我國太陽能電池制造設備的現狀及發展

朱新剛+董衍雙

摘 要：太陽能是取之不盡的天然可再生清潔能源，尤其是在媒體、石油等能源開發枯竭之后，太陽能的開發和應用受到了各領域的高度重視。通過太陽能電池能夠將太陽能轉化成可用能源并存儲起來，從而為用戶提供更多的清潔能源。本文首先介紹了太陽能電池技術的發展選擇，其后針對當前太陽能電池產業發展中存在的問題進行了詳細分析，最后針對既有問題提出相應的解決對策，以期為中國太陽能電池市場發展提供更多的理論參考。

關鍵詞：太陽能電池；行業現狀；技術發展

隨著社會經濟建設和物質生活水平的提高，傳統能源如煤、石油等儲量急劇下降，并且面臨開發枯竭的現狀。同時傳統能源在使用過程中會產生大量溫室氣體，造成生態環境和人居環境質量下降。在綠色能源開發中，太陽能屬于零污染、零成本的天然可再生資源，因此太陽能開發應用技術已經成為二十一世紀能源技術發展的重要內容。

一、太陽能電池的發展現狀

太陽輻射總量龐大，但是能流密度卻非常低，尤其是在北回歸線位置，全年能流密度僅為200W左右。而且由于受到氣候條件、地理位置等因素影響，太陽能輻射不夠穩定。為了獲得更加穩定的太陽輻射能源，首先需要在蓄能技術上進行研究。太陽能電池能夠有效收集太陽能，并且利用光伏效應將光能轉變為電能，并利用太陽能電池進行存儲。

光伏發電是太陽能技術開發的核心要素，早在19世紀70年代，太陽能技術就已成為獨立的研究體系，太空能源供應就是通過太陽能電池實現的。根據制造材質不同，太陽能電池可以分為硅基類、化合物類、染料敏化類以及有機薄膜類電池。目當應用范圍較廣的是硅基類太陽能電池，其中又分為單晶硅、多晶硅、非晶硅等不同類型。單晶硅太陽能蓄電池輻射能轉換效率達16%-20%，多晶硅則為14%-16%，非晶硅僅為5%-7%。硅基太陽能電池中多晶硅成本較低，而且輻射能轉化率較高，具備較為成熟的生產工藝，因此在光伏產業中占據主導地位，多晶硅電池是目前太陽能技術應用領域的主導產品。

近年來，國家光伏產業獲得了長足發展，年增長率為30%左右，而且這一勢頭還有不斷上升趨勢。發展至2011年，國內光伏發電產量已經占據世界總產能的50%，光伏總需求量達2.75GW，成為世界第三大光伏開發市場。自2011年之后，由于歐元區經濟經濟政策發生變化，不少歐洲國家減少了對太陽能產業的政策性補貼，進而造成市場發展停滯。在我國太陽能終端市場尚未正式建立和啟動，因此，對于多晶硅的需求量出現下滑趨勢。隨著新能源開發應用技術的不斷加速，太陽能電池技術含量不斷增加，我國政府對于新能源出臺了一系列的補貼政策，促進了太陽能產業的強勢發展。

二、中國太陽能電池發展存在的問題

（一）原材料及產品問題

我國單晶硅產量占全世界總產量的六成左右，但是整體生產成本bo美國價明顯偏高。目前，我國尚未掌握硅晶生核心產技術，在技術方面過于依賴進口。而且在硅晶產品的切片、拉棒設計中，主要生產設備依賴歐美國家進口，國內企業主要承擔組裝任務，成品主要銷往國外。國內太陽能廠家，主要產品為電池片組裝技術含量較低，因此，對于產業發展造成不利影響。從當前生產現狀來看，主要表現為“兩頭在外”，缺乏核心技術支撐，雖然產業發展步伐有所加快，但是整體趨勢不夠平衡。這一現象折射出的問題根源在于我國大量能源被消耗，造成嚴重的環境污染和資源耗費，但是綠色能源輸出卻主要供應給該歐美國家。

（二）全球產能過剩問題

近年來，光伏產業獲得了空前發展，產能大量增加。從2015年公布的數據來看，全球光伏產能已經突破35.9GW，僅意大利在十年內就建成3.3GW光伏發電設施，全球整體發展趨勢迅猛。但是從市場需求來看，全球整體需求量約為18.6GW。2011年多晶硅全球產量約為20×104t，但太陽能重點開發需求僅為15×104t，，也就是說多晶硅市場投放量較需求量多5×104t。

（三）污染和能耗問題

多晶硅生產制造中會形成大量肥水，其中主要物質有氯化氫、氯硅烷低沸物、不凝氣等有害物質。在晶體加工過程中還會產生有害的工業粉塵，這些污染物對于水土環境、空氣質量都會造成不利影響，破壞生態平衡。相關數據顯示，一噸多晶硅生產過程中會形成四氯化硅8噸，這一數據非常龐大。四氯化硅具有強烈的毒性和腐蝕性，對環境污染存在嚴重威脅。尤其是在單晶硅產量不斷增加的背景下，四氯化硅污染已經引起了世界環境部門的高度重視，四氯化硅的無害化處理已經成為影響多晶硅產業的發展的重要因素。

三、我國太陽能電池制造設備發展方向及展望

（一）光伏設備發展方向及優勢

當前，太陽能電池制造設備有50%左右為國產設備，但是關鍵技術仍掌握早歐美等國。這就需要在光伏設備制造中進一步提高產業技術含量，在工藝設計上不斷升級，提高設備穩定性。設備商需要與國內光伏企業結成戰略聯盟，積極引入先進工藝，升級技術設備，以此實現技術改造，優化工藝流程，改變以往設備制造和工藝研發相脫節的現象，市場技術和工藝的協調發展。

由于本土市場需求不斷增加，預計在未來幾年內，國家光伏產業發展會獲得突破性進步。產業發展的核心焦點在于工藝和設備技術的同步升級，以自由設備為基礎，才能在產業競爭中獲得優勢。相對于IC行業來說，光伏技術的要求稍低，這也為國內中低端設備的發展創造了有利條件。

（二）我國太陽能電池制造設備趨勢展望

當前，太陽能電池制造設備有95%原件依靠進口，面對這一問題，在未來發展中要積極開發國內市場，以應對復雜的國際環境所造成的不利影響。政府對于可再生資源的開發和應用相繼出臺了不少支持政策，對國內太陽能技術產業發展給予了大力支持。據國內太陽能協會發布的數據顯示，太陽能電池設備市場銷售價值已經占據半導體設備市場的81%以上，已經有四十余家企業專門從事太陽能電池設備技術研發，從這些變化來看，未來我國太陽能電池制造設備產業整體發展利好。

結語：

早在十二五期間，我國政府針對多晶硅生產高能耗、高污染的現狀將其從鼓勵項目名錄中除名，進而對單晶硅生產給予了高度重視，發展高科技單晶硅產業有利于控制太陽能電池的制造成本，提高光能轉化效率，創造經濟效益和社會效益的同時，進一步保護生態環境，實現產業規模化發展。

參考文獻：

[1]楊勇，馮偉泉，劉業楠，徐焱林.太陽電池片間隙區域充電電場的數值計算[J].航天器環境工程.2016（06）

[2]王惠.光伏組件電池片光致衰減特性的研究[J].新型工業化.2017（01）

[3]趙崇凌.光伏設備的國產化已成規模[J].電子工業專用設備.2015（04）

作者簡介：

姓名：朱新剛，出生年月：19880702，性別：男，民族：漢，籍貫：陜西咸陽，當前職務：設備維護，當前職稱：助理工程師，學歷：大專，研究方向：太陽能光伏電池.