中國光伏產業面臨嚴峻的寒冬

◎ 中國科學院理論物理研究所研究員 何祚庥

中國的光伏產業在經歷了前些年高速增長之后，突然迎來一場“鵝毛大雪”，突然進入了比“冰窖”還要低若干度的“寒冬”。一些人寄希望于“經濟危機何時結束”？一些人歸咎于“盲目發展”。就在中國的光伏產業仰首企盼“陽春回暖”之際，又傳來《中國證券報》報道：

“據德國國際合作機構(GIZ)可再生能源項目主任穆思文透露，2月23日德國環保部與經濟部達成一致意見，決定從3月9日起，將不同規模的光伏發電系統補貼下調20%～30%。此前市場傳言該政策將從4月1日起實施，但為了避免在補貼率變動之前出現設備安裝潮，該政策實施日提前至3月9日。”

光伏產業危機

對于德國光伏市場的參與主體而言，此次德國出臺的新補貼機制削減補貼的幅度和力度遠遠超出市場此前的預期。

根據新的補貼機制規定，10千瓦以下的小規模設備補貼率降至每千瓦時19.5歐分，降幅為20.2%；10千瓦至1000千瓦的較低規模系統的補貼率，降至每千瓦時16.5歐分，降幅為25%～29%；規模大于1000千瓦且在10MW及以下的電站規模系統的補貼，削減約26%至每千瓦時13.5歐分；從2012年5月起，德國將按照每月0.15歐分/千瓦時的幅度逐月削減光伏補貼。而規模在10MW以上的電站規模項目的補貼將在今年7月1日后完全取消。

更為重要的是：“德國同時給出今年的安裝目標為2.5GW到3.5GW，相比去年全年7.5GW的安裝量已經下降了約一半。但從2014年起，德國還將每年削減40 0 M W的安裝量，并爭取在201 7年將年安裝量限定在900～1900MW之間。”

長期以來，德國一直是大力促進光伏產業大發展的帶頭羊。德國光伏組件安裝量一直占全球總量的1/3。2011年，德國的安裝量還高達7.5GW，5年后卻突然要下降到只有1.5GW，也就是市場將突然縮小5倍。嚴重依賴德國市場的中國光伏企業將面臨毀滅性的打擊！

其實，不僅是中國的光伏企業，德國的光伏企業也面臨重大打擊。去年，德國的Solon SE公司宣布破產；德國的明星企業Q-Cells 也瀕臨破產邊緣。估計德國的太陽能光伏產業，最終可能只有1/3的公司可以生存。

高投入不能帶動技術進步

為什么一向高度重視發展清潔能源，一貫給光伏發電以高額補貼的德國，卻突然轉到“大幅削減補貼”，來一個陽光能源的“大撤退”？

據德國“明鏡在線”網站說，原因在于“太陽能光伏產業拿走了政府在新能源里補貼總額的50%，但只滿足了3%的用電需求，高投入換來是低產出！”更深刻的原因是：“高投入并沒有為光伏市場帶來技術進步。一些本來沒有競爭實力的企業，通過種種手段也能弄到補貼；高額補貼反而成了落后生產力的庇護者。”

對光伏產業批評聲音最大的是德國“綠黨”。綠黨的抨擊都有科學的理論依據，從而直接影響到，一貫支持光伏產業的德國民眾對光伏產業提出質疑，并一直上升到質疑光伏產業是否為清潔能源。這就導致消費需求大量減少，產業開始萎縮，從而影響到了整個經濟。

“綠黨”對光伏行業的批評意見，主要集中在以下幾點：

1.能耗高、效率低。由于主要原料為多晶硅，而生產多晶硅需要耗費大量的電力，用改良西門子法生產多晶硅，耗能高達150～200度/公斤，投入產出率不高。

2.環境污染。生產多晶硅會產生嚴重污染環境的四氯化硅，依靠多晶硅為主要原料的光伏產業，自然無法成為實際意義上的綠色能源。

3.技術瓶頸。光伏技術還面臨余弦損耗、散熱困難、“陰影”堵塞等技術問題，其生產的光電池組件“峰值”功率雖已產出高達幾十GW之多，但每千瓦峰值功率，平均每天才發兩度電，甚而只有一度電！這一技術瓶頸嚴重制約了光伏產業的發展。

雖然政府補貼甚高，但民眾并沒有收到實效。民眾更關心的是發出多少度電。由于上述技術瓶頸，從而直接導致歐洲民眾支持光伏產業的熱情大幅度下降。

在德國發展的太陽能產業，主要是太陽能光電建筑一體化。而上述三大技術瓶頸，在所謂“光電建筑一體化”中（BIPV），表現尤為突出！

投入大 發電很少

所謂“太陽能光電建筑一體化”，就是將太陽能電池板擱和建筑材料，融為一體，置在建筑實體，充分利用陽光，最大限度地發揮光伏電池的發電能力。優點是不占用地，就近使用所發電力，無須鋪設遠距離的輸電線。通常擱置在屋頂、南墻；在南半球放在北墻。其中“屋頂”太陽能光伏電站應用較為廣泛。其主要特點是，必須根據建筑的朝向，調節太陽能電池板與太陽光之間的走向。德國地處北半球，太陽能電池板需要朝南放置；但也因此光伏電池板的擱置走向，也受到一定的限制。例如，對于屋頂，就只能放在坡度朝南的墻面屋頂上，于是，屋頂的可利用面積，就大為減小。同樣，墻面也只能放在南墻，北墻就無法利用。但是，這兩種擱置方法，都嚴重地加重了上述技術瓶頸，使電量又進一步大幅度下降。

擱置在南墻上的電池板，會由于“余弦損耗”大幅度減少發電量。在夏季太陽光會來自天頂，其直射光對發電量的貢獻會等于零。再加上城市建筑物距離太近，陰影相互重疊，對太陽直射造成阻擋，也會導致吸收太陽能不足。所以，幕墻發電的實際發電量非常低，電量損失太大，根本達不到2～3年收回消耗的電能。又由于德國地處北半球較高緯度地區，夏季也多陰雨天氣，德國平均的年日照時間僅為1528小時，其太陽能資源并不理想。

相對起來，比較有效益的是太陽能屋頂光伏發電。但是，太陽能屋頂發電，除仍有東西走向的余弦損失外，還有兩大問題。一是散熱問題。由于這里推行的是光電建筑一體化。電池片和屋頂材料緊密聯在一起，其散熱功能極差。即便將太陽能電池組件，隔空擱置在屋頂斜坡上，由于空氣的流動性太差，仍然導致散熱性能甚差。在太陽下暴曬，電池片溫度會急劇上升，如同炎炎夏日暴曬下的汽車內部一樣，熱量無法擴散。而溫度每上升1℃，電量就損耗4‰。實際使用中，溫度上升100多度，是完全可能的，其電量損耗也就達到40%。二是“陰影”堵塞問題。如果有一片樹葉掉在電池板上，這部分陰影當然無法吸收到太陽能。但現有平板式光伏電池所設計的電路不佳，只要有一小部分被陰影遮蔽，便會有一大塊電池板的線路被堵塞而無法吸收太陽能。通常將損失至少是10%的電量。再加上陰影會造成電池片局部分升溫，形成熱島效應，反過來更會使其損失電量，影響使用壽命。

投入不小，發電很少！這就使德國光伏市場大幅度萎縮。

重要的是，德國市場出現的這些嚴重問題，并未引起中國光伏行業的警覺，也未引起決策層的注意。

中國光伏產業之路

在中國已推行的各項補貼政策中，最不合理的是金太陽工程。至今仍然按電池板的“峰值”功率進行補貼，其結果必然鼓勵落后。中國應如何將政府補貼，真正投入于先進生產力，現在還沒有找到正確的、明確的思路。

舉例來說。2012年2月27日的《人民日報》刊登了冉永平先生所寫的“光伏產業：夕陽還是朝陽？”一篇評論文章。這一評論指出，“光電的春天還遠沒有到來”。此文又指出，“光伏產業的技術進步和發展理念的革命，必將為這一朝陽產業帶來春天”。對于這一理念，我也十分認同。但不認同他所提倡的“德國的‘百萬屋頂計劃’的思路”，不認同這位記者所提倡的薄膜技術。因為德國的“思路”，已經失敗，薄膜技術也不是什么先進技術。

為什么我不看好薄膜技術？主要是因為它的轉化率太低，一般只有晶體硅的一半，而所用的輔助材料，必須是晶體硅所用輔助材料的兩倍，而這些輔助材料的價格并不便宜。為什么現在市場上薄膜光電池售價較低？原因是，薄膜電池更喜歡用使用壽命不長的劣質輔助材料，以示它的價格低廉。因為金太陽工程的補貼，是按峰值功率進行補貼！至于能發多少度電，那就是“事后諸葛亮”了！冉永平先生很正確地說，中國的光伏企業，“必須探索光電發展的新思路”。不幸的是，他引用了中科院電池研究所副研究員趙雷博士一個預測，“雖然，目前薄膜的轉化率只有10%上下，還低于晶硅。但是它的提升空間非常大，在10%的水平上就能實現晶體硅在17%～18%轉化效率時所實現的成本，因此薄膜技術未來發展空間很大”。我們的質疑是，這是否是適合中國光電事業發展“正確”的思路？

薄膜技術的發展，由來已久！薄膜技術也不是什么“新”發展的技術！其轉化率一直8%～10%上下。根本原因是，所用顆粒尺寸大小，顆粒間界面太多，又難以均勻地鋪在導電體材料上。這些因素均直接影響了光電轉化率。只能在小面積的薄膜上，有望達到高轉化率。也就是說，很難在現在薄膜技術基礎上，或者說，在薄膜轉化率為“10%的水平上”，“就能實現晶體硅在17%～18%轉化效率時所實現的成本”。當然更不能說薄膜技術“提升空間非常大”。雖然，這只是一個技術“細節”，但這是影響“新思路”得失成敗的一個“細節”。“細節”正確，還是失誤，直接“決定事情的成敗”。

不過，我們并不完全否定薄膜技術。這里能提供的訊息是：在薄膜技術上，新出現的一種技術動向，是研發由砷化鎵為原材料的薄膜電池。砷化鎵的光電轉化率要比晶體硅高50%。但材料價格約比晶體硅高100倍。用砷化鎵制作光電池必須實現高倍聚光才有經濟效益。由于薄膜制作技術的發展，新出現的動向是將砷化鎵制成薄膜，實驗室產品的效率已高達28.4%。這一技術一旦走向產業化，有望大幅度降低砷化鎵制作的光電池的售價。所以這是一種非常值得注意發展動向。而如果這一新型砷化鎵薄膜光電池得以較低廉價格供應市場，這將為中國光電產業注入新生命。