在無錫尚得演繹出
太陽能創(chuàng)富神化之后，受益于太陽能產(chǎn)業(yè)的長期利好，近年我國企業(yè)又新上了大批
晶體硅電池片項目，使年產(chǎn)能力迅速突破3200兆瓦，一躍成為全球最大的
光伏產(chǎn)業(yè)基地。在
光伏發(fā)電這個產(chǎn)業(yè)鏈上，電池片無疑是最具技術(shù)特質(zhì)、最具發(fā)展?jié)摿妥罹邘幼饔玫闹行沫h(huán)節(jié)。發(fā)展晶硅電池片項目，可以帶動
多晶硅料、拉棒切片、電池組件、發(fā)電工程、應(yīng)用產(chǎn)品和
光伏化工、光伏機械等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
一、多晶硅料
多晶硅料的價格從2004年的每千克24美元到現(xiàn)在的480美元，短短4年時間價格增長10倍，且有價無市、供不應(yīng)求，已成為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的瓶頸因素。造成這種局面的原因主要在于多晶硅料的提煉需要較大資金投入(新建多晶硅廠需投資100美元/千克)、較多能源消耗(每生產(chǎn)1千克多晶硅料需要耗電200-500度)和較高技術(shù)
門檻。目前國際上生產(chǎn)高純度多晶硅料的生產(chǎn)工藝85%以上采用改良西門子法。它是利用氯氣和氫氣合成HCl，HCl和
工業(yè)硅粉在一定的溫度下合成SiHCl3，然后對SiHCl3進行分離精餾提純，提純后的SiHCl3在氫還原爐內(nèi)進行
化學(xué)氣相沉積反應(yīng)得到高純多晶硅料。這種高純多晶硅料的純度要求較高，一般需達到99.9999%以上。在賣方市場和高額利潤的驅(qū)動下，近年我國江西賽維、洛陽中硅、四川峨嵋和新光硅業(yè)等企業(yè)大舉進入多晶硅料行業(yè)，預(yù)計總投資額近400億元，全部完成后可形成年產(chǎn)7萬噸的生產(chǎn)能力。隨著技術(shù)的發(fā)展，電池片每瓦用硅量也從05年的12g/W開始每年遞減5%，2010年將達到9.3g/W，業(yè)界的目標是將用硅量降低到6g/W。再加
薄膜電池的迅速發(fā)展，也將進一步緩解多晶硅硅料的供應(yīng)形勢。
二、拉棒切片中國太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)
多晶硅料需要轉(zhuǎn)化成
單晶硅棒或多晶晶錠后才能把它進一步加工成
硅片、電池和組件。單晶硅棒生產(chǎn)最常用的工藝就是直拉法。在這個過程中，多晶硅料放入
石英坩堝中，經(jīng)過加溫后緩慢融化，浸入一根具有一定晶向的籽晶，經(jīng)過縮頸、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾生長和
冷卻過程，完成一根單晶的生長過程。多晶晶錠生產(chǎn)最常用的工藝是
鑄錠法。在這個過程中，多晶硅放入石英坩堝中，經(jīng)過
加熱、融化、長晶、
退火和冷卻，完成一個多晶晶錠的生長過程。把單晶硅棒或多晶晶碇
切割成硅片，目前基本上采用的是多
線切割技術(shù)。將硅棒或
硅錠經(jīng)表面整形、定向、切割、
研磨、
腐蝕、
拋光、清洗等工藝,加工成符合特定要求的硅片。硅片的厚度已經(jīng)從2004年的主流厚度270um發(fā)展到現(xiàn)在的200um為主。目前，國際上部分廠家量產(chǎn)的硅片厚度可以達到180um。經(jīng)歷兩年左右的發(fā)展，硅片的利用率已經(jīng)提高了32%以上。由于拉晶爐和鑄晶爐比較便宜，且已基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，再加上技術(shù)門檻較低，因此，近年我國新上了一大批拉棒切片項目。但多晶硅料的制約瓶頸因素，也常使這些硅棒、硅錠和硅片企業(yè)陷入尷尬局面。
三、晶硅電池
拉棒切片的下一個環(huán)節(jié)就是生產(chǎn)
太陽能電池，太陽能電池分為晶體硅電池和
薄膜涂層電池兩大類。晶體硅電池占據(jù)了93%的市場份額，其中單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率最高,國內(nèi)已達到17.6%。多晶硅電池的轉(zhuǎn)換率也突破了16%。制造太陽能晶硅電池需要經(jīng)過很多工藝，其中包括硅片清洗、表面制絨、擴散制結(jié)、去磷硅
玻璃、等離子刻蝕、鍍
減反射膜和絲網(wǎng)印刷等。由于歐洲市場特別是德國市場的需求拉動，導(dǎo)致最近幾年國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域大規(guī)模投資。目前我國電池片生產(chǎn)企業(yè)已達60家，產(chǎn)能突破3200兆瓦，電池片總規(guī)模列世界第一。截至目前，中國光伏產(chǎn)業(yè)總計有無錫尚德、天合光能、河北晶澳、天威英利、南京中電、江西塞維、林洋新能和浙江昱輝等10家公司相繼在海外上市,IPO融資總額超過19億美元，總市值達178.65億美元，平均每家企業(yè)市盈率為49.47。與傳統(tǒng)電源集中發(fā)電、供電方式不同的是，太陽能電池具有便攜性、
離散性特點，更容易、更適合嵌入消費終端，這就為太陽能電池的應(yīng)用提供了廣闊的市場空間。盡管電池片每年以30%以上的速度增長，且目前價格也穩(wěn)中有升，成為國內(nèi)外投資熱點，但國際化團隊問題、高額投資問題和多晶硅料供應(yīng)問題，都是投資人所不得不慎重考慮的。
四、電池組件
為了滿足太陽電池的實際使用要求，須將若干單體電池按電性能分類進行串并聯(lián)，經(jīng)過封裝后組合成可以獨立作為電源使用的最小單元，這個獨立的最小單元稱為太陽電池組件。太陽電池組件由
光伏電池和
金屬框架、玻璃蓋片、電纜引線還有
粘結(jié)劑等組成。在封裝過程中，單體太陽電池之間是用金屬
導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)
焊接在一起的。目前常用的晶體硅太陽電池封裝一般是依次將鋼化白玻璃—EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)—光伏電池片—虹吸玻璃—EVA—PVF(聚氟乙烯)
復(fù)合膜疊起，放入層壓封裝機內(nèi)進行封裝，再組裝上導(dǎo)線、接線盒、邊緣
密封帶及金屬柜架，就完成了整套組件的封裝工藝。在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈條中,
太陽能電池組件封裝的資金和技術(shù)門檻最低。多數(shù)
設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化，且價格比較便宜。由于電池片越來越薄，為了減少破碎率，一些企業(yè)習(xí)慣依靠手工操作。采取OEM代工方式，可進一步減少流動資金占用。近年來，電池組件這一環(huán)節(jié)發(fā)展最為迅速。預(yù)計國內(nèi)涉及生產(chǎn)組件的廠商已經(jīng)達到6000多家,封裝能力已經(jīng)超過6000兆瓦。由于國際光伏市場迅速增長,在供不應(yīng)求的情況下,這些企業(yè)賺錢并不困難,但因為進入門檻不高,企業(yè)的利潤也必然會越攤越薄。
五、發(fā)電系統(tǒng)
光伏發(fā)電系統(tǒng)由電池方陣、蓄電池組、控制器和逆變器等組成。電池方陣是由多塊光伏電池組件串聯(lián)、并聯(lián)構(gòu)成的陣列,其作用是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。蓄電池組由多只蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)組成,其作用是貯存光伏電池方陣發(fā)出的電能,并可隨時向負載供電。控制器是防止蓄電池組被電池方陣過充電和被負載過放電,使蓄電池組使用達到最佳狀態(tài)的中心控制設(shè)備。逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備,其作用是將直流電轉(zhuǎn)換為單相或者三相交流電。由于電池組件是半導(dǎo)體材料,控制器和逆變器是電子設(shè)備,蓄電池是化學(xué)裝置,所以發(fā)電系統(tǒng)無轉(zhuǎn)動部件,運行可靠,故障率低，一次投資可保證20年不間斷供電。發(fā)電系統(tǒng)按運行方式可分為離網(wǎng)運行系統(tǒng)和并網(wǎng)運行系統(tǒng)兩大類。其中，離網(wǎng)運行系統(tǒng)主要用于為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠農(nóng)村、牧區(qū)和海島的農(nóng)、牧、漁民提供基本生活用電,為通信中繼站、沿海與內(nèi)河航標、氣象臺站及邊防哨所等特殊場合提供電源。光伏并網(wǎng)運行系統(tǒng)把太陽能轉(zhuǎn)化為電能,不經(jīng)過蓄電池儲能,直接通過并網(wǎng)逆變器把電能送上電網(wǎng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電是當今世界
太陽能發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。
六、應(yīng)用材料太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
投資光伏電池片項目，不僅帶動多晶硅料、硅棒、硅錠、硅片、電池組件、發(fā)電系統(tǒng)和應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)展，同時還需要大量的應(yīng)用材料和機電產(chǎn)品為其配套。低鐵玻璃由于具有
透光率高、反光率低、
機械強度大和耐腐蝕等特點，被廣泛應(yīng)用于
光伏組件的基
板材料。硅烷是生產(chǎn)單晶硅、多晶硅、
非晶硅等一系列含硅化合物的基本材料。在等離子增強化學(xué)氣相沉積工藝中，它生成一層減反射膜沉積在電池片表面。三氯氧磷用于在電池片的擴散過程中與氧氣反應(yīng)生成磷原子，磷原子又作為光伏電池的n型摻雜物，滲透到硅片表層形成PN結(jié)。同時它還廣泛應(yīng)用于制藥、染化、
塑膠助劑、
表面活性劑等行業(yè)。三氯氫硅是制備多晶硅料的主要原料,目前國內(nèi)市場上供不應(yīng)求,缺口較大,而生產(chǎn)三氯氫硅的主要原料是
硅粉、氯氣和氫氣,因此很適合在氯堿企業(yè)作為下游產(chǎn)品進行開發(fā)。光伏電池封裝用的
粘接材料一般是EVA
膠粘劑。它是一種
熱熔粘接
膠膜，常溫下并無粘性。只有經(jīng)過
熱壓時才發(fā)生熔融粘接和交接
固化。與光伏發(fā)電配套的逆變器、蓄電池、控制器、跟蹤器、聚光系統(tǒng)還有
LED燈等產(chǎn)品近年也有迅速發(fā)展。
新上晶硅電池片項目產(chǎn)業(yè)鏈長、技術(shù)水平高、發(fā)展前景大，具有很強的產(chǎn)業(yè)帶動作用。為了實現(xiàn)均衡配套發(fā)展，有必要加大硅烷、VEA和低鐵玻璃的研發(fā)與投資。同時，逐步實現(xiàn)拉晶爐、鑄晶爐、擴散爐、
燒結(jié)爐、絲網(wǎng)印刷機、PECVD、
磁控濺射機和
等離子切割機等光伏加工機械的國產(chǎn)機，也是降低光伏產(chǎn)業(yè)成本、促進光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的治本之策。
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