1、第三章 光伏产业链- 22 -第一节晶硅太阳能电池产业链- 22 -一、产业链构成- 22 -二、 光伏产业价值链分析- 22 -三、 全球厂商总体分析- 23 -四、 光伏产业链各环节目前技术现状- 24 -第二节 晶体硅原料- 24 -一、多晶硅产能扩张后等待需求复苏- 24 -二、多晶硅生产工艺- 25 -三、硅片- 26 -第三节 电池、组件生产- 27 -一、电池分类- 27 -二、非晶硅薄膜太阳能电池- 28 -三、晶硅电池与薄膜电池优缺点比较- 28 -第四章 中国光伏市场概况- 29 -第一节 中国太阳能资源- 29 -第二节 中国光伏市场回顾- 30 -第三节 中国光伏市场特
2、点- 31 -一、生产大国 消费小国- 31 -二、两头在外的市场格局- 32 -三、研发和创新能力薄弱- 33 -四、光伏发电成本尚待降低- 33 -五、政府政策支持- 33 -六、未来市场发展空间巨大- 34 -第三节 中国光伏产业现状分析- 35 -一、产业链各环节产值分布- 35 -二、多晶硅产能快速扩张- 35 -三、电池片产量占据全球四成- 36 -四、薄膜电池发展相对缓慢- 37 -五、产业链下游优势明显强于上游- 38 -六、光伏设备行业刚刚起步- 39 -七、中国光伏产业集聚区分析- 41 -第五章 价值链与投资机会分析- 42 -第一节 光伏行业展望与预测- 42 -一、政
3、策是决定光伏装机的关键因素- 42 -二、中国将成为世界太阳能重要的发动机- 42 -三、2011年光伏市场：恢复数量性增长- 42 -四、技术进步替代产能扩张成为关键所在- 43 -五、组件厂商竞争加剧，产能略有过剩- 44 -第二节 价值链分析- 44 -一、利润从产业链的上游往下游转移- 44 -二、硅料成本大幅下降，促使太阳电池成本下行- 45 -三、光伏并网发电投资与运营成本- 46 -第三节 未来投资热点- 47 -一、BIPV光伏新兴市场- 47 -二、聚光太阳能（CPV）将成为未来之星- 47 - 48 -第一章 太阳能光伏简介第一节 太阳能简介一、什么是太阳能太阳能（Sola
4、r）是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.051018 千瓦时，相当于1.3106 亿吨标准煤，大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持61010 年，可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既
5、是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能的利用主要通过光热、光电、光化学、光生物质等几种转换方式实现。二、太阳能光热转换 现代的太阳能科技可以将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。集热式太阳能（Solar Thermal）。原理是将镜子反射的太阳光，聚焦在一条叫接收器的玻璃管上，而该中空的玻璃管可以让油流过。从镜子反映的太阳光会令管子内的油升温，产生蒸气，再由蒸气推动轮机发电。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。在适当地
6、点，太阳能的长期使用成本已经接近甚至低于传统的化石燃料。 三、太阳能光电转换光电转换又称太阳能光伏。就是利用太阳电池直接将太阳光能转化为电能，而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换，因此太阳能发电又称为光伏发电。太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的薄身固体太阳能电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较大的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。太阳能板可以制成不同形状，而又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面开始使用光伏板组件，被用作窗户、天窗或遮
7、蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。第二节 太阳能光伏简介一、太阳能光伏概况太阳能光伏技术（Photovoltaic）是将太阳能转化为电力的技术，其核心是可释放电子的半导体物质。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富，可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏电池有两层半导体，一层为正极，一层为负极。阳光照射在半导体上时，两极交界处产生电流。阳光强度越大，电流就越强。太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作，在阴天也能发电。其优点有：燃料免费、没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件、保持系统运转仅需很少的维护、系统为组件，可在任何地方快速安装、无噪声、无有害排放和污染气体等。早在
8、1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，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“光生伏打效应”，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光电转换效率为4.5%的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。此后太阳能光伏产业技术水平不断提高，生产规模持续扩大。在1990-2006 年这十几年里，全球太阳能电池产量增长了50 多倍。随着全球能源形势趋紧，太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速发展，并首先在太阳能资源丰富的国家，如德国和日本，得到了大面积的推广和应用。在国际市场和国内
9、政策的拉动下，中国的光伏产业逐渐兴起，并迅速成为后起之秀，涌现了无锡尚德、常州天合和天威英利等一大批优秀的光伏企业，带动了上下游企业的发展，中国光伏发电产业链正在形成。据欧洲光伏工业协会EPIA 预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50以上，太阳能光伏发电将占总电力的20以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80以上，太阳能发电将占到60以上。这些数字足以显
10、示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。世界能源结构预测（资料来源：欧盟联合研究中心，2004年）二、太阳能电池的原理太阳能光伏电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光生伏特效应太阳能电池的工作原理。由于半导体不是电的良导体，电子在通过p-n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p-n结，以增加入射
11、光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成有比较大输出功率的太阳能光电板。三、太阳能电池的分类太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：晶硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池等。1.晶硅太阳能电池晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。（1）单晶硅太阳能电池目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为19%左右，最高的达
12、到24，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的技术也最为成熟但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。单晶硅太阳能电池的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。（2）多晶硅太阳能电池板 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约17左右。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅
13、太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。多晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳能电池生产总成本中己超二分之一。（3）非晶体薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，它的主要优点是在弱光条件也能发电，有极大的潜力。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能
14、电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 2多元化合物薄膜太阳能电池 多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。 砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，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用GaAs
15、电池的普及。CIS铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。3聚合物多层修饰电极型太阳能电池 在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机PN结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰，外层聚合物的还原电位较高，电子转移方向只能由内层向
16、外层转移；另一个电极的修饰正好相反，并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上，还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移，只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液，因此外电路中有光电流产生。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，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能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硅电池相比。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。四、太
17、阳能光伏系统分类光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。五、太阳能光伏系统设备太阳能光伏发电系统是由太阳
18、能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。1.太阳能电池方阵 在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。2.蓄电池组 其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电
19、效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。3.充放电控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。4.逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，
20、但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。5.太阳跟踪控制系统由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整
21、各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。第三节 太阳能的利弊分析优点：（1）普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。缺点：（1）分散性：到达地球表面的太阳
22、辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有15左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成
23、为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。第二章 世界光伏市场概况第一节 光伏产业背景化石能源储量的有限性是发展可再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能源储量以及
24、开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有41 年，其年占世界能源总消耗量的40.5%，国内剩余可开采年限为15 年；天然气剩余可采年限61.9 年，其年占世界能源总消耗量的24.1%，国内剩余可开采年限30 年；煤炭剩余可采年限230 年，其年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余可开采年限81 年；铀剩余可采年限71 年，其年占世界能源总消耗量的7.6%，国内剩余可开采年限为50 年。世界常规能源储备状况剩余使用年限（自2000年开始计算）能源种类世界中国太阳能无穷大石油约45年约15年天然气约61年约30年煤约230年约81年铀约71年约50年全球化石能源的大量开采是造成生态破坏的主要原
25、因之一，而化石能源的大量使用则是造成全球环境污染的主要原因，相关研究表明，大面积使用太阳能光伏发电电能，能有效减少二氧化碳的排放，减少温室效应，改变地球气候。发展可再生能源的契机来自京都协议书。联合国141 个成员国家共同签署的京都协议书于2005 年2 月16 日生效，将再生能源的开发与规划推向一个新的阶段。可再生能源主要发展方向为太阳能、风能、小水电以及生物质能发电等，而从目前发展状况来说，太阳能光伏发电虽然发展整体规模要小于风能，但是增长速度最快。随着硅片加工技术进一步成熟，光电转换效率的提高以及其他类型技术的发展，整个发电系统成本继续04 年以前的下降趋势，包括太阳能光伏发电在内的可再
26、生能源完全有可能完成从补充能源到常规能源的角色转换。从长远看，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%以上，显示出重要战略地位。第二节 世界光伏市场一、历史概况近年来，由于全球气候变暖、生态环境恶化、常规能源短缺等问题，发展可再生能源得到各国政府的重视和支持
27、。在技术进步的推动和各国政府的激励政策驱动下，太阳能光伏发电产业和市场得以迅速发展。在 2001 年2008 年期间，全球光伏发电新增容量持续快速增长，年均增速达50.2%，2008 年全球新增光伏发电容量为5.95GW，同比增长110%左右。2000年至2008年，全球太阳电池产量年均复合增长率为47%，2008年产量达到6.4GW。同期，以欧美为主的全球太阳能光伏发电应用市场也以45%的年均复合增长率快速增长。2008年全球累计装机总量已接近15GW。1996年2008年全球光伏电池产量2008年世界光伏安装量达到5.95GW,同比增长110%，在总安装量中欧洲占据82%；2008年全球光
28、伏产量为6.85GW,比2007年的3.44GW增长近100%。光伏产量超过安装量，供给过剩初步显现。2008年全球光伏市场需求（GW）二、世界各国中长期规划发达国家非常重视光伏产业发展，目前美国、欧洲和日本制订的光中长期光伏发展目标如表所示。按照这一计划，到2010 年全球光伏装机容量将达到28GW，是2008 年累计装机18.25GW 的1.53 倍，相当于需求年增4.87GW；2020 年将达到200GW，是2008 年的10.95 倍，相当于在这个10 年里需求年增17.2GW；2030 年将达到1850GW，是2008 年的99.72 倍，相当于在这个10 年里需求年增16.5GW。随着技术的进步，或许未来的实际进程将超出这一规划。德国、美国、日本三个国家是主要的利用太阳能的国家，西班牙则发展迅速。德国太阳能装机容量在2007 年达到1328MW，占世界新增容量的47%。是目前全球最大的太阳能发电市场，而西班牙是增长最快的市场之一，2007 年新增太阳能光伏发电装机容量640MW，同比增长480%，成为全球新的第二大市场。美国市场新增220 MW,同比增长57%，只有日本在政府取消了一定的政策补贴后增速下降了22%。主要国家光伏发展中长期规划 累计装机容量（GW）年份日本欧洲美国其他20081.970.1
