各國都在爭先恐后地將光伏發展列入國家的發展規劃中:美國、歐洲和日本到2010年規劃的光伏安裝量分別為50億瓦、100億瓦和80億瓦;到2020年的規劃分別為360億瓦、410億瓦和300億瓦。
在2008年,西班牙的總發電能力達到226.3兆瓦,今年1月份,西班牙超越其他國家成為安裝光伏設備最多的國家。
而且,越來越多的個人開始安裝光伏設備;光伏發電廠如雨后春筍般冒出,以“潤物細無聲”的姿勢改變了光伏市場的格局,速度之快可以用“城頭變幻大王旗”來形容。
從各國經驗來看,政府的財政激勵政策是啟動光伏市場的主要動力。這些政策通常以投資補貼的方式進行,這種補貼將一部分安裝成本返還給個人或者發電廠;激勵政策還包括當地電力事業單位以收購電價稅率的形式從光電生產商那里購買光電。
2004年,德國政府最先出臺上網電價法,實施購電補償,根據不同的太陽能發電形式,給予為期20年不同等級的補貼,幾年后超過日本成為世界最大的光伏市場。
隨后,西班牙、法國、意大利、希臘等國紛紛效仿,日本、韓國和美國的部分州也相繼開放了市場。中國已通過《可再生能源法》,并規定了“上網電價”和“全網平攤”的法規條款。
硅短缺制約光伏市場的發展
然而,當這一技術落到地面時,其發展卻有點緩慢。光伏市場的回報與投資不相匹配,其他資源比如煤、水利或者核能發電現在還是便宜很多。除此之外,原材料硅短缺成為制約光伏技術和市場發展的瓶頸。
作為整條產業鏈的核心,太陽能電池目前主要分為單晶硅、多晶硅及以非晶硅為代表的薄膜技術三種。
標準的光伏組件由單晶和多晶硅制成。制作一個組件的成本中,50%的成本在于經過加工了的硅片的成本。1980年,美國麻省理工學院的伊曼紐爾·薩克斯發明了成串帶狀晶體生長技術(美國4661200號專利),這個工藝使生產連續的薄條多晶硅片成為可能,消除了之前切割硅棒造成的浪費和巨大費用,生產成本的降低使更廣泛應用太陽能技術變得更加切實可行,太陽能電池板行業從此開始高歌猛進。
單晶硅技術工藝成熟,實驗室轉換效率最高為25%,商業化轉換效率為15%至18%,但成本較高;多晶硅技術成本較低,但轉換效率不如單晶硅,實驗室轉換效率最高為21%,商業化轉換效率為13%至16%。
而且,晶體硅的生產是能源密集型,使光伏產業依賴于昂貴而稀缺的原材料硅,導致光伏太陽能產業同微電子產業競爭。
目前,全球只有12家工廠生產光伏級別的多晶硅,當微處理器和光伏市場都繁榮發達時,硅價就會飆升。比如,2004年,因為電子行業的需求相當旺盛,硅的成本大幅上漲。因此,科學家在繼續進行硅研究的同時,也開始著手尋找替代原材料的研究。
能效提升初露端倪
固態物理學表明,硅并非光電轉換的理想材料。外太空應用方面使用的技術都是最先進的,使用的也是最純凈的、高性能的硅,其光電轉換效能約為30%。但市場上絕大部分光伏組件的平均轉換效能為12%至18%,改進轉換效率是業內的頭等大事。
最近,能效轉換取得的進步依靠集中太陽光線,這同放大鏡集中光線來點火有異曲同工之處,它需要配備30厘米厚的透鏡的笨重裝置。研究人員使用革新的薄膜技術,可以在打破能效轉換記錄的同時,制造比以往更加輕便的太陽能電池。他們的目的是找出太陽能電池的理想結構,更好地降低成本、縮小尺寸、方便大批量生產。
2007年,美國特拉華大學領導的聯合研究機構進行了一個項目,旨在為新的高效的晶體硅太陽能電池研發技術基礎,經過21個月的刻苦攻關,該研究團隊獲得了42.8%的能效轉換記錄。他們獨特的太陽能電池結構將光學設計整合進入太陽能電池,研制出了一種很容易安裝在筆記本電腦上的便攜小設備,該研究團隊的目標是,到2010年突破50%的能效轉換記錄。
隨著多晶硅產能的不斷增長,目前供不應求的狀況會得到緩解,預計到2010年前后,太陽能面板的價格將降至目前的1/3,這將縮小和傳統能源價格方面的差距,從而進一步增強產業的競爭力。
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