太阳能光伏发电材料调研报告
一．慨况
太阳能发电是指将太阳辐射转化为电能的技术。其中一类，是利用半导体pn结器件的光伏效应，把太阳能直接转换成电能，称为太阳能光伏发电。另一类，把太阳辐射转换成热能，再利用热能进行发电，称为太阳能热发电。
太阳能发电的历史，最早可追塑到19世纪末光电效应的发现，和其后1905年爱因斯坦所做的量子化解释。“太阳电池”(Solar Cells)一词出现在50年代初，1954年美国贝尔实验室研制出第一只扩散pn结单晶硅太阳电池，其转换效率达到6％．这是继晶体管发明之后，晶态固体理论结出的又一硕果．由于太阳能发电拥有无污染，安全，长寿命，维护简单，资源水不枯竭和资源分布广等特点，太阳能发电被认为是二十一世纪最重要的新能源．太阳屯池的发明，为人类空间科学技术的发展提供了一项重要的能源．从五十年代至今，太阳电池作为空间能源，起着不可替代的作用．空间应用首先要求电池的高效率(功率重量比)和可靠性，空间应用单晶硅太阳电池组件的效率(AM0)已从最初的a％提高到现在的
16-18%；近几年发展的高效砷化镓基系(GalnP／GaAs／Ge)叠层电池组件效率(AMO)已达
26-27％。
太阳电池的地面应用，长期受到价格昂贵的制约．它的发展大体可以分为三个阶段：
●起步：从70年代至80年代中期，世界光伏发电累积装机容量只有30MW左右，主要用于无电网地区和特殊场合作为独立电源系统。
●成长：80年代末一1996年在世界各国大规模国家光伏发展计划的推动下，世界光伏工业平均年增长率达到13%．在太阳电池效率不断上升的同时，随着制造规模的扩大，成本持续下降。
●大发展：1997年以后(2002年)，受到日、德、美等西方发达国家屋顶计划的刺激，世界光伏工业的发展加速，平均年增长率达到36％，发电方式也从离网应用发展到并网发电．目前世界光伏发电累积装机容量已经超过1500MW；太阳电池商用组刊：效率达到15--18％商用发电成本在o．15~0．25美元仟瓦时之间，在不少领域和地区已经具有相当强的竞争力。2002年世界光伏工业产量已达595 MWp，相当于]5亿美元，正在形成规模宏大的产业。
2002年8月Mr．HarryShimp(BPSolar总裁)宣称：世界最终将走向可再生能源．在20-25年后液态碳氢化合物的储量开始下降．我们现在正处于这样的一段时间窗口，从传统能源转变到可再生能源。
为了使光伏发电能够替代相当一部分传统能源，使能源结构发生重大的变化，成为二十一世纪最重要的基础能源之一，还需要光伏工业和技术有20-30年持续的加速发展．光伏界任重而道远．然而，只要不断引入新工艺，进行深入的基础研究，这是可以实现的．日本、欧洲和英国不同地区的市场开拓计划，增加了太阳电池的市场需求，光伏将长期保持高速度增长，即便有时由于经济环境的影响，暂时有些波动，也不会改变这一长期发展趋势．RoyalDutch／Shell认为，未来儿十年，将迎来可再生能源的高速增长．图1给山预计的从2000—2030年日本，欧洲、美国太阳电池装机容量的大幅度增长。
二．产业竞争
目前光伏工业已度过幼年时代，而进入羽翼串满的大规模工业生产．这一发展带来了机遇，也带来了风险，并伴随着激烈的竞争，燕井和集中。图2示出日本、欧洲、美国和整个世界光伏产量从1983年到现在呈指数式增长的情况，以及预计到2010年的发展趋势．世界光伏制造业和市场主要由美国、日本和德国所主导。世界十大光伏制造商中有8家来自这三个国家，2000年三国光伏安装容量约占世界的75％。
●美国的优势和日本的堰起
长期以来，美国的光伏技术和产量是相对领先的．美国先后发明了单晶硅太阳电池(美国贝尔实验室)、非晶硅太阳电池(美国RCA公司)、高效GaInP/GaAs叠层太阳电池(美国
可再生能源实验室，NREL)．从70年代中期起，美国高度重视新能源发展，提出了多个新能源发展计划．1986年以后，美国光伏产量一直保持每年20％的速度增长．然而，日本和欧洲在1997年后加速发展，日本的平均年增速达到52％，欧洲的平均年增述达到32％。
日本和欧洲先后在1999年和2002年左右赶上和超过美国。
欧盟联合研究中心、可再生能源局的Mr．AmulfJ~ger-Waldau评论指出：欧洲正在实现自己2010年的目标，尽管不那么雄心壮志．然而，如果日本、美国和欧洲目前这种光伏生产能力的增加趋势得以继续下去，而欧洲又没有做出额外的努力，那么，到2010年日本将在世界光伏市场上占支配地位，拥有超过75％的市场份额．
光伏产业的竞争趋势在所参与的公司之间袁现为产业的集中和兼并．图3示出光伏电池产量世界排名最大的10家公司所占的市场份额．他们总共占世界市场83％．在这10家公司中，日本有4家：Shap，Kyocera，Sanyo，Mitsubishi (EIectrio和Heavy)．其中Shap公司产量最大，占市场份额22％。
● Sharp公司
Sharp公司的发展是根典型的。Sharp公司1997年6月宣布，到1998年将建立20MW 生产厂，并且根据需求，还可扩大到150MW．2002年2月，又宣布2002财政年度末扩大到200MW．Sharp在1997年作上述宣布时，是引起怀疑的，因为它当时的生产能力只有51010MW ／年．然而，2001年Sharp销售达到75MW变成世界第一，占19％的份额，2002年7月23日Sharp在新闻发布会上宣布，生产能力达到148MW，完成了1997年预定的目标．日本光伏公司在实践自己宣布的时间表方面比较美国和欧洲公司更为可靠。
这种发展趋势将影响到中、小公司的生存和发展。如果大公司利用他们的成本优势向消费者提供更廉价的产品，消费者将买更多太阳电池系统，Pv市场将加速发展．为抵抗大公司的价格压力，小公司需要有自己的特色，或能提供更先进、更廉价的太阳电池技术．
PV工业的发展和评价的变化，还吸引了一些传统的重工业公司开始投资于太阳电池产业。如Mitsubishi Heavy 2002年秋建立了10Mwa-Si电池生产线．
现在，PV制造业已被日本工业界视为关键工业，提出日本不应向中国和亚洲其他国家转移。
