文档介绍：光伏产业研究报告
★全球光伏技术发展简述
地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍,国际能源署的数据显示,在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统,就足以满足全球能源需求,光伏发电可用于屋顶、建筑面、空地和沙漠,潜力十分巨大。
◆光伏发电简史
1839年19岁的法国贝克勒尔做物理实验时,发现在导电液中的两种金属电极用光照射时,电流会加强,从而发现了“光伏打效应”。1904年爱因斯坦发表光电效应论文,为此在1921年获得诺贝尔奖。1954年5月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的硅太阳电池,这是世界上第一个实用的太阳电池。
◆主要光伏发电技术比较
太阳能光伏技术是将太阳能转化为电力的技术,其核心是可释放电子的半导体物质,最常用的半导体材料是硅。太阳能光伏电池有两层半导体,一层为正极,一层为负极,当阳光照射在半导体上时,两极交界处产生电流,阳光强度越大,电流就越强。太阳能光伏系统不仅在强烈阳光下能运作,在阴天也能发电,由于反射阳光,少云的天气甚至比晴天发电效果更好。
▲三种主要光伏电池技术比较
目前在用的光伏发电技术主要有三种:晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和聚光太阳能电池
,其中晶体硅电池应用最广泛,占80%以上;薄膜电池近年增长迅速,占10%以上;聚光太阳能电池有少量应用。在这3种光伏发电技术中,晶体硅电池的优点是转换效率较高、占地面积小,缺点是硅耗大、成本高,比较适于城市地区;薄膜太阳电池的优点是硅耗小、成本低,缺点是转换效率低、投资大、衰减大、占地面积大,比较适于偏僻地区的并网电站和建筑光伏一体化;聚光电池的优点是转换效率高,缺点是不能使用分散的阳光、必须用跟踪器将系统调整到与太阳精确相对,目前主要用于航天航空。预计未来光伏发电将呈现多种技术并存,共同努力降低成本的局面。
表一三种主要光伏发电技术比较
技术
路线
实验室最高
转换效率
商业化批量
生产效率
优缺点
晶体硅太
阳能电池
单晶硅
%
17%
硅耗大、成本高
多晶硅
%
16%
硅耗大、成本高
薄膜
太阳
能电池
CdTe电池
%
9%
有污染
非晶硅薄膜电池
%
6-7%
硅耗小、投资大、有衰减
GIGS薄膜电池
%
12%
聚光太阳能电池
%
30%
效率高、成本高
薄膜电池虽然目前效率不高,但采用多薄层、多p-n结的结构形式的薄膜电池转换效率可达到40%-50%,因此未来高效率电池最终要走薄膜技术路线。而在各种薄膜电池中,唯有硅薄膜电池原材料储量丰富,且无毒、无污染,更具持续发展前景。硅薄膜电池又可分为非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶体硅薄膜3种。
▲四种主要多晶硅技术比较
目前应用最为广泛的晶体硅太阳能电池,其主要原材料是多晶硅,关于多晶硅制取,目前采用的主要有4种工艺,分别是:改良西门子法、硅烷法、循环流化床法、物理法。这四种技术中,改良西门子法技术最成熟,已获大规模应用,目前全球多晶硅产量中有80%采取改良西门子法的生产路线,缺点是成本高、副产品回收利用技术复杂;硅烷法目前只有美国有一家企业生产,优点是品质高,缺点是危险性大、工艺要求高;流化床法能提高多晶硅生产中原材料的利用率,成本低,缺点是技术还不太成熟,目前只有美国1家企业用这种技术;物理法的最大优点是成本低,缺点是没有解决工业化生产的问题、产品稳定性不够、纯度不够。
◆光伏产业链现状
对于目前应用较广的晶体硅光伏电池系统,产业链主要包括多晶硅-硅锭/硅片-电池片-组件-光伏系统设计安装等几个环节,对于薄膜光伏电池系统,则主要是电池组件-光伏系统设计安装。
专用设备及材料
系统平衡部件
太
阳
能
级
多
晶
硅
单
晶
/
多
晶
硅
锭
片
单晶
多晶硅电池片
光伏组件
光光
伏伏
系电
统站
集建
成设
薄膜太阳能电池组件
图一光伏产业链
★全球光伏发电现状
◆光伏发电是最有前途的可再生能源
与石油、天燃气、煤炭、核电等能源形式相比,光伏发电最大的优点是资源取之不尽,用之不竭。与风电、水电、生物质能等可再生能源相比,光伏发电最大的优点是可开采资源无限,而水电、风电的可开发数量都是有限的,据测算,全球太阳能可开采资源高达6000亿千瓦。
图二我国与世界主要能源可使用年限(年)与可开采量(亿千瓦)
◆全球主要光伏市场需求
【Wp,峰瓦,标准测试条件下(
25℃,,即1000瓦/平米)的太阳能电池输出功率。】,同比增速超60%。从上半年看,德国在补贴水平仍高、补贴下半年即将下降的双重影响下装机增长迅猛