（凝聚态物理专业论文）薄膜太阳电池发电性能研究和hit太阳电池优化模拟.pdf

薄膜太阳电池发电性能研究和t 太阳电池优化模拟 专业：凝聚态物理 博士生：陈菊芳 导师：沈辉教授 摘要 太阳电池按照材料分为晶体硅太阳电池，硅基薄膜太阳电池，化合物薄膜太阳 电池和光电化学太阳电池。不同太阳电池材料的特性不同，对光的吸收不同；太阳 电池的发电效果也不同。光伏电站一般在户外使用，地点，环境温度，辐照和大气 质量的变化对发电量有较大的影响。不同太阳电池对温度和太阳光谱的反应不同， 因此，相同瓦数但不同地点或瓦数相同但不同种类的太阳电池在同一地点发电量都 会不同。 本文设计并建立了薄膜( c d t e ，c i g s 和a - s i ) 与h i t 四种光伏电站，采集了 光伏阵列的电流电压，逆变器输出的电流电压，辐照，环境温度等数据。数据采集 由s m a 的数据采集卡和自带的软件完成，每3 分钟记录一次数据。根据记录的数据 对四个不同的太阳电站在广州地区的发电效果进行了分析研究。h i t 太阳电池因兼 有晶体硅和非晶硅太阳电池的优点而具有高效率，本论文对一种结构简单的h i t 太 阳电池进行了优化模拟。 本论文分别对这四个光伏系统和h i t 太阳电池进行了研究，分别叙述如下： 第一章对当前的能源形势，各国光伏发展的情况以及光伏政策作了综述。对文 中光伏电站用到的太阳电池技术做了概述。对光伏产业的发展作了一些预测。 第二章主要讲述了光伏并网电站设计的原理和原则。该章首先介绍信息的了解， 包括电站所建地点的气候情况，如辐照，温度，湿度，电站所在地点的现场考察。 接着对电站的设计，包括组件串并联的原理，电线的选区原则，逆变器的选取原则， 电站的防雷，风载荷，电站组件之间合理距离的计算等进行了阐述。 第三章介绍了薄膜( c d t e ，c i g s 和a s i ) 与h i t 光伏电站的具体情况，对四 种光伏电站的年发电量，月发电量，逆变器的效率，光伏方阵的效率，晴天阴天发 电情况，容量和占地面积，供电成本，社会经济效益等进行了分析。研究结果表明， c d t e 每千瓦的发电量最高达到1 11 5 9 0 k w h ，h i t 和c i g s 分别为1 0 6 7 6 1k w h 和 1 0 6 6 9 5k w h ，a s i 最少为9 5 2 3 2k w h 。由此可见，不同种类的一千瓦的光伏电站， 一年的发电量差别高达1 6 3 5 7k w h 。 在一年中，c d t e 电站有八个月每千瓦的发电量居于第一位，h i t 组件效率虽然 高，但是其发电量和c i g s 电站差不多。h i t 每千瓦的占地面积最少，为6 8 2 m 2 ， 而a - s i 却达到2 0 1 6m 2 。 电站效率只有组件标称效率的7 0 多。电站的效率主要取决于组件的效率。所 建四个电站的效率排名分别为h i t ，c d t e ，c i g s 和a s i ，电站建成后系统效率相比 于组件效率都有一定的损耗。效率损耗最小的是非晶硅，电站效率只比组件效率下 降1 2 ，最高的为h i t 效率下降3 4 。 第四章对灰尘及其对发电量的影响进行了分析。采用两个公司的玻璃，按照光 伏电站相同的倾角在广州的中山大学南校区s ，中山大学的东校区m ，凤凰城p 分 别放置三个月、一个月取回测试玻璃的透过率，对比不同季节不同地点玻璃透过率 的变化情况。根据玻璃透过率计算灰尘对辐照的影响，最后计算玻璃上的灰尘对中 山人学太阳能系统研究所天台上的c i g s 光伏电站发电量的影响。实验结果表明放 置在户外的时间长短不是灰尘多少的决定因素，应该和天气等其它情况有关系。灰 尘主要降低玻璃4 5 0 8 8 0 n m 波长的透过率，测试时段内玻璃透过率降低1 3 4 。 对于一千多瓦的小型光伏电站，降低的月发电量高达2 6 1 k w h 。 第五章对h i t 太阳电池进行了初步探索。模拟用的太阳电池结构为 a s i ( n ) a - s i ( i ) m o n o s i ( p ) a l 。h i t 太阳电池制作过程的温度较低，可以考虑用廉价 的低纯度硅片作为衬底降低成本。论文对硅片中的f e 对h i t 太阳电池性能的影响作 了研究，f e 对太阳电池性能影响很大。研究表明：f e 含量增加，v 刚i 。，f f 和r 1 都降低。f e 主要影响电池对大于5 0 0 n m 波长的太阳光的吸收。论文还研究了n ，i ， p 层厚度，n 层的掺杂浓度，p 层的电阻率等对h i t 太阳电池性能的影响，为h i t 高 效太阳电池的制作提供了依据。 t h ep e r f o r m a n c eo ft h eg r i d c o n n e c t e dp h o t o v o l t a i cs y s t e m a n dt h eo p t i m i z a t i o no fh i ts o l a rc e l l m a j o r ：c o n d e n s e dm a t t e rp h y s i c s n a m e ：j u f a n gc h e n s u p e r v i s o r ：h u is h e n ，p r o f e s s o r a bs t r a c t s o l a rc e l li sc l a s s i f i e dt oc r y s t a l l i n es o l a rc e l l ，s i b a s e dt h i nf i l ms o l a rc e l l ，c h e m i c a l c o m p o u n dt h i nf i l ms o l a rc e l la n dp h o t o e l e c t r i cc h e m i c a ls o l a rc e l la c c o r d i n gt ot h es o l a r c e l lm a t e r i a l s t h es o l a rc e l l sm a d eo fd i f f e r e n tm a t e r i a l sa n dd i f f e r e n tt e c h n o l o g i e sh a v e d i f f e r e n tp e r f o r m a n c es u c ha ss p e c t r u mr e s p o n s e ，e n e r g yb a n dg a pe t a 1 t h es o l a rm o d u l e m a d eo fs o l a rc e l li ss o l db yw a t tw h i c hi sc a l i b r a t e da tt h ea r t i f i c i a lc o n d i t i o no fa m 1 5 ， 2 5 ( 2a n d10 0 0w m 2 t h es o l a rm o d u l ei sw o r ko u t s i d ew h e r et h et e m p e r a t u r e ，t h e i r r a d i a n c ea n dt h ea i rc l e a r n e s si sd i f f e r e n tg r e a t l y f o ras e l e c t e ds i t et ob u i l dt h ep v s y s t e m ，w h i c hs o l a rm o d u l ei sa p p r o p r i a t ef o rt h ea r e aa n dg e n e r a t e sm o r ee l e c t r i c i t ya n d h o wt h ee n v i r o n m e n ta f r e c t st h ep vs y s t e m ? t h ed i s s e r t a t i o na n s w e r sa l lt h e s eq u e s t i o n s t h i sr e s e a r c hd e s i g n e da n db u i l tf o u rt h i nf i l mr e l a t e dg r i d - c o n n e c t e dp vs y s t e m s t h e d a t ao ft h ef o l l o w i n gi sr e c o r d e db yt h ev i r t u a li n s t r u m e n t s ：c u r r e n ta n dv o l t a g eo ft h ep v g r i d ，c u r r e n ta n dv o l t a g ef r o mt h ei n v e r t e r , i r r a d i a n c e ，e n v i r o n m e n t a lt e m p e r a t u r e t h e d a t ai sr e c o r d e de v e r y3m i n u t e s t h ep e r f o r m a n c eo ft h ef o u rg r i d c o n n e c t e dp vs y s t e m s i ng u a n g z h o ua r e ai sa n a l y z e d t h ed i s s e r t a t i o ni n c l u d e ss i xc h a p t e r s ，e a c hf o c u so no n ea s p e c to ft h ep vs y s t e m s a n dt h es o l a rc e l l t h el a s tc h a p t e ri sas u m m a r y t h ec u r r e n te n e r g yc o n d i t i o n ，t h ep vd e v e l o p m e n ti nt h em a i np vc o u n t r i e s ，t h ep v i n d u s t r i a lc o n d i t i o ni n2 0 0 8a n dt h ep vp o l i c yo fs o m ec o u n t r i e si nt h ew o r l da r e s u m m a r i z e di nc h a p t e r1 a tt h es a m et i m e ，t h ec h a p t e rd e s c r i b e st h ef a b r i c a t i o np r o c e s s o fc i g s c d t ea n da - s is o l a rc e l l t h ep r e d i c t i o no ft h ef u t u r ed e v e l o p m e n t so fp vi s i n c l u d e d t h er u l e sa n dp r i n c i p l e so ft h ed e s i g no ft h eg r i d - c o n n e c t e dp vs y s t e ma r ei nc h a p t e r 2 t h ef i r s to ft h ed e s i g no ft h es y s t e mi si n f o r m a t i o nc o l l e c t i o no ft h ec l i m a t er e s o u r c e s u c ha si r r a d i a t i o n ，t e m p e r a t u r e ，h u m i d i t ya n dt h ef i e l di n v e s t i g a t i o no ft h el o c a t i o no ft h e p vs y s t e ms u c ha sl o n g i t u d e ，l a t i t u d ea n dt h en e i g h b o r i n ge n v i r o n m e n t t h es k i l lo ft h e d e c i s i o no fm o d u l ei ns e r i e sa n dp a r a l l e l ，w i r ea n di n v e r t e r se l e c t i o n ，w i n dl o a d c a l c u l a t i o n ，l i g h t n i n gp r o t e c t i o no fp vs y s t e ma n dt h ec a l c u l a t i o no fr e a s o n a b l ed i s t a n c e o fm o d u l e sa r e1 i s t e dh e r e t h ec o m p a r i s o n so ft h ep e r f o r m a n c eo ft h ef o u rs y s t e m sa r es h o w nh e r e t h e a n a l y s i si n c l u d e sa n n u a lo u t p u t ，m o n t h l yo u t p u t ，t h ee f f i c i e n c yo ft h ep vg r i da n dt h e i n v e r t e r ，t h ec o n d i t i o no ft h ec l o u d ya n ds u n n yd a y s ，t h er a t i oo fc a p a c i t a n c ea n dt h ea r e a ， c o s to ft h ee l e c t r i c i t ya n dt h es o c i o e c o n o m i cb e n e f i t s t h ep o w e ro u t p u tp e rk i l o w a t to f c d t e ，c i g s ，a - s ia n dh i ti sll1 5 9 0 k w h ，1 0 6 6 9 5k w h ，1 0 6 7 6 1k w ha n d9 5 2 3 2k w h i nt h ep a s to n ey e a r ，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l ti st h a tc d t ep vs y s t e mg e n e r a t e sm o r e p o w e rp e rk i l o w a t tt h a nt h a to f t h eo t h e r si ng u a n g z h o u t h em o n t h l yo u t p u ts h o w st h a t t h ee l e c t r i co u t p u to fc d t es y s t e mt a k e st h ef i r s tp l a c eo f8m o n t h si no n ey e a r t h e e f f i c i e n c yo f t h eh i ts o l a rm o d u l ei st h eh i g h e s to n e ，b u tt h ee l e c t r i co u t p u to ft h eh i t s y s t e mi sn o tt h eh i g h e s to n e t h em o s ta d v a n t a g eo fh i ts y s t e mi st h es m a l l e s ta r e ao f 6 8 2 m 2i tt a k e s b u tt h a to fa - s ii s2 0 i6m 2 t h ee f f i c i e n c yo ft h es y s t e m si sd e c i d e db y t h em o d u l e se f f i c i e n c ya n di sa f f e c t e db yt h eo t h e rf a c t o r s ，s u c ha sw i r el o s s ，i n v e r t e r s l o s se ta 1 t h ee f f i c i e n c yo ft h es y s t e mo n l yr e a c h e sm o r et h a n7 0 o ft h em o d u l e s t h e e f f i c i e n c yo fc d t e ，c i g s ，h i ta n da - s is y s t e m sd e c r e a s e2 ，2 2 ，3 4 a n d1 2 ， r e s p e c t i v e l y c h a p t e r4s h o w st h ed u s te f f e c to f t h ep vs y s t e m t h ed u s to nt h em o d u l ei sm a i n l y d i s c u s s e db yt e s t i n gt h et r a n s m i t t a n c eo ft h el 撑a n d2 牟g l a s sf r o mt w od i f f e r e n tf a c t o r i e s t h ep e r i o do fe x p o s u r eo ft h eg l a s si st h r e em o n t h sa n do n em o n t h t h r e ep l a c eo f p h o e n i x ( p ) ，s o u t hc a m p u s ( s ) a n de a s tc a m p u s ( m ) o f s e ny a t - s e nu n i v e r s i t yw e r e c h o s e n a d d i t i o n a l l y , t h ee f f e c to ft h ed u s to nt h ee l e c t r i co u t p u ti sc a l c u l a t e db ya s i m p l em o d e la c c o r d i n gt ot h et e s tr e s u l t s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ed u s to nt h em o d u l e s i g n i f i c a n t l ya f f e c t st h ee l e c t r i c a lo u t p u to nt h ep vs y s t e mw i t ht h ea b s o r b i n ga r e a12 0 4 m 2 t h em o n t h l ye f f e c ti sh i g ht o2 61k w h f r o mt h ea n a l y s i s i ti sa ni n c e n t i v ea c t i o nt o c l e a nt h em o d u l ep e r i o d i c a l l y t h ed u s td e p o s i t i o ni sr e l a t e dt ot h el o c a t i o na n dw e a t h e r c o n d i t i o n t h es i m u l a t i o ns t u d yo fh i ts o l a rc e l li sc a r r i e do u ti nc h a p t e r5 l o wp u r i t ys i l i c o n i sh o p e dt ob eu s e dh e r eb e c a u s et h es o l a rc e l li sm a d ea tl o wt e m p e r a t u r et od e c r e a s et h e c o s t f ea f f e c t st h es o l a rc e l l sp r o p e r t i e sm o s ti nt h em e t a li m p u r i t y t h ee f f e c to ff et o t h eh i ts o l a rc e l li ss t u d i e dh e r e t h es t u d ys h o w st h ee f f i c i e n c yd e c r e a s e sf r o mm o r e t h 加1 8 t o1 0 w i t ht h ei n c r e a s eo ff ef r o m1 1 0 9c m 。3t o1 1 0 1 4 c m 一v 0 c ，i s c f f a n dr 1d e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo ff ec o n t e n t t h et h i c k n e s so fn ，p & il a y e r , t h e c o n c e n t r a t i o no fnl a y e ra r es t u d i e dh e r e t h es t u d ys h o w st h a tt h ea p p r o p r i a t et h i c k n e s s o fil a y e ri sp r e f e r r e dt h i n n e rw i t hu p p e rl i m i t5 n m t h ep r e f e r r e dt h i c k n e s so fn l a y e ri s 1 0 n m 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包括其它个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：诗惫芳 日期：2 坼f l 月f0 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和 纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学 校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库 进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。保密的学位 论文在解密后使用本声明。 学位论文作者签名：豫满蔫 聊签名：胁 日期：油中l 胡。日日期：沙叩年仁月厂。日 第一章绪论 1 1 世界能源形势 第一章绪论 人类的问题就是生存和发展的问题，生存问题依靠的是农业；发展问题依靠的 则是能源，没有能源就没有发展。人类在利用能源之始利用的主要是传统化石能源， 传统化石能源是经过亿万年在地下特定环境形成的，储存量有限，而且地区分布不 均匀。随着人类的开采利用，传统化石能源已不能满足人类可持续发展的需要。传 统化石能源包括煤、石油、天然气等，下面分别介绍这些能源的情况。 表1 - 1 世界煤石油天然气储量和可采年限 种类 储量消耗量储产年限 煤 8 2 6 0 0 1 百万吨 3 3 0 3 7 百万吨油当量 2 3 0 石油 12 5 8 0 亿桶 8 4 4 5 5 千桶日 4 2 天然气1 8 5 0 2 万亿立方米 3 0 1 8 7 亿立方米6 0 4 ( 来源：b p2 0 0 9 世界能源统计) 据2 0 0 9 年全球智库峰会平行分会论坛“可持续发展与宏观经济政策中国能 源环境高峰论坛”的报告，2 0 0 8 年，全球天然气、石油和煤在能源结构中所占比例 分别是2 4 1 、3 4 8 和2 4 2 。根据b p 世界能源统计2 0 0 9 的统计结果，2 0 0 8 年 世界石油消费量为4 2 万桶日，探明储量为1 2 5 8 0 亿桶，可以开采4 2 年；煤的探明 储量为8 2 6 0 0 1 百万吨，可以开采2 3 0 年；天然气的探明储量为18 5 0 2 万亿立方米， 可以开采6 0 4 年，如表1 1 。化石能源的日益稀缺使得其价格一路飙升，煤炭的价 格从1 9 9 0 年的几十美元一吨涨到一百几十美元一吨，上涨了3 倍左右，最近2 3 年 涨幅比较大，具体见表1 - 2 ；天然气的价格从少于3 美元每百万英热单位涨到1 0 美 中山大学博上学位论义 元每百万英热单位，涨幅也有3 倍之多，具体见表1 3 ；原油的价格更是从十几美元 一桶涨到2 0 0 8 年的九十几美元一桶，今年年初更是涨到一百多美元一桶，具体见表 1 - 4 。可以看出最近2 3 年化石能源的价格涨得很多，占据涨幅的绝大部分。 表1 - 21 9 9 0 2 0 0 8 年世界煤炭价格( 单位：美元吨) 年份西北欧基准价美国中部现货价 e l 本焦煤进口到岸 ，人 19 9 04 3 4 83 1 5 96 0 5 4 1 9 9 l 4 2 9 02 9 0 16 0 4 5 19 9 23 8 5 32 8 5 35 7 8 2 1 9 9 3 3 3 6 82 9 8 5 5 5 2 6 1 9 9 43 7 1 83 1 7 25 1 7 7 1 9 9 5 4 4 5 02 7 0 15 4 4 7 1 9 9 6 4 1 2 52 9 9 55 6 6 8 1 9 9 7 3 8 9 22 9 7 6 5 5 5 1 1 9 9 8 3 2 0 03 1 0 0 5 0 7 6 19 9 92 8 7 9 3 1 2 9 4 2 8 3 2 0 0 0 3 5 9 92 9 9 0 3 9 6 9 2 0 0 13 9 2 9 4 9 7 4 4 1 3 3 2 0 0 23 1 6 53 2 9 54 2 o l 2 0 0 34 2 5 23 8 4 84 1 5 7 2 0 0 47 1 9 06 4 3 36 0 9 6 2 0 0 56 1 0 7 7 0 1 4 8 9 3 3 2 0 0 66 3 6 76 2 9 89 3 4 6 2 0 0 79 6 6 05 1 1 28 8 2 4 2 0 0 81 4 9 7 81 1 6 1 41 7 9 0 3 ( 来源：b p2 0 0 9 世界能源统计) 第一章绪论 表1 - 31 9 9 0 2 0 0 8 年世界天然气的价格( 单位：美元百万英热单位) 年份欧盟到岸价美国 1 9 9 02 8 21 6 4 1 9 9 13 181 4 9 1 9 9 2 2 7 61 7 7 19 9 3 2 5 32 1 2 1 9 9 42 2 41 9 2 1 9 9 52 3 71 6 9 l9 9 62 4 32 7 6 1 9 9 72 6 52 5 3 1 9 9 82 2 62 0 8 1 9 9 91 8 0 2 2 7 2 0 0 03 。2 54 2 3 2 0 0 l4 154 0 7 2 0 0 23 4 8 3 3 3 2 0 0 3 4 4 0 5 6 3 2 0 0 44 5 65 8 5 2 0 0 55 9 58 7 9 2 0 0 68 6 96 7 6 2 0 0 78 9 36 9 5 2 0 0 81 2 6 l8 8 5 ( 来源：b p2 0 0 9 世界能源统计) 表1 - 41 9 9 0 - 2 0 0 8 年世界原油的价格( 单位：美元桶) 年份迪拜原油价格 19 9 0 2 0 4 5 19 9 1 1 6 6 3 1 9 9 2 1 7 1 7 3 中山大学博上学位论义 1 4 9 3 19 9 3 1 4 7 4 1 9 9 4 1 6 1 0 1 9 9 5 1 8 5 2 1 9 9 6 1 8 2 3 1 9 9 7 1 2 2 1 1 9 9 8 1 7 2 5 1 9 9 9 2 6 2 0 2 0 0 0 2 2 8 1 2 0 0 1 2 3 7 4 2 0 0 2 2 6 7 8 2 0 0 3 3 3 6 4 2 0 0 4 4 9 3 5 2 0 0 5 6 1 5 0 2 0 0 6 6 8 1 9 2 0 0 7 9 4 3 4 2 0 0 8 ( 来源：b p2 0 0 9 世界能源统计) 1 2 世界光伏发展情况及展望 解决人类在能源方面的问题，主要是使用可再生能源替代部分化石能源，减缓 化石能源的消耗，同时缓解环境污染问题。太阳能利用是可再生能源中一个非常重 要的部分。 自18 9 3 年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”以来，历经一百多年的历 史【1 1 ，太阳电池技术已经发展成为一个相当庞大的学科，同时伴随着产生了一个相 当庞大的产业链。地球上材料来源最为丰富的硅基太阳电池研究虽然看似已经成熟， 但是实际上对太阳电池的研究从未中断，反而越来越活跃，主要围绕着如何提高太 阳电池的效率，降低太阳电池制造成本这两个核心问题。随着太阳电池生产技术及 4 第一章绪论 应用水平的不断提高，太阳电池的商业应用越来越多，太阳能发电在世界各国的能 源结构中将会占据越来越重要的地位。太阳能产业的发展对未来整个人类生存具有 决定意义，具有无限广阔的前景。 1 2 1 世界光伏发展概况 世界光伏产业在经历一百多年的发展后，在二十一世纪初终于迎来了光伏的春天， 全球太阳电池产量从2 0 0 1 年的3 7 4 1 m w 发展到2 0 0 8 年的7 9 9 0 m w ，实现了几十倍 的增长。其中，2 0 0 8 年比2 0 0 7 年增加了9 7 ，在2 0 0 8 年全球遭受经济危机的情况 下还能保持这样的增长率实属罕见。截至2 0 0 7 年世界累计光伏装机容量只有7 g w ， 而到2 0 0 8 年这一数值达到1 5 g w ，可见发展之迅速。图1 1 列出了2 0 0 1 2 0 0 8 年世 界太阳电池年产量情况。世界各地区累计光伏装机容量的情况如图1 2 。2 0 0 8 2 0 0 9 年世界经历了前所未有的经济危机，很多国家遭受了不同程度的重创，给光伏市场 带来许多不确定的因素，但是专家预测，2 0 0 9 年世界光伏装机容量将达到7 g w 。 p v 市场的振兴需要美国、德国、法国、意大利等国来拉动市场需求，也需要各国政 府出台更进一步刺激市场需求的计划，这样到2 0 1 3 年世界光伏市场有望实现2 2 g w 的规模。中国于2 0 0 9 年出台了b i p v 的补助计划，b i p v 可以有条件地获得1 5 2 0 元瓦的补助，这一举措开启了中国市场的应用大门，中国市场将成为世界最大的市 场。 s 中m 大学博士学位论文 ：量 _h坤_ 一 _ m _ t m ” ，i _ _ - i _ 一 图卜l2 0 0 1 至2 0 0 8 年全球太阳电池产量发展趋势来担，本所培训资料) 根据s o l a r b u z z 的报道口j ，2 0 0 8 年世界与光伏相关的有8 1 个国家。太阳能由于其 高昂的价格并不是每个国家和地区都用得起，先进地区和发达国家依靠国家的补贴 计划率先使用。相对落后的地区，使用太阳能多数是解决无电地区和偏远地区的基 本生活之需。按照地区的分布来看，到2 0 0 8 年底，歇洲宣布占据世界市场的8 2 ： 西班牙以25 g w ，2 8 5 的增长速度从而使德国退居第二位，美国占据市场的第三位； 韩国光伏产业发展非常迅速。上述四国在2 0 0 8 年成为世界第四大光伏市场；紧接着 是意大利和日本。2 0 0 8 年世界主要光伏国家的光伏情况如图1 - 3 。 第一章绪论 1 瞄1 镧0 02 0 。12 22 0 时2 0 c e 舶2 0 0 7 图卜2 世界各地区历史累计装机容量( 求源：e p i 船o i 3 珏蔫) 图卜32 0 0 8 年世界主要光伏应用大国的情况( 来源：s o l a r b u z z ) 嚣嚣嚣嚣嚣尝嚣怒。 中m 大学博士学位论文 1 2 2 世界光伏市场的展望 光伏市场近几年的发展在每个国家都是依靠政策的支持，依靠的机制是法律， 政府的支持态度对光伏市场及整个光伏工业有这深远的影响。经过慎密的调查，e p i a 结合历史和现状得出如图1 4 和表1 5 的市场预测。 7 ， 图1 4 截至2 0 1 3 年世界光伏市场预测( e ：预测值来源：e p i a 表l 一5 世界上一些主要国家2 0 1 3 年光伏市场预测( 单位：m w ) 国家 类型 2 0 1 3 保守预测 比利时 政策推动 1 2 51 3 0 1 6 0 保守预测 捷克 政锥推动 2 4 0 保守预测 1 0 0 0 法国 政策推动 3 0 0 5 0 01 2 0 01 4 0 0 保守预测 2 3 0 02 6 0 03 0 0 0 德国 政策推动 保守预测 3 5 希腊 政策推动 2 0 0 第一章绪论 保守预测 4 0 06 0 07 5 09 5 012 5 0 意人利 政策推动 5 0 0 8 0 0 1 1 0 01 4 0 0 1 6 0 0 保守预测 4 05 0l o o1 6 02 3 0 葡萄牙 政策推动 5 08 018 03 5 05 0 0 保守预测 3 7 55 0 05 0 05 5 08 0 0 西班牙 政策推动 3 7 55 0 06 0 06 5 015 0 0 保守预测 l2 01 4 0 2 0 0 3 0 04 5 0 欧洲其它 政策推动 2 5 03 2 54 0 05 2 56 2 5 保守预测 4 0 05 0 07 0 010 0 01 1 0 0 日本 政策推动 5 0 01 0 0 01 2 0 015 0 0 1 7 0 0 保守预测 3 4 01 2 0 015 0 017 0 02 0 0 0 美国 政策推动 1 2 0 03 0 0 03 4 0 03 9 0 04 5 0 0 保守预测 5 0 6 08 01 2 03 0 0 印度 政策推动 1 0 02 0 02 5 03 0 06 0 0 保守预测 8 01 0 03 0 06 0 01 0 0 0 中国 政策推动 1 0 01 5 0 6 0 01 0 0 02 0 0 0 保守预测 1 0 01 5 02 2 03 0 04 0 0 韩国 政策推动 2 0 03 5 04 5 07 0 01 1 0 0 保守预测 2 5 0 3 0 03 0 03 0 03 5 0 世界其它 政策推动 4 0 06 0 08 0 01 0 0 01 6 0 0 保守预测 4 6 2 06 0 07 5 4 09 6 1 01 2 2 5 0 总计 政策推动 6 8 0 21 0 7 9 01 3 8 1 01 7 3 8 5 2 2 3 2 5 ( 来源：e p i a ) 1 2 3 世界各国光伏政策 目前，光伏发电依然昂贵，成本比火电、水电等都要高。但是不可否认，近年 来，光伏产业取得了快速蓬勃发展，是其他很多产业所无法比拟的，究其原因主要 是光伏发展顺应了历史的潮流，另外各国政府均出台了一系列的政府补贴计划刺激 光伏应用市场。这些政策总的归纳起来就是以下几个方面：降低与太阳能相关的材 料、设备、生产等的相关税收，提供必要的资金援助产业的初期发展；通过赋税抵 减与退税机制，加速再生能源投资回收的速度；以高于一般电价的价格收购太阳能 发的电，通过此收购制度，提供投资者长期稳定的收入来源，提高投资热情；规定 9 中山大学博上学位论文 电力公司有一定比例采用再生能源发电，促成再生能源产业的发展，减少对传统化 石能源的依靠。下面就光伏大国的政策作一些概述。 ( 一) 德国 德国是最早启动光伏刺激政策的国家，对光伏发电大量补助，德国市场曾经是 全球最重要的光伏产品销售市场。德国在2 0 0 5 年取代日本，直到2 0 0 7 年一直占据 世界光伏发电总量第一的位置。1 9 9 0 年，德国实施由政府投资支持，电力公司承认 的1 0 0 0 屋顶计划1 3 】，之后扩展成2 0 0 0 屋顶计划。随着光伏技术的发展进步，1 9 9 9 年又实施1 0 万屋顶计划1 4 , 5 1 。德国光伏发展的成就，主要是德国政府实施可再生能 源上网电价政策。德国2 0 0 0 年开始实施上网电价，在当时并没有引起多大的关注。 2 0 0 4 年德国对可再生能源法进行了修订，对电价进行了调整1 6 ，7 j ：2 0 0 4 年光伏 发电价格为每度电4 5 7 欧分，与建筑结合的光伏发电装置，依据容量大小不同，上 网电价为每度电5 4 5 7 4 欧分。此后的几年，德国的光伏上网电价按照5 6 5 的速 度逐年减少。2 0 0 8 年6 月新修订的可再生能源法中，根据光伏系统容量不同， 将电价水平进行了较大幅度下调，新的电价政策于2 0 0 9 年1 月1 日实行。此外，德 国将加快今后电价的下降速度，规定：根据光伏系统容量大小，1 0 0 千瓦以下系统 2 0 0 9 年的下降幅度为8 ，1 0 0 千瓦及以上系统2 0 0 9 年的下降幅度为1 0 。2 0 11 年后，年下降幅度均为9 。德国对光伏发电等可再生能源发电实施固定上网电价的 政策促进了本国光伏市场的飞速发展。德国对可再生能源电力高电价的补偿资金直 接来源于电力用户。预计德国市场未来的成长力度会受到补助政策继续减少的影响。 ( 二) 西班牙 2 0 0 8 年西班牙超过德国占据世界光伏第一的位置，成为举世瞩目的光伏大国。 2 0 0 4 年开始实施皇家太阳能计划，开始对光伏市场进行补贴。2 0 0 6 年开始采用固定 电网电价：装机容量小于l o o k w p 的光伏系统实行有效期2 5 年0 4 4 欧元度的价格。 大于l o o k w p 的光伏系统，则实行0 2 3 欧元度的价格。2 0 0 7 年，根据政府规定的 每度电8 1 3 6 4 欧分的平均参考电价。西班牙在2 0 0 8 年9 月对电价水平进行了调整： 降低上网电价；设定光伏发电市场规模，2 0 0 9 - 2 0 11 年每年的装机容量为5 0 万千瓦 1 0 第一章绪论 左右；按照季度统计，如果发展速度超过预期，就下调电价，如果发展速度低于预 期，就上调电价，但是每年电价变化不能超过1 0 。从政策可以看出，西班牙将在 今后3 年内每年为提供的补贴资金将是固定的。 ( 三) 日本 2 0 世纪7 0 年代第一次石油危机以后，为了减轻对石油的依赖，改善能源结构， 日本开始发展替代能源。1 9 7 4 年日本开始“阳光计划”，规定以居民屋顶并网发电 为主要目标，对光伏系统实施政府补贴，补贴达到了光伏系统造价的7 0 。1 9 9 3 年， 日本实施“新阳光计划”。1 9 9 7 2 0 0 4 年间，日本政府投入了1 2 3 0 亿日元用于住 宅屋顶上太阳能安装工程的资助金。2 0 0 3 年，日本可再生能源标准法规定，能 源公司必须有一定比例的可再生能源。2 0 0 6 年政府不知什么原因取消补贴政策，光 伏产业的发展受挫，全球第一的位置也先后被德国、西班牙等国取代。中投顾问能 源行业首席研究员姜谦表示，日本感觉到本国光伏产业逐渐被欧洲甩开，加上传统 能源减少，以及日益凸显的低碳经济的重要性，日本政府在2 0 0 8 年7 月内阁会议确 定“构建低碳社会行动计划”中提出的目标为：太阳电池的安装量( 按发电量计算) ， 2 0 2 0 年是2 0 0 5 年度的1 0 倍，2 0 3 0 年达到4 0 倍，而且努力将太阳电池系统的价格 降到目前5 0 的水平。2 0 0 9 年1 月，日本面向家庭用途的补助制度得到恢复，补助 7 万日元千瓦。 ( 四) 美国 1 9 9 7 年美国政府在全世界率先宣布发起“百万太阳能屋顶计划”。该项计划的 发起宗旨和基本目标包括有效减少c 0 2 等温室气体的排放、保持美国在世界光伏工 业的竞争力和创造更多的就业职位，到2 0 1 0 年发电成本降到7 7 美分千瓦时，光伏 系统总安装容量达3 0 2 5 m w ，每年减少c 0 2 的排放3 5 1 万吨。美国2 0 0 5 年施行光 伏投资税减免政策( i n v e s t m e n t t a x c r e d i t ) ，该政策规定：住宅和商用建筑屋顶安装 光伏系统发电所获收益享受投资税减免，减免额是系统安装成本的3 0 ，单户居民 住宅的减免量不超过2 0 0 0 美元。2 0 0 9 年3 月，美国出台了1 8 0 亿美元的新能源激 励计划，具体内容大体如下：( 1 ) 商用光伏项目的投资税减免延长8 年：( 2 ) 住宅 中山大学博上学位论义 光伏项目的投资税减免延长2 年；( 3 ) 取消居民光伏项目减税不超过2 0 0 0 美元的限 制。美国