我國太陽能電池制造設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展

朱新剛+董衍雙

摘 要：太陽能是取之不盡的天然可再生清潔能源，尤其是在媒體、石油等能源開發(fā)枯竭之后，太陽能的開發(fā)和應(yīng)用受到了各領(lǐng)域的高度重視。通過太陽能電池能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化成可用能源并存儲起來，從而為用戶提供更多的清潔能源。本文首先介紹了太陽能電池技術(shù)的發(fā)展選擇，其后針對當(dāng)前太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后針對既有問題提出相應(yīng)的解決對策，以期為中國太陽能電池市場發(fā)展提供更多的理論參考。

關(guān)鍵詞：太陽能電池；行業(yè)現(xiàn)狀；技術(shù)發(fā)展

隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和物質(zhì)生活水平的提高，傳統(tǒng)能源如煤、石油等儲量急劇下降，并且面臨開發(fā)枯竭的現(xiàn)狀。同時(shí)傳統(tǒng)能源在使用過程中會產(chǎn)生大量溫室氣體，造成生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境質(zhì)量下降。在綠色能源開發(fā)中，太陽能屬于零污染、零成本的天然可再生資源，因此太陽能開發(fā)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為二十一世紀(jì)能源技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

一、太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀

太陽輻射總量龐大，但是能流密度卻非常低，尤其是在北回歸線位置，全年能流密度僅為200W左右。而且由于受到氣候條件、地理位置等因素影響，太陽能輻射不夠穩(wěn)定。為了獲得更加穩(wěn)定的太陽輻射能源，首先需要在蓄能技術(shù)上進(jìn)行研究。太陽能電池能夠有效收集太陽能，并且利用光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⒗锰柲茈姵剡M(jìn)行存儲。

光伏發(fā)電是太陽能技術(shù)開發(fā)的核心要素，早在19世紀(jì)70年代，太陽能技術(shù)就已成為獨(dú)立的研究體系，太空能源供應(yīng)就是通過太陽能電池實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)制造材質(zhì)不同，太陽能電池可以分為硅基類、化合物類、染料敏化類以及有機(jī)薄膜類電池。目當(dāng)應(yīng)用范圍較廣的是硅基類太陽能電池，其中又分為單晶硅、多晶硅、非晶硅等不同類型。單晶硅太陽能蓄電池輻射能轉(zhuǎn)換效率達(dá)16%-20%，多晶硅則為14%-16%，非晶硅僅為5%-7%。硅基太陽能電池中多晶硅成本較低，而且輻射能轉(zhuǎn)化率較高，具備較為成熟的生產(chǎn)工藝，因此在光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，多晶硅電池是目前太陽能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品。

近年來，國家光伏產(chǎn)業(yè)獲得了長足發(fā)展，年增長率為30%左右，而且這一勢頭還有不斷上升趨勢。發(fā)展至2011年，國內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)世界總產(chǎn)能的50%，光伏總需求量達(dá)2.75GW，成為世界第三大光伏開發(fā)市場。自2011年之后，由于歐元區(qū)經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)政策發(fā)生變化，不少歐洲國家減少了對太陽能產(chǎn)業(yè)的政策性補(bǔ)貼，進(jìn)而造成市場發(fā)展停滯。在我國太陽能終端市場尚未正式建立和啟動，因此，對于多晶硅的需求量出現(xiàn)下滑趨勢。隨著新能源開發(fā)應(yīng)用技術(shù)的不斷加速，太陽能電池技術(shù)含量不斷增加，我國政府對于新能源出臺了一系列的補(bǔ)貼政策，促進(jìn)了太陽能產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勢發(fā)展。

二、中國太陽能電池發(fā)展存在的問題

（一）原材料及產(chǎn)品問題

我國單晶硅產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的六成左右，但是整體生產(chǎn)成本bo美國價(jià)明顯偏高。目前，我國尚未掌握硅晶生核心產(chǎn)技術(shù)，在技術(shù)方面過于依賴進(jìn)口。而且在硅晶產(chǎn)品的切片、拉棒設(shè)計(jì)中，主要生產(chǎn)設(shè)備依賴歐美國家進(jìn)口，國內(nèi)企業(yè)主要承擔(dān)組裝任務(wù)，成品主要銷往國外。國內(nèi)太陽能廠家，主要產(chǎn)品為電池片組裝技術(shù)含量較低，因此，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成不利影響。從當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，主要表現(xiàn)為“兩頭在外”，缺乏核心技術(shù)支撐，雖然產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐有所加快，但是整體趨勢不夠平衡。這一現(xiàn)象折射出的問題根源在于我國大量能源被消耗，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源耗費(fèi)，但是綠色能源輸出卻主要供應(yīng)給該歐美國家。

（二）全球產(chǎn)能過剩問題

近年來，光伏產(chǎn)業(yè)獲得了空前發(fā)展，產(chǎn)能大量增加。從2015年公布的數(shù)據(jù)來看，全球光伏產(chǎn)能已經(jīng)突破35.9GW，僅意大利在十年內(nèi)就建成3.3GW光伏發(fā)電設(shè)施，全球整體發(fā)展趨勢迅猛。但是從市場需求來看，全球整體需求量約為18.6GW。2011年多晶硅全球產(chǎn)量約為20×104t，但太陽能重點(diǎn)開發(fā)需求僅為15×104t，，也就是說多晶硅市場投放量較需求量多5×104t。

（三）污染和能耗問題

多晶硅生產(chǎn)制造中會形成大量肥水，其中主要物質(zhì)有氯化氫、氯硅烷低沸物、不凝氣等有害物質(zhì)。在晶體加工過程中還會產(chǎn)生有害的工業(yè)粉塵，這些污染物對于水土環(huán)境、空氣質(zhì)量都會造成不利影響，破壞生態(tài)平衡。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一噸多晶硅生產(chǎn)過程中會形成四氯化硅8噸，這一數(shù)據(jù)非常龐大。四氯化硅具有強(qiáng)烈的毒性和腐蝕性，對環(huán)境污染存在嚴(yán)重威脅。尤其是在單晶硅產(chǎn)量不斷增加的背景下，四氯化硅污染已經(jīng)引起了世界環(huán)境部門的高度重視，四氯化硅的無害化處理已經(jīng)成為影響多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的重要因素。

三、我國太陽能電池制造設(shè)備發(fā)展方向及展望

（一）光伏設(shè)備發(fā)展方向及優(yōu)勢

當(dāng)前，太陽能電池制造設(shè)備有50%左右為國產(chǎn)設(shè)備，但是關(guān)鍵技術(shù)仍掌握早歐美等國。這就需要在光伏設(shè)備制造中進(jìn)一步提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量，在工藝設(shè)計(jì)上不斷升級，提高設(shè)備穩(wěn)定性。設(shè)備商需要與國內(nèi)光伏企業(yè)結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，積極引入先進(jìn)工藝，升級技術(shù)設(shè)備，以此實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造，優(yōu)化工藝流程，改變以往設(shè)備制造和工藝研發(fā)相脫節(jié)的現(xiàn)象，市場技術(shù)和工藝的協(xié)調(diào)發(fā)展。

由于本土市場需求不斷增加，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，國家光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展會獲得突破性進(jìn)步。產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心焦點(diǎn)在于工藝和設(shè)備技術(shù)的同步升級，以自由設(shè)備為基礎(chǔ)，才能在產(chǎn)業(yè)競爭中獲得優(yōu)勢。相對于IC行業(yè)來說，光伏技術(shù)的要求稍低，這也為國內(nèi)中低端設(shè)備的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

（二）我國太陽能電池制造設(shè)備趨勢展望

當(dāng)前，太陽能電池制造設(shè)備有95%原件依靠進(jìn)口，面對這一問題，在未來發(fā)展中要積極開發(fā)國內(nèi)市場，以應(yīng)對復(fù)雜的國際環(huán)境所造成的不利影響。政府對于可再生資源的開發(fā)和應(yīng)用相繼出臺了不少支持政策，對國內(nèi)太陽能技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了大力支持。據(jù)國內(nèi)太陽能協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，太陽能電池設(shè)備市場銷售價(jià)值已經(jīng)占據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備市場的81%以上，已經(jīng)有四十余家企業(yè)專門從事太陽能電池設(shè)備技術(shù)研發(fā)，從這些變化來看，未來我國太陽能電池制造設(shè)備產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展利好。

結(jié)語：

早在十二五期間，我國政府針對多晶硅生產(chǎn)高能耗、高污染的現(xiàn)狀將其從鼓勵(lì)項(xiàng)目名錄中除名，進(jìn)而對單晶硅生產(chǎn)給予了高度重視，發(fā)展高科技單晶硅產(chǎn)業(yè)有利于控制太陽能電池的制造成本，提高光能轉(zhuǎn)化效率，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時(shí)，進(jìn)一步保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。

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作者簡介：

姓名：朱新剛，出生年月：19880702，性別：男，民族：漢，籍貫：陜西咸陽，當(dāng)前職務(wù)：設(shè)備維護(hù)，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：太陽能光伏電池.