光伏產業技術進步加快,經濟性持續改進
1、光伏技術進步較快,并孕育著新的技術突破
(1)多晶硅的轉化率和硅片的薄型化技術獲得持續突破。對目前占據光伏市場90%的晶體硅太陽電池來講,轉換效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途徑。從2004年以來,多晶硅電池的轉化效率從14.5%快速提高到16.5%,使太陽電池系統成本降低14%左右(見圖1);硅片厚度從300um大幅度降低至170um,硅材料消耗從12kg/kw顯著降到8.5kg/kw,使硅材料成本降低30%左右。最新的實驗數據顯示,多晶硅太陽電池最高效率可達20.3%,單晶硅太陽電池最高效率可達24.7%。
2)薄膜電池、背接觸電池、聚光太陽電池、帶有自動跟蹤的平板太陽電池系統等新技術大量出現,多元技術競爭的格局已經形成。薄膜太陽電池是在廉價的玻璃、不銹鋼或塑料襯底上敷上厚度只有幾微米的感光材料制成。與厚度接近180—200微米的晶硅太陽電池相比,薄膜太陽電池厚度只有幾個微米,是前者的1%左右,可使太陽電池從2.5美元/Wp下降至1.2美元/Wp。目前薄膜太陽電池的轉換效率也有較大提升,商業化產品的轉換效率已達到11%,實驗室的最高效率可達19.9%。薄膜電池已進入實用化、產業化發展階段。背接觸電池技術也已經發展到產業化程度,轉換效率可達到20%,目前實驗室最高效率可達到26.8%。聚光太陽電池通過聚光器而使較大面積的陽光會聚在一個較小的范圍內,形成“焦斑”或“焦帶”,將太陽電池置于這種“焦斑”或“焦帶”上,增加光強,克服太陽輻射能流密度低的缺陷,從而獲得更多的電能輸出,其實驗室轉換效率最高可達40.7%,雖然還需進一步解決經濟性等問題,預測不久也將進入產業化階段。帶有自動跟蹤的平板太陽電池系統是基于現有的單晶硅或多晶硅電池,通過自動跟蹤技術使電池始終對準太陽,可提高系統的發電量達20%—50%。自動跟蹤的平板太陽電池系統很有可能成為未來光伏發電系統的主流。
2、光伏產品的成本下降速度超出預期,加快了大規模產業化的步伐
在技術進步、應用規模擴大和原材料價格下降等多重因素作用下,光伏發電的成本呈逐年快速下降趨勢。目前占光伏組件總成本近40%的多晶硅價格,已由2006年的250美元/kg下降到2008年的140美元/kg,光伏發電的成本下降到2.3—1.7元/KWh,且還有很大的下降空間。這種下降速度遠遠超出了當年眾多學術機構和投資者的預期。目前國際上一些權威機構對未來光伏發電成本的預測都持很樂觀的態度,其中最為樂觀的預測認為,到2015年光伏發電的成本會降到1.0—0.7元/KWh,也就是說再用五年左右的時間就可實現光伏發電成本達到傳統電力的水平。中國的尚德、天合等光伏企業更是提出只用三年左右時間實現光伏發電成本下降到 1.0 元/KW h。
3、光伏產業并不是“高能耗”、“高污染”產業
現在人們經常用“提煉一噸多晶硅要消耗16萬度電”來認定光伏就是高耗能產業,這種觀點是片面的。從單位產值能耗看,在現有技術條件下,我國每萬元光伏組件產值耗能(含多晶硅提煉環節)約900度電,而鋼鐵行業每萬元產值能耗3900度電左右,電解鋁每萬元產值能耗6000度左右,光伏產業的產值能耗遠低于鋼鐵和電解鋁行業。從光伏產品全生命周期總能耗看,光伏產品是一種在生產過程中耗能而在使用過程中產能的能源產品,其產能遠大于耗能。2009年1kw晶硅電池能耗約2600kwh,安裝運行后以平均年發電1300小時計,1kw晶硅電池年發電量約是1300度左右,也就是說其兩年左右就可回收生產中的能耗,以其使用壽命為20年計(通常認為壽命25—30年),1kw晶硅電池至少還會有18年的凈能量回收期,約產能23400度電。從占全國耗電總量上看,即使假定到2020年全國光伏行業產量達到30GW,年耗電總量約525億度電,占全國耗電總量為0.69%。而鋼鐵行業2008年耗電量約為3940億度電,占全國耗電總量的9.8%;電解鋁行業2008年耗電1500多億度,占全國耗電總量的4.5%。總之,單純以多晶硅的噸能耗來認定光伏產業是高耗能產業是不科學的,目前能耗較高的晶硅企業都是那些產能落后、應該淘汰的企業。國內主流晶硅企業噸晶硅的能耗均在14萬度電以下,技術的進步還在使多晶硅的噸能耗大幅降低。
人們所提到的光伏產業的污染問題主要是指在多晶硅生產環節的副產物四氯化硅能否妥善處理回收,因為四氯化硅具有強腐蝕性。目前國際上采用的改良西門子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技術和應用原理是將四氯化硅加氫還原為三氯化硅,進一步作為原料加工成純硅,再進入生產循環。另外,一些企業還將四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氫,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工業原料。多晶硅生產環節可以做到清潔生產,完全沒有污染。國內光伏企業之所以造成污染,是環境監管不力和企業投機取巧的結果,并不能說明光伏產業本身具有污染特性。
4、發達國家積極出臺拉動光伏市場的政策,搶占技術制高點
近年,發達國家立于能源未來發展的戰略高度,積極推動太陽能光伏產業的發展,出臺支持政策,提前大幅度投入,搶占技術前沿,使光伏產業已成為本世紀初世界發展最快的行業之一。2008年世界光伏電池產量從2002 年的561MW 猛增到7241MW,以年均約40%的速度增長,2008年全球累計產量和安裝量都達到了19.5GW。金融危機發生后,這些國家又紛紛將其作為抵御危機、振興經濟的重要拉動點,加大投資力度,調整市場預期。國際光伏機構預測,受金融危機的影響,2009年光伏電池組件的產量可能會負增長,跌到約4.9GW,但是很快會恢復快速增長,預期 2013 年的產量會達到15GW p,甚至28GW,2030年全球太陽能光伏安裝量有望達到1864GW,年發電量達到2646TWh。美國新任總統奧巴馬上臺后宣布,將可再生能源(包括太陽能、風能和地熱能)電力占總用電量的比例,到2012年提高到10%,到2025年提高到25%,并承諾未來十年內在可再生能源領域投入1500億美元。日本宣布從今年1月份開始,重新恢復對太陽電池板行業的所有補貼政策,發布了《低碳社會行動計劃》,提出到2020年光伏累計裝機達到14GW,到2030年達到53GW,發電成本降低到7日元/kwh(約合7美分/kwh)。(見表1)
