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太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊(上)
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2007-6-6
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2008-2009年中國(guó)鉻產(chǎn)業(yè)研究咨詢報(bào)告 本報(bào)告首先介紹了金屬鉻行業(yè)及其相關(guān)行業(yè)等,接著分析了國(guó)際國(guó)內(nèi)金屬鉻行業(yè)的發(fā)展概況,然后分別介2008-2009年中國(guó)錳產(chǎn)業(yè)研究咨詢報(bào)告 本報(bào)告首先介紹了錳行業(yè)的整體運(yùn)行情況,接著分析了錳行業(yè)的供給與需求,分析了錳行業(yè)的上下游行業(yè)2009-2010年中國(guó)新能源市場(chǎng)研究與前景分析報(bào)告 【出版日期】 2008年12月 【報(bào)告頁(yè)碼】 350頁(yè) 【圖表數(shù)量】 1502009-2010年中國(guó)污水處理行業(yè)深度研究與前景分析 近四年,我國(guó)污水處理行業(yè)發(fā)展迅猛。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料顯示,2008年1-5月我國(guó)污水處理及其再生能源是現(xiàn)代社會(huì)存在和發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,能源消費(fèi)也相應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移,化石能源的稀缺性越來(lái)越突顯,且這種稀缺性也逐漸在能源商品的價(jià)格上反應(yīng)出來(lái)。在化石能源供應(yīng)日趨緊張的背景下,大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生能源已成為未來(lái)各國(guó)能源戰(zhàn)略中的重要組成部分。
太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源,具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn),在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。
我們對(duì)太陽(yáng)能的利用大致可以分為光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式,其中,光電利用(光伏發(fā)電)是近些年來(lái)發(fā)展最快,也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開發(fā)領(lǐng)域。太陽(yáng)能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,包括硅系太陽(yáng)電池(單晶硅、多晶硅、非晶硅電池)和非硅系太陽(yáng)能電池等。多晶硅薄膜電池由于所使用的硅材料較少,又無(wú)效率衰退問(wèn)題,并且可以在廉價(jià)襯底材料上制備,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,經(jīng)濟(jì)效益較好。此外,非多晶硅薄膜電池也具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>
在晶體硅太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)鏈上分布著晶硅制備、硅片生產(chǎn)、電池制造、組件封裝四個(gè)環(huán)節(jié)。上游環(huán)節(jié)的企業(yè)掌握技術(shù)優(yōu)勢(shì),具有較強(qiáng)的議價(jià)能力,可以通過(guò)提高產(chǎn)品價(jià)格將成本壓力向下游傳導(dǎo),從而保證自身獲得較高的盈利能力。非多晶硅薄膜電池可以用IC廢料作為原料,成本低廉。
在各國(guó)政府的扶持下,世界太陽(yáng)能電池產(chǎn)量快速增長(zhǎng),1995-2005年間,全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量增長(zhǎng)了17倍。我們預(yù)計(jì),2010年全球太陽(yáng)能電池的年產(chǎn)量有望較2005年的年產(chǎn)量增長(zhǎng)6.3倍,整個(gè)行業(yè)的銷售收入有望增長(zhǎng)3.5倍。
我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富,開發(fā)利用的潛力非常大。我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間也非常廣闊,可以應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結(jié)合、解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電困難問(wèn)題等。我國(guó)政府對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)也給予了充分的扶持,先后出臺(tái)了一系列法律、政策,有力的支持了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2005年后,我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,無(wú)錫尚德、天威英利、新光硅業(yè)、浙江中意、賽維LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司紛紛進(jìn)入成長(zhǎng)期,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,技術(shù)水平不斷提高,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。
目前,各國(guó)市場(chǎng)均給予太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)公司較高的估值水平,從一個(gè)側(cè)面也反映出各國(guó)投資者對(duì)這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景樂(lè)觀的預(yù)期。我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)正處在成長(zhǎng)初期,發(fā)展前景廣闊。
一、世界能源供應(yīng)緊張,發(fā)展可再生能源
急迫能源是現(xiàn)代社會(huì)存在和發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,能源消費(fèi)也相應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)。跟據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署的預(yù)測(cè),2001年至2025年間,全球能源消費(fèi)總量將從102.4億噸油當(dāng)量增加到162億噸油當(dāng)量,增幅54%。目前,化石能源(石油、煤炭、天然氣等)是全球能源消費(fèi)的主要組成部分,其消費(fèi)總量逐年攀升。但是,化石能源是不可再生的,且儲(chǔ)量有限,其產(chǎn)量的萎縮不可避免。根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2006》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全球石油探明儲(chǔ)量可供生產(chǎn)40多年,天然氣和煤炭分別可以供應(yīng)65年和155年。隨著時(shí)間的推移,化石能源的稀缺性越來(lái)越突顯,且這種稀缺性也逐漸在能源商品的價(jià)格上反應(yīng)出來(lái)。
能源供應(yīng)的緊張和價(jià)格的高漲對(duì)能源消費(fèi)大國(guó)有著深刻的影響。作為全球能源市場(chǎng)日趨重要的組成部分,目前我國(guó)的能源消費(fèi)量已占世界能源消費(fèi)總量的15%。據(jù)預(yù)測(cè),目前我國(guó)主要能源煤炭、石油和天然氣的儲(chǔ)采比大致為全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度,能源安全問(wèn)題越發(fā)重要。此外,化石能源利用所產(chǎn)生的污染環(huán)境、溫室效應(yīng)等問(wèn)題也是困擾我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。
在化石能源供應(yīng)日趨緊張的背景下,世界各國(guó)均努力尋求穩(wěn)定充足的能源供應(yīng),其中大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生能源已成為未來(lái)各國(guó)能源戰(zhàn)略中的重要組成部分。從世界可再生能源的利用與發(fā)展趨勢(shì)看,風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能發(fā)展最快,產(chǎn)業(yè)前景最好,其開發(fā)利用增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于常規(guī)能源。
太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源,也是清潔能源。從理論上看,太陽(yáng)能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬(wàn)千瓦,如轉(zhuǎn)化為電能,則每年的發(fā)電量相當(dāng)于目前世界上能耗的40倍。此外,太陽(yáng)能具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn),因此,國(guó)際上普遍認(rèn)為,在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中,太陽(yáng)能具有更重要的地位。
二、太陽(yáng)能利用和太陽(yáng)能電池
1、太陽(yáng)能的利用截至目前,我們對(duì)太陽(yáng)能的利用大致可以分為光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式,其中,光電利用是近些年來(lái)發(fā)展最快,也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開發(fā)領(lǐng)域。光電轉(zhuǎn)換(即光伏發(fā)電)的原理是利用半導(dǎo)體界面(硅材料或其他材料)的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制,還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn)。
光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng):獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式,典型特征為需要蓄電池來(lái)存儲(chǔ)能量,在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村,如家庭系統(tǒng)、村級(jí)太陽(yáng)能光伏電站;在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽(yáng)能水泵,在具備風(fēng)力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)等。并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電連接到國(guó)家電網(wǎng)的發(fā)電的方式,成為電網(wǎng)的補(bǔ)充。
2、太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,根據(jù)所用材料的不同,可分為硅系太陽(yáng)能電池和非硅太陽(yáng)能電池兩大類。硅系太陽(yáng)能電池應(yīng)用廣泛,技術(shù)相對(duì)成熟,幾乎占據(jù)了全部太陽(yáng)能電池市場(chǎng)。非硅太陽(yáng)能電池包括多元化合物太陽(yáng)能電池;功能高分子材料太陽(yáng)能電池;納米晶太陽(yáng)能電池等,這些材質(zhì)的電池多處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段,尚未規(guī)模應(yīng)用。
(1)硅系太陽(yáng)能電池硅系太陽(yáng)能電池包括單晶硅電池、多晶硅薄膜電池和非多晶硅薄膜電池。其中,單晶硅大陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。高性能單晶硅電池是在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的成熱的加工處理工藝基礎(chǔ)上形成的,具有最高的轉(zhuǎn)換效率(光電轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到23%),在現(xiàn)階段的大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。但是,通常的單晶體硅太陽(yáng)能電池是在厚度350-450μm的高質(zhì)量硅片上制成的,這種硅片由硅錠鋸割而成,消耗的硅材料較多。因此,受硅材料價(jià)格持續(xù)上漲影響,單晶硅電池成本居高不下,阻礙了其大規(guī)模發(fā)展。為了節(jié)省高質(zhì)量的硅材料,現(xiàn)在各國(guó)均在尋找單晶硅電池的替代產(chǎn)品,其中多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池是較好的選擇。
制備多晶硅薄膜電池多采用化學(xué)氣相沉積法,包括低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)和等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝。多晶硅薄膜電池由于所使用的硅材料較單晶硅少,又無(wú)效率衰退問(wèn)題,并且可以在廉價(jià)襯底材料上制備,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,且光電轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到17%,經(jīng)濟(jì)效益較好?梢灶A(yù)見(jiàn),多晶硅薄膜電池將會(huì)取代單晶硅電池,成為太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中的主要品種。
非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池于20世紀(jì)70年代中期開發(fā)成功,80年代其生產(chǎn)曾達(dá)到高潮,約占當(dāng)時(shí)全球太陽(yáng)能電池總量的20%左右,但由于非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率低于晶體硅太陽(yáng)能電池,而且非晶硅太陽(yáng)能電池存在光致衰減效應(yīng)的缺點(diǎn)(光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)隨著光照時(shí)間的延續(xù)而衰減),其發(fā)展速度逐步放緩。目前,非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量約占全球太陽(yáng)能電池總量的12%左右。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池更少的使用硅材料,成本低,便于大規(guī)模生產(chǎn),而且近期在轉(zhuǎn)換效率方面也有較大突破:最優(yōu)技術(shù)下的第一、三疊層結(jié)構(gòu)非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了13%,縮小了與多晶硅電池在轉(zhuǎn)換效率上的差距。因此,在硅材料價(jià)格持續(xù)上漲的背景下,非多晶硅重新得到人們的重視。我們認(rèn)為,非晶硅太陽(yáng)能電池仍然有著巨大的發(fā)展?jié)摿,未?lái)將成為太陽(yáng)能電池的重要組成部分之一。
(2)非硅太陽(yáng)能電池非硅太陽(yáng)能電池包括多元化合物太陽(yáng)能電池;聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池;納米晶太陽(yáng)能電池等。多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。其中,硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高,成本較單晶硅電池低,也可以大規(guī)模生產(chǎn),但是,金屬鎘有劇毒,會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,因此,目前鎘系太陽(yáng)能電池并不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池的工作原理是利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢(shì),在導(dǎo)電材料(電極)表面進(jìn)行多層復(fù)合,制成單向?qū)щ娧b置。這種電池的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)材料柔性好,制作容易,材料來(lái)源廣泛,成本低等,但是,其使用壽命和電池效率都不能和無(wú)機(jī)材料特別是硅電池相比。因此,聚合物太陽(yáng)能電池能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品,還有待研究。
納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是目前學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)方向之一。納米晶TiO2工作原理是:染料分子吸收太陽(yáng)光能躍遷到激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,電子快速注入到緊鄰的TiO2導(dǎo)帶,染料中失去的電子則很快從電解質(zhì)中得到補(bǔ)償,進(jìn)入TiO2導(dǎo)帶中的電于最終進(jìn)入導(dǎo)電膜,然后通過(guò)外回路產(chǎn)生光電流。納米晶TiO2太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)是成本低(制作成本為硅太陽(yáng)電池的1/5-1/10)、工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定好。但是,其光電效率在10%左右,低于非晶硅電池,而且此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步,能否產(chǎn)業(yè)化尚待觀察。
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