请问我国太阳能光伏产业的核心技术主要是什么

光伏产业主要是 光伏材料和光伏发电，现在光伏材料主要是晶体硅，现在的主要问题是晶体硅提纯技术，和新型光伏材料的研究。还有光伏材料加工设备，国产的设备自动化程度低，自动化程度高的设备生产技术掌握在德国，日本，美国等国家手中。

光伏（Photovoltaic）：是太阳能光伏发电系统（Solar power system）的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。

光伏用途

国家能源战略：在国家不可再生资源紧缩和能源安全、环境污染日益加剧背景下，分布式新能源成为我国能源战略的非常重要的一部分。是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。而光伏发电作为分布式新能源的一种，在很大程度上，减少了以燃煤及因煤炭而产生的多种污染，比如工厂和家庭的燃煤锅炉排除的废气和有毒气体等。

环保需要：说起环境污染，首当其冲的就是空气污染，如何减少大气污染，主要在两个方面，一方面工业减少污染类能源的使用，比如禁烧秸秆，比如减少煤炭使用，另一方面强化使用新能源替代，由此太阳能光伏就显得尤为重要了。

市场需要：面对中国庞大的14亿人口基数，无论在城市、城镇还是在农村，无论是工厂还是居民，电对于人们而言是我们生活的必须品，对于安装者而言，由于采用“自发自用、余量上网”模式，既可以减少电费的支出，同时有余电，还可以创造收益，所谓一举两得，对于经销商而言，国家的优惠政策，大力的支持，据发改部门获悉，2018年国家光伏发电项目价格政策已出台，对“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目国家仍给予重点支持。太阳能光伏直接成为了一种产业，当然会如火如荼的发展，全国未来3年要有200-300万户家庭安装光伏电站，这就是一个庞大的市场空间。根据最新国家统计局统计，2017年12月太阳能发电量同比增长468%，小米手机创始人雷军曾说过:“站在风口上,连猪都能飞。”目前我们已站在太阳能光伏高速发展的风口上，该考虑的是如何能让我们飞的更高更远。

光伏相关资料《国内光伏市场“哑火”，海外市场正成重要增长点》

光伏产业主要是 光伏材料和光伏发电，现在的光伏材料主要主要是晶体硅，现在的主要问题是晶体硅提纯技术，和新型光伏材料的研究。还有光伏材料加工设备，国产的设备自动化程度低，自动化程度高的设备生产技术掌握在德国，日本，美国等国家手中。

光伏发电是：

光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程。

通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成，同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统。

太阳能电池是完成太阳能到电能转换的载体，光生伏特效应是光伏发电的基本原理。

早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差，这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，光伏发电技术由此诞生。

光伏产业属于新能源领域，在太阳能利用中包含了光热和光电两种主要的形式。光热利用比较普及，比如屋顶的太阳能真空管热水器；光电应用也叫光伏发电(Photo-voltage Generation,PV)是新能源中最具规模开发和商业化发展前景的发电方式,目前由于成本和技术原因，尚未完全市场化，近年来，依靠欧美日等国家的政府补贴，发展速度很快。

光伏产业包含了第一代的晶体硅电池，第二代的薄膜电池，以及尚处于研发阶段的第三代高效电池。

晶体硅电池产业中，上游从硅砂（石英砂）开始，通过电弧炉制成粗硅（纯度97-999%），然后经过一系列的化学（改良西门子法）或物理（电解法）制成高纯多晶硅（纯度99999999%），高纯硅料再经过晶体化（单晶直拉法或多晶定向凝固法）形成具有一定晶向的硅锭，经过切割后形成不同大小（125mm或156mm）的方形硅片，硅片经过电池片厂的加工，历经清洗-制绒-干燥-扩散（磷）-表面电阻率测试-去除表面氧化层漂洗-等离子周边刻蚀-SiN减反射膜沉积-背面电极印刷-背面电极烘干-铝背场印刷-铝背场烘干-正面银电极印刷-烧结-测试分选-包装出货 步骤制成具有光电转换功能的电池片，再经过串并联后在TPT背板上用EVA膜（透明，密封材料）夹好，最上层盖上一块光伏玻璃（低铁超白，光透率92%以上，钢化耐腐蚀冰雹，有布纹可减少光逸出）,用铝边框固定好，外接接线盒及逆变器（发电是直流需转换），最后在应用场所（如屋顶、沙漠电站）用铝合金的支架安装好，将所发电流连入电网供电。

薄膜电池分为硅基薄膜电池（非晶硅，微晶硅叠层等），化合物（碲化镉、硫化镉、铜铟镓硒、砷化镓、磷化铟）电池，目前应用最成熟的是碲化镉电池、硅基薄膜电池、铜铟镓硒电池、砷化镓电池，但由于各种天生的不足，与晶体硅电池相比仍有差距，因此在各自领域作为晶体硅电池的重要补充。

如硅基薄膜电池效率大约在6-9%，仅相当于晶体硅电池效率15-18%的一半，主要用于建筑幕墙等；铜铟镓硒电池效率在9-11%左右，可制作柔性化产品，但铟比昂贵稀有，难以大规模制造；砷化镓电池效率约25-35%，高成本高效率，用于太空卫星等场合，价格超高；碲化镉电池效率11%，碲稀有镉含毒，沙漠电站适用，成本低于晶体硅电池。

目前市场八成是晶体硅电池，其他各种电池占据剩下两成市场，我国生产的产品国内仅需要不到5%，剩下95%全部依赖国外市场。另外，我国近年来高纯硅制造进步较快，从零开始到现在能够解决一半的原材料问题，为光伏产业发展立下汗马功劳。

光伏产业概述

目前人类能源消费结构中，石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源占到了人类能源供给量的80％以上。但常规矿物质能源储量有限，如果无节制的开采，全球将很快面临能源短缺危机。另外常规矿物质能源使用后排放大量的CO2、SO2、核废料等威胁着人类生存环境。近年来，全球性的气候变暖，两极冰川融化，海平面上升，自然灾害频繁发生，生物多样性消失，酸雨范围越来越广，高空臭氧层空洞扩大等现象，都是因为人类大量使用并依赖传统能源所造成。

资料来源：中国可再生能源发展战略研讨会论文集

图表1 世界及中国主要能源资源使用年限

发展环保可再生能源是解决上述问题的最有效途径，也是人类能否在地球上永续生存下去的关键要素。在诸多可再生能源中，太阳能是唯一可以大量替代传统能源的能源。而在太阳能产业中，光伏产业由于其具有的诸多优点，是可再生能源中发展最快的产业，无疑也是最具有发展前景的产业。

资料来源：IEA（国际能源署）报告《Renewable Information2010》

图表2 1990～2008年世界可再生能源供给的年增长率

一、光伏产业的特点

太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源。光伏发电是利用太阳能将光子转化为电子的一个纯物理过程，转化过程不排放任何有害物质，其特点如下：

充足性：据美国能源部报告（2005年4月）世界上潜在水能资源46TW（1TW＝1012W），经济可开采资源只有09TW；风能实际可开发资源2～4TW；生物质能3TW；海洋能不到2TW；地热能大约12TW；太阳能潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。

安全性：运行可靠、使用安全；发电规律性强、可预测（调度比风力发电容易）。

广泛性：生产资料丰富（地壳中硅元素含量位列第二）、建设地域广（荒漠、建筑物等）、规模大小皆宜。

免维护：使用寿命长（20～50年、工作25年效率下降20%）、免维护、无人值守。

清洁性：无燃料消耗、零排放、无噪声、无污染、能量回收期短（08～30年）。

二、光伏产业发展历程

世界上最早开始研究太阳能要追溯于1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应，并由爱因斯坦在1904年对其做出了理论解释，且很快得到实验证实；1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅光伏电池；1959年第一个光电转换效率为5％的多晶硅光伏电池问世； 1960年，晶硅光伏电池发电首次并入常规电网；1969年世界上第一座光伏发电站在法国建成；1975年美国制作出非晶硅光伏电池；1980年代初，光伏电池开始规模化生产；1983年美国在加州建立了当时世界上最大的光伏电厂；1983年世界光伏组件产量达213MW（1MW＝106W），光伏产业显露雏形。1990年以后，在能源危机和全球气候变暖的压力下，可再生能源越来越受到关注，德、美、日等国政府相继提出了光伏发电的“光伏屋顶计划”、“新阳光计划”等，在政府的政策法规和行动计划推动下，全球光伏产业以一个朝阳产业的面貌高速成长，同时太阳能光伏发电被誉为世界十种能源中发展最快的能源。

1990年以后全球光伏市场的发展和转移经过三个阶段。第一阶段，1996年之前，美国光伏市场占全球市场份额达321%，年复合增长率达25%，当之无愧地成为世界光伏市场中心。第二阶段，1996～2002年间，日本光伏市场保持了35%的年均增长，一跃成为光伏市场最大消费国，近年日本市场小幅回落，但销售的存量仍位居世界前列，2007年光伏电站存量达1GW（109W）左右。第三阶段，2003至今，欧盟成为绝对的市场主力，这得益于德国和西班牙等国的光伏补贴政策，快速刺激了欧盟市场中心的形成，目前我国有近80%的光伏产品出口至欧盟地区。

资料来源：EPIA（欧洲光伏产业协会，世界规模最大的太阳能光伏行业协会）

图表3 2009年光伏产品按地区安装比例

三、光伏发电技术发展趋势

目前已经进入商业化竞争的光伏发电产业按电池技术路线分类主要分为晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和聚光光伏电池。其中晶体硅光伏电池是目前发展最成熟的在应用中居主导地位。

太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅光伏电池、多元化合物薄膜光伏电池、聚合物多层修饰电极型光伏电池、纳米晶光伏电池、有机光伏电池等。

图表4 光伏电池分类及规模化生产转化效率

1．多元化合物薄膜光伏电池

多元化合物薄膜光伏电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜光伏电池等。

硫化镉、碲化镉薄膜光伏电池的效率较非晶硅薄膜光伏电池效率高，成本较晶体硅光伏电池低，并且也易于大规模生产，但镉有剧毒，会对环境造成严重污染，因此并不是最理想的光伏电池。

砷化镓（GaAs）III-V族化合物光伏电池的转换效率可达40%。GaAs 化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。

铜铟硒薄膜光伏电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率也较高。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展光伏电池的一个重要方向。唯一问题是材料来源，铟和硒都是稀有元素，因此这类电池的发展必然受到限制。

2．聚合物多层修饰电极型光伏电池

聚合物多层修饰电极型光伏电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个光伏电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备光伏电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是晶体硅光伏电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。

3．纳米晶光伏电池和有机光伏电池

纳米晶光伏电池转化效率可达10%，有机光伏电池转化效率可达6%，转换效率还比较低，这两类电池还处于研究探索阶段，短时间内不可能大规模商业化应用。

4．聚光太阳电池

聚光光伏电池最大优点就是高转换效率（30%～40%），以及较小的占地面积。聚光光伏发电系统主要由高效聚光太阳电池、高性能的聚光跟踪系统、有效的电池散热系统组成。由于高效聚光光伏电池的技术路线尚未定型，聚光光伏发电规模化产业链也未形成，高性能的聚光跟踪系统和有效的电池散热系统的成本控制难度大，因而聚光光伏发电暂无优势可言。

5．晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池

关于“晶硅”和“薄膜”孰优孰劣的讨论也很多。从市场表现来看，05年起“薄膜”市场份额开始不断增加，到09年达到了18%（数据来源：Solarbuzz），趋势相当可观。而且正是从09年开始，发展“薄膜”的呼声也越来越高：一方面硅晶电池刚刚经历了“硅”价巨幅波动的事件导致各大厂家受损；另一方面，美国的FirstSolar公司异军突起，把薄膜电池推上了新高度。2010年，国内很多地方都上了薄膜项目，而一旦开始生产薄膜电池，问题也就暴露出来。

首先是技术门槛问题。“晶硅”技术经历了多年发展，已经进入成熟期，国内几个大型企业已经熟练掌握了晶硅电池的技术，并且有了自己的技术创新和突破。而薄膜电池则不同，技术仍在不断发展变化，特别是非硅薄膜电池技术，材料和工艺上都有很多技术难关，国内的大多数企业并不具备足够的水平，还都只是探索阶段，却要面临在薄膜电池技术领先的FirstSolar公司和已经技术成熟的晶硅电池双重压力，发展困难可想而知。

其次是资金门槛问题。薄膜电池的设备投入比晶硅电池大，而且所有配套设备都依靠进口。随着薄膜电池技术不断发展，生产设备也随之更新换代，很容易造成设备投资上的浪费。

近年来晶硅组件价格一路走低，与薄膜组件的价格已经很接近，薄膜组件的价格优势已不再明显。但“晶硅”对比“薄膜”仍然存在高的转换效率和较长的使用寿命的优势。事实上，一些原打算开展薄膜电池项目的企业，现在也都把项目放缓（尚德、英利），所以薄膜电池想要真的发展，还是需要一定的时间。

单晶硅光伏电池与多晶硅光伏电池相比转化效率高（单晶18～20%、多晶16～18%）、成本高，由于其成本控制难度大，全面胜出的可能性不大。

6．太阳能光热发电

除光伏发电外达到工程应用水平的还有太阳能光热发电。太阳能光热发电的建设和运行门槛很高，我国在太阳能光热发电部件研发上还几乎是空白：曲面反光镜，高温真空管，有机朗肯循环发电机组，斯特林发电机组等。此外，与光伏发电不同，光热发电对于环境也有更高要求：必须直射光，而且需要水冷却，这样在荒漠地区，就无法满足。我国目前太阳能光热发电尚处于研究示范阶段，光热发电与常规电厂结合成互补电站，独立稳定工作的不多（示范项目：江苏江宁县70kW示范电站，863计划北京延庆1MW实验电站）。由于技术障碍，我国在5～10年内都会处于试验示范阶段，光热发电不会成为主导潮流。

结论

从技术成熟度、转化效率及材料来源几方面综合判断，未来5～10年太阳能发电技术占主流的仍为晶体硅（以多晶硅为主）和非晶硅薄膜光伏技术。目前市场占有率：多晶硅电池52%，单晶硅电池38%，非晶硅薄膜电池8%，其他化合物薄膜电池2%。发展非晶硅薄膜光伏技术，还不宜盲目扩大规模，还是应该重点放在研究上，深入掌握核心技术。

发电光伏是太阳能。

光伏：是指将光能转化为电能的发电系统。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。

太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。为应对全球变暖及化石能源日益枯竭，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视。全球光伏发电装机快速增长。

光伏行业的前景：

（1）能源清洁化与碳减排行动使光伏备受关注。为实现人类可持续发展，清洁且可再生能源是现在趋势。太阳能发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、利用形式多样等优点，使得整个光伏产业日益受到各国关注，行业的发展将明显受益于世界整体能源结构的调整，获得加速发展的机遇。

（2）政府产业政策大力扶持。国家在战略新兴产业、电力、太阳能、可再生能源“十三五”规划中，均提出要大力发展分布式光伏电站；并提出截至2020年分布式光伏电站装机容量要达到60GW，是“十二五”末装机容量的10倍。

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