太阳能光伏点亮福建新能源产业

为了实现产业发展目标,《规划》提出,我国将采取实施差异化政策,引导多晶硅等产业向西部地区转移;支持企业兼并重组;制订产业、财税、金融、人才等扶持政策,积极促进我国光伏产业健康发展。

多晶硅料的价格从2004年的每千克24美元到现在的480美元,短短4年时间价格增长10倍,且有价无市、供不应求,已成为产业链发展的瓶颈因素。造成这种局面的原因主要在于多晶硅料的提炼需要较大资金投入(新建多晶硅厂需投资100美元/千克)、较多能源消耗(每生产1千克多晶硅料需要耗电200-500度)和较高技术门槛。目前国际上生产高纯度多晶硅料的生产工艺85%以上采用改良西门子法。它是利用氯气和氢气合成HCl,HCl和工业硅粉在一定的温度下合成SiHCl3,然后对SiHCl3进行分离精馏提纯,提纯后的SiHCl3在氢还原炉内进行化学气相沉积反应得到高纯多晶硅料。这种高纯多晶硅料的纯度要求较高,一般需达到99.9999%以上。在卖方市场和高额利润的驱动下,近年我国江西赛维、洛阳中硅、四川峨嵋和新光硅业等企业大举进入多晶硅料行业,预计总投资额近400亿元,全部完成后可形成年产7万吨的生产能力。随着技术的发展,电池片每瓦用硅量也从05年的12g/W开始每年递减5%,2010年将达到9.3g/W,业界的目标是将用硅量降低到6g/W。再加薄膜电池的迅速发展,也将进一步缓解多晶硅硅料的供应形势。

金保利科技实业有限公司建筑群屋顶的太阳能光伏电站,是国家“金太阳”示范工程项目,总装机容量10.8兆瓦,每年可提供约1100万千瓦时绿色电力,为企业节省电费约4000万元。

众所周知,光伏发电产业链主要包括硅料、硅片、电池片、电池组件和系统应用产品等五个环节。其中,硅料、硅片属于产业链上游;电池片、电池组件环节属于中游产业链;系统应用产品则为产业的下游环节。按照太阳能电池制备所用化学才来分类,可分为三类:第一类为晶硅太阳能电池,主要包括单晶硅和多晶硅;第二类为薄膜太阳能电池,主要包括硅基薄膜电池,铜铟镓硒电池,碲化镉电池以及砷化镓电池;第三类为新型太阳能电池,主要包括钙钛矿电池,染料敏化电池,聚合物太阳能电池以及胶体量子点电池。薄膜类电池和新型太阳能电池由于其相对于晶硅电池转化率低,稳定性差并且制造成本高等因素还未得到应用,薄膜太阳能量产技术尚未成熟,新型太阳能电池仍在实验室研发阶段。因此,目前量产且商业化的电池主要是晶硅电池。

全国工商联新能源商会执行秘书长王月海在接受记者采访时表示,《规划》提出产业规模化的发展目标,符合产业的发展方向,大型企业具有较高的市场竞争力、产品质量、技术创新能力等各方面优势,使得当前产业无序化的市场竞争向规范化发展。

光伏发电系统由电池方阵、蓄电池组、控制器和逆变器等组成。电池方阵是由多块光伏电池组件串联、并联构成的阵列,其作用是将太阳能转换为电能。蓄电池组由多只蓄电池串联或并联组成,其作用是贮存光伏电池方阵发出的电能,并可随时向负载供电。控制器是防止蓄电池组被电池方阵过充电和被负载过放电,使蓄电池组使用达到最佳状态的中心控制设备。逆变器是光伏发电系统的电源转换设备,其作用是将直流电转换为单相或者三相交流电。由于电池组件是半导体材料,控制器和逆变器是电子设备,蓄电池是化学装置,所以发电系统无转动部件,运行可靠,故障率低,一次投资可保证20年不间断供电。发电系统按运行方式可分为离网运行系统和并网运行系统两大类。其中,离网运行系统主要用于为公共电网难以覆盖的边远农村、牧区和海岛的农、牧、渔民提供基本生活用电,为通信中继站、沿海与内河航标、气象台站及边防哨所等特殊场合提供电源。光伏并网运行系统把太阳能转化为电能,不经过蓄电池储能,直接通过并网逆变器把电能送上电网。光伏并网发电是当今世界太阳能发电技术发展的主流趋势。

目前,全省共有60多家工业硅生产企业,年产工业硅8万至10万吨,占全国产量的16%以上。初步形成了太阳能级硅材料、硅片、电池、组件、光伏应用产业链和太阳能热利用产业,并涌现出了一批专业从事太阳能光伏上游晶硅材料、中游太阳能电池片、发电模组封装和下游各种太阳能应用产品的开发和生产企业,形成以太阳能光伏电子项目为重点的光电信息产业园区十多个,厦门火炬、南安光电、惠安绿谷、云霄光电等区域性光电产业聚集效应显现。

据硅业分会统计,我国2015年至2017年多晶硅的产能在逐渐增加,年产能分别为16.9万吨、21万吨和27.6万吨,2016年相较于2015年多晶硅产能增长率为24.26%,2017年相较于2016年多晶硅产能的增长率为31.43%,从这个数据看来,到2017年为止,我国多晶硅的产能逐渐增加。但据中国可再生能源学会光伏专业委员会专家分析,目前产生这种现状的原因主要是多晶硅工艺流程相较于单晶硅更简单,成本更低,作为地面电站的光伏组件能为企业带来更多的短期效益。然而,在“531”政策出台后,光伏将会趋于分布式,单晶硅的占比将会逐步增大,多晶硅的市场将会减小。

内容提示:《规划》将十大领域列为“十二五”期间的发展重点:高纯多晶硅、硅碇/硅片、晶硅电池、薄膜电池、高效聚光太阳能电池、BIPV组件、光伏生产专用设备等。

三、晶硅电池

钧石能源的非硅薄膜太阳能电池生产线已实现产能200兆瓦,成为全国产能第一的生产线;厦门三安和厦门乾照建成国内最大的GaAs三结太阳电池外延片生产线,厦门乾照成为全国最大的聚光电池生产企业,产品已成功地应用于“神九”等航天领域。

单晶硅技术突破性进展

《规划》将十大领域列为“十二五”期间的发展重点:高纯多晶硅、硅碇/硅片、晶硅电池、薄膜电池、高效聚光太阳能电池、BIPV组件、光伏生产专用设备等。

为了满足太阳电池的实际使用要求,须将若干单体电池按电性能分类进行串并联,经过封装后组合成可以独立作为电源使用的最小单元,这个独立的最小单元称为太阳电池组件。太阳电池组件由光伏电池和金属框架、玻璃盖片、电缆引线还有粘结剂等组成。在封装过程中,单体太阳电池之间是用金属导电带串联或并联焊接在一起的。目前常用的晶体硅太阳电池封装一般是依次将钢化白玻璃—EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)—光伏电池片—虹吸玻璃—EVA—PVF复合膜叠起,放入层压封装机内进行封装,再组装上导线、接线盒、边缘密封带及金属柜架,就完成了整套组件的封装工艺。在整个光伏产业链条中,太阳能电池组件封装的资金和技术门槛最低。多数设备已实现国产化,且价格比较便宜。由于电池片越来越薄,为了减少破碎率,一些企业习惯依靠手工操作。采取OEM代工方式,可进一步减少流动资金占用。近年来,电池组件这一环节发展最为迅速。预计国内涉及生产组件的厂商已经达到6000多家,封装能力已经超过6000兆瓦。由于国际光伏市场迅速增长,在供不应求的情况下,这些企业赚钱并不困难,但因为进入门槛不高,企业的利润也必然会越摊越薄。

针对目前太阳能多晶硅的生产核心技术掌握在美、日、德三国手中,形成技术封锁、市场垄断的状况,我省在国内率先开展了物理冶金法提纯太阳能硅材料的相关技术研究,大幅降低了生产成本。厦门大学用本省企业提纯的5N低成本多晶硅原料,采用物理冶炼法进一步提纯,研制光电转换率稳定并达到12%-14%的低成本多晶硅太阳能电池,寿命可达10年以上。厦门佳科成为全国冶金法生产多晶硅产量最大的企业之一,其采用冶金物理法研发的二代新型环保太阳能级硅料的成本降至15美元/公斤,可缩短50%的能源回收期。今年“6·18”,我省科研人员还推出了“太阳能聚光板”,可大大提高太阳能光热、光电转化率,极大地拓展太阳能的应用领域。

图1 太阳能电池分类

《规划》指出,积极推动上网电价政策的制定和落实,到2015年,光伏组件成本下降到7000元/千瓦,光伏系统成本下降到1.3万元/
千瓦,发电成本下降到0.8元/
千瓦时,光伏发电具有一定经济竞争力;到2020年,光伏组件成本下降到5000元/
千瓦,光伏系统成本下降到1万元/ 千瓦,发电成本下降到0.6元/
千瓦时,在主要电力市场实现有效竞争。

五、发电系统

厂区屋顶铺满深蓝色的太阳能电池板,所发电量将供企业生产与办公,剩余的可上省电网。8月底,我省最大的“金太阳”工程金保利用户侧光伏发电示范项目获省经贸委批准,并入省电网运行。

结语

在重点发展方面,包括支持低能耗、低成本的太阳能级多晶硅生产技术;支持高效率、低成本、大尺寸铸锭技术,重点发展准单晶铸锭技术;重点发展高倍聚光化合物太阳能电池产业化生产技术;重点发展BIPV组件生产技术等。

多晶硅料需要转化成单晶硅棒或多晶晶锭后才能把它进一步加工成硅片、电池和组件。单晶硅棒生产最常用的工艺就是直拉法。在这个过程中,多晶硅料放入石英坩埚中,经过加温后缓慢融化,浸入一根具有一定晶向的籽晶,经过缩颈、放肩、转肩、等径、收尾生长和冷却过程,完成一根单晶的生长过程。多晶晶锭生产最常用的工艺是铸锭法。在这个过程中,多晶硅放入石英坩埚中,经过加热、融化、长晶、退火和冷却,完成一个多晶晶锭的生长过程。把单晶硅棒或多晶晶碇切割成硅片,目前基本上采用的是多线切割技术。将硅棒或硅锭经表面整形、定向、切割、研磨、腐蚀、抛光、清洗等工艺,加工成符合特定要求的硅片。硅片的厚度已经从2004年的主流厚度270um发展到现在的200um为主。目前,国际上部分厂家量产的硅片厚度可以达到180um。经历两年左右的发展,硅片的利用率已经提高了32%以上。由于拉晶炉和铸晶炉比较便宜,且已基本上实现了国产化,再加上技术门槛较低,因此,近年我国新上了一大批拉棒切片项目。但多晶硅料的制约瓶颈因素,也常使这些硅棒、硅锭和硅片企业陷入尴尬局面。

“这一大型太阳能电站的并网发电,极大提振了处于欧债危机和美国‘双反’中的光伏企业发展信心,将进一步推动我省太阳能光伏应用,并带动上游晶体硅产业集聚,推进硅片及组件的量产和配套产业发展。”省经贸委有关负责人表示。

摘要:目前,太阳能电池中主要用的是晶硅材料,但国家“531”政策的发布,促使单晶硅的占比逐渐增加,甚至有反超的可能,本文将从单晶硅的技术性突破和单晶硅目前市场表现阐述单晶硅的反超趋势。

新葡亰平台游戏网址 ,在这十大领域中,包括了多项将大力发展或明确要求取得突破的技术。

二、拉棒切片中国太阳能产业联盟网

光伏是人类未来解决能源危机的重要途径,而我省具备发展太阳能光伏产业的资源和区位优势。2007年,依托特有的优质硅矿资源,我省在全国率先出台促进太阳能光伏产业发展的政策措施,在2009年颁布的新能源产业振兴实施方案和2012年初出台加快战略性新兴产业发展的实施意见中,把太阳能光伏作为重点产业加快推进,有力促进了该产业倍增式发展,太阳能光伏产业产值从2008年的30亿元,增至2011年的400亿元。

多晶硅市场将会出现拐点

《规划》提出,“十二五”时期,大力支持低成本、高转换效率和长寿命的多晶硅太阳能电池研发及产业化,降低电池产品成本和最终发电成本,力争尽快实现平价上网。

一、多晶硅料

“我省新能源产业到2015年目标是实现销售收入2500亿元,年均增长35%;培育2家销售收入超百亿元、10家超50亿元的企业。其中将重点锁定太阳能光伏和新型动力电池产业。”省经贸委有关负责人表示,我省将在巩固非晶太阳能电池技术和规模优势的同时,整合我省硅资源,组建企业和研发机构为一体的硅材料产业联盟,重点突破高稳定性、低成本太阳能级硅材料技术,并尽快实现产业化,力争形成我国晶硅太阳能电池重要生产基地。

(2)单晶硅相较于多晶硅的转化效率提高。晶硅电池生产的核心技术之前一直掌握在美、德、日等国家企业手中,直到在2005年才掌握晶硅生产技术之,在量产的同时也注重晶硅电池技术研发的改进与研发。近期,天合光能技术国家重点实验室联合研发合成的小尺寸单晶电池,实验室效率达到24.4%,而其研发的多晶硅电池实验室转化效率只达到了21.25%,处在目前的最高水平,创造了世界纪录。量产方面,根据中国可再生能源学会光伏专业委员会最新数据显示,普通单晶电池效率处于19.6%——20.2%之间,多晶硅的电池效率处于18.3%——18.8%之间,单晶硅组件的转化效率高于多晶硅。

王月海认为,随着多晶硅等上游产品的价格降低,未来行业成本下降是大趋势。目前我国西北地区的光伏并网发电尚有盈利空间,未来产业达到0.8元/
千瓦时的发电成本不是不可能。

四、电池组件

(1)切割技术成熟,成本大幅度降低。无论是单晶硅还是多晶硅,都是先制备成硅棒或者硅锭,然后通过切割技术,切割成适宜的厚度。传统切割技术主要是通过合金钢线带动碳化硅磨料来回切割。近几年来,金刚线代替合金刚线的技术在单晶硅的切割技术中迅速发展起来,金刚线的切割速度快,能耗低,硅料损失明显降低,并且这个技术在单晶硅的制备中已经发展的很成熟,走向大规模生产,为整个单晶硅的生产工艺降低了很大的成本,但是,这个工艺尚未在多晶硅得到应用。

在技术突破方面,包括突破150-160微米以下新型切片关键技术,如金刚砂、钢线切割技术,提高硅片质量和单位硅材料出片率,减少硅料切割损耗;突破高倍聚光太阳电池衬底玻璃技术、高效率高倍聚光化合物太阳电池技术、高倍率聚光电池测试分析和稳定性控制技术等。

投资光伏电池片项目,不仅带动多晶硅料、硅棒、硅锭、硅片、电池组件、发电系统和应用产品的发展,同时还需要大量的应用材料和机电产品为其配套。低铁玻璃由于具有透光率高、反光率低、机械强度大和耐腐蚀等特点,被广泛应用于光伏组件的基板材料。硅烷是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅等一系列含硅化合物的基本材料。在等离子增强化学气相沉积工艺中,它生成一层减反射膜沉积在电池片表面。三氯氧磷用于在电池片的扩散过程中与氧气反应生成磷原子,磷原子又作为光伏电池的n型掺杂物,渗透到硅片表层形成PN结。同时它还广泛应用于制药、染化、塑胶助剂、表面活性剂等行业。三氯氢硅是制备多晶硅料的主要原料,目前国内市场上供不应求,缺口较大,而生产三氯氢硅的主要原料是硅粉、氯气和氢气,因此很适合在氯碱企业作为下游产品进行开发。光伏电池封装用的粘接材料一般是EVA胶粘剂。它是一种热熔粘接胶膜,常温下并无粘性。只有经过热压时才发生熔融粘接和交接固化。与光伏发电配套的逆变器、蓄电池、控制器、跟踪器、聚光系统还有LED灯等产品近年也有迅速发展。

单晶硅市场表现良好

工信部日前正式发布《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》。《规划》提出,“十二五”期间要形成1家年销售收入过千亿元的光伏企业,3-5家年销售收入过500亿元的光伏企业;3-4家年销售收入过10亿元的光伏专用设备企业。

新上晶硅电池片项目产业链长、技术水平高、发展前景大,具有很强的产业带动作用。为了实现均衡配套发展,有必要加大硅烷、VEA和低铁玻璃的研发与投资。同时,逐步实现拉晶炉、铸晶炉、扩散炉、烧结炉、丝网印刷机、PECVD、磁控溅射机和等离子切割机等光伏加工机械的国产机,也是降低光伏产业成本、促进光伏产业发展的治本之策。

多晶硅由于之前国家补贴,鼓励企业大量安装地面电站,随之多晶硅市场呈现繁荣景象,然而,随着国家政策的调整,市场重新转向,加之单晶硅自身技术方面的取得较大突破,生产成本大幅降低等因素,给单晶硅的市场带来了良好的发展空间,因此,未来太阳能电池将更倾向于单晶硅领域。

对于备受关注的光伏发电上网电价、发电成本等问题,《规划》也提出了具体目标。

六、应用材料太阳能产业联盟

根据公开资料显示,自2018年以来,受政策,弃光现象等影响,硅片价格持续下跌,截止10月24日,多晶硅片和单晶硅片均价分别从年初的4.58元/片和5.25元/片下跌至2.12元/片和3.1元/片,其跌幅分别为46.2%和41%,单晶硅和多晶硅价格的同步下跌,为晶硅太阳能电池的纸杯提供更大的选择。据光伏协会统计,2018年第三季度,多晶硅片产量占比48.6%,环比降低2.1个百分点。9月产能利用率65.2%,环比降低2.4个百分点。从数据看来,在价格竞争相差不大时,单晶硅占据市场份额的比例增大。

【据《EDN网》 2008年12月31日报道】
在无锡尚得演绎出太阳能创富神化之后,受益于太阳能产业的长期利好,近年我国企业又新上了大批晶体硅电池片项目,使年产能力迅速突破3200兆瓦,一跃成为全球最大的光伏产业基地。在光伏发电这个产业链上,电池片无疑是最具技术特质、最具发展潜力和最具带动作用的中心环节。发展晶硅电池片项目,可以带动多晶硅料、拉棒切片、电池组件、发电工程、应用产品和光伏化工、光伏机械等相关产业的发展。

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拉棒切片的下一个环节就是生产太阳能电池,太阳能电池分为晶体硅电池和薄膜涂层电池两大类。晶体硅电池占据了93%的市场份额,其中单晶硅电池的转换效率最高,国内已达到17.6%。多晶硅电池的转换率也突破了16%。制造太阳能晶硅电池需要经过很多工艺,其中包括硅片清洗、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜和丝网印刷等。由于欧洲市场特别是德国市场的需求拉动,导致最近几年国内企业在该领域大规模投资。目前我国电池片生产企业已达60家,产能突破3200兆瓦,电池片总规模列世界第一。截至目前,中国光伏产业总计有无锡尚德、天合光能、河北晶澳、天威英利、南京中电、江西塞维、林洋新能和浙江昱辉等10家公司相继在海外上市,IPO融资总额超过19亿美元,总市值达178.65亿美元,平均每家企业市盈率为49.47。与传统电源集中发电、供电方式不同的是,太阳能电池具有便携性、离散性特点,更容易、更适合嵌入消费终端,这就为太阳能电池的应用提供了广阔的市场空间。尽管电池片每年以30%以上的速度增长,且目前价格也稳中有升,成为国内外投资热点,但国际化团队问题、高额投资问题和多晶硅料供应问题,都是投资人所不得不慎重考虑的。

表1 多晶硅2015-2017年产能(万吨/年)

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