光伏新能源到底是什么概念
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。
2013年国家发改委(能源局)、财政部和国家电网正式明确了光伏上网电价补贴政策，随后政府出台了一系列政策支持光伏发展，如并网接入、项目备案等。中国国内光伏市场有了明确的政策指导并迅速发展。2013年累计并网运行光伏发电装机容量17.5GW，其中光伏电站14.8GW、分布式光伏2.6GW，全年累计发电量90亿千瓦时，新增装机量居世界首位。
基于2014年的情况，2015年国家能源局下发《2015年全国光伏发电年度计划新增并网规模表》(征求意见稿)，把2015年度光伏发电新增规模定为15GW，其中集中式光伏电站8GW、分布式光伏7GW，分布式光伏中屋顶分布式最低规模为3.15GW。值得注意的是，该文件反映了政府持续支持光伏应用发展特别是分布式光伏的决心和偏好。
中国光伏发展除了政策利好，至少还有两个行业利好：
一是光伏成本持续大幅度下降，光伏组件价格已经突破4元人民币/瓦的关口。虽然2013年由于“双反”引起的行业波动造成了价格的小幅上扬，但总体上看近年来还是呈持续下降趋势。
二是行业集中度迅速提高，提高了竞争力、降低了成本。“十二五”期间中国的光伏行业经过了较快速度的发展，2012年是一个关键性的转折点。由于当时行业发展主要依靠国外市场以及后来遭到“双反”，行业发展遭受重挫。之后在政府的支持下，随着国内市场的逐步放开与美国、日本等国家光伏市场的繁荣，中国光伏产业步入了良好的发展轨道，过剩产能得到一定消化，产业集中度快速提高，产品成本迅速下降。
从2014年中国排名前五的光伏制造企业(按全年组件出货量计)的情况，可以看出：
一、中国的光伏领头企业经过2012年前后的调整与重组，企业规模与营收状况有了很好的发展，产业规模稳步增长且应用水平不断提高。2010年中国光伏组件年产量为10.8GW，2013年迅速增加到35GW，占全球份额超过60%。而光伏组件内销比例从2010年的15%增至2013年的43%。
二、国内企业拥有国内市场的需求，不再畸形依靠国外市场。
三、国内光伏企业快速发展，引致光伏成本大规模下降。简单以排名前五的企业总营收与总出货量之比衡量组件单位出货成本可以看出，2010年所列排名前五的企业总营收与出货量之比为1.67，而2014年下降到0.69，下降了59%。
但是，2014年中国新增装机中，光伏电站为8.6GW，分布式光伏仅为2.1GW。2014年新增集中式光伏装机超额完成42.5%的目标，而新增分布式光伏装机只完成了规划的25.6%。2015年光伏实际完成新增装机15.13GW，其中集中式光伏装机13.74GW，占91%。集中式光伏装机超额完成，分布式光伏与规划目标相差甚远。在已建成的或审批通过的项目中，中国光伏仍以较大规模的集中式电站为主，分布式数量与总装机数仍处于较低水平。
从目前的光伏装机发展来看，集中式光伏依然是投资者的首选。但是，不断下降的集中式光伏利用小时数又说明分布式才是光伏发展的方向。笔者由此提出几点建议：
第一，中国分布式光伏发展首要的还是理顺价格机制。现阶段从财务上说，目前国家上网电价政策或是加上各地已出台的额外补贴政策，都很难将项目财务盈利提升到有效激励投资的水平。可以说，中国分布式光伏发展尚未找到最适宜的支持模式。光伏发电与其他发电相比的优势在于工艺较为成熟，施工时间短，容易短时间内见效。因此，可以对长期规划在时间上进行细分。
应把理顺价格、找到适合中国分布式光伏发展的路子作为首要考虑。国家应继续加强从分布式试点入手，寻找更多的地方补贴模式，然后将成功模式迅速向全国推广。一旦理顺市场、找到合适的价格机制与推广模式，分布式光伏的发展速度可能将持续高于其他能源发电品种。光伏发电收益取决于长期收益，如果从不合理的价格补贴进入，一样要进行长达20年左右的补贴，不但经济性受到影响，由此引发的发电并网与后期维护等关键环节的成本增加，将造成资源极大浪费。
第二，中国的分布式发电目标应谨慎制定。从总量上看，2014年和2015年中国分布式光伏发展目标定得过高，如果能够制定得更接近实际，应能更好地完成，避免规划的无效性。从各地区分布式发展目标看，规划制定应该更多考虑当地实际情况，如地区的经济发展、电价与电网、光照资源禀赋以及能源结构等。特别值得注意的是，中国现阶段严重的大气污染，特别是雾霾对光伏发电的影响较大。如果雾霾治理是一个比较长期的过程，在雾霾严重地区建设分布式光伏项目，可能很不经济。
第三，目前集中式光伏收益率远远高于分布式光伏，因此市场会将更多的投资引入集中式光伏。除了行政上的装机规模疏导和管控，加紧建立西部集中式光伏发电外送通道，加快发展大规模可再生能源发电远距离输送与消纳技术，将有利于中国实践可再生能源发展目标与减排承诺。
最后，2015年出台的分布式光伏配额制与上网电价补贴并存的模式，并不是成熟有效的机制。中国的光伏配额制与国外通行的可再生能源配额制存在根本上的差异，其实际上是要求各省市和地区制定额外的分布式光伏补贴。长期来看，如果需要过渡到真正的配额制，电力市场化改革可能需要走在前面。
①太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。
②太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
③光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光能到电能的转换，没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80％以上，技术开发潜力巨大。
④光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。
⑤光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。
⑥光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。
⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长(30年以上)，如1983年建设的10KW民用光伏电站，原址是在距离兰州市40公里左右的村庄，当时国内的光伏行业发展并不完善，在这个偏远地区建设光伏电站是因为该地区国家电网基础设施不完善，榆中地区很多偏远的乡村虽然用电量不大，但是还是没有通电，这个光伏电站为附近的村庄带去了光明。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。
⑧太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用电的独立太阳能发电系统，这些特点是其他电源无法比拟的。
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。这种技术的关键元件是太阳能电池。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。
原理
光伏发电，其基本原理就是"光伏效应"。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光光伏发电原理图电子。
白天采用高能vcz晶体发电板和太阳光互感对接和全天候24小时接收风能发电互补，通过全自动接收转换柜接收，直接满足所有家电用电需求。
并通过国家信息产业化学物理电源产品质量监督检验中心检测合格。
光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。
当太阳光照射到P-N结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P-N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。
电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。
有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。
