我国太阳能光伏发电历程_什么是我国的太阳能光伏发电前景？

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太阳能光伏发电的发展背景

太阳能光伏发电是目前发展最为迅速、并且前景最为看好的可再生能源产业之一。自1990年以来，全球光伏组件年度产量从46兆瓦增加至2010年的23.5GW，20年期间增加了500倍以上，年均复合增长率[1]超过36.5%。截至2010年全球光伏发电累积装机容量达到了40GW，近5年的增长率超过了49%。这一增速使得光伏产业成为到目前为止增长最快的产业之一。展望未来，国际能源署预计到2020年光伏发电在许多地区能够实现电网平价，到2050年能够提供全球发电量的11%。

一、发展现状

2011年9月5日，欧盟联合研究中心能源与交通研究所发布了其年度统计分析报告《光伏现状报告2011》，对全球超过300家相关企业的调查结果进行总结和评估。根据报告，从光伏组件生产情况来看，过去数年经历了重大变化，中国大陆已成为全球主要的太阳能电池和组件制造中心，其后是中国台湾、德国和日本。全球前20位太阳能电池制造商中，有8家中国大陆企业、5家欧美企业、4家台湾企业、3家日本企业，中国大陆有6家企业进入前十位。而从光伏装机情况来看，欧盟凭借其累计装机容量超过29 GW，领先于其他国家和地区。截至2010年底，欧洲光伏装机占到全球光伏装机总量的70%以上。

在价格方面，受光伏市场从供应受限向需求驱动转变，以及光伏组件产能过剩的影响，过去3年内光伏组件价格大幅降低，降幅接近50%。未来光伏系统成本的降低将不仅取决于太阳能电池和组件的技术改进和规模扩大效益，还取决于系统组件成本以及整体安装、规划、运行、许可与融资成本的降低。预计，光伏技术领域的投资将从2010年的350～400亿欧元翻倍增长至2015年的700亿欧元，组件终端价格还将持续下降。

在技术发展方面，结晶硅太阳能电池仍是主流技术，2010年其市场份额约占85%，目前，该技术主要优势是能够在相对较短的时间内提供、组装和开工生产。但由于硅原料的阶段性短缺和为新进企业直接提供交钥匙生产线的出现，使得2005～2009年，薄膜太阳能电池的投资有大幅度的增加，目前该行业已有超过200家企业。此外，聚光光伏（CPV）是一个新兴市场，包括两种技术途径：一种是高聚光倍数，超过300个日照强度；另一种是中低聚光倍数，聚光系数在2～300之间。目前CPV的市场份额还很低，但有越来越多的企业开始关注该领域。2008年CPV产量约为10兆瓦，2010年预计在10～20兆瓦之间，到2011年有望达到100～200兆瓦。此外，受到光伏市场整体增长驱动，染料敏化太阳能电池也已准备进入市场，此种电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成，欧、美、日等发达国家已投入大量资金对其进行研发。

二、竞争力

2011年9月6日，欧洲光伏产业协会（EPIA）发布了最新光伏竞争力分析报告《太阳能光伏在能源部门的竞争在竞争的道路上》，全面分析了5个太阳能光伏产业主要市场，包括法国、德国、意大利、西班牙和英国。分析结果表明，一些国家最早于2013年可实现光伏产业竞争力，到2020年可在更广泛的市场实现竞争力。近年来已证明在合适的监管框架下，太阳能光伏发电技术可以成为达到欧盟2020年能源目标的一个主要贡献力量。

报告主要结论包括：在未来10年内，所有国家和各细分市场的光伏发电系统价格将下降36%～51%；考虑到光伏发电效率的提高、规模经济和光伏市场的发展成熟，以及所有电力来源发电成本的增长趋势，2020年前光伏可在欧盟5个最大的电力市场中具有竞争力；鉴于多数欧盟大国从南到北的太阳能辐射水平不同，以及不同的细分市场，欧洲各地不会在同一时间实现光伏技术的竞争力；整个欧洲范围光伏竞争力的实现将需要监管框架的政治承诺，支持技术发展，并消除市场畸变。

三、制约因素

如同其他任何新兴产业一样，光伏产业也存在着若干不容忽视的问题，将会制约其进一步发展。国际社会对光伏产业发展的制约因素也有着不同声音：

什么是我国的太阳能光伏发电前景？

光伏发电

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

中文名

光伏发电

外文名

Photovoltaic power generation

简称

光电

应用范围

任何需要电源的场合

转化率

13——18%

快速

导航

特点

转化率

发展过程

系统分类

结构组成

发电成本

应用领域

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原理

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，电流便从P型一边流向N型一边，形成电流。

光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P－N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统成本中，电池组件约占50%，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。

光电、风电发展历程

我国的太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能利用开发潜力前景广阔。我国太阳能光伏发电产业起步于20世纪70年代，90年代进入稳步发展时期。太阳能电池及组件产量逐年稳步增加。经过50多年的努力，我国的光伏发电迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的推动下，中国光伏发电产业迅猛发展。

到2007年底，全国光伏系统的累计装机容量达到了10万千瓦，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池车产量达到1188兆瓦，超过日本和欧洲。

先说世界太阳能光伏发展历程吧：

1839年 法国科学家贝克莱尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”。

1876年 亚当斯在金属和硒片上发现固态光伏效应。

1883年 制成第一个“硒光电池”，用作敏感器件。

1930年 肖特基提出“光伏效应”理论。

1930年 朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。

1931年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液，在阳光下启动了一个电动机。

1932年 奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。

1941年 奥尔在硅上发现光伏效应。

1950年 前苏联设计完成一个塔式太阳能发电站，用装在轨道上可移动的定日镜跟踪

太阳，设计功率为2.5×106千瓦。

1952年 法国国家科学研究中心在比利牛斯山东部建造了一座50千瓦的太阳炉。

1954年 恰宾和皮尔松在美贝尔实验室，首次制成实用的单晶太阳电池，效率为6%。

1954年 韦克尔首次发现了砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成

了第一块薄膜太阳电池。

1955年 吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。

1955年 第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。

1957年 硅太阳电池效率达8%。

1958年 太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。

1959年 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。

1960年 硅太阳电池首次实现并网运行。

1962年 砷化镓太阳电池光电转换效率达13%。

65~68 意大利先后建立了三套塔式太阳能试验装置。

1969年 薄膜硫化镉太阳电池效率达8%。

1972年 罗非斯基研制出紫光电池，效率达16%。

1972年 美国宇航公司背场电池问世。

1973年 砷化镓太阳电池效率达15%。

1973年 美国制定了政府的阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，成立太阳能

开发银行，促进太阳能产品的商业化。

1974年 日本政府制定了阳光计划。世界上出现的开发利用太阳能热潮。

1974年 COMSAT研究所提出无反射绒面电池，硅太阳电池效率达18%。

1975年 非晶硅太阳电池问世，带硅电池效率达6%。

1976年 多晶硅太阳电池效率达10%。

1976年 美国航空航天局 (NASA) 刘易斯研究中心开始在全球安装了 83 套光伏电力

系统，为疫苗冷藏、室内照明、诊所照明、通讯、水泵、粮食加工和教室电

视提供电力。

1977年 全球光伏电力产量超过 500 千瓦。

1978年 美国建成100kWp太阳地面光伏电站。

1980年 单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化

镉电池达9.15%。

1982年 德国大众汽车开始测试安装在 Dasher 旅行车车顶的光伏阵列，该阵列可产

生 160 瓦电力用于汽车点火。

1983年 美国建成1MWp光伏电站；冶金硅电池效率达11.8%。

1983年 全球光伏电力产量超过 21.3 兆瓦。

1985年 新南威尔士大学突破了硅太阳能电池在单一太阳条件下转换率（无法达到）

20% 的障碍。

1986年 美国建成6.5MWp光伏电站。

1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装3～5kWp光伏电池。

1992年 第一套使用先进延展膜聚光器的 7.5 千瓦原型碟形系统投入使用。

1992年 联合国在巴西召开了世界环境与发展大会，会议通过了《里约热内卢环境与

发展宣言》，《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要

文件。这次会议以后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能

与环境保护结合在一起。

1994年 第一套使用自由活塞斯特灵引擎（free-piston Stirling engine）的碟形太

阳能发电系统与已有电网并网。

1995年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达32%。

1996年 世界上最先进的、使用了 3000 片超高效太阳能电池的太阳能电力飞机——

ICare 号飞越德国。

1996年 联合国在津巴布韦召开世界太阳能高峰会议，发表了《哈拉雷太阳能与持续

发展宣言》，会议上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996-2005），

《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略规划》等重要文件，这次会议进一步

表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动，广

泛利用太阳能。

1997年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，在2010年以前为100万户，每

户安装3～5kWp光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电，电表反转；无太阳

时电网向家庭供电，电表正转。家庭只需交“净电费”。

1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光伏电池。

1997年 欧洲联盟计划到2010年生产37亿Wp光伏电池。

1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。

1998年 荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到2020年完成。

1999年 全球光伏电力产量超过 200 兆瓦。

2000年 宇航员在国际空间站上安装太阳能电池组件，构成了太空中最大的太阳能电

力阵列。

2002年 日本在全国安装了 2.5 万套屋顶太阳能发电系统。

2003年 全球每年在太阳能和风电领域的投资超过 200 亿美元。

2006年 世界光伏电力产量超过 2500 兆瓦。 再说世界风电的发展和概况

自20世纪70年代初第一次世界石油危机以来，能源日趋紧张，各国相继制定法律，以促进利用可再生能源来代替高污染的能源。从世界各国可再生能源的利用与发展趋势看，风能、太阳能和生物质能发展速度最快，产业前景也最好。

风力发电在可再生能源发电技术中成本最接近于常规能源，因而成为产业化发展最快的清洁能源技术。

进入21世纪，全球可再生能源不断发展，其中风能始终保持最快的增长态势，并成为继石油燃料、化工燃料之后的核心能源，目前世界风能发电厂以每年32％的增长速度在发展，截止2006年底，全球风力发电机容量达7422.1万千瓦。由此可见，风电正在以超出预期的发展速度不断增长。

如今在全球的风能发展中，欧洲风能发电的发展速度很快。欧洲风能利用协会将在欧洲的近海岸地区进行风能的开发利用，希望在2020年风能发电能够满足欧洲居民的全部用电需求。

在欧洲，德国的风电发展处于领先地位，其中风电设备制造业已经取代汽车制造业和造船业。

光是在2002年就安装了3,200MW（相当于3座核电厂）。截至2005年年底，风力发电占德国用电需求的6.5％。在近期德国制定的风电发展长远规划中指出，到2025年风电要实现占电力总用量的25%，到2050年实现占总用量的50%的目标。

另外丹麦的风能发电已经可以满足18%的用电需求，风力发电产能占全国用电量的21％；法国也在制定风能发电的长远发展规划。

同时亚洲的风电也保持较快的发展势头。其中印度政府积极推动风能的发展，鼓励大型企业进行投资发展风电，并实施优惠政策激励风能制造基地，目前印度已经成为世界第5大风电生产国。