光伏产业发展详细报告

光伏产业报告2010-10-18概述光伏产业介绍 光伏发电一.光伏产业介绍光伏定义光伏兴起的背景光伏产业链光伏产业发展现状光伏产业的未来1.1光伏定义

太阳能光伏效应，简称光伏(PV)，又称为光生伏特效应，是指光照在不均匀半导体或半导体与金属组合的部位间产生电位差的现象。1.2光伏兴起的背景21世纪三大支柱产业

信息，能源，材料b.自然界能源的主要形式

水力发电，化石能源，风能，地热能，核能，太阳能等1.2光伏兴起的背景现代人类社会的能源构成1.2光伏兴起的背景d.能源危机

1.2光伏兴起的背景e.环境污染（1956-1996）

可再生能源，取之不尽，用之不竭；清洁能源，地球环境得到保护；工作时无传动部件，无噪音，使用寿命长，携带和安装方便f.太阳能特点传统发电技术对环境污染日益加剧，温室效应导致全球年经济损失达4300亿美元1.2光伏兴起的背景g.光伏兴起

当煤、石油、天然气等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。光伏产业正在兴起。1.3光伏产业链非晶硅电池玻璃电池发电系统镀膜硅烷控制系统1.3光伏产业链晶体硅电池1.3.1硅的冶炼石英砂为二氧化硅，中国储量丰富冶炼过程简单，技术难度低，国内大量生产粗硅纯度为95－99％,可用于合金掺杂，如变压器上的矽钢片1.3.2硅的提纯提纯方法三氯氢硅氢还原法（SiHCl3，改良西门子法）硅烷法（SiH4）四氯化硅氢还原法（SiCl4

）二氯二氢硅还原法（SiH2Cl2

）从粗硅到高纯硅，价格涨幅近100倍1.3.2硅的提纯硅的提纯特点庞大的化工系统，反应过程复杂，系统化配套要求高建设周期长环境污染可能性大——要求闭式循环多晶硅生产技术含量高高投资额，高风险高利润石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.3.2硅的提纯公司国家产量（t,2004）世界产能比海姆洛克(Hemlock)美国700025％瓦克(Wacker)德国550017.8％德山曹达(Tokuyama)日本480017.1%三菱硅(Mitsubishi)日本27009.6％先进硅(ASiMi)美国26009.3%MEMC美国22007.8%太阳硅(SGS,SolarGradeSiliconLLC)美国22007.8％住友(Sumitomo)日本7002.5%石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅~28000t60%1.3.3硅棒（锭）1.单晶硅棒——直拉法2.多晶硅锭——铸造法注：硅的熔点是1420℃

石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.3.3硅棒（锭）单晶硅棒（直拉法）Since1980石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅单晶融化单晶生长单晶硅棒1.3.3硅棒（锭）多晶硅锭（铸造法）石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅多晶融化冷却凝固切方1.3.4硅片硅棒通过线切割，切成180微米左右厚度的硅片石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅多晶锭多晶硅片1.3.5硅晶电池硅片通过扩散、丝网印刷、烧结等步骤，形成能够将光转化为直流电的器件石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.3.6硅晶组件单片晶硅电池（125x125mm）的电压大概为0.55V，电流为4.5A,功率约为2.5W单片功率太小，无法直接使用，因此将电池串联和并列，达到所需要的电流电压条件（一般为12V或24V）组件规格一般为165W,175W,180W（8x9片）和230W（8x12片）石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.3.6硅晶组件单片焊接串焊叠层层压装框清洗电性能测试包装入库石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.3.7发电系统核心部分，将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护太阳能控制器一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池蓄电池（组）太阳能直接输出12/24/48VDC。需要将直流电转换成220VAC交流电,需要逆变器。逆变器石英砂高纯硅料硅棒（锭）硅片电池组件发电系统粗硅1.4光伏产业发展现状1.发展历史早在1839年，法国科学家比克丘勒发现半导体在电解质溶液中会产生光电效应1954年美国贝尔研究所的Pearson,Chapin和Fuller首先应用这个原理试制成功硅太阳电池（光电转换效率4.5%）1958年，美国的“先锋一号”人造卫星就是用了太阳能电池作为电源，成为世界上第一个用太阳能供电的卫星我国1958年开始进行太阳能电池的研制工作，并于1971年将研制的太阳能电池用在了发射的第二颗卫星上上世纪90年代后期，研制成高效太阳能电池（>20%）2002年后，世界和中国的光伏产业迅速发展1.4光伏产业发展现状2.数量和规模—2002年后，国内光伏产业发展迅猛，每年以30%的速度递增，成为一个新兴产业单晶、多晶硅片企业：20家以上晶硅电池企业：30家以上非晶硅电池企业：5家以上晶硅组件：600多家各种配套企业上千家

绝大部分企业盈利丰厚1.4光伏产业发展现状3.技术方面单晶硅电池：国内制造技术成熟，转换效率普遍在16.0-18.0%之间，南京中电、无锡尚德已达到国际领先水平，目前平均转换效率已达到17.3以上多晶硅电池：普遍效率在15.0-16.0之间，落后于国外非晶硅薄膜电池：技术尚不成熟1.4光伏产业发展现状4.缺乏统一的标准

硅片质量、电池效率、性能衰减等5.“三头在外”—中国光伏产业发展不平衡，受国外制约原料——多晶硅原料90%以上依赖进口市场——95%以上的市场在国外（主要在欧洲）设备——重要的光伏设备大部分在国外产业发展不稳定，起伏很大1.4光伏产业发展现状原料问题A.高纯多晶硅的生产长期受美、德、日三国八大公司垄断，其每年赚取超高额的利润（利润率>400%）B.国内多晶硅企业特点1.国内上马的多晶硅项目有30多家;2.洛阳中硅、新光硅业、峨嵋半导体、徐州中能、扬州顺大已有多晶硅产出，但产量较低（100-500吨）;3.技术落后，多采用非闭式循环（转化率低、有大量副产品）4.生产成本高，大约需要30-40美元/公斤（国外低于23美元）C.国家已将高纯多晶的生产作为重点攻关项目1.4光伏产业发展现状市场问题由于目前光伏组件发电的价格远高于常规能源，因此市场主要依赖于国家对光伏发电的政策补贴目前光伏组件主要出口欧洲，以德国和西班牙为主日本市场很大，但自产自销新的市场：美国、中东、意大利、澳大利亚、韩国等中国市场在孕育08年国外市场大概为1200MW，国内市场不超过60MW当中国市场发展起来后，我国的光伏行业将迎来更大的发展1.4光伏产业发展现状设备问题A.目前生产高纯多晶硅的反应炉，硅棒线切割机，电池生产过程中的PECVD、丝网印刷机和烧结炉，薄膜光伏设备、全自动组件设备等各种高精密设备都来自于国外，价格昂贵B.电子科技集团2所、48所、西安理工大学晶体生长设备研究所、无锡奥曼特、北京京运通、上海思恩电子、秦皇岛博硕光电、捷佳创、七星华创、上海太阳能科技、北京德雷射科、常州华盛天龙、上海汉虹、绍兴精工、珠海粤茂激光等一批优秀的国内设备厂商正致力于光伏设备的开发和生产，并取得了可喜的成绩C.

国内设备厂商需要一长段时间学习、模仿和开发先进的光伏设备1.5光伏产业的未来

光伏产业发展的制约因素

1.观念：国内对太阳能的使用，还局限于太阳能热水器等，对光伏发电不甚了解 2.风险：一次性投资、技术革新

3.成本：价格（晶体硅组件+电气控制部分）和使用年限

晶体硅组件：硅料价格、单片电池用硅量、电池转换效率电气控制部分a.硅料价格目前硅料的价格并不是由生产硅料的成本决定的，而是由供需关系直接决定国外高纯硅材料产量2007年末达到4.47万吨，2008年底达到7.875万吨，2010年达到9.95万吨由于国际硅材料厂商的扩产，改善了供需关系，导致硅材料价格下降2002年2005年2008年23美元/公斤400美元/公斤100美元/公斤2009年2010年2012年120美元/公斤40美元/公斤65美元/公斤b.组件价格—单片电池用硅量单片耗硅量逐年下降（硅片越来越薄）

单片电池用硅量（g）c.组件价格——效率提升电池效率的提高2002年——14%2003年——15%2006年——16%2008年——17%2010年——18%光伏发电系统的价格通过硅料价格的下降、单片电池用硅量的下降和电池效率的提升，使得每瓦组件的价格逐渐下降电气控制部分的价格也逐渐下降06年5月08年5月09年1月43元/瓦30元/瓦15元/瓦3.3元/度2.5元/度1.7元/度组件价格发电成本注：1.按每天5小时光照，一年180天晴天，组件使用20年计算，则组件总共工作18,000小时2.逆变器等电气控制部分按15元/瓦算1.5光伏产业的未来预计到2012年，我国光伏发电系统价格低于0.9元/度预计到2015年，美国光伏系统发电价格为0.1美元/度（约0.68元/度）另外新型太阳电池（薄膜电池）有望大幅降低光伏发电成本而传统能源发电成本日益上升1.5光伏产业的未来中国光伏系统安装预计二.光伏的应用光伏发电衍生应用接线盒2.1.1太阳能光伏发电原理利用光电池的伏打效应将太阳能直接转化为电能的系统2.1.2光伏发电系统组成光伏组件控制器逆变器蓄电池负载2.1.2.1光伏组件又叫太阳能电池板，通常是由太阳能电池片，按照一定功率和尺寸要求，由电路连接组成，并由框架封装在一起的一组发电单元。光伏组件串联后并联构成组件方阵。100KWp级以上光伏发电系统由多个光伏方阵组成2.1.2.2控制器太阳能控制器是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。附加温度补偿，光控开关、时控开关等功能。2.1.2.3逆变器由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，即逆变器，将直流电转换成交流电，才能供电至家庭用电或并入电网。2.1.2.4蓄电池蓄电池是将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。2.1.2.5负载直流负载交流负载2.1.3光伏发电系统分类独立（离网）光伏发电系统并网光伏发电系统2.1.3.1独立直流系统2.1.3.2独立逆变交流系统电扇负载蓄电池控制逆变设备交流2.1.3.3并网系统2.1.4光伏发电前景展望21世纪的主要能源是太阳能到2020年，太阳电池发电将供应20多亿人口和提供二百万人的就业机会到2