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太陽能發電技術簡介及趨勢展望

（研究單位：長城證券有限責任公司研究所）

光伏發電技術路線主要包括晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池（包括非晶硅a-Si，銅銦鎵硒CIGS、碲化鎘CdTe電池三種類型）、III-V族半導體化合物電池（以砷化鎵GaAs電池為代表）、染料敏化太陽能電池。目前晶體硅電池和薄膜電池已大規模商業化，GaAs電池處于小規模示范階段，染料敏化電池尚處于實驗室階段。

此外，太陽能發電技術還包括聚光光伏發電（CPV）和聚光光熱發電（CSP）。

一、晶體硅電池技術

晶體硅太陽能電池的產業鏈為“多晶硅——硅片——電池片——電池組件——應用系統”，越靠近產業鏈上游的環節，技術含量越高。

多晶硅在2008年以前為幾家國際廠商壟斷，其價格在需求拉動下飆升，從2003年約25$/Kg上漲至2008年平均350$/Kg。在暴利驅動下，多晶硅產能增加。供需于2009年逆轉，目前市場價格回落至60-70$/Kg，預計還可能進一步降低。

我國自2008年以來出現多晶硅的建設熱潮，產能逐年翻倍。2008年產能達到11567噸，預計2010年將達到70350噸。

從全球范圍來看，由于傳統生產商擴產，加上大量新進入者，未來2-3年多晶硅供給將可能過剩。隨著技術水平提升，多晶硅項目建設周期已由4年加快至1.5年，多晶硅行業已演變成大規模化工制造業。

截至2008年底，全球硅片產能8.3GW，同比增長81%，電池片和組件的產能規模基本與其一致。2008年，我國硅片、電池片、電池組件的產能分別為3GW、3GW、4GW，產量分別為1.5GW、2GW、2.5GW。

截至2009年一季度，國內主流晶體硅電池轉化效率達到16%，無錫尚德已達到19%的單晶硅轉化效率和17%的多晶硅轉化效率；美國Sunpower公司的晶體硅電池轉化效率超過20%。

展望未來2-3年，晶體硅技術路線發電成本可以降到1元/kWh，行業平均發電成本測算如表1（考慮了財務費用，未考慮利潤）。龍頭企業有可能將成本降到更低。

表1 晶體硅電池主要指標

二、薄膜電池技術

（一）CdTe薄膜電池

目前3種薄膜電池中商業化最成功的是CdTe（碲化鎘）電池。美國First Solar公司電池轉化效率為10.8%，2008年4季度成本降低至0.98$/Wp，計劃2012年降低到0.65-0.70$/Wp。預計2009年全球CdTe電池產能達到1.6GW，其中First Solar占1.2GW。CdTe技術的發電成本測算如下：

表2 薄膜電池主要指標

（二）a-Si非晶硅薄膜電池

3種薄膜電池中非晶硅薄膜電池最具前景，它的主要原材料為硅烷（SiH4），易于獲得，且適于大規模生產。a-Si薄膜電池雖然節省硅料，但目前平均轉化效率只有6-8%。a-Si薄膜電池的龍頭企業計劃在未來2-3年將電池轉化效率提升至10%，屆時a-Si電池將具備較強的競爭優勢。

國內a-Si薄膜電池生產商的生產線全部采用進口，設備成本高昂，是束縛行業的主要瓶頸。具備設備成本優勢的國內龍頭企業（如強生光電），據稱已可以將電池組件成本降低至1$/Wp，至2012年降低至0.65$/Wp，其發電成本與前述CdTe電池相仿。

截至2008年底，全球a-Si薄膜電池產能約為0.8GW，預計2009年產能將增至2GW。

（三）CIGS銅銦鎵硒薄膜電池

銅銦鎵硒電池在技術上最具優勢，具有轉化效率高、原材料消耗少的特點，但銦（In）是一種稀有金屬，全球目前儲量約2萬噸，只夠生產400GW電池。由于CIGS電池性能優異、外觀優美，在高端建筑光伏領域有競爭力。

目前全球CIGS電池達到量產的企業為數不多，主要是包括德國Würth Solar、日本Showa Shell、美國Global Solar在內的不到十家企業，總產能約200MW。預計2009年底產能達到500MW。

三、聚光發電技術

（一）聚光光伏發電(CPV)

聚光光伏發電(CPV)采用III-V族化合物光伏電池，其特點是光轉化效率最高可達30-40%，但成本昂貴。將光線匯聚至很小面積，可以減少電池片的用量，達到降低成本的目的。目前CPV占聚光路線的比例約為3%，由于跟蹤聚光的精度要求較高，系統運行維護費用高，影響了它的商業化推廣速度。

（二）聚光光熱發電（CSP）

聚光光熱發電（CSP）通過聚集光熱產生蒸汽，推動渦輪，帶動發電機發電，通常規模大于1MW，適合陽光充足的荒漠地帶。它同時可以借助生物質等其它燃料，實現持續穩定供電，更受電網歡迎。CSP技術路線興起于20世紀80年代，占聚光路線的比例為97%，目前CSP發電的成本約1.5-2元/千瓦時。

聚光光熱（CSP）技術按照聚光方式的不同，可以分為槽式技術、塔式技術、碟式技術和菲涅耳式技術。至2008年底，全球CSP發電裝機容量為560MW。在西班牙，96%的CSP在建項目采用槽式技術，而在美國使用槽式技術的CSP項目只占40%。哪一種技術能夠勝出，尚有待于進一步觀察。另外，聚光光熱項目建設需要一定量水資源，這是發展需要注意到的問題。

表3 聚光光熱技術主要指標

四、太陽能發電技術發展前景

就未來前景而言，晶體硅電池、非晶硅薄膜電池（a-Si）這兩種技術路線最樂觀。晶體硅電池是目前光伏電池的主流品種，短期而言，晶體硅電池的主流地位在3年以內不會被撼動；而薄膜電池的市場份額則呈上升趨勢，如果薄膜電池轉化效率提升至10%以上，性價比將會更高。2007年，晶體硅占88%，薄膜型占12%；2008年，晶體硅電池比例降至87%，薄膜則提升至13%；預計2009年薄膜電池市場份額可達18%。

另外在大規模并網發電領域，聚光光熱路線在一些示范項目中已被證明具有較大的競爭力，尤其是結合新的儲能技術和其他可再生能源或傳統能源的混合運行，經濟效益更好，未來十年里CSP在世界一些日照強烈的地區有望得到發展。

表4 不同技術路線比較

數據來源：長城證券有限責任公司分析計算所