我国的太阳能电池研究比国外晚了20年,尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入,但投入仍然不够,与国外差距还是很大。国内的研究机构主要集中高校和中科院等单位,其研究领域主要在薄膜电池、燃料敏化、碲化镉、CIS电池方面。其效率还不高,离产业化更远。
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中国光伏电池实验室效率 (STC:AM1.5,1000Wp/ m2,25℃) | |||
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太阳电池类型 |
最高效率(%) |
研究单位 |
面积(cm2 ) |
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单晶硅电池 |
20.4 |
天津电源研究所 |
2×2 |
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18 |
无锡尚德 |
12.5×12.5 | |
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GaAs电池 |
29.25 |
天津电源研究所 |
1×1 |
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CIGS |
14.3 |
南开大学 |
0.87 |
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CdTe |
13.38 |
四川大学 |
0.502 |
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染料敏化电池 |
7.4 |
中科院等离子所 |
10.2 |
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多晶硅薄膜 |
7.8 |
中科院广州能源所、中山大学 |
1×1 |
世界和中国商业化的太阳电池对比
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国外 |
转换效率(%) |
国内 |
转换效率(%) |
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单晶硅太阳电池 |
17 厚度~180mm |
单晶硅太阳电池 |
17 厚度 ~200mm |
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多晶硅太阳电池 |
16 厚度~180mm |
多晶硅太阳电池 |
16 厚度 ~ 200mm |
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三结非晶硅电池 Uni-Solar |
8~10 |
双结或单结非晶硅电池 |
4~6 |
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CIGS |
14.3 |
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CdTe |
9 |
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高效黑电池 |
23 |
美国Sun Power |
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HIT |
22.3 100.5 cm2 |
日本Sanyo |
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背接触太阳电池 |
20.1 |
Sharp公司 |
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带硅电池 |
>15 |
德国RWE,美国Astropower |
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4、可再生能源和光伏中长期发展规划
按照国家发改委编制的《可再生能源中长期发展规划》,到2010年太阳能光伏发电总容量30万KW,其中偏远农牧区应用20万KW,建筑物和公共设施应用8-10万KW,大型并网光伏电站2万KW,其他商用应用3万KW。2020年光伏发电总容量180万KW,其中偏远农牧区应用50万KW,建筑物和公共设施应用100万KW,大型并网光伏电站20万KW,其他商用应用10万KW,到2020年我国光伏发电总容量220万KW。并建设重点如下:
(1)采用户用光伏发电系统或建设小型光伏电站,解决偏远地区无电村和无电户的供电问题,重点地区是西藏、青海、内蒙古、新疆、宁夏、甘肃、云南等省(区、市)。建设太阳能光伏发电约10万千瓦,解决约100万户偏远地区农牧民生活用电问题。到2010年,偏远农村地区光伏发电总容量达到15万千瓦,到2020年达到30万千瓦。
(2)在经济较发达、现代化水平较高的大中城市,建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施,首先在公益性建筑物上应用,然后逐渐推广到其它建筑物,同时在道路、公园、车站等公共设施照明中推广使用光伏电源。“十一五”时期,重点在北京、上海、江苏、广东、山东等地区开展城市建筑屋顶光伏发电试点。到2010年,全国建成1000个屋顶光伏发电项目,总容量5万千瓦。到2020年,全国建成2万个屋顶光伏发电项目,总容量100万千瓦。
(3)建设较大规模的太阳能光伏电站和太阳能热发电电站。“十一五”时期,在甘肃敦煌和西藏拉萨(或阿里)建设大型并网型太阳能光伏电站示范项目;在内蒙古、甘肃、新疆等地选择荒漠、戈壁、荒滩等空闲土地,建设太阳能热发电示范项目。到2010年,建成大型并网光伏电站总容量2万千瓦、太阳能热发电总容量5万千瓦。到2020年,全国太阳能光伏电站总容量达到20万千瓦,太阳能热发电总容量达到20万千瓦。
另外,光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域也达到了广泛应用。预计,国内在未来3-5年后将迎来光伏发电的应用热潮。
5、存在障碍与建议
尽管我国光伏产业的发展目前处于历史发展的良好时机,但依然存在着制约产业迅速发展的不利因素和障碍,具体表现在:
1. 高纯硅材料严重短缺(95%进口)。
2. 主要市场目前在国外(95%以上出口)。
3. 国内太阳电池生产能力迅速膨胀,2007年全国太阳电池生产能力达到 2.0 GW。
4. 成本仍然偏高(独立发电系统初投资 8-10万元/KW,并网发电系统投资 6-8万元/KW,发电成本3.5-5元/KWh),商业化市场的发展受到限制。
5. 光伏发电的配套技术还不成熟。如:并网逆变/控制产品还没有实现自主研发商业化生产,产品可靠性低、主要依赖进口;独立系统中的蓄电池技术还不过关,寿命低。
6. 国内光伏市场急需扩大。
7. 目标偏低。中国制定的光伏发电发展目标偏低。
8. 尽管鼓励光伏发展的相关政策已经出台,但无具体的可操作性,如:无并网电价。
• 针对以上障碍和问题,我们提出对发展我国光伏产业的以下建议:
• 1)、将太阳能光电利用提高到战略地位考虑;
• 2)、增加太阳能电池的研发投入,积极培养研发和产业人才;
• 3)、集中力量,引进消化吸收。从太阳能级硅材料入手,建立硅材原料供应基地,解决原材料短缺问题;
• 4)、继续实施西部无电地区和缺电地区光伏发电计划,以2002年10MW计,每年以5-10%的速率递增;
• 5)、在城市实施并网发电计划,制订太阳能光伏发电的配额利用计划,以延缓化石能源枯竭的期限;
• 6)、对光伏企业实施政策倾斜,鼓励产业发展。
(赵玉文 北京太阳能研究所研究员 舒杰 中国科学院广州能源研究所副研究员)