太陽(yáng)能的繁榮

摘要： 隨著(zhù)關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，光電將成為一種可行的能源，同時(shí)在價(jià)格上相比傳統能源也極　　　　具競爭力。本文詳細探討了太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展現狀。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能；PV；多晶硅；太陽(yáng)能電池

　　隨著(zhù)關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，光電將成為一種可行的能源，同時(shí)在價(jià)格上相比傳統能源也極具競爭力?？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(lèi)能源強烈的依賴(lài)性的迫切需求。光電技術(shù)蘊含著(zhù)巨大的環(huán)境效益和政治利益。光電是唯一一種能夠滿(mǎn)足全球長(cháng)期能源需求又不會(huì )排放溫室效應氣體的能源技術(shù)。到達地球表面的這一部分太陽(yáng)光提供的能量相當于目前全球能源需求的1萬(wàn)倍。而且，我們幾乎隨處都可以使用太陽(yáng)能。平均而言，地球上暴露在太陽(yáng)光下的每一平方米面積每年都能夠接收到1700kWh的能量。據歐洲能源研究中心預測，到2050年，太陽(yáng)能電池將為人類(lèi)提供總電能需求的20%~30%。

　　但是，PV(Photovdtaics，光伏)技術(shù)的成本仍然高于傳統電網(wǎng)能源的成本，而且需要占用很大的空間來(lái)發(fā)電。雖然來(lái)自于太陽(yáng)的能量非常豐富，但是卻非常分散，利用太陽(yáng)能發(fā)電需要很大面積的硅光板。太陽(yáng)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(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的最大問(wèn)題。相比住宅用電的價(jià)格，太陽(yáng)能電力的費用平均要高2～5倍。但是，隨著(zhù)關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，太陽(yáng)能發(fā)電的成本也不斷降低。太陽(yáng)能電池模塊的價(jià)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(jià)(一種政府承諾以預定價(jià)格購買(mǎi)PV電能的補貼)，全球太陽(yáng)能發(fā)電量在過(guò)去5年內以每年50%以上的速度快速增長(cháng)，并有望繼續高速增長(cháng)。

圖 1   全球光電市場(chǎng)的裝機容量(來(lái)源自SolarBuzz)

　　根據地球政策研究會(huì )(Earth Policy Institute)—一個(gè)旨在推動(dòng)可持續發(fā)展技術(shù)的國際化組織的研究結果，在過(guò)去15年內，光電模塊的價(jià)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。根據這一趨勢，太陽(yáng)能發(fā)電的成本應該在2012年達到與傳統發(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(yáng)能電池模塊轉換效率的提高、大規模節能措施的推廣以及化石類(lèi)燃料(如天然氣和汽油)成本的增加。由于需求量的增加，太陽(yáng)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(lái)越多的公司正在涉足光伏(PV)市場(chǎng)。全球的光電行業(yè)在新的發(fā)電設備與技術(shù)改造方面正加大投資。光電領(lǐng)域飛速發(fā)展的一個(gè)明顯跡象出現在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(lǐng)域而不是半導體IC生產(chǎn)。其中還包括眾多半導體廠(chǎng)商。例如，半導體設備供應商應用材料組建了一個(gè)新的太陽(yáng)能集團SunFab，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)太陽(yáng)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(gè)從事太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)的子公司SunPower；美國國家半導體也開(kāi)始涉足太陽(yáng)能市場(chǎng)，最近發(fā)布了幾款能夠增強太陽(yáng)能電池板效率的芯片。

遍及全球的太陽(yáng)能市場(chǎng)

　　太陽(yáng)能電力市場(chǎng)正逐步走向繁榮。到2006年底，全球太陽(yáng)能光電(PV)系統累計裝機容量已經(jīng)達到了6500MW以上，2000年底這一數字僅為1200MW。根據美國分析家Solarbuzz觀(guān)點(diǎn)，盡管面臨著(zhù)多晶硅短缺的問(wèn)題，但是僅在2007年，全球太陽(yáng)能光電市場(chǎng)的裝機容量就達到了2826MW，比2006年增長(cháng)了62%。這一數字在2010年將可能增長(cháng)到6～8GW。在經(jīng)營(yíng)收入方面，2007年全球PV行業(yè)產(chǎn)值為172億美元，德國咨詢(xún)公司Photon Consulting預測，到2011年這個(gè)數字將超過(guò)310億美元。到2030年，每年太陽(yáng)能電力系統裝機容量將達到179GW，電池和模塊的生產(chǎn)實(shí)現每年翻一番的發(fā)展速度。

　　歐洲，尤其是德國在太陽(yáng)能市場(chǎng)中具有較強的實(shí)力，這得益于以強制入網(wǎng)電價(jià)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(yáng)能電池只能滿(mǎn)足50%的國內需求，因此德國不得不大量進(jìn)口太陽(yáng)能電池，主要進(jìn)口來(lái)源是亞洲尤其是中國。西班牙是2007年最具活力的太陽(yáng)能市場(chǎng)，其裝機容量增長(cháng)了480%，達到了640MW。意大利也是一個(gè)極具吸引力的市場(chǎng)，當地政府效仿德國的模式，為太陽(yáng)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，而且傳統發(fā)電的成本更高，因此即使沒(méi)有政府補貼，太陽(yáng)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(chǎng)實(shí)現了57%的增長(cháng)率，達到了220MW的裝機容量。這些系統中有大約75%安裝在加州。曾經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位的日本廠(chǎng)商發(fā)展緩慢，總共只有26%的市場(chǎng)份額。相反，2007年中國廠(chǎng)商的市場(chǎng)份額卻從20%增長(cháng)到35%，今年的太陽(yáng)能發(fā)電量將超過(guò)歐洲和日本。中國市場(chǎng)的增長(cháng)速度是非常驚人的：2003年，中國的太陽(yáng)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(chǎng)安裝了迄今為止最強大的光電轉換系統

　　太陽(yáng)能的商業(yè)化應用是否取得成功取決于三個(gè)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(shù)是提高太陽(yáng)能電池效率確保長(cháng)期穩定的關(guān)鍵。當前的光電市場(chǎng)主要由價(jià)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(shù)所打破。