提高光電轉(zhuǎn)換效率是光伏發(fā)電發(fā)展方向

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2014-08-18    

   今年中國(guó)光伏發(fā)電并網(wǎng)容量的目標(biāo)是達(dá)到13GW,實(shí)際情況卻與此相距不小。隨著進(jìn)一步支持政策呼之欲出,光伏產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入藍(lán)海。

   對(duì)此,中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專(zhuān)家組成員、中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體材料分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)朱黎輝在接受中國(guó)證券報(bào)記者專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)表示,提高光伏發(fā)電的光電轉(zhuǎn)換效率是未來(lái)主攻方向,尤其是CFZ技術(shù)代表著行業(yè)發(fā)展方向。同時(shí),要促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展,進(jìn)一步加大補(bǔ)貼支持政策力度必不可少。

   光伏產(chǎn)業(yè)回暖

   中國(guó)證券報(bào):中國(guó)光伏行業(yè)的現(xiàn)狀怎樣?

朱黎輝:2007年到2013年,我國(guó)晶硅電池產(chǎn)量都是世界第一,遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)、日本和歐洲。2012年前后,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了一輪低迷期。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)大大小小1000條生產(chǎn)線(xiàn)中停掉了大約800條。

從去年起,為支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國(guó)一共下發(fā)了包括四號(hào)文在內(nèi)的十大文件,以改變過(guò)去九成以上光伏產(chǎn)品靠出口的狀況,拉動(dòng)內(nèi)需來(lái)發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)。光伏產(chǎn)業(yè)開(kāi)始回暖,3000噸以上的多晶硅企業(yè)恢復(fù)了十五家;而有規(guī)模的單晶硅廠(chǎng)也恢復(fù)了七至八家。

一般而言,光伏發(fā)電的硅電池片生產(chǎn)有16道工序。比如投資一條六吋的集成電路生產(chǎn)線(xiàn)需10億美元,但投資一條6吋的156×156mm(多晶)或125×125Φ150mm(單晶)25兆瓦到30兆瓦的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn),只需三千萬(wàn)元,且大部分設(shè)備都已國(guó)產(chǎn)化。

據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年我國(guó)光伏電站新增裝機(jī)容量12吉瓦,而歐洲只裝了9吉瓦。我國(guó)的光伏安裝量已是世界第一。今年國(guó)家要求新增13吉瓦,到明年國(guó)內(nèi)累計(jì)安裝太陽(yáng)能電池要超過(guò)50吉瓦,相當(dāng)于兩個(gè)三峽大壩。而到2020年國(guó)內(nèi)累計(jì)安裝量要達(dá)到100吉瓦,到2050年達(dá)1120.96吉瓦,占全國(guó)總發(fā)電量的12.4%。以此來(lái)測(cè)算,到2050年我國(guó)光多晶硅的年產(chǎn)量就要 達(dá)到80萬(wàn)噸,是現(xiàn)在的八倍,市場(chǎng)空間巨大。

   中國(guó)證券報(bào):面對(duì)如此大的發(fā)展空間,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)如何發(fā)展?

朱黎輝:中國(guó)的光伏生產(chǎn)線(xiàn)已具備世界先進(jìn)水平,基本上所有生產(chǎn)線(xiàn)都能做到閉路循環(huán)、尾氣回收。同時(shí),能耗較低。目前,美、德兩國(guó)生產(chǎn)多晶硅,每公斤需耗電120-150度,而我國(guó)徐州中能生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅已能做到84度電/每公斤。下一步生產(chǎn)線(xiàn)還應(yīng)加強(qiáng)綜合利用。

另外,從電池自身的發(fā)展來(lái)看,主流還是晶硅電池。其中多晶硅片占54.4%,直拉單晶硅片占34.3%,再加上帶硅,三者占有總量的85%到90%。

轉(zhuǎn)換效率上,薄膜電池較低,其他材料如異質(zhì)結(jié)、多結(jié)、背結(jié)、高倍聚光電池等雖然其光電轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到40%以上,但受制于成本限制等原因,尚難大批量采用。而多晶硅為15%-18%;直拉單晶為18%-20%;區(qū)熔法制單晶電池能達(dá)到25%以上。但區(qū)熔法制單晶電池成本較高,不宜推廣。

值得一提的是,天津中環(huán)半導(dǎo)體股份公司推出的CFZ技術(shù),基本技術(shù)路徑是采用分類(lèi)檔次較低的多晶原料,在特殊工藝條件下在實(shí)現(xiàn)技術(shù)性能的基礎(chǔ)上降低成本。其生產(chǎn)硅 片的電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)24-26%。而通常前端太陽(yáng)能電池片如高出百分之一的轉(zhuǎn)換效率,組件、逆變器、控制器等后端系統(tǒng)能降低大約7-8%的成本。

也就是說(shuō),若能把單晶硅的轉(zhuǎn)換效率從20%提高到24.5%。整個(gè)組件和系統(tǒng)成本能降低30%左右,每套設(shè)備甚至能夠降低成本高達(dá)百萬(wàn)元以上。由此可見(jiàn),提高硅片的光電轉(zhuǎn)換效率是今后的發(fā)展方向。

   應(yīng)加大補(bǔ)貼力度

   中國(guó)證券報(bào):光伏發(fā)電的度電成本能降到何值?

朱黎輝:原材料價(jià)格不斷下降,為降低度電成本提供了很好的契機(jī)。我認(rèn)為,還應(yīng)推廣采用各國(guó)正在大力研發(fā)的冶金法(物理法)制造光伏電池級(jí)多晶硅原料,可進(jìn)一步 降低原材料成本。

其次,CFZ技術(shù)還可通過(guò)進(jìn)一步完善降低成本:一是不斷改進(jìn)熱場(chǎng)提高CZ和FZ的拉晶速度,提高單位產(chǎn)能。二是切得越薄越好,提高每公斤硅的切片量。目前中環(huán)股份(22.40, 0.24, 1.08%)的切片已能做到145微米級(jí)厚度,未來(lái)CFZ技術(shù)達(dá)產(chǎn)后要爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)100、90、80微米級(jí)厚度。

另外,目前國(guó)際上成熟的太陽(yáng)能電池技術(shù)低倍聚光系統(tǒng),一是使用轉(zhuǎn)換效率超過(guò)24 %的背電極電池;其次利用聚光過(guò)程的量子效應(yīng),進(jìn)一步將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率提高到25.5%-26%,這 是轉(zhuǎn)換效率方面的主要技術(shù)思路。而中環(huán)內(nèi)蒙項(xiàng)目的聚光升級(jí)版系統(tǒng),電池表面并非玻璃或硅膠 的放大鏡,而是采用20到30米長(zhǎng)、2-3米寬的反射聚光鏡,這就為降低系統(tǒng)成本打下了基礎(chǔ)。不過(guò),聚光電池對(duì)材料要求高,可能只有區(qū)熔法或CFZ法生長(zhǎng)的硅晶體才能滿(mǎn)足。

   因此,未來(lái)實(shí)現(xiàn)度電成本0.4元并非沒(méi)有可能,還有可能更低。

   中國(guó)證券報(bào):下一階段我國(guó)該從那些方面來(lái)促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?

朱黎輝:我國(guó)光伏發(fā)電存在四方面問(wèn)題:國(guó)家電網(wǎng)功能相對(duì)落后,智能化程度不高 ,全國(guó)還不能實(shí)現(xiàn)真正的統(tǒng)一調(diào)度;光伏發(fā)電并網(wǎng)補(bǔ)貼政策還不夠,各地補(bǔ)貼也不統(tǒng)一;各方面補(bǔ) 貼和支持的資金落實(shí)不到位;國(guó)家目前在推廣分布式發(fā)電,但受?chē)?guó)情影響,城市中以群體居住的 樓房為主,企業(yè)普遍并不歡迎,難以協(xié)調(diào)住戶(hù)統(tǒng)一安裝。現(xiàn)在來(lái)看,利用荒地大面積搞光伏發(fā)電 站似乎更受歡迎。

下一階段,從政策支持上來(lái)說(shuō),我認(rèn)為主要還是要加大補(bǔ)貼力度。以德國(guó) 為例,德國(guó)家庭屋頂太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備可以與公共電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。政府一般以0.99馬克一度電收購(gòu),而居民的用電價(jià)格只有0.2馬克或0.3馬克。這相當(dāng)于3倍至5倍的補(bǔ)貼。在1974年至1984 年間,日本企業(yè)生產(chǎn)光伏發(fā)電設(shè)備可以免稅,同時(shí)購(gòu)買(mǎi)光伏設(shè)備還可到國(guó)家報(bào)銷(xiāo)70%的費(fèi)用。而 中國(guó)目前各地補(bǔ)貼情況不同,江蘇可以達(dá)到1元以上,其他地方只有0.2-0.3元。