑带来需求上扬。

此外,我国光伏产品出口已经完全摆脱了对单一市场的依赖,呈多元化趋势。目前我国光伏组件出口额过亿美元的地区已超过26个,出货量超过1GW的国家达到13个。在此基础上,完全有理由相信,2020年我国光伏产品出口将继续突破200亿美元,并有望超过221亿美元的高点创造新的出口记录。

光伏人,你们有没有信心?

技术路线:单晶称王,TOPCon、HJT将带来惊喜

技术是第一生产力,在光伏产业最是如此。2019年,单多晶光伏电池技术之争将迎来历史性转折点。

数据显示,2017年,单晶的市占率接近30%,多晶把控着70%的江山;531光伏新政发生的2018年,单晶市场份额攀升到40%以上;2019年,单晶+PERC电池凭借高效高性价比的优势,将在市场份额中历史首次超过多晶。

预计2020年,单晶的市场占有率将进一步扩大,多晶凭借价格优势也会守住大部分市场份额,但单晶最终会称王。除此之外,TOPCon、HJT等高效电池技术将稳步推进,并不断有产能落地。

TOPCon技术是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,可以使N型电池量产效率超过24%,极致可达28.7%,已成为下一代产业化N型高效电池的切入点。目前,行业里已有金辰股份(603396.SH)等多家上市公司押宝TOPCon技术,投资其中。

HJT作为N型电池最主要的发展方向之一,其发电效率更高,潜力更大。在相同功率下HJT发电能力较多晶高10%以上,较现有p-PERC高5%-10%。目前,以爱康科技(002610.SZ)为代表的光伏企业,已布局下巨额投资。据悉,爱康科技已投资106亿元在浙江长兴建设异质结(HJT)项目,一期将在2020年实现量产。

2020年的冲锋号已经吹响,光伏产业在“十三五”收官之年,将注定不凡。对于2020年,光伏人有哪些预期?欢迎大家留言讨论!

动人的泥猴桃
饱满的高山
2026-04-04 18:14:15
光伏产业概述

目前人类能源消费结构中,石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源占到了人类能源供给量的80%以上。但常规矿物质能源储量有限,如果无节制的开采,全球将很快面临能源短缺危机。另外常规矿物质能源使用后排放大量的CO2、SO2、核废料等威胁着人类生存环境。近年来,全球性的气候变暖,两极冰川融化,海平面上升,自然灾害频繁发生,生物多样性消失,酸雨范围越来越广,高空臭氧层空洞扩大等现象,都是因为人类大量使用并依赖传统能源所造成。

资料来源:中国可再生能源发展战略研讨会论文集

图表1 世界及中国主要能源资源使用年限

发展环保可再生能源是解决上述问题的最有效途径,也是人类能否在地球上永续生存下去的关键要素。在诸多可再生能源中,太阳能是唯一可以大量替代传统能源的能源。而在太阳能产业中,光伏产业由于其具有的诸多优点,是可再生能源中发展最快的产业,无疑也是最具有发展前景的产业。

资料来源:IEA(国际能源署)报告《Renewable Information2010》

图表2 1990~2008年世界可再生能源供给的年增长率

一、光伏产业的特点

太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源。光伏发电是利用太阳能将光子转化为电子的一个纯物理过程,转化过程不排放任何有害物质,其特点如下:

充足性:据美国能源部报告(2005年4月)世界上潜在水能资源4.6TW(1TW=1012W),经济可开采资源只有0.9TW;风能实际可开发资源2~4TW;生物质能3TW;海洋能不到2TW;地热能大约12TW;太阳能潜在资源120000TW,实际可开采资源高达600TW。

安全性:运行可靠、使用安全;发电规律性强、可预测(调度比风力发电容易)。

广泛性:生产资料丰富(地壳中硅元素含量位列第二)、建设地域广(荒漠、建筑物等)、规模大小皆宜。

免维护:使用寿命长(20~50年、工作25年效率下降20%)、免维护、无人值守。

清洁性:无燃料消耗、零排放、无噪声、无污染、能量回收期短(0.8~3.0年)。

二、光伏产业发展历程

世界上最早开始研究太阳能要追溯于1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应,并由爱因斯坦在1904年对其做出了理论解释,且很快得到实验证实;1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅光伏电池;1959年第一个光电转换效率为5%的多晶硅光伏电池问世; 1960年,晶硅光伏电池发电首次并入常规电网;1969年世界上第一座光伏发电站在法国建成;1975年美国制作出非晶硅光伏电池;1980年代初,光伏电池开始规模化生产;1983年美国在加州建立了当时世界上最大的光伏电厂;1983年世界光伏组件产量达21.3MW(1MW=106W),光伏产业显露雏形。1990年以后,在能源危机和全球气候变暖的压力下,可再生能源越来越受到关注,德、美、日等国政府相继提出了光伏发电的“光伏屋顶计划”、“新阳光计划”等,在政府的政策法规和行动计划推动下,全球光伏产业以一个朝阳产业的面貌高速成长,同时太阳能光伏发电被誉为世界十种能源中发展最快的能源。

1990年以后全球光伏市场的发展和转移经过三个阶段。第一阶段,1996年之前,美国光伏市场占全球市场份额达32.1%,年复合增长率达25%,当之无愧地成为世界光伏市场中心。第二阶段,1996~2002年间,日本光伏市场保持了35%的年均增长,一跃成为光伏市场最大消费国,近年日本市场小幅回落,但销售的存量仍位居世界前列,2007年光伏电站存量达1GW(109W)左右。第三阶段,2003至今,欧盟成为绝对的市场主力,这得益于德国和西班牙等国的光伏补贴政策,快速刺激了欧盟市场中心的形成,目前我国有近80%的光伏产品出口至欧盟地区。

资料来源:EPIA(欧洲光伏产业协会,世界规模最大的太阳能光伏行业协会)

图表3 2009年光伏产品按地区安装比例

三、光伏发电技术发展趋势

目前已经进入商业化竞争的光伏发电产业按电池技术路线分类主要分为晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和聚光光伏电池。其中晶体硅光伏电池是目前发展最成熟的在应用中居主导地位。

太阳能电池根据所用材料的不同,还可分为:硅光伏电池、多元化合物薄膜光伏电池、聚合物多层修饰电极型光伏电池、纳米晶光伏电池、有机光伏电池等。

图表4 光伏电池分类及规模化生产转化效率

1.多元化合物薄膜光伏电池

多元化合物薄膜光伏电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜光伏电池等。

硫化镉、碲化镉薄膜光伏电池的效率较非晶硅薄膜光伏电池效率高,成本较晶体硅光伏电池低,并且也易于大规模生产,但镉有剧毒,会对环境造成严重污染,因此并不是最理想的光伏电池。

砷化镓(GaAs)III-V族化合物光伏电池的转换效率可达40%。GaAs 化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感,适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。

铜铟硒薄膜光伏电池(简称CIS)适合光电转换,不存在光致衰退问题,转换效率也较高。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,将成为今后发展光伏电池的一个重要方向。唯一问题是材料来源,铟和硒都是稀有元素,因此这类电池的发展必然受到限制。

2.聚合物多层修饰电极型光伏电池

聚合物多层修饰电极型光伏电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个光伏电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好,制作容易,材料来源广泛,成本底等优势,对大规模利用太阳能,提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备光伏电池的研究仅仅刚开始,不论是使用寿命,还是电池效率都不能和无机材料特别是晶体硅光伏电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品,还有待于进一步研究探索。

3.纳米晶光伏电池和有机光伏电池

纳米晶光伏电池转化效率可达10%,有机光伏电池转化效率可达6%,转换效率还比较低,这两类电池还处于研究探索阶段,短时间内不可能大规模商业化应用。

4.聚光太阳电池

聚光光伏电池最大优点就是高转换效率(30%~40%),以及较小的占地面积。聚光光伏发电系统主要由高效聚光太阳电池、高性能的聚光跟踪系统、有效的电池散热系统组成。由于高效聚光光伏电池的技术路线尚未定型,聚光光伏发电规模化产业链也未形成,高性能的聚光跟踪系统和有效的电池散热系统的成本控制难度大,因而聚光光伏发电暂无优势可言。

5.晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池

关于“晶硅”和“薄膜”孰优孰劣的讨论也很多。从市场表现来看,05年起“薄膜”市场份额开始不断增加,到09年达到了18%(数据来源:Solarbuzz),趋势相当可观。而且正是从09年开始,发展“薄膜”的呼声也越来越高:一方面硅晶电池刚刚经历了“硅”价巨幅波动的事件导致各大厂家受损;另一方面,美国的FirstSolar公司异军突起,把薄膜电池推上了新高度。2010年,国内很多地方都上了薄膜项目,而一旦开始生产薄膜电池,问题也就暴露出来。

首先是技术门槛问题。“晶硅”技术经历了多年发展,已经进入成熟期,国内几个大型企业已经熟练掌握了晶硅电池的技术,并且有了自己的技术创新和突破。而薄膜电池则不同,技术仍在不断发展变化,特别是非硅薄膜电池技术,材料和工艺上都有很多技术难关,国内的大多数企业并不具备足够的水平,还都只是探索阶段,却要面临在薄膜电池技术领先的FirstSolar公司和已经技术成熟的晶硅电池双重压力,发展困难可想而知。

其次是资金门槛问题。薄膜电池的设备投入比晶硅电池大,而且所有配套设备都依靠进口。随着薄膜电池技术不断发展,生产设备也随之更新换代,很容易造成设备投资上的浪费。

近年来晶硅组件价格一路走低,与薄膜组件的价格已经很接近,薄膜组件的价格优势已不再明显。但“晶硅”对比“薄膜”仍然存在高的转换效率和较长的使用寿命的优势。事实上,一些原打算开展薄膜电池项目的企业,现在也都把项目放缓(尚德、英利),所以薄膜电池想要真的发展,还是需要一定的时间。

单晶硅光伏电池与多晶硅光伏电池相比转化效率高(单晶18~20%、多晶16~18%)、成本高,由于其成本控制难度大,全面胜出的可能性不大。

6.太阳能光热发电

除光伏发电外达到工程应用水平的还有太阳能光热发电。太阳能光热发电的建设和运行门槛很高,我国在太阳能光热发电部件研发上还几乎是空白:曲面反光镜,高温真空管,有机朗肯循环发电机组,斯特林发电机组等。此外,与光伏发电不同,光热发电对于环境也有更高要求:必须直射光,而且需要水冷却,这样在荒漠地区,就无法满足。我国目前太阳能光热发电尚处于研究示范阶段,光热发电与常规电厂结合成互补电站,独立稳定工作的不多(示范项目:江苏江宁县70kW示范电站,863计划北京延庆1MW实验电站)。由于技术障碍,我国在5~10年内都会处于试验示范阶段,光热发电不会成为主导潮流。

结论

从技术成熟度、转化效率及材料来源几方面综合判断,未来5~10年太阳能发电技术占主流的仍为晶体硅(以多晶硅为主)和非晶硅薄膜光伏技术。目前市场占有率:多晶硅电池52%,单晶硅电池38%,非晶硅薄膜电池8%,其他化合物薄膜电池2%。发展非晶硅薄膜光伏技术,还不宜盲目扩大规模,还是应该重点放在研究上,深入掌握核心技术。