前不久,在黑龙江省科协主办、黑龙江省光学学会承办的“黑龙江省光伏材料及新材料专家研讨会”上,来自省内高校、企业的近20位专家围绕光伏产业发展趋势、存在问题,黑龙江省发展光伏产业的优劣势等内容进行了研讨和交流,并就发展黑龙江省光伏产业提出了建议。 一、国内目前光伏产业存在的问题目前中国光伏产业存在的问题:⑴光伏电池组件的销售高度依赖海外市场,国内大多数光伏电池组件企业的销售市场都集中在美国、欧洲等国家及地区,受国外政策影响的风险较大。德国2004年推行购电补偿法,光伏电力强制入网,给与0.45-0.62欧元/度的补贴,每年递减5-6.5%,为期20年。因此,存在国外光伏市场下滑的风险,一旦国外光伏市场下滑,国内的光伏行业将面临较大的市场风险;⑵光伏产业的重要装备大多依靠进口,推高了相关企业的生产成本;⑶光伏产业的硅料来源大多依赖进口,国内光伏企业对生产成本的控制能力较弱;(4)国内光伏太阳能发电市场暂时还不能启动,要等后期 "敦煌项目"“金太阳”工程,光伏发电上网电价能够达到或者接近风电的上网电价,国家才可能通过标杆电价开放大规模并网型光伏应用市场;(5)下游市场的进入门槛逐步提高,日本光伏市场很难进入;美国市场必须通过苛刻的UL产品质量认证;德国市场必须通过TUV认证,且市场在逐渐提高电池的转换效率标准。 目前,光伏产业中多晶硅占60%的份额,但发展多晶硅产业存在不容忽视的2个问题:一是污染问题及处理技术;二是否可以按规划使用“俄电”以大幅度降低生产成本,据了解使用俄电环节还涉及到我省电力部门的支持与配合,目前还不能按购进价使用“俄电”。 黑龙江省光伏产业太阳能组件成本比南方高10-20%,存在配套和市场两方面的不足,表现在消耗大、成本高,配套能力差。 二、我省现正在研发的光伏新技术现状 &nbnbsp; (一)染料敏化太阳能电池技术。 染料敏化太阳能电池自1991年发明以来,在各国研究机构的努力下,目前,光电转换效率达到了11.5%,是一种非常有潜力的新型薄膜电池。 哈尔滨工程大学和哈尔滨理工大学在染料敏化太阳能电池研究方面有一定的技术储备。染料敏化太阳能电池与传统的太阳电池相比有以下一些优势:⑴寿命长:使用寿命可达15-20年;⑵结构简单、易于制造,生产工艺简单,易于大规模工业化生产;⑶制备电池耗能较少,能源回收周期短;⑷生产成本较低,仅为硅太阳能电池的1/5~1/10,预计每蜂瓦的电池的成本在10元以内。⑸生产过程中无毒无污染。 染料敏化太阳能电池作为低成本、环保型太阳能电池的代表被认为是太阳能电池领域的主要发展方向。但是要运用于生产,还要进行最后的攻关:染料敏化太阳能电池光阳极通用的材料是TiO2纳米粒子,由于纳米粒子的晶粒较小结晶较差,粒子表面的缺陷较多,很容易成为光生电子、空穴的复合中心而不利于光生电子的传输。同时,由于有机染料联吡啶钌化合物的价格昂贵,合成复杂,严重制约了染料敏化太阳能电池的实用化进程。构建一维纳米材料与纳米粒子的键和复合结构材料,能充分结合一维阵列电子传输速率快和纳米粒子比表面积大易吸附染料分子的优势,提高复合结构DSSCs的光电转化效率。同时,采用溶剂热或水热的方法制备无机纳米半导体量子点以实现对太阳光子的捕获,这是染料敏化太阳能电池实用化的必由之路。 (二)有机全固态光伏电池技术 有机全固态太阳能电池,由于它具有可折叠性、低成本、易加工、柔性和可以进行化学裁接等优点,已经成为各国科学家研究的热点。目前,哈尔滨工业大学推荐开发的有机全固态太阳能电池仍然处于实验室研发阶段。材料的有效光学吸收、激子的转移、电荷的传输、电荷的收集等等问题需要进一步研究。随着材料科学、纳米技术等相关领域的飞速发展,有机太阳电池面前呈现出一片广阔的天地。美国普林斯顿大学的S.R.Forrest已经向转换效率10%的全固态有机太阳电池的目标发起冲击,相信届时有机太阳电池作为一种低成本、超轻薄的光电转换器件,必将成为无机太阳电池的有力补充。哈尔滨工业大学光电子技术所已经掌握了薄膜的制备技术,掌握了对材料的光电性能的测试。2008年以后,利用我们所掌握的技术开始了有机小分子太阳能电池的研究。近期,为了改善有机光伏电池的电性能,正在从以下四个方面进行开发研究:1)采用新材料 2)阳极 ITO的处理 3)器件结构的改进4)掺杂有机半导体 。 (三)多功能电光晶体_钽铌酸钾锂(KLTN)和钽铌酸钾钠(KNTN) 哈尔滨工业大学研制的多功能电光晶体_钽铌酸钾锂(KLTN)和钽铌酸钾钠(KNTN)达到世界先进水平,有待从实验室研制到开发应用成品器件。顺电相KLTN、KNTN晶体具有优异的电光和电控全息性能,具有以下独特的性质:第一、室温结构可调、电光性能优异、电光系数巨大,第二、立方相掺杂晶体具有显著的电控光折变效应。 三、关于我省发展光伏产业的建议: (一)打造多晶硅产业两端产业链 多晶硅材料是多晶硅产业链中一个极为重要的中间产品,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料,也是发展信息产业和新能源产业的重要基石。目前国内已具规模的多晶硅产品的生产企业有洛阳中硅高科技有限公司、四川新光硅业科技有限责任公司、江苏中能光伏科技发展有限公司、赛维LDK、重庆大全新能源有限公司、四川永祥多晶硅有限公司以及东汽峨嵋半导体材料厂(所)、无锡中彩集团、上海棱光实业股份有限公司等,而且还有一批在建项目。 投资西门子工艺目前看来好时机已经过去。根据我省的特点,资源丰富、矿藏品味好,机械加工实力强,应重点发展多晶硅上下游产业。黑河的冶金硅行业已经具备一定生产能力,享受俄罗斯优惠电价,因此应该把上游的冶金硅做大做强。牡丹江的碳化硅及硬质合金应向高档产品进军。 按照下游应用领域,硅材料产业链可划分为两大分支:即以半导体硅材料制程的工艺路线,最后制出集成电路、器件(IC 封装等),它属半导体产业领域;另一分支,是以多晶硅基(或单晶硅基)太阳能电池制程的工艺路线,最后制出太阳能电池组件,它属光伏产业领域。 从黑龙江的产业特点看牡丹江、绥化都在太阳能铸锭、拉制单晶、切片、组件等方面有一定的基础,因此,在太阳能下游产业上可做文章,而且相对于技术的要求目前比较成熟,设备方面国内生产厂家相对也较多,因此准入门槛相对较低,投资风险相对较小。并且下游可带动的产业也较多,比如多晶铸锭、单晶拉制、切片、封装、组装的众多领域。 (二)打造以硅烷气体为起点的薄膜太阳能产业链 哈尔滨工业大学自主研发的“烷氧基硅烷歧化制备高纯硅烷”项目,已完成中试研究,硅烷气体各项指标已完全达到或超出进口硅烷的指标,纯度已超过6N。同时,哈尔滨早在80年代即开展了薄膜太阳能电池的生产,具备相关的技术和人力资源,并且牡丹江120兆瓦非晶硅薄膜太阳能电池也已在建,所以如果可以有机的将三者结合将会拉动我省的薄膜太阳能电池产业。同时,国家“十二计划”也准备开展重多层薄膜领域的攻关(年产40MW硅基薄膜叠层太阳电池生产线工艺技术及装备研究。具有自主知识产权的年产40MW硅基薄膜叠层太阳电池用VHF-PECVD系统研制;适于高效硅薄膜叠层电池生长的大面积低成本绒面透明导电薄膜的规模化生产设备及其制造工艺技术开发;与生产线相配套的激光划线系统与工艺技术开发;年产40MW硅基薄膜叠层太阳电池组件制造技术开发),所以我省应依托强大的设备加工能力,开展与之相关的攻关、研发工作。 (三)推动电子级多晶硅产业链的发展 黑龙江发展西门子工艺制备太阳能级多晶硅已经失去了最佳投资时间,目前国内还没有任何公司具备生产电子级多晶硅的能力,而集成电路、晶闸管、TFT-LCD面板,OLED面板, LCD面板等领域需要大量的电子级多晶硅目前全部依赖进口。 电子级多晶硅国外可通过西门子工艺(HSiCl3)工艺、硅烷工艺实现,但目前国内现有的西门子生产线只能生产太阳能级多晶硅,进行电子级多晶硅生产是不可能的。因此,从高纯硅烷为起点,经过热分解制备高纯多晶硅,再进一步通过区熔技术制备电子级多晶硅的工艺路线是国内制备电子级多晶硅的唯一可行路线。硅烷热解制备超纯多晶硅工艺一旦成功,将使龙江的光伏经济取得突破性进展,扭转目前相对长三角延后的局面。同时,在实现超纯电子级多晶硅产业建设的同时,积极发展下游的半导体应用领域,这样将会带动几十个关键领域,形成产业集群。 (四)积极鼓励不同材料光伏企业聚集发展 目前,国内光伏产业都以晶硅电池为主,但国家“十二五”规划以及欧美发达国家对其它材料的半导体太阳能电池也十分热衷。比如引进成熟的CIGS(铜铟镓硒)柔性电池的生产技术、开发叠层非晶硅薄膜太阳能电池、燃料敏化太阳能电池等新型光伏电池也应是黑龙江发展光伏行业的另一方向。 铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点,光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首,接近晶体硅太阳电池,而成本则是晶体硅电池的三分之一,被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外,该电池具有柔和、均匀的黑色外观,是对外观有较高要求场所的理想选择,如大型建筑物的玻璃幕墙等,在现代化高层建筑等领域有很大市场。 (五)大力发展光伏发电 大力发展光伏发电的并网系统和离网系统。离网系统门类众多,其中住宅屋顶发电占2006年光伏电站装机容量的70%。并网系统的各种配套设备,电站和输电的设计和工程技术,以及电站规模还处于发展之中,国内供应商能力不足。完成光伏产业的规划目标离不开光伏发电系统的支撑。 目前太阳能的光伏利用主要在三个领域,城市建筑屋顶和幕墙、离网式太阳能发电以及大规模太阳能发电站。 nbsp; 2009年3月26日,财政部、住房和城乡建设部联合推出“太阳能屋顶计划”,对太阳能光电建筑应用项目的资金补助范围、数额等做出了明确规定,从2009年开始,对屋顶装机容量大于50千瓦的光伏发电系统,原则上均以20元/瓦的资金补助予以扶持。 当前我国大多数太阳能公寓都是采用国外技术建成,由于建造技术限制等原因,还不能马上推广,目前只是处于示范阶段。国家住宅与居住环境工程技术研究中心已向国家相关部门上报《民用建筑太阳能光伏系统应用规范》,但具体的出台日期尚不得知。但从长远来看,发展建筑-光伏一体化工程是一个朝阳产业,光伏作为一个建筑构件,既要保护建筑的功能需求,又要有发电功能、要安全,这也对光伏产品提出了更高的要求。 (六)建议重点布局薄膜太阳能电池。 薄膜太阳能电池是发展趋势,各种薄膜可用同一生产线,生产门槛低。薄膜太阳能电池效率10-12%,虽然比晶硅电池低,但可以利用早晚余光发电,实际效果与晶硅基本相同。但薄膜太阳能电池投资0.7美元/瓦,而晶硅1.3美元/瓦。薄膜太阳能电池产业链短,一个企业可以完成整个产业链。目前,发展薄膜太阳能电池时机趋于成熟。 有利因素:目前多种体系的薄膜太阳能电池已经逐步由实验室阶段逐步进入商品化阶段。与普通硅光电池比,薄膜太阳能电池的生产成本和污染程度均占优势,尤其是与多晶硅产业相比,薄膜太阳能电池生产组织相对容易,相近生产能力(产值)的企业,厂房占地、设备投入、能耗等都明显低于多晶硅行业。 风险因素:薄膜太阳能电池作为产品尚处于起步阶段,工艺、设备还在不断地完善中,相应的产品市场状况也还比较模糊,大规模的投入有待进一步调研论证。但应该考虑尽快建立中、小规模薄膜太阳能电池产能企业,以应对光伏市场需求的变化。 同时,多晶硅要重视发展物理法提纯,绥化宝利公司致力开发物理法,目前无检测手段,希望与高校合作。该公司代表指出目前该行业存在恶性竞争现象,建议在全省同行业中要很好整合力量,重点扶植有可能做大的龙头企业,来带动整个产业的发展。 |