光电产业研究报告之中国及海外太阳能光伏产业发展报告
在高温高压流化床内（沸腾床）生成SiHCl3，将SiHCl3 再进一步岐化加氢反应生成SiH2Cl2，继而生成硅烷气。制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。 选择纯度较好的工业硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，除去硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中除去硼杂质，再进行第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中除去磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
多晶硅售价降至行业综合成本线反衬出成本和质量的重要性。这也是未来几年中多晶硅企业竞争的焦点。国内大部分企业所采用的是改良西门子法。
改良西门子法制多晶硅的生产成本主要包括三氯氢硅、电费和折旧。（1）三氯氢硅是原材料，转换效率约为10：1，目前售价约为1 万元/吨。三氯氢硅是氯碱化工的副产品，多晶硅企业可外购也可自行合成（氯化氢+工业硅粉）。（2）电费是重要的生产成本。多晶硅生产是连续过程，生产周期5-7 天，其中还原环节、氢化环节耗电量大。多晶硅单位耗电量与企业生产规模、生产稳定性（启/停设备耗电量大）、工艺成熟度有很大关系。目前千吨级、且工艺较成熟多晶硅企业国内领先的千吨级多晶硅企业目前的完全成本约为50 美元/kg。未来节省成本的空间在于单位耗电量的降低、副产品四氯化硅的循环再利用（节省三氯化硅）、精馏环节的节省、生产规模扩大后的其他单位成本和费用的降低。
冶金法
三、 硅片
铸锭与硅片的切割是整个产业链中重要的环节，目前其毛利率仅次于硅原料的生产环节。硅片主要包括单晶硅和多晶硅，工序包括多晶硅铸锭（单晶硅生长）、切块、线切割片、抛光清洗等。
- 26 -
光电产业研究报告之中国及海外太阳能光伏产业发展报告
其中单晶硅硅片以高纯的单晶硅棒为原料，或者使用半导体加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。多晶硅硅片以多晶块料或单晶硅头尾料以及锅底料，破碎后经过适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性并烘干，用石英坩埚装好，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后保温一段时间，注入石墨铸模中，待凝固冷却后，即得多晶硅锭。硅片制备工艺不断提高，硅材耗量逐渐降低。目前，硅片切割厚度已经可以降至160um，多晶硅用量降至8g/Wp。 时间 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
第三节 电池、组件生产 一、电池分类
目前，太阳能电池基本上以高纯度硅料作为主要原材料，简称硅基太阳能电池。硅基太阳能电池又分为晶硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池一直是主流产品，其中多晶硅太阳能电池自1998 年开始成为世界光伏市场的主角。
两种主要太阳能电池分类及市场份额
太阳能电池 硅片厚度（um） 300 240 200 180 170 160 150 硅用量（g/Wp） 12.0 11.0 10.0 9.0 8.5 8.0 7.5 90% 晶体硅电池 薄膜电池 10% 48.2% 51.8% 单晶硅电池 多晶硅电池 46.1% 53.9% 非晶硅电池 其他化合物电
目前在用的光伏发电技术主要有三种：晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和聚光太阳能电池，其中晶体硅电池应用最广泛，占80%以上，薄膜电池近年增长迅速，占10%以上，聚光太阳能电池有少量应用。在这3 种光伏发电技术中，晶体硅电池的优点是转换效率较高、占地面积小，缺点是硅耗大、成本高，比较适于城市地区；薄膜太阳电池的优点是硅耗小、成本低，缺点是转换效率低、投资大、衰减大、占地面积大，比较适于偏僻地区的并网电站和建筑光伏一体化；聚光电池的优点是转换效率高，缺点是不能使用分散的阳光、必须用跟踪器将系统调整到与太阳精确相对，目前主要用于航天航空。预计未来光伏发电将呈现多种技术并存，共同努力降低成本的局面。
三种主要光伏发电技术比较
- 27 -
光电产业研究报告之中国及海外太阳能光伏产业发展报告
技术路线 实验室批量生产 最高转效率 换效率 组件成本 （美元/W） 2.29 2.25 1.0-1.5 3 优缺点 晶体硅太阳能电池 薄膜太阳能电池 单晶硅 多晶硅 非晶硅薄膜电池 其他 24.70% 20.30% 12.80% 40.70% 17% 16% 6%-7% 30% 硅耗大、成本高 硅耗大、成本高 硅耗小、投资大、有衰减 效率高、成本高 聚光太阳能电池 二、非晶硅薄膜太阳能电池
在整个太阳能电池家族中，非晶硅薄膜太阳能电池因为其技术和应用方面的优势，正在获得爆发性增长。2007年行业增速约为120%，预计未来三年内年均增速高达100%。随着技术的进步，主流的非晶硅薄膜电池寿命已在10年以上，使得非晶硅薄膜电池成为最被看好的薄膜电池技术之一。
由于独特的技术优势，薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景：
1> 在光伏建筑一体化上的应用：采用薄膜太阳能电池作为玻璃幕墙可以在成本提高不多的前提下实现建筑物能源的自给自足，且整体性好，美观；
2> 大规模低成本发电站：薄膜电池因为其弱光效应好，每天工作时间可超过8个小时，远高于晶硅电池每天约4个小时的工作时间，这补足了其发光效率相对较低的不足；
3> 太阳能照明光源：由于薄膜硅太阳能电池的弱光响应好，这个优势使薄膜电池组件在太阳能交通灯和公共照明系统上的应用更具优势。而LED节能灯和非晶硅薄膜电池的匹配，更是开创了无源照明的新纪元。
三、晶硅电池与薄膜电池优缺点比较
两类电池在光伏发电应用以及投资上的主要差别在于：
1> 晶体硅电池光转换率高，但是生产成本高，而且目前晶体硅原料供应紧张，受原料短缺的影响原料价格比较高。以投资50MWp 的晶体硅电池片厂来说，完全投产周期大概为6-12 个月，最大投资成本为650-700 万元/MWp，需要5 万平方英尺的建厂面积。电池片的加工工艺主要包括蚀刻、电路板印刷等。单晶硅虽然在实验室转换效率高于多晶硅，但由于受阳光照射角度的影响，在实际系统应用中，售价上与多晶硅电池差异不大。
2> 合金薄膜电池生产成本低，但是光转换率低下。投资50MWp 的薄膜电池完全投产需要12-18 月左右的时间，最多需要资金2$M/MWp，大概能创造300 个左右工作机会。在生产方面，由于其底板为玻璃或者不锈钢，因此可以生产出比晶体硅电池要大得多的电池片。但转换效率低下，而且大规模生产技术仍然不成熟，售价最低。对于非晶硅电池来说，虽然具备大规模生产的条件，但生产出的电池片光转换效率稳定性较差。
- 28 -
光电产业研究报告之中国及海外太阳能光伏产业发展报告
第四章 中国光伏市场概况
第一节 中国太阳能资源
从全国来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家，总辐射量大致在930--2330千瓦小时/平方米/年之间。绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。大体上说，我国约有三分之二以上的地区太阳能资源较好，特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带，利用太阳能的条件尤其有利。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为四类地区。
一类地区
为中国太阳能资源最丰富的地区，日辐射量>5.1KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达日辐射量6.4KWh/㎡，居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
- 29 -
光电产业研究报告之中国及海外太阳能光伏产业发展报告
二类地区
为中国太阳能资源较丰富地区，日辐射量4.1～5.1KWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
三类地区
为中国太阳能资源中等类型地区，日辐射量3.3～4.1KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区
是中国太阳能资源较差地区，日辐射量<3.1KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。四川、贵州两省，是中国太阳能资源最少的地区，日辐射量只有2.5～3.2KWh/㎡。
尽管中国是一个能源生产和消费大国，但我国能源开采和利用技术落后，传统高能耗产业比重大，单位GDP能耗落后于发达国家。要实现2020年国内生产总值比2000年翻两番的目标，全面建设小康社会，全国能源消费量将至少比2000年翻一番，能源供需矛盾将进一步加剧。同时中国又是世界上最大的发展中国家，经济高速发展，中国能源消耗增长速度居世界首位，加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。
我国目前能耗中将近70%由煤炭供给，人均能源资源不足世界平均水平的一半。这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响;如不抓紧加大清洁能源比重，改善能源结构，到2015年我国的总排放将超过美国成为全球第一温室气体排放大户，按此趋势发展，预计到2020年，我国CO2的排放量将占全球总排放的28%。我国的自身环境和国际舆论都不允许我们走这条路。
中国电力科学院的研究表明，在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下，2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%，如下图所示。这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。
图2 2010年和2020年中国电力形势（资料来源：我国能源中长发展战略研究专题报告[2004]）
我国太阳能资源丰富，取之不尽，用之不竭，同其它技术，如小水电、风力发电、紫油发电等相比，尽管光伏发电的成本在目前还比较高，但光伏发电资源普遍，系统结构简单，体积小且轻，
- 30 -
2011年全球太阳能光伏产业发展报告 - 图文
