光伏产业 全球发展最快的新兴行业

　　太阳中蕴藏着人类取之不尽的能源。太阳不停地向宇宙空间中发送着巨大的能量。据计算，仅一秒钟发出的能量就相当于1．3亿亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。而到达地球表面的太阳能，大约相当于目前全世界所有发电能力总和的20万倍。地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗的总能量的200倍。与其他能源相比，太阳能不会产生有毒、有害气体和废渣，因而不污染环境。同时太阳光随处都可以得，使用方便、安全；成本低廉，可以再生。

　　太阳能除去数量巨大之外，还能长期供给，理论计算太阳尚可维持数十亿年之久，此外，太阳能随处都有，不需开采和运输，并且是没有任何污染的清洁能源。这些都是它的独特之处。但是，它的能量密度很低，只有1W／m2，并且受气候影响，具有不稳定性，这些又给太阳能的利用带来很大困难。在新能源中，当前太阳能发电的成本较高，大约是生物质发电（沼气发电）的7～12倍，风能发电的6～10倍。但太阳能与其他新能源相比在资源潜力和持久适用性方面更具优势，从长远前景来看，光伏发电是最具潜力的战略替代发电技术。到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80％的位置。就资源储量而言，大陆地处北半球，总面积2／3以上地区年日照时数大于2200小时，其中西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年17000亿吨标准煤，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。

　　按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，2010年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW（1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1％），至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW（届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元），至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15％－20％。按此计划推算，2010－2040年，光伏行业的复合增长率将高达25％以上。大陆2006年正式发布实施《可再生能源法》，承诺2010年太阳能光伏累计装机容量450MW，而大陆2004年累计太阳能光伏装机65MW，由此计算，未来几年大陆光伏产业复合成长率将达到38％。在世界各国发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下，世界光伏工业上世纪末最后10年的平均增长率为20％，从1991年的55兆瓦增长到2000年的287兆瓦。而进入新千年后，全球光伏组件的年均增长率更是高达30％以上，2003年全球的产量达到了744兆瓦，光伏产业成为全球发展最快的新兴行业之一。目前太阳能发电系统的成本颇为高昂，一台能满足家庭日常电器需要的200W的光伏系统，市场价为15000元，太阳能光伏发电成本约为2．8－3元／千瓦时，随着技术进步和规模扩大，估计到2015年成本方可降到0．5元／千瓦时。而火力发电的成本仅为0．2元／千瓦时，水力发电的运营成本仅为0．03－0．05元／千瓦时。太阳能发电的自主性需求集中在供电成本过高的边远地区和部分特殊的场合如太空等。

　　政府采购是当前光伏需求的主要动力，德国政府宣布将兴建10万个太阳能发电屋顶的目标。意大利计划兴建一万个太阳能发电屋顶。日本政府已实现安装7000套屋顶太阳能发电系统。美国政府提出实施“百万屋顶计划” 。各国政府在推广民用太阳能系统方面政策积极，如实行部分赠款、无息贷款等政策。德国在安装补贴的同时还承诺以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多余的太阳能电量，在居民家中并网用电，以0．5欧元／度的价格购买0．1欧元／度的居民自用电。

　　2002年全球太阳电池和光伏组件产量约600MW，其中日本占45％，美国25％，欧洲约22％。日本是光伏产业发展最快的因家，在不到10年的时间里超过了美国，2001年世界10大太阳电池生产厂，日本就有4家，分别是夏普、京都陶瓷、三洋和三菱。2004年全球太阳光伏新增装机容量约927MW。在美日德三个世界最大的光伏应用市场，以光伏集成建筑为核心的光伏屋顶并网发电市场占据了绝对的市场份额，尤其日本和德国近几年光伏年度安装几乎全部是并网应用。而包括大陆在内的发展中国家，边远无电地区离网应用仍然是最主要的光伏应用市场。2004年德国对其可再生能源法律进行了修改和完善，保证了对光伏应用的新一轮补贴，德国光伏市场呈现井喷式的增长，德国光伏市场也一跃成为超过日本的世界最大光伏市场。在日本光伏电力已经逐渐具备了不需要依靠补贴的市场竞争力，政府的投入主要转移到研发和一些示范项目的支持上面。以加州为代表的美国各州对光伏应用的补贴政策则是美国光伏市场持续增长的主要动力。推动太阳能电池产业的主要因素如下：太阳能电池技术逐步成熟，产品成本快速下降；石油、煤炭等能源价格上涨，太阳能的替代作用将逐步显现；全球环境保护意识快速提升，对太阳能等清洁能源的需求上升；各国政府对太阳能电池产业的政策扶持和价格补贴。目前世界光伏制造仍然主要由日本、德国和美国三强所分享。2002年以来，大陆光伏制造能力呈现跨越式的发展，2004年已经全面跻身世界光伏制造五强，目前中国总体上已经成为继日德美之后的世界第四大光伏制造国。同光伏电池制造一样，目前世界光伏组件制造也主要集中在美日德三国，2004年世界10大光伏组件制造商中的8家都来自这三国。不过中国、印度等发展中国家的制造规模和份额正日益增加。特别是中国目前已经成为继美日德之后世界第四大光伏组件生产国。2004年中国无锡尚德公司则首次跻身世界光伏组件制造十强。

　　1839年，法国物理学家A．E．贝克勒尔意外地发现，用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。太阳能电池solar cell，又称光电池、光生伏打电池，是一种将光能直接转换成电能的半导体器件。现主要有硅、硫化镉、砷化镓太阳能电池。

　　太阳能电池应用领域

　　1．用户太阳能电源：（1）小型电源10－100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3－5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。2．交通领域：如航标灯、交通／铁路信号灯、交通警示／标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路／铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

　　3．通讯／通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播／通讯／寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　4． 石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象／水文观测设备等。

　　5．太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；海水淡化设备供电； 卫星、航天器、空间太阳能电站等。