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我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用(光伏发电)是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池)和非硅系太阳能电池等。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅材料较少，又无效率衰退问题，并且可以在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，经济效益较好。此外，非多晶硅薄膜电池也具有极大的发展潜力。
急迫能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。跟据美国能源情报署的预测，2001年至2025年间，全球能源消费总量将从102.4亿吨油当量增加到162亿吨油当量，增幅54%。目前，化石能源(石油、煤炭、天然气等)是全球能源消费的主要组成部分，其消费总量逐年攀升。但是，化石能源是不可再生的，且储量有限，其产量的萎缩不可避免。根据《BP世界能源统计2006》的统计数据，全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭分别可以供应65年和155年。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。
光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。
(1)硅系太阳能电池硅系太阳能电池包括单晶硅电池、多晶硅薄膜电池和非多晶硅薄膜电池。其中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上形成的，具有最高的转换效率(光电转换率可以达到23%)，在现阶段的大规模应用和工业生产中占据主导地位。但是，通常的单晶体硅太阳能电池是在厚度350-450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片由硅锭锯割而成，消耗的硅材料较多。因此，受硅材料价格持续上涨影响，单晶硅电池成本居高不下，阻碍了其大规模发展。为了节省高质量的硅材料，现在各国均在寻找单晶硅电池的替代产品，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池是较好的选择。
非晶硅薄膜太阳能电池于20世纪70年代中期开发成功，80年代其生产曾达到高潮，约占当时全球太阳能电池总量的20%左右，但由于非晶硅太阳能电池转化效率低于晶体硅太阳能电池，而且非晶硅太阳能电池存在光致衰减效应的缺点(光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减)，其发展速度逐步放缓。目前，非晶硅薄膜太阳能电池产量约占全球太阳能电池总量的12%左右。非晶硅薄膜太阳能电池更少的使用硅材料，成本低，便于大规模生产，而且近期在转换效率方面也有较大突破：最优技术下的第一、三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到了13%，缩小了与多晶硅电池在转换效率上的差距。因此，在硅材料价格持续上涨的背景下，非多晶硅重新得到人们的重视。我们认为，非晶硅太阳能电池仍然有着巨大的发展潜力，未来将成为太阳能电池的重要组成部分之一。
纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是目前学术界研究的重点方向之一。纳米晶TiO2工作原理是：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜，然后通过外回路产生光电流。纳米晶TiO2太阳能电池的优点是成本低(制作成本为硅太阳电池的1/5-1/10)、工艺简单、稳定好。但是，其光电效率在10%左右，低于非晶硅电池，而且此类电池的研究和开发刚刚起步，能否产业化尚待观察。
在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备(单晶硅、多晶硅、非多晶硅薄膜)、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。产业链最上游是太阳能晶硅制备，这个环节技术门槛高(尤其是多晶硅)，具有一定垄断性，Hemlock、Wacker、Tokuyama、REC、MEMC、Misubishi和Sumitomo等公司掌握晶硅制备技术，占据全球太阳能多晶硅总产量的95%以上。第二个环节是硅片(Wafer)生产。这一环节的主要技术流程包括铸锭(或单晶生长)、切方滚磨、用多线切割机切片、化学腐蚀抛光，其中铸锭(或单晶生长)环节属于高能耗，切割机等的投资规模相对较大，具有工艺、资金方面的壁垒。在这个环节中Sharp、Q-cells、BPSolar、DeutscheSolar、Kyocera等公司占据较大的市场份额。我国的，天威英利是这个领域的竞争者之一，具备生产单晶硅片的能力，技术难度仅次于多晶硅的制造。第三个层次是太阳能电池制造，我国的代表企业是无锡尚德和天威英利，产能、产量都属于全球主流的太阳能电池制造商。第四个环节是组件封装，技术含量相对较低，进入门槛低，属于劳动力密集型产业，国内有较多企业参与这个市场。
1、全球太阳能发电产业发展现状及趋势在化石能源日益稀缺的背景下，各国均大力发展太阳能利用，其中日本、欧洲国家(德国)和美国等经济发达、能源消耗大的国家起步较早，在技术和应用上都处于领先地位。由于太阳能发电成本较传统能源高，因此需要政府给予政策扶持。从20世纪90年代末开始，欧美、日本等国家纷纷实行“阳光计划”，在太阳能发电的价格、税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，在政府资助下，欧洲一些高水平的研究机构也加大了太阳能能源利用的研究。
欧美、日本等国家还制定了长期的能源发展战略，对太阳能的发展进行了长期规划。1997年6月美国提出“百万太阳能屋顶计划”，计划到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。欧洲也于1997年左右也宣布了百万屋顶计划，其中，在太阳能利用领域领先的德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于1998年10月提出了计划——在6年内安装10万套太阳能屋顶系统，总容量在300-500MV，每个屋顶约3-5KW。日本政府的计划目标是，到2010年安装500MW屋顶光伏发电系统。
在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。2005年，全球太阳能电池年产量达到了1650兆瓦，累计装机发电容量超过5GW，其中，日本太阳能电池产量达到762兆瓦，增长率为27%；欧洲产量增加48%，达到了464兆瓦；美国增加12%，达到了156兆瓦；世界其他地区增加96%，达到了274兆瓦。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望达到10400兆瓦，较2005年的年产量增长6.3倍；整个行业的销售收入有望在2005-2010年间，从130亿美元提高至450亿美元，在未来5年内增长3.5倍。同时，受益于规模经济、生产效率和工艺水平的提高，整个产业链的成本都有望下降，行业利润率有望保持在较高水平上。
我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积100余万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。
我国政府对太阳能产业也给予了充分的扶持。2006年1月，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，此法在资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广与应用、价格管理与费用分摊、经济激励与监督措施、法律责任等方面做出了规定。随后，国家又陆续出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》等支持可再生能源发展的实施细则，使国家在可再生能源领域方面的扶持政策日趋明朗化。这一系列法律、政策无疑有力的支持了我国太阳能发电产业的发展。
近20年来，我国太阳能发电产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2005年后，产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。而且，浙江、保定、四川等地的公司已经开始多晶硅太阳电池的生产或试车，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打电池产品的局面。目前，我国非多晶硅薄膜电池产业也展现出迅猛发展的势头，很多国内公司通过与国外公司的合作已经开始进行或计划进行非多晶硅薄膜电池项目的投资。
