太陽能光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生背景.doc

_ 能源是整個世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的最基本的驅(qū)動力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以來，能源安全問題就開始出現(xiàn)。1913年，英國海軍開始用石油取代煤炭作為動力時，時任海軍上將的丘吉爾就提出了“絕不能僅僅依賴一種石油、一種工藝、一個國家和一個油田”這一迄今仍未過時的能源多樣化原則。隨著人類社會對能源需求的增加，能源安全逐漸與政治、經(jīng)濟(jì)安全緊密聯(lián)系在一起。但是，人類在享受能源帶來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步等利益的同時，也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰(zhàn)，能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環(huán)境污染等問題直接威脅著人類的生存和發(fā)展。 然而地球上化石燃料的蘊(yùn)藏量是有限的，根據(jù)已探明的儲量，全球石油可開采約45年，天然氣約61年，煤炭約230年，鈾約71年。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，到2060年全球人口將達(dá)到100110億，如果到時所有人的能源消費(fèi)量都達(dá)到今天發(fā)達(dá)國家的人均水平，則地球上主要的35種礦物中，將有13在40年內(nèi)消耗殆盡，包括所有的石油、天然氣、煤炭(假設(shè)為2萬億噸)和鈾。所以，世界石化燃料的供應(yīng)正面臨嚴(yán)重短缺的危機(jī)局面。 太陽能是用之不盡，取之不竭的能源，如果從太陽能獲得電力，將造福人類，人們通過光伏效應(yīng)制造太陽能太陽電池進(jìn)行光電變換來實現(xiàn)。它同以往其它電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：無枯竭危險；絕對干凈(無公害)；不受資源分布的地域限制；可在用電處就近發(fā)電；能源質(zhì)量高；使用者在感情上容易接受；獲得能源花費(fèi)的時間短。不足之處是：照射的能量分布密度小，即要占用巨大的面積；獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國青睞。 要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。 目前，民用太陽電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達(dá)20%以上，但價格昂貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，價格也最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。 當(dāng)然，特殊用途和實驗室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體和銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽電池，光電變換效率可達(dá)36%，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。 中國在2009年相繼提出了太陽能光電建筑應(yīng)用財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法、金太陽示范工程等鼓勵光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，2020年的光伏發(fā)電目標(biāo)從原先的1.6GW提高到現(xiàn)在的20GW，一系列的政策支持和長遠(yuǎn)規(guī)劃讓中國的光伏發(fā)電發(fā)展之路更加寬廣。2008年中國光伏安裝總量是40MW，累計安裝總量只有140MW，而2009年全年安裝量就有160MW，是上一年的4倍，比以往累計安裝總量還要多，足見中國光伏呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢。光伏產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展給太陽能背板膜材料行業(yè)帶來了很大的發(fā)展機(jī)遇。全球光伏發(fā)展簡史 1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒（Se）的光伏效應(yīng)，并制作第一片硒太陽能電池。1883年美國發(fā)明家CharlesFritts描述了第一塊硒太陽能電池的原理。1904年Hallwachs發(fā)現(xiàn)銅與氧化亞銅（Cu/Cu2O）結(jié)合在一起具有光敏特性；德國物理學(xué)家愛因斯坦（AlbertEinstein）發(fā)表關(guān)于光電效應(yīng)的論文。1918年波蘭科學(xué)家Czochralski發(fā)展生長單晶硅的提拉法工藝。1921年德國物理學(xué)家愛因斯坦由于1904年提出的解釋光電效應(yīng)的理論獲得諾貝爾（Nobel）物理獎。1930年B.Lang研究氧化亞銅/銅太陽能電池，發(fā)表“新型光伏電池”論文；W.Schottky發(fā)表“新型氧化亞銅光電池”論文。1932年Audobert和Stora發(fā)現(xiàn)硫化鎘（CdS）的光伏現(xiàn)象。1933年L.O.Grondahl發(fā)表“銅-氧化亞銅整流器和光電池”論文。1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1951年生長p-n結(jié)，實現(xiàn)制備單晶鍺電池。1953年Wayne州立大學(xué)DanTrivich博士完成基于太陽光普的具有不同帶隙寬度的各類材料光電轉(zhuǎn)換效率的第一個理論計算。1954年RCA實驗室的P.Rappaport等報道硫化鎘的光伏現(xiàn)象，（RCA:RadioCorporationofAmerica，美國無線電公司）。貝爾（Bell）實驗室研究人員D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson報道4.5%效率的單晶硅太陽能電池的發(fā)現(xiàn)，幾個月后效率達(dá)到6%。1955年西部電工（WesternElectric）開始出售硅光伏技術(shù)商業(yè)專利，在亞利桑那大學(xué)召開國際太陽能會議，Hoffman電子推出效率為2%的商業(yè)太陽能電池產(chǎn)品，電池為14mW/片，25美元/片，相當(dāng)于1785USD/W。1956年P(guān).Pappaport，J.J.Loferski和E.G.Linder發(fā)表“鍺和硅p-n結(jié)電子電流效應(yīng)”的文章。1957年Hoffman電子的單晶硅電池效率達(dá)到8%；D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson獲得“太陽能轉(zhuǎn)換器件”專利權(quán)。1958年美國信號部隊的T.Mandelkorn制成n/p型單晶硅光伏電池，這種電池抗輻射能力強(qiáng)，這對太空電池很重要；Hoffman電子的單晶硅電池效率達(dá)到9%；第一個光伏電池供電的衛(wèi)星先鋒1號發(fā)射，光伏電池100c，0.1W，為一備用的5mW話筒供電。1959年Hoffman電子實現(xiàn)可商業(yè)化單晶硅電池效率達(dá)到10%，并通過用網(wǎng)柵電極來顯著減少光伏電池串聯(lián)電阻；衛(wèi)星探險家6號發(fā)射，共用9600片太陽能電池列陣，每片2c，共20W。1960年Hoffman電子實現(xiàn)單晶硅電池效率達(dá)到14%。1962年第一個商業(yè)通訊衛(wèi)星Telstar發(fā)射，所用的太陽能電池功率14W。1963年Sharp公司成功生產(chǎn)光伏電池組件；日本在一個燈塔安裝242W光伏電池陣列，在當(dāng)時是世界最大的光伏電池陣列。1964年宇宙飛船“光輪發(fā)射”，安裝470W的光伏陣列。1965年P(guān)eterGlaser和A.D.Little提出衛(wèi)星太陽能電站構(gòu)思。1966年帶有1000W光伏陣列大軌道天文觀察站發(fā)射。1972年法國人在尼日爾一鄉(xiāng)村學(xué)校安裝一個硫化鎘光伏系統(tǒng)，用于教育電視供電。1973年美國特拉華大學(xué)建成世界第一個光伏住宅。1974年日本推出光伏發(fā)電的“陽光計劃”；Tyco實驗室生長第一塊EFG晶體硅帶，25mm寬，457mm長（EFG:EdgedefinedFilmFed-Growth，定邊喂膜生長）。1977年世界光伏電池超過500KW；D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年控制p-n結(jié)的工作基礎(chǔ)上制成世界上第一個非晶硅（a-Si）太陽能電池。1979年世界太陽能電池安裝總量達(dá)到1MW。1980年ARCO太陽能公司是世界上第一個年產(chǎn)量達(dá)到1MW光伏電池生產(chǎn)廠家；三洋電氣公司利用非晶硅電池率先制成手持式袖珍計算器，接著完成了非晶硅組件批量生產(chǎn)并進(jìn)行了戶外測試。1981年名為SolarChallenger的光伏動力飛機(jī)飛行成功。1982年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過9.3MW。1983年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過21.3MW；名為SolarTrek的1KW光伏動力汽車穿越澳大利亞，20天內(nèi)行程達(dá)到4000Km.1984年面積為929c的商品化非晶硅太陽能電池組件問世。1985年單晶硅太陽能電池售價10USD/W；澳大利亞新南威爾土大學(xué)MartinGreen研制單晶硅的太陽能電池效率達(dá)到20%。1986年6月，ARCOSolar發(fā)布G-4000世界首例商用薄膜電池“動力組件”。1987年11月，在3100Km穿越澳大利亞的PentaxWorldSolarChallengePV-動力汽車競賽上，GMSunraycer獲勝，平均時速約為71km/h。1990年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過46.5MW。1991年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過55.3MW；瑞士Gratzel教授研制的納米TiO2染料敏化太陽能電池效率達(dá)到7%。1992年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過57.9MW。1993年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過60.1MW。1994年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過69.4MW。1995年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過77.7MW；光伏電池安裝總量達(dá)到500MW。1996年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過88.6MW。1997年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過125.8MW。1998年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過151.7MW；多晶硅太陽能電池產(chǎn)量首次超過單晶硅太陽能電池。1999年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過201.3MW；美國NREL的M.A.Contreras等報道銅銦錫（CIS）太陽能電池效率達(dá)到18.8%；非晶硅太陽能電池占市場份額12.3%。2000年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過399MW；WuX.，DhereR.G.，AibinD.S.等報道碲化鎘（CdTe）太陽能電池效率達(dá)到16.4%；單晶硅太陽能電池售價約為3USD/W。2002年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過540MW；多晶硅太陽能電池售價約為2.2USD/W。2003年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過760MW；德國FraunhoferISE的LFC（Laserfired-contact）晶體硅太陽能電池效率達(dá)到20%。2004年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過1200MW；德國FraunhoferISE多晶硅太陽能電池效率達(dá)到20.3%；非晶硅太陽能電池占市場份額4.4%，降為1999年的1/3，CdTe占1.1%；而CIS占0.4%。2005年世界太陽能電池年產(chǎn)量1759MW。中國太陽能發(fā)電發(fā)展歷史 中國作為新的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動機(jī)，光伏業(yè)業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的活力。大量光伏企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)在光伏產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)在OFweek太陽能光伏網(wǎng)帶大家來回顧下中國太陽能發(fā)展歷史：1958，中國研制出了首塊硅單晶1968年至1969年底，半導(dǎo)體所承擔(dān)了為“實踐1號衛(wèi)星”研制和生產(chǎn)硅太陽能電池板的任務(wù)。在研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，P+/N硅單片太陽電池在空間中運(yùn)行時會遭遇電子輻射，造成電池衰減，使電池?zé)o法長時間在空間運(yùn)行。1969年，半導(dǎo)體所停止了硅太陽電池研發(fā)，隨后，天津18所為東方紅二號、三號、四號系列地球同步軌道衛(wèi)星研制生產(chǎn)太陽電池陣。1975年寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝，太陽能電池的應(yīng)用開始從空間降落到地面。1998年，中國政府開始關(guān)注太陽能發(fā)電，擬建第一套3MW多晶硅電池及應(yīng)用系統(tǒng)示范項目，這個消息讓現(xiàn)在的天威英利新能源有限公司的董事長苗連生看到了一線曙光。可是，當(dāng)時太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景尚不明朗，加之受政策因素制約，令不少人對這一新能源項目望而卻步。在合作伙伴退出的情況下，苗連生毅然逆勢而上，爭取到了這個項目的批復(fù)，成為中國太陽能產(chǎn)業(yè)第一個“吃螃蟹”的人。2001年，無錫尚德建立10MWp（兆瓦）太陽電池生產(chǎn)線獲得成功，2002年9月，尚德第一條10MW太陽電池生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，產(chǎn)能相當(dāng)于此前四年全國太陽電池產(chǎn)量的總和，一舉將我國與國際光伏產(chǎn)業(yè)的差距縮短了15年。2003到2005年，在歐洲特別是德國市場拉動下，尚德和保定英利持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，其他多家企業(yè)紛紛建立太陽電池生產(chǎn)線，使我國太陽電池的生產(chǎn)迅速增長。2004年，洛陽單晶硅廠與中國有色設(shè)計總院共同組建的中硅高科自主研發(fā)出了12對棒節(jié)能型多晶硅還原爐，以此為基礎(chǔ)，2005年，國內(nèi)第一個300噸多晶硅生產(chǎn)項目建成投產(chǎn)，從而拉開了中國多晶硅大發(fā)展的序幕。2007，中國成為生產(chǎn)太陽電池最多的國家，產(chǎn)量從2006年的400MW一躍達(dá)到1088MW。2008年，中國太陽電池產(chǎn)量達(dá)到2600MW。2009年，中國太陽電池產(chǎn)量達(dá)到4000MW。2006年世界太陽能電池年產(chǎn)量2500MW。2007年世界太陽能電池年產(chǎn)量4450MW。2008年世界太陽能電池年產(chǎn)量7900MW。2009年世界太陽能電池年產(chǎn)量10700MW。2010年世界太陽能電池年產(chǎn)量將達(dá)152