太阳能的繁荣

摘要： 随着关键技术的不断突破，光电将成为一种可行的能源，同时在价格上相比传统能源也极　　　　具竞争力。本文详细探讨了太阳能技术的发展现状。

关键词： 太阳能；PV；多晶硅；太阳能电池

　　随着关键技术的不断突破，光电将成为一种可行的能源，同时在价格上相比传统能源也极具竞争力。可再生能源的重要性日益凸显，这源于人们希望减少二氧化碳排放以及对化石类能源强烈的依赖性的迫切需求。光电技术蕴含着巨大的环境效益和政治利益。光电是唯一一种能够满足全球长期能源需求又不会排放温室效应气体的能源技术。到达地球表面的这一部分太阳光提供的能量相当于目前全球能源需求的1万倍。而且，我们几乎随处都可以使用太阳能。平均而言，地球上暴露在太阳光下的每一平方米面积每年都能够接收到1700kWh的能量。据欧洲能源研究中心预测，到2050年，太阳能电池将为人类提供总电能需求的20%~30%。

　　但是，PV(Photovdtaics，光伏)技术的成本仍然高于传统电网能源的成本，而且需要占用很大的空间来发电。虽然来自于太阳的能量非常丰富，但是却非常分散，利用太阳能发电需要很大面积的硅光板。太阳的能量是免费的，但是将其能量转换成电能却不是免费的。高成本依然是太阳能开发利用的最大问题。相比住宅用电的价格，太阳能电力的费用平均要高2～5倍。但是，随着关键技术不断突破，太阳能发电的成本也不断降低。太阳能电池模块的价格已经从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，由于很多国家推出了强制上网电价(一种政府承诺以预定价格购买PV电能的补贴)，全球太阳能发电量在过去5年内以每年50%以上的速度快速增长，并有望继续高速增长。

图 1   全球光电市场的装机容量(来源自SolarBuzz)

　　根据地球政策研究会(Earth Policy Institute)—一个旨在推动可持续发展技术的国际化组织的研究结果，在过去15年内，光电模块的价格降低了一半：从1990年的每瓦7.47美元，降低到2006年的每瓦3.84美元。根据这一趋势，太阳能发电的成本应该在2012年达到与传统发电成本相同的水平，这要归功于多种因素的综合作用，包括硅光板成本的降低、太阳能电池模块转换效率的提高、大规模节能措施的推广以及化石类燃料(如天然气和汽油)成本的增加。由于需求量的增加，太阳能发电的成本将在2010年降低到每瓦2美元。

　　在高经济回报的吸引之下，越来越多的公司正在涉足光伏(PV)市场。全球的光电行业在新的发电设备与技术改造方面正加大投资。光电领域飞速发展的一个明显迹象出现在2006年，这一年，全球生产的多晶硅第一次有一半以上被应用于光电领域而不是半导体IC生产。其中还包括众多半导体厂商。例如，半导体设备供应商应用材料组建了一个新的太阳能集团SunFab，专门开发生产太阳能电池和薄膜光电模块所需的制造工具。此外，赛普拉斯半导体创办了一个从事太阳能开发的子公司SunPower；美国国家半导体也开始涉足太阳能市场，最近发布了几款能够增强太阳能电池板效率的芯片。

遍及全球的太阳能市场

　　太阳能电力市场正逐步走向繁荣。到2006年底，全球太阳能光电(PV)系统累计装机容量已经达到了6500MW以上，2000年底这一数字仅为1200MW。根据美国分析家Solarbuzz观点，尽管面临着多晶硅短缺的问题，但是仅在2007年，全球太阳能光电市场的装机容量就达到了2826MW，比2006年增长了62%。这一数字在2010年将可能增长到6～8GW。在经营收入方面，2007年全球PV行业产值为172亿美元，德国咨询公司Photon Consulting预测，到2011年这个数字将超过310亿美元。到2030年，每年太阳能电力系统装机容量将达到179GW，电池和模块的生产实现每年翻一番的发展速度。

　　欧洲，尤其是德国在太阳能市场中具有较强的实力，这得益于以强制入网电价为基础的良好政策，这一政策已经成为全球效仿的范例。德国已经达到了1328MW的光电装机总量，占全世界装机总量的47%。德国国内生产的太阳能电池只能满足50%的国内需求，因此德国不得不大量进口太阳能电池，主要进口来源是亚洲尤其是中国。西班牙是2007年最具活力的太阳能市场，其装机容量增长了480%，达到了640MW。意大利也是一个极具吸引力的市场，当地政府效仿德国的模式，为太阳能的应用提供了补贴。由于意大利的光照水平比德国高1.5倍，而且传统发电的成本更高，因此即使没有政府补贴，太阳能在意大利相比在其他国家有可能更快地凸显出竞争力。美国市场实现了57%的增长率，达到了220MW的装机容量。这些系统中有大约75%安装在加州。曾经处于世界领先地位的日本厂商发展缓慢，总共只有26%的市场份额。相反，2007年中国厂商的市场份额却从20%增长到35%，今年的太阳能发电量将超过欧洲和日本。中国市场的增长速度是非常惊人的：2003年，中国的太阳能发电量只占全球的1%。

图2   瑞士伯尔尼范可多夫体育场安装了迄今为止最强大的光电转换系统

　　太阳能的商业化应用是否取得成功取决于三个判断标准：效率、使用寿命和成本。与半导体和显示器行业一样，光电电池的制造与它们有很多共同之处，工艺技术是提高太阳能电池效率确保长期稳定的关键。当前的光电市场主要由价格昂贵的晶体硅占主导地位，这一局面很快将被成本更低的新工艺技术所打破。