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中国光伏产业介绍

符 黎 明 09.02.04

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概述概述

光伏产业兴起的背景

光伏产业链介绍

光伏产业发展现状

光伏产业的未来

总结

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

a. 21a. 21 世纪三大支柱产业世纪三大支柱产业

信息，能源，材料

b. b. 自然界能源的主要形式自然界能源的主要形式

水力发电，化石能源，风能，地热能，核能， 太阳能等

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

c. c. 现代人类社会的能源构成现代人类社会的能源构成

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

d. d. 能源危机能源危机铀的可开采年数为 65 年左右天然气可开采年数为 58 年左右煤可开采年数小于 100 年左右石油可开采年数为 40 年左右

e. e. 环境污染环境污染（（ 1956-19961956-1996 ））

传统发电技术对环境污染日益加剧，温室效应导致全球年经济损失达 4300 亿美元

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

F. F. 人类所面临的选择人类所面临的选择

地热能

核聚变能太阳能

风能

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

G. G. 太阳能太阳能光热利用 光电利用

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一、光伏产业兴起的背景一、光伏产业兴起的背景

H. H. 财富效应财富效应2002 年，施正荣回国创业，成立无锡尚德2006 年底，无锡尚德在纽约证券交易所成功上市施正荣成为中国首富（ 22 亿美元）

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二、光伏产业链介绍二、光伏产业链介绍

光伏电池的种类

光伏产业链 1. 非晶硅电池

2. 晶体硅电池

晶硅电池的应用

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2.1 2.1 光伏电池的种类光伏电池的种类

种类 优点 缺点 备注1. 晶体硅太阳电池 A. 单晶硅 B. 多晶硅

1. 原材料丰富2. 性能稳定3. 转换效率高

1. 耗电量大2. 所需硅料多3. 成本高

88% Market

180 微米C-Si

2. 薄膜太阳电池 A. 非晶硅 B. 多晶材料

1. 原材料丰富2. 制造成本较低3. 能耗低

1. 转换效率较低（ <12% ）2. 衰减快

12% Market

1 微米a-Si

3. 其他材料 A. 锑化铬（ CdTe ） B. 铜铟硒（ CIS ）

1. 转换效率高2. 制造成本低

材料稀缺 金属与另一惰性金属接触时所产生的电化学腐蚀现象

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2.2 2.2 光伏产业链光伏产业链

非晶硅电池

玻璃 电池 发电系统镀膜

硅烷

控制系统

12

2.2 2.2 光伏产业链光伏产业链

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅 片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

晶体硅电池

冶炼 提纯

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2.2.1 2.2.1 硅的冶炼硅的冶炼

石英砂 焦 炭 粗硅

• 石英砂为二氧化硅，中国储量丰富• 冶炼过程简单，技术难度低，国内大量生产• 粗硅纯度为 95 － 99 ％ , 可用于合金掺杂，如变压器上的矽钢片

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

14

2.2.2 2.2.2 硅的提纯硅的提纯

提纯方法• 三氯氢硅氢还原法（ SiHCl3 ，改良西门子法）• 硅烷法（ SiH4 ）• 四氯化硅氢还原法 （ SiCl4 ）• 二氯二氢硅还原法 （ SiH2Cl2 ）• 从粗硅到高纯硅，价格涨幅近 100 倍

高纯硅粗硅

98 ％ 99.999 999 999 ％

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

15

2.2.2 2.2.2 硅的提纯硅的提纯

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

16

2.2.2 2.2.2 硅的提纯硅的提纯

庞大的化工系统，反应过程复杂，系统化 配套要求高建设周期长环境污染可能性大——要求闭式循环多晶硅生产技术含量高高投资额，高风险高利润

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

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2.2.2 2.2.2 硅的提纯硅的提纯

公司 国家 产量（ t,2004 ） 世界产能比

海姆洛克 (Hemlock) 美国 7000 25 ％瓦克 (Wacker) 德国 5500 17.8 ％德山曹达 (Tokuyama) 日本 4800 17.1%

三菱硅 (Mitsubishi) 日本 2700 9.6 ％先进硅 (ASiMi) 美国 2600 9.3%

MEMC 美国 2200 7.8%

太阳硅 (SGS, Solar Grade Silicon LLC)

美国 2200 7.8 ％

住友 (Sumitomo ) 日本 700 2.5%

~28000t

60%

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

18

2.2.3 2.2.3 硅棒（锭）硅棒（锭）

1. 单晶硅棒——直拉法

2. 多晶硅锭——铸造法

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

注：硅的熔点是 1420℃

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2.2.3 2.2.3 硅棒（锭）硅棒（锭）

单晶硅棒（直拉法）

多晶融化单晶生长

单晶硅棒

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

20

2.2.3 2.2.3 硅棒（锭）硅棒（锭）

多晶硅锭（铸造法）

多晶融化 冷却凝固 切方

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

21

2.2.4 2.2.4 硅片硅片

硅棒通过线切割，切成 180 微米左右厚度的硅片

单晶棒单晶硅片

多晶锭 多晶硅片

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

22

2.2.5 2.2.5 晶硅电池晶硅电池

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

制 绒 扩 散 刻蚀 去 PSG 清洗 镀氮化硅膜 丝网印刷 测试分选烧结 包装1 2 3 4 5 6 7 8 9

硅片通过扩散、丝网印刷、烧结等步骤，形成能够将光转化为直流电的器件

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2.2.62.2.6 晶硅组件晶硅组件

单片晶硅电池（ 125x125mm ）的电压大概为 0.55V ， 电流为 4.5A, 功率约为 2.5W

单片功率太小，无法 直接使用，因此将电池串联和并列， 达到所需要的电流电压条件（一 般为 12V 或 24V ）

组件 规格一般为 165W,1750W,180W （ 8x9 片） 和 230W （ 8x12 片）

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

24

2.2.62.2.6 晶硅组件晶硅组件

单片焊接 串焊 装框叠层 层压 包装入库清洗 电性能测试

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

25

2.2.7 2.2.7 发电系统发电系统

核心部分，将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

太阳能电池组控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护

太阳能控制器

一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池

蓄电池（组）

太阳能直接输出12/24/48VDC 。需要将直流电转换成220VAC 交流电 ,需要逆变器。

逆变器

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

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2.2 2.2 晶体硅电池产业链（总结）晶体硅电池产业链（总结）

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

技术水平： 高纯硅料 > 电池 > 硅片 > 硅棒 > 组件 > 粗硅对设备的依赖：高纯硅料 > 电池 > 硅片资金投入要求：高纯硅料 > 电池 > 硅片 > 硅棒 > 组件利润率： 高纯硅料 > 硅棒、硅片 > 电池 > 组件 > 粗硅电能消耗： 高纯硅料 > 硅棒 > 电池 > 组件 > 硅片

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2.2 2.2 晶体硅电池产业链（总结）晶体硅电池产业链（总结）

国内产能

石英砂

高纯硅料

硅棒

（锭）

硅

片

电

池

组

件

发电系统

粗

硅

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2.3 2.3 晶硅电池的应用晶硅电池的应用

取之不尽，清洁能源，工作时无传动部件，无噪音，使用寿命长，携带和安装方便

1. 通讯卫星2. 交通信号灯、路灯3. 屋顶并网发电4. 独立电站5. 海岛、山区、草原的供电电源

太阳能特点：

应用：

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2.3 2.3 晶硅电池的应用晶硅电池的应用

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2.3 2.3 晶硅电池的应用晶硅电池的应用

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2.3 2.3 晶硅电池的应用晶硅电池的应用

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2.3 2.3 晶硅电池的应用晶硅电池的应用

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

1. 发展历史 早在 1839 年， 法国科学家比克丘勒发现半导体在电解质溶液中会产生光电效

应 1954 年美国贝尔研究所的 Pearson, Chapin 和 Fuller 首先应用这个原理试制成

功硅太阳电池（光电转换效率 4.5% ） 1958 年，美国的“先锋一号”人造卫星就是用了太阳能电池作为电源，成为世界上第一个用太阳能供电的卫星

我国 1958 年开始进行太阳能电池的研制工作，并于 1971 年将研制的太阳能电池用在了发射的第二颗卫星上

上世纪 90 年代后期，研制成高效太阳能电池（ >20% ） 2002 年后，世界和中国的光伏产业迅速发展

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

2. 数量和规模— 2002 年后，国内光伏产业发展迅猛， 每年以 30% 的速度递增，成为一个新兴产业 单晶、多晶硅片企业： 20家以上 晶硅电池企业： 30家以上 非晶硅电池企业： 5家以上 晶硅组件： 600 多家 各种配套企业上千家 绝大部分企业盈利丰厚

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

单晶、多晶硅片公司： 单晶硅片：江阴海润、浙江昱辉、常州有则、江西德科、扬州顺大、 河北晶龙、上海九晶、锦州阳光、浙江昱晶、镇江

环太、 嘉兴嘉晶、卡姆丹克、天津环欧等

多晶硅片：江西赛维、宁波太阳能、江阴海润、江西德科、浙江昱辉等

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

电池公司： 江苏：尚德、中电、天合、林洋、浚鑫、阿特斯、顺风、亿晶、海润、天 宝、欧贝黎、尚品、艾德等 浙江：向日葵、太阳谷、正泰、百事德、百力达、舒奇蒙、宝利特、乐叶等 上海：太阳能科技、超日、交大泰阳、展丰、索朗、艾力克等 其他：河北晶澳、海南天聚、山东力诺、索日、长沙红太阳、云南天达、南 玻光伏、天威英利 、江西瑞晶、中轻、泉州金宝利等

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

组件公司： 江苏：尚德、中电、天合、林洋、阿特斯、浚鑫、顺大、天宝、亿晶、 东盛光电、二泉、国飞、兆阳光能等 浙江：正泰、宝利特、环球、向日葵等 上海：太阳能科技、超日、交大泰阳、展丰、索朗、艾力克等 其他：上海晶龙、河北晶澳、山东力诺、深圳珈伟、天威英利 、新疆新能源 东营光伏等

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

产能排进世界光伏前十的企业 无锡尚德（第 3 ）；台湾茂迪（第 7 ）大陆已有 12 家上市公司纽 约（ 4 ）：无锡尚德、常州天合、浙江昱辉、江西赛维纳斯达克（ 4 ）：苏州阿特斯、南京中电、江苏林洋、河北晶澳伦 敦（ 3 ）：浙江昱辉、江阴浚鑫、东营光伏国 内（ 2 ）：深圳拓日、江阴海润台湾地区至少有 6 家上市公司茂迪（ 6244 ）、昱晶（ 3514 ）、益通（ 3452 ）、绿能（ 3519 ）、；中美晶（ 5483 ）、合晶（ 6182 ）其他上市公司涉足光伏产业： 南玻，杉杉，天威保变等

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

3.技术方面单晶硅电池：国内制造技术成熟，转换效率普遍在 16.0-

18.0%之间，南京中电、无锡尚德已达到国际领先水平， 目前平均转换效率已达到 17.3以上多晶硅电池：普遍效率在 15.0-16.0之间，落后于国外非晶硅薄膜电池：技术尚不成熟

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

4. 缺乏统一的标准 硅片质量、电池效率、性能衰减等

5.“ 三头在外”—中国光伏产业发展不平衡，受国外制约原料——多晶硅原料 90%以上依赖进口市场—— 95%以上的市场在国外（主要在欧洲）设备——重要的光伏设备大部分在国外

产业发展不稳定，起伏很大

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

A. 高纯多晶硅的生产长期受美、德、日三国八大公司垄断， 其每年赚取超高额的利润（利润率 >400% ）

B. 国内多晶硅企业特点 1. 国内上马的多晶硅项目有 30 多家 ; 2. 洛阳中硅、新光硅业、峨嵋半导体、徐州中能、扬州顺大已有多晶硅产出， 但产量较低（ 100-500吨） ; 3. 技术落后，多采用非闭式循环（转化率低、有大量副产品） 4. 生产成本高，大约需要 30-40 美元 /公斤（国外低于 23 美元）

C. 国家已将高纯多晶的生产作为重点攻关项目

原料问题

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

原料问题

目前国内需要量约为 15000吨，而实际产量只有 1500-1800吨， 缺口巨大！

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

由于目前光伏组件发电的价格 远高于常规能源，因此市场主要依赖于国家对光伏发电的政策补贴

目前光伏组件 主要出口欧洲，以德国和西班牙为主 日本市场很大，但自产自销 新的市场：美国、中东、意大利、澳大利亚、韩国等 中国市场的孕育08 年国外市场大概为 1200MW ，国内市场不超过 60MW

当中国市场发展起来后，我国的光伏行业将迎来更大的爆发

市场问题

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三、光伏产业发展现状三、光伏产业发展现状

A. 目前生产高纯多晶硅的反应 炉，硅棒线切割机，电池生产过程中的PECVD、丝网印刷机和烧结炉，薄膜光伏设备、全自动组件设 备等各种高精密设备都来自于国外，价格昂贵

B. 电子科技集团 2 所、 48 所、西安理工大学晶体生长设备研究所、无锡奥曼特、北京京运通、上海思恩电子、秦皇岛博硕光电、捷佳创、七星华创、上海太阳能科技、北京德雷射科、常州华盛天龙、上海汉虹、绍兴精工、珠海粤茂激光等一批优秀的国内设备厂商正致力于光伏设备的开发和生产，并取得了可喜的成绩

C. 国内设备厂商需要一长段时间学习、模仿和开发先进的光伏设备

设备问题

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四、光伏产业的未来四、光伏产业的未来

光伏产业发展的制约因素1.观念

2. 风险：一次性投资、技术革新

3. 成本：价格（晶体硅组件 + 电气控制部分）和 使用年限

晶体硅组件：硅料价格 、单片电池用硅量 、电池转换效率

电气控制部分

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a. a. 组件价格组件价格————硅料价格硅料价格 目前硅料的价格并不是由生产硅料的成本决定的，而是由供需关系直接决定

国外高纯硅材料产量 2007 年末达到 4.47万吨， 2008 年底达到 7.875万吨， 2010 年达到 9.95万吨

由于国际硅材料厂商的扩产，改善了供需关系，导致硅材料价格下降

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a. a. 组件价格组件价格————硅料价格硅料价格

2002 年

2005 年

2008 年

23美元 / 公斤

400美元 / 公斤

100美元 / 公斤

2009 年

2010 年

2012 年

120美元 / 公斤

40美元 / 公斤

65美元 / 公斤

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b. b. 组件价格组件价格————单片电池用硅量单片电池用硅量

单片电池用硅量（ g ）

单片耗硅量 逐年下降（硅片越来越薄）

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c. c. 组件价格组件价格————效率提升效率提升

电池效率的提高 2002 年—— 14%

2003 年—— 15%

2006 年—— 16%

2008 年—— 17%

2010 年—— 18% （预计）

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光伏发电系统的价格光伏发电系统的价格

通过硅料价格的下降、单片电池用硅量的 下降和电池效率的提升，使得每瓦组件的价格 逐渐下降

电气控制部分的价格也逐渐下降06 年 5月 08 年 5月 09 年 1月

43 元 / 瓦 30 元 / 瓦 15 元 / 瓦

3.3 元 / 度 2.5 元 / 度 1.7 元 / 度

组件价格

发电成本

注： 1.按每天 5 小时光照，一年 180 天晴天，组件 使用 20 年计算，则组件 总共 工作 18,000 小时 2.逆变器等电气控制部分按 15 元 / 瓦算

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四、光伏产业的未来四、光伏产业的未来

预计到 2012 年，我国光伏发电系统价格低于 0.9 元 / 度

预计到 2015 年，美国光伏系统发电价格为 0.1 美元 / 度（约 0.68 元 / 度）

另外新型太阳电池（薄膜电池）有望大幅降低光伏发电成本

而传统能源发电成本日益上升

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四、光伏产业的未来四、光伏产业的未来

中国光伏系统安装预计

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四、光伏产业的未来四、光伏产业的未来

全球能源消费组成 展望图

光伏将占世界能、能源的一半以上

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五、总结五、总结

随着晶硅发电系统成本的持续下降，光伏发电有可能替代传统能源发电

新型光伏技术可能加快光伏发电的普及

光伏产业发展的前景是乐观的

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建议建议

由于光伏行业投资一般比较大，绝大部分企业都希望上市融

资，以扩大规模，保持优势

选择技术过硬的光伏企业（亿晶、顺风、交大泰阳等）

优秀辅材生产商的上市（如铝浆、地坪漆等）

设备制造商利润率高，可以选择（捷佳创、绍兴精工、 48

所等）

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致谢致谢

符黎明，工学博士，硅材料专业，毕业于浙江大学硅材料国家重点实

验室，曾就职于浙江太阳谷能源应用科技有限公司（任副总工、生产

副总）和上海艾力克新能源有限公司（任副总经理兼总工，筹建了

50MW 太阳电池生产线），目前致力于晶硅太阳电池创业

谢 谢 大 家！谢 谢 大 家！