中国太阳能电池发展历程

1958，我国研制出了首块单晶硅 最初，研发出的电池主要用于空间领域。从1958年到1965年间， 半导体所研制出的PN结电池效率突飞猛进，10×20mm电池效率 稳定在15%，同国际水平相差不大。 1968年至1969年底，半导体所承担了为“实践1号卫星”研 制和生产硅太阳能电池板的任务。在研究中，研究人员发现， P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射，造成电 池衰减，使电池无法长时间在空间运行。 1969年，半导体所停止了硅太阳电池研发，随后，天津18所为 东方红二号、三号、四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳 电池阵。 1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂，电池制造工艺模仿早 期生产空间电池的工艺，太阳能电池的应用开始从空间降落阳能电池获得了较大的发展。数据显示， 2007年全球薄膜太阳能电池产量由2006年的181MW提升到 了2007年的400MW。在我国，2007年行业增速约120%，预 计未来3年内年均增速高达100%。 国务院参事、中国可再生能源学会理事长石定环在第四届 绿色财富(中国)论坛上表示，尽管我国从2007年开始成为 世界生产太阳能电池最多的国家，但与国外还有不少的差 距。而且，在各种新型太阳能电池的开发上，我们还处在 起步的阶段，而国外已经有了很大的发展，因此，我国太 阳能电池的发展任重而道远。



2001年，无锡尚德建立10MWp(兆瓦)太阳电池生产线获得 成功，2002年9月，尚德第一条10MW太阳电池生产线正式 投产，产能相当于此前四年全国太阳电池产量的总和，一 举将我国与国际光伏产业的差距缩短了15年。 2005年12月14日，无锡尚德太阳能电力公司在纽约证 券交易所上市，尚德的横空出世及超常规发展带来的“首 富效应”启动了中国太阳能产业的加速器，国内太阳能电 池的生产和研发也驶入了快车道。 2003年12月19日，天威英利公司的多晶硅太阳能电 池项目正式通过国家验收，全线投产，填补了我国不能商 业化生产多晶硅太阳能电池的空白。
中国太阳能电池的发展



从1958年中国开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已走 过半个多世纪。 中国的太阳能电池也经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、 由小到大、由单品种到多品种以及光电转换效率由低到高的艰难 而辉煌的历程。 据统计，从2002年至今，中国太阳能电池产量猛增了77倍。2008 年，我国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一，连续两年 成为世界第一大太阳能电池生产国。



多晶硅是整个太阳能电池产业的“命脉”，多晶硅原材料 的短缺使太阳电池的成本居高不下，严重制约了太阳能电 池产业和市场的发展。 另外，多晶硅原材料的先进生产技术一直基本上掌握 在美国、日本、德国等几家主要生产商手中。由于种种原 因(生产商对光伏产业能否保持稳定需求的疑虑、技术和 市场垄断的需要、扩产的滞后性)，这些企业没有一家宣 布在中国建厂，更遑论技术转让。 洛阳中硅高科技有限公司副总工程师严大洲介绍说， 我国多晶硅始于1964年，但是技术水平低、规模小、产品 单耗高、生产成本高。2005年之前，我国年产多晶硅还不 到世界年总产量的0.5%。



严峻的晶硅短缺使很多太阳能电池生产设备处于停产状态； 不断上涨的晶硅价格一步步蚕食着太阳能电池生产商的利 润。因此，寻找晶硅或减少对晶硅的依赖成为太阳能电池 企业不得不面临的选择。非晶硅薄膜太阳能电池跃入了人 们的眼球，获得了难得的发展机遇。 薄膜电池不用硅片，而是在玻璃等廉价衬底上沉积薄 膜半导体有源层，可望大幅度降低材料消耗和成本。 薄膜电池中最常见的是非晶硅太阳能电池。与普通 太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池成本低、能耗低、无 污染、弱光好，厚度仅为前者的二百分之一，更适合与建 筑外墙结合构成墙体型太阳能发电系统，还可以应用在便 携式电子设备上。


我国的非多晶硅太阳能电池研究也走了一条曲折的道路。 早在1975年南开大学就开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研 究。上世纪80年代，我国从美国克罗拉公司引进一条1兆 瓦非晶硅太阳能电池生产线，工业化较为成功。但截至 2003年底，我国非晶硅太阳能电池还只有这一条生产线。 然而，还是不断有厂家朝非晶硅太阳能电池领域进发， 并取得一定的成果。2008年北京奥运会期间，奥运村的太 阳能热水器系统采用的是由北京行者集团研发的非晶硅太 阳能电池技术。这种太阳能热水器可以为16800余名运动 员提供洗浴热水；奥运会后，它可以满足约1868户居民的 生活热水需求，每年可节电1000万千瓦时。



2003到2005年，在欧洲特别是德国市场拉动下，尚德和保 定英利持续扩产，其他多家企业纷纷建立太阳电池生产线， 使我国太阳电池的生产迅速增长，目前，我国太阳能电池 产量占到世界总产量的30%。 王占国院士指出：“近年来我国太阳能电池相关的技 术研发取得了一些突破，但是，与国外相比可能还存在一 些差距，主要表现在技术水平、产业和市场发展等方面。 比如，几种典型太阳电池的实验室最好效率都比国外要低， 我国单晶硅、多晶硅的实验室效率分别为19.8%、16.5%， 而国外的分别为24.8%和19.8%。” 而且，王占国院士表示，我国太阳能电池制造中，很 多设备都是从国外进口，耗费了企业大笔资金，所以，我 们应该加大设备的研发和制造，以降低成本。



2005年，业内著名专家梁骏吾、周廉、阙端麟三位两院院 士联名报送中共中央、国务院等一份建议书，呼吁：“打 破垄断、政府主导、多方融资迅速建立年产上千吨级的多 晶硅生产厂。” 在此背景下，科技部组织实施了863攻关计划、“十 一五”支撑计划等，同时，国家发改委组织实施了《高纯 硅材料高技术产业化重大专项》，围绕多晶硅生产各环节 的重大技术难题，实施重点攻关，取得了一系列攻关和产 业化成果，拥有了自主知识产权技术体系，为多晶硅的产 业化发展赢得了主动权。 2004年，洛阳单晶硅厂与中国有色设计总院共同组建 的中硅高科自主研发出了12对棒节能型多晶硅还原炉，以 此为基础，2005年，国内第一个300吨多晶硅生产项目建 成投产，从而拉开了中国多晶硅大发展的序幕。




上世纪80年代开始，我国太阳能电池开始进入萌芽期，研发工作 在各地次第展开，但进展缓慢。 20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，包 括云南半导体厂从加拿大引进的1MW(兆瓦)生产线等，使中国太阳 能电池的生产能力由原来的几百KW(千瓦)一下子提升到4.5MW，这 种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。 90年代中末期为我国太阳电池稳步发展期，经过引进、消化、 吸收和再创新，太阳电池生产技术和工艺得到稳定发展和提高， 生产量稳步增长，基本满足了国内市场的需要并有极少量的出口。 1998年，我国政府开始关注太阳能发电，拟建第一套3MW多晶 硅电池及应用系统示范项目，这个消息让现在的天威英利新能源 有限公司的董事长苗连生看到了一线曙光。可是，当时太阳能产 业发展前景尚不明朗，加之受政策因素制约，令不少人对这一新 能源项目望而却步。在合作伙伴退出的情况下，苗连生毅然逆势 而上，争取到了这个项目的批复，成为中国太阳能产业第一个 “吃螃蟹”的人。




目前，该项目已经在1000t/a和2000t/a多晶硅等项目上运 行，四氯化硅经过几次循环后，几乎可实现全部回收利 用。” 而天威英利六九硅业现在采用的新硅烷生产多晶硅工 艺耗电少，生产成本比同行业低24%，产量同比提高30%， 副产品无污染并且可全部出售再利用。 王占国院士称，对目前占据光伏市场90%的晶体硅太 阳电池来讲，转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本 的主要途径。 据江西赛维公关部总监姚伟介绍，该公司最薄的硅片 为160m左右，达到了世界领先的产业化水平。



我国首条产业化示范线建成，一方面给了业内人士信心， 另一方面，也标志着多晶硅规模化生产技术体系形成，打 破了国外多年的技术封锁和市场垄断。 另外，在多晶硅的提纯技术上，我国也不断取得突破。 目前，世界上普遍采用“改良西门子工艺”提纯，纯度虽 高，但能耗大、不环保。中科院上海技术物理所高文秀团 队另辟蹊径，发明了“物理法”进行提纯，2007年7月16 日，部分样品经日本方面测定，纯度高达5N至6N(用于太 阳能电池的多晶硅纯度，要求远远高于99.9%：以“N”代 表小数点后“9”的数量，须在4N以上)，电耗和水耗分别 只有“改良西门子工艺”的1/3和1/10。 目前，国内绝大部分多晶硅生产都采用三氯氢硅工艺， 这种高耗能工艺因四氯化硅等无法全部回收难以处理，环 境污染严重。2008年，中硅高科承担了国家“863”重点科 技攻关项目—多晶硅副产物利用关键技术研究，该公司通 过自主研发，成功完成了低温加压氢化技术的研究。