太陽能的繁榮

摘要： 隨著關鍵技術的不斷突破，光電將成為一種可行的能源，同時在價格上相比傳統(tǒng)能源也極　　　　具競爭力。本文詳細探討了太陽能技術的發(fā)展現(xiàn)狀。

關鍵詞： 太陽能；PV；多晶硅；太陽能電池

　　隨著關鍵技術的不斷突破，光電將成為一種可行的能源，同時在價格上相比傳統(tǒng)能源也極具競爭力?？稍偕茉吹闹匾匀找嫱癸@，這源于人們希望減少二氧化碳排放以及對化石類能源強烈的依賴性的迫切需求。光電技術蘊含著巨大的環(huán)境效益和政治利益。光電是唯一一種能夠滿足全球長期能源需求又不會排放溫室效應氣體的能源技術。到達地球表面的這一部分太陽光提供的能量相當于目前全球能源需求的1萬倍。而且，我們幾乎隨處都可以使用太陽能。平均而言，地球上暴露在太陽光下的每一平方米面積每年都能夠接收到1700kWh的能量。據(jù)歐洲能源研究中心預測，到2050年，太陽能電池將為人類提供總電能需求的20%~30%。

　　但是，PV(Photovdtaics，光伏)技術的成本仍然高于傳統(tǒng)電網(wǎng)能源的成本，而且需要占用很大的空間來發(fā)電。雖然來自于太陽的能量非常豐富，但是卻非常分散，利用太陽能發(fā)電需要很大面積的硅光板。太陽的能量是免費的，但是將其能量轉換成電能卻不是免費的。高成本依然是太陽能開發(fā)利用的最大問題。相比住宅用電的價格，太陽能電力的費用平均要高2～5倍。但是，隨著關鍵技術不斷突破，太陽能發(fā)電的成本也不斷降低。太陽能電池模塊的價格已經(jīng)從1982年的峰值功率每瓦27美元降低到今天的每瓦4美元。此外，由于很多國家推出了強制上網(wǎng)電價(一種政府承諾以預定價格購買PV電能的補貼)，全球太陽能發(fā)電量在過去5年內以每年50%以上的速度快速增長，并有望繼續(xù)高速增長。

圖 1   全球光電市場的裝機容量(來源自SolarBuzz)

　　根據(jù)地球政策研究會(Earth Policy Institute)—一個旨在推動可持續(xù)發(fā)展技術的國際化組織的研究結果，在過去15年內，光電模塊的價格降低了一半：從1990年的每瓦7.47美元，降低到2006年的每瓦3.84美元。根據(jù)這一趨勢，太陽能發(fā)電的成本應該在2012年達到與傳統(tǒng)發(fā)電成本相同的水平，這要歸功于多種因素的綜合作用，包括硅光板成本的降低、太陽能電池模塊轉換效率的提高、大規(guī)模節(jié)能措施的推廣以及化石類燃料(如天然氣和汽油)成本的增加。由于需求量的增加，太陽能發(fā)電的成本將在2010年降低到每瓦2美元。

　　在高經(jīng)濟回報的吸引之下，越來越多的公司正在涉足光伏(PV)市場。全球的光電行業(yè)在新的發(fā)電設備與技術改造方面正加大投資。光電領域飛速發(fā)展的一個明顯跡象出現(xiàn)在2006年，這一年，全球生產(chǎn)的多晶硅第一次有一半以上被應用于光電領域而不是半導體IC生產(chǎn)。其中還包括眾多半導體廠商。例如，半導體設備供應商應用材料組建了一個新的太陽能集團SunFab，專門開發(fā)生產(chǎn)太陽能電池和薄膜光電模塊所需的制造工具。此外，賽普拉斯半導體創(chuàng)辦了一個從事太陽能開發(fā)的子公司SunPower；美國國家半導體也開始涉足太陽能市場，最近發(fā)布了幾款能夠增強太陽能電池板效率的芯片。

遍及全球的太陽能市場

　　太陽能電力市場正逐步走向繁榮。到2006年底，全球太陽能光電(PV)系統(tǒng)累計裝機容量已經(jīng)達到了6500MW以上，2000年底這一數(shù)字僅為1200MW。根據(jù)美國分析家Solarbuzz觀點，盡管面臨著多晶硅短缺的問題，但是僅在2007年，全球太陽能光電市場的裝機容量就達到了2826MW，比2006年增長了62%。這一數(shù)字在2010年將可能增長到6～8GW。在經(jīng)營收入方面，2007年全球PV行業(yè)產(chǎn)值為172億美元，德國咨詢公司Photon Consulting預測，到2011年這個數(shù)字將超過310億美元。到2030年，每年太陽能電力系統(tǒng)裝機容量將達到179GW，電池和模塊的生產(chǎn)實現(xiàn)每年翻一番的發(fā)展速度。

　　歐洲，尤其是德國在太陽能市場中具有較強的實力，這得益于以強制入網(wǎng)電價為基礎的良好政策，這一政策已經(jīng)成為全球效仿的范例。德國已經(jīng)達到了1328MW的光電裝機總量，占全世界裝機總量的47%。德國國內生產(chǎn)的太陽能電池只能滿足50%的國內需求，因此德國不得不大量進口太陽能電池，主要進口來源是亞洲尤其是中國。西班牙是2007年最具活力的太陽能市場，其裝機容量增長了480%，達到了640MW。意大利也是一個極具吸引力的市場，當?shù)卣Х碌聡哪Ｊ?，為太陽能的應用提供了補貼。由于意大利的光照水平比德國高1.5倍，而且傳統(tǒng)發(fā)電的成本更高，因此即使沒有政府補貼，太陽能在意大利相比在其他國家有可能更快地凸顯出競爭力。美國市場實現(xiàn)了57%的增長率，達到了220MW的裝機容量。這些系統(tǒng)中有大約75%安裝在加州。曾經(jīng)處于世界領先地位的日本廠商發(fā)展緩慢，總共只有26%的市場份額。相反，2007年中國廠商的市場份額卻從20%增長到35%，今年的太陽能發(fā)電量將超過歐洲和日本。中國市場的增長速度是非常驚人的：2003年，中國的太陽能發(fā)電量只占全球的1%。

圖2   瑞士伯爾尼范可多夫體育場安裝了迄今為止最強大的光電轉換系統(tǒng)

　　太陽能的商業(yè)化應用是否取得成功取決于三個判斷標準：效率、使用壽命和成本。與半導體和顯示器行業(yè)一樣，光電電池的制造與它們有很多共同之處，工藝技術是提高太陽能電池效率確保長期穩(wěn)定的關鍵。當前的光電市場主要由價格昂貴的晶體硅占主導地位，這一局面很快將被成本更低的新工藝技術所打破。