晶硅與薄膜太陽電池市場概述

太陽電池市場現狀

太陽能是我們目前可使用的能源中一次性轉換效率最高，并且使用簡單、可靠、經濟的新興能源，具備十分獨特的優勢，也是未來新能源發展的必然選擇。在太陽能的有效利用當中，太陽能光電利用是近些年來發展最快，最具活力的研究領域，是其中最受矚目的項目之一。目前，世界各國正把太陽能的開發和利用作為重要的能源發展趨勢。各國都在爭先恐后地將光伏發展列入國家的發展規劃中：美國、歐盟和日本把2030年以后能源供應安全的重點放在了太陽能等可再生能源方面，到2010年規劃的光伏安裝量分別為50億瓦、100億瓦和80億瓦；到2020年的規劃分別為360億瓦、410億瓦和300億瓦。印度政府承諾將實施一個總投資額為700億美元的太陽能計劃，以期到2022年太陽能產能從現有的3萬千瓦提升至2 000萬千瓦。

據統計，全球光伏電池的總產量2006年為1 750 MW，2007年為3 500 MW，2008年為 7 020 MW，2009年為13 000 MW，每年幾乎以接近一倍的速度發展。據歐洲光電產業協會(EPIA)預測，2013年全球太陽能背板材料的需求將是2008年的3倍。中國太陽電池產量也一直為眾多業內人士所關注，2007年總產量達1 200 MW，2008年達2 000 MW，超過全球份額30%。2010年3月16日在上海新國際博覽中心舉行的太陽電池展會“SOLARCON China 2010”及“第6屆CSPV”的開幕儀式上，工業和信息化部電子信息司副巡視員兼中國光伏產業聯盟秘書長王勃華表示，“中國的太陽電池產量2009年已達到4 382 MW”，超過全球份額的40%。另據有關媒體報道，2009年全球太陽電池廠排名中，有五家中國企業進入10強，占半壁江山。這五家企業包括：無錫尚德、英利綠色、晶澳、天合光電和臺灣昱晶，而臺灣茂迪首度被擠出10強。薄膜太陽能廠First Solar如市場預期一樣排名第1，且2009年總產出達1 100 MW，實際產出更超出First Solar原本預期；無錫尚德則排名第2，產出為704 MW；日本夏普排名第3，產出為595 MW；德國Q-Cells排名第4，產出為586 MW；英利綠色則排名第5，產出為525.3 MW；晶澳排名第6，其實際產出達520 MW，也高于原先預估；其后第7～10名則依序為日本京瓷、天合光電、美國SunPower及中國臺灣昱晶，產出分別達400、399、397、368 MW。

作為國家重點發展的七大新興產業之首——新能源產業的重要支柱，業界普遍預期太陽能光伏產業將保持40%以上的年均增長速度，到2050年太陽能將占到人類總能源需求的25%以上。

到目前為止，單晶硅和多晶硅等第一代太陽電池，是當前的主流，已經商業化；第二代的薄膜太陽電池，用的材料更少，污染更少，也已經被證明可以商業化。德國太陽能專業咨詢網站Solarserver發布報告對多晶硅與薄膜技術之間的競爭態勢進行評述：薄膜太陽電池制造商正致力于降低成本，取得競爭優勢，但傳統的晶硅電池技術仍占有大部分市場份額且具有相當大的發展潛力。

晶硅太陽電池

晶硅太陽電池的制作工藝從成熟的微電子工藝轉化而來，具有硅材料、工藝與制造技術成熟，轉換效率高、性能穩定等優點。規模生產的單晶硅太陽電池的轉換效率可達16%～17%，實驗室的最高轉換效率達24.4%。規模生產的多晶硅太陽電池的轉換效率可達14%～15%以上，實驗室的最高轉換效率達16.6%。

與薄膜太陽電池相比，晶硅太陽電池的光電轉換效率更高。此外，硅價格近期的回落也給晶硅電池行業帶來了利好。近年來半導體需求的大幅度增加造成了晶硅產能不足，晶硅材料供不應求，使得價格飆升。2008年其現貨市場價格曾一度達到每公斤400美元。如今由于金融危機的影響，太陽能行業增長速度減慢使得硅價格大幅回落。

隨著硅價格的下跌，以往一直處于可隨意涉足的太陽電池用多晶硅生產的無序狀態，也逐步有了限制。在硅價格趨于平穩的同時，中國國內的硅產量還只能滿足中國市場需求的一半左右。因此，著眼于長期增長的目標，政府正在研究企業準入多晶硅生產的基準，預定近期公布。

在生產方面，多家設備廠商在相關展會上發布了可增大多結晶硅鑄錠爐容量的技術。發布的裝置可將原為500 kg的容量提高到800 kg。在生產上的努力，再加上政府對產業有序增長的支持，結晶硅的產量今后還有望繼續擴大。

韓國的LG電子近日宣布大力拓展太陽能業務的計劃，公司將在未來五年向其太陽電池制造廠投資1萬億韓元。太陽能業務是LG電子下一代關鍵發展戰略中的一部分，此次投資將使公司在2015年的太陽能產能超過10億瓦特，銷售額達到3萬億韓元。2009年底，LG電子將一個等離子顯示器模組生產線轉為生產太陽電池板，從而建成了公司第一個擁有120 MW生產能力的太陽能生產線。該工廠位于首爾東南部280公里的龜尾市，并已于今年全面開工，大規模生產晶體硅太陽電池和組件，這也意味著LG電子的太陽能業務已正式開始。LG計劃今年再建一條120兆瓦的太陽電池生產線，屆時該工廠的產能將進一步擴展，總產能將達到240兆瓦。在2010年6月初于德國舉行的世界最大的太陽能產品交易會Intersolar上，LG宣布其2010年所產的120兆瓦的太陽能產品已經全部成交，2011年的產品也極受客戶的青睞。

另據報道，國家高新區佛山三水園廣東愛康太陽電池生產基地計劃年內實現銷售額5億元。同時，代表廣東愛康戰略部署的高效電池“天王星”計劃也順勢啟動。愛康引進前沿技術和科研力量，立足于專業化、規模化、國際化的快速發展道路，采用先進環保的太陽電池生產技術和目前國際頂尖的生產設備，制造具有國際競爭力的晶體硅太陽電池產品。廣東愛康太陽能科技有限公司是廣東首家規模化的晶體硅太陽電池生產企業，專注于光伏產業鏈中科技和技術含量集中的晶體硅太陽電池的研究、生產、銷售和服務環節。“我們的目標是本年度銷售額5億元，納稅額3 000萬元；2011年電池產品銷售額達15億元，納稅額超億元”，愛康董事長陳剛介紹。目前，世界多晶硅電池實驗室的最高轉化效率為20.5%左右，國內量產多晶硅電池轉化率普遍為16.5%以下。而愛康的高效電池“天王星計劃”的宗旨是，在不大量增加制造成本的基礎上，使P型襯底太陽電池量產轉換率大于18%。“預計在2010年底，公司生產的多晶硅太陽電池的效率到達17.5%左右，2011年底以前到達18%的高轉換效率。”該公司相關技術專家表示。

中國尚德公司對電池表面進行特殊處理并使用更薄的電觸頭，其新型Pluto多晶硅電池效率由15.2%提高到了17.5%，單晶硅電池效率由17.2%提高到了19%。美國Sunpower公司的背接觸式太陽電池效率已超過20%，模塊效率達到19.6%。

科學家們認為，即使在未來，也絕不能忽視傳統的晶硅太陽電池技術。有研究報告指出，薄膜技術有潛力實現與晶硅電池相似的高效率，但目前仍落后較多；在成本上，到目前為止僅有CdTe模塊的優勢較為明顯。表1給出了各類型光伏模塊的轉換效率和成本潛力。

表1 各類型光伏模塊的轉換效率和成本潛力

薄膜太陽電池

作為太陽電池的重要分支，2009年薄膜電池占全球光伏電池市場份額的15%，其他都為晶硅電池。與硅太陽電池相比，薄膜太陽電池可以使用玻璃、塑料、陶瓷、石墨和金屬片等不同材料當基板來制造，不依賴硅原料，造價低廉，污染小，而且其除了平面應用之外，還可制作成非平面構造，與建筑物完美結合或是變成建筑體的一部分，應用非常廣泛，因而被廣大投資者及廠商所看好。

根據市場調查公司DisplaySearch發布的太陽電池產能趨勢報告，2009年薄膜太陽電池產能約為358萬千瓦。由于硅材料是目前太陽電池的主導材料，在太陽電池成本構成中，硅材料成本約占40%，而薄膜電池用硅量極少，制造成本大幅降低，特別是其易于實現大面積和大批量連續生產，具有較好的市場前景。薄膜太陽電池在國際市場硅原材料持續緊張的背景下，已成為國際光伏市場發展的新趨勢和新熱點。總體來看，整個業界的態度是“對薄膜型太陽電池積極發起挑戰，力爭突破技術障礙”。有些企業已經利用自主技術開始生產低價位的薄膜Si型太陽電池。可以說，對于擁有自主技術的企業來說，該領域存在著巨大的商機。

德國太陽能與氫能研究中心在預工業生產線上制造的銅銦硒電池達到了19.6%的光電轉換效率，這一成績僅次于美國能源部國家可再生能源實驗室在相同條件下創造的19.9%的記錄，但實用化的CIS技術仍遠遠沒有發揮出自身潛力。這種類型的工業生產模塊最高光電轉換效率只有12%，而多晶硅模塊為18.5%，單晶硅模塊可高達20%。到目前為止，CIS電池還無法利用更低的制造成本來彌補效率上的不足，其成本超過了2歐元/瓦，與硅模塊近似。行業專家指出，只有當薄膜硅模塊達到了15%以上的效率、低于0.3歐元/瓦的制造成本，才能成為光伏行業中的主導技術。

歐盟光伏產業協會預計，到2010年薄膜技術的產能將超過4 GW，市場份額將占到約20%。同時，新的制造技術和自動化工藝的進展也將使得生產更為高效。大規模生產和技術進步能夠降低成本，增加市場機遇。

美國CdTe太陽電池制造商First Solar的電池制造成本僅為0.93美元/瓦。但其制造的CdTe太陽電池不足之處在于最高效率僅為11.1%。相比于市面上的硅電池，CdTe電池要產生同樣的電力就需要更大的表面積，由此產生的更高的安裝費用會部分抵消掉低廉的制造成本所帶來的優勢。但FirstSolar的成功仍被認為是使得太陽能發電更具競爭力的里程碑。德國消費者中心的能源專家Holger Kraw inkel預計，最早到2015年，在德國太陽能光伏發電將會達到電網平價。First Solar的CdTe模塊已能夠達到0.2~0.25歐元/kWh的發電成本，而德國目前的電價約為0.2歐元/kWh。

其他的薄膜太陽電池制造商也在致力于降低生產成本。

美國光伏制造設備提供商Applied Materials也計劃將其向客戶提供的全套生產線的制造成本降至1美元/瓦以下。2009年4月，美國Abound Solar公司開始投產35 MW的CdTe模塊生產線，希望將成本降至1美元/瓦。該公司創始人兼董事會主席Pascal Noronha宣稱計劃在2010年產能達到200 MW，生產成本降至0.9美元/瓦。美國Nanosolar公司利用創新的roll-to-roll印刷工藝制造銅銦鎵硒太陽電池(CIGS)，計劃將生產成本降至0.3~0.35美元/瓦，僅為FirstSolar公司的1/3。德國柏林Inventux公司也計劃很快將其生產成本降至1美元以下。該公司從2008年晚期開始生產微晶硅模塊。該公司所用技術基于目前市場上的非晶硅薄膜技術進行了改進，通過在非晶硅層上沉積一層微晶硅吸收層，使得轉換效率提高到了9%。Inventux公司希望通過工藝優化和設備改進到2010年將效率提升至10%，成本降至0.7美元/瓦。這些信息都預示著薄膜電池行業將快速發展。

通常一種技術轉化為批量生產需要花費多年時間，這要求開發合適的工業制造工藝并向研究與試驗投入巨資。例如：First Solar花了近10年時間將其CdTe模塊商業化，CIS電池制造商Wuerth Solar用7年時間優化其中試線的技術。薄膜電池行業的新來者已沒有多少時間將其產品實現批量生產。這是由于晶硅電池行業的競爭者也正在投入大量人力物力來開發新技術，以提高效率、降低成本。

國內的薄膜電池生產也加快了步伐。據報道，采用國際最先進技術、一期擬投資127億元的大型薄膜太陽電池項目——漢能廣東河源薄膜太陽電池研發制造基地，采用了當今世界上最先進的第二代硅基薄膜太陽能光伏核心技術。這一新技術具有無污染、成本低、發電量高、弱光響應好等優勢，可廣泛應用于大規模光伏電站、居民屋頂發電、建筑光伏一體化等領域。漢能集團表示，漢能廣東河源一期項目將于2010年年底前投產。根據規劃，漢能未來幾年將在廣東河源投入280億元，最終形成年產1 GW的亞洲最大的薄膜太陽電池生產和研發基地。項目全部達產后，年銷售收入可達117.05億元，同時還將促進我國薄膜太陽電池技術的快速發展，提高我國新能源產業的核心競爭力。

另有消息稱，2010年7月8日上午，由河北東旭投資集團投資興建的非晶硅薄膜太陽電池項目簽約儀式在牡丹江舉行。該項目總投資25億元，預計達產后年可實現銷售收入20億元、利潤4.5億元。河北東旭投資集團近年來大力推進薄膜太陽電池技術研發，與國外多家研發機構進行交流和合作，并開工建設成都旭雙、通遼旭通薄膜太陽電池項目，具有豐富的薄膜太陽電池研發經驗。

2010年6月在泰州市舉行的首屆國際透明薄膜太陽電池發展與投資峰會，有來自美國、意大利、新加坡、泰國以及中國香港、中國臺灣等地的150多位嘉賓出席。與會專家學者圍繞透明薄膜太陽電池的發展前景、應用市場、投資機會與資本運作等議題，進行了深入研討交流。目前，泰州市新能源產業主要集中在中盛光電集團、雙登集團和春蘭集團等企業，以發展太陽能光伏、風電裝備、節能產品制造等產業為主。其中，中盛光電集團已成為全球領先的太陽能電站綜合解決方案提供商，業務遍及全球50多個國家和地區，形成了集發電、儲能、送電于一體的新能源產業鏈。

展望

有業內專家認為，雖然近年來的薄膜技術有了長足的發展，但薄膜太陽電池的普及并非在短期內即可達成。由于薄膜太陽電池相對轉換效率較低，單位面積發電量小，需要更大的裝置面積，生產設備成本較高，而且近兩年多晶硅價格大幅下降，薄膜電池原有的成本優勢逐漸弱化。因此，晶硅太陽電池在未來5～10年內還將是光伏發電市場的主流。但是，薄膜太陽電池具有安全、可折疊、方便連接、輕巧、抗熱性能好、不易破損等優點，而且規模生產的薄膜太陽電池的轉換效率已達8%左右，CIS的轉換效率已達10%～11%，實驗室轉換效率超過20%。目前，世界上至少有40個國家正在開展低成本、大面積、高效率的薄膜太陽電池的實用化技術研究。隨著技術的不斷成熟，薄膜太陽電池超過晶硅太陽電池將成為必然的趨勢。

總之，光伏發電與建筑物結合以及并網發電，已被公認為是未來光伏發電最大的市場和最主要的方向。隨著太陽電池技術的不斷進步，晶硅與薄膜電池已經進入攜手共進的時代。湖南神州光電能源有限公司的高效彩色太陽電池組件在上海世博會中國館的閃亮登場，意味著有了色彩的太陽電池也許會讓更多的建筑師們來使用它。展望未來，太陽電池產品不僅可以用在建筑物上，而且還可以用在園林、綠化等方面，大大拓展了太陽能光伏系統的應用市場。多姿多彩的太陽電池將和人們的生活越來越緊密。