半导体皇冠明珠之争：光伏 VS LED

光伏和LED都属半导体光电技术的范畴，前者的基本原理是由电产生光，后者的基本原理是由光产生电，它们的核心部分都是PN结。本篇主要从上下游产业链对晶硅太阳电池和LED进行简单的比较分析。

一、产业特征对比

两者都是以减少碳排放为宗旨：光伏是可再生清洁能源，改变了能源利用方式；LED能节约能源，提高了能源利用效率。

二、发展历程对比

二者都受补贴政策的影响，在中国的发展历程比较相似，先从下游开始发展，然后再向中上游延伸，其中最主要的原因主要是两点：一是下游技术含量相对偏低，二是下游的产业投资相对偏小。2010年前后，两个行业都先后经历了一轮低潮期，期间有相当数量的企业被迫停产甚至破产，但经过近10多年的快速发展，这两个行业成为了目前我国基本掌握全产业链技术的为数不多的行业。

三、产业链对比

光伏行业：硅料、硅棒和硅片一般被认为是上游，电池和组件是中游，系统应用是下游，如图一所示。

　　图一光伏的产业链示意图

LED行业：蓝宝石衬底、外延生长一般被认为是上游，芯片工艺和封装是中游，产品应用是下游，如图二所示。

　　图二LED的产业链示意图

根据整体产业链，光伏和LED都可大致分为上中下游，技术难度和相应的投资成本都是从下游往上依次增加。

四、各环节技术对比

单晶硅棒和蓝宝石单晶的制备非常相似，前者一般是CZ法，后者一般用泡生法，其基本原理相同，差别在于：泡生法在等径生长时，晶身部分是靠不断降温形成结晶动力生长，而不采用提拉技术；晶棒制备后，两者都需要进行切片，一般都是采用线切割技术，只是两种材料性能存在差异，工艺、设备参数会有不同。

太阳电池和LED的核心都是PN结，但其制备技术不同。晶硅太阳电池一般是采用扩散的方法，在硅片的表面形成反型层，硅片除了具备PN结一个极（p或n）的功能，还起到器件的基础支撑作用；而LED的蓝宝石衬底只起到基础支撑作用（当然，它和外延材料的晶格匹配性能是必需具备的），PN结都是在它上面分别沉积不同导电类型的薄膜材料形成。

和LED芯片相比，太阳电池的尺寸较大，所以可以采用普通的方式完成电极的引出和焊接，但LED芯片的尺寸很小（0.3mm2左右），所以需要使用精密的设备，经过比较复杂的高精度工艺处理才能完成正负电极的制作，然后通过很细的金线与外部的电极引脚相连，例如图二中，一般芯片右下角圆形为正极，左上角另外一个是负极。

电池制备完成后，在组件车间进行串并联连接后封装，就完成了组件的制备；LED芯片制备好之后，还需要经过比较复杂的封装工艺，例如电极引出、荧光粉涂敷、环氧树脂透镜密封等，才算制备完成了一个灯珠，然后下游厂家再根据产品的实际类型，进行二次封装设计，一般一个产品都会用使用多个灯珠。

上述只是对两种产品的制备进行了简单的说明，实际每个环节都有非常多的技术细节，技术门槛和技术含量都是非常高的，两种产品能最终进入普通老百姓的视线，可以说是集中了上下游产业界的集体智慧。

五、产能标准对比

光伏行业硅料阶段一般以吨计算，中游一般以W计算，评估标准一般是多少条生产线，例如一条晶硅电池生产线产能约30MW。（按照目前行业的一般标准，一瓦电池或组件对应的硅材料大约为5g）

LED行业技术难度最大的是材料外延，现在一般采用MOCVD（metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积）外延技术，所以一般以MOCVD设备的台数衡量外延片的产能，芯片阶段一般用芯片的数量来衡量。

六、技术成熟度对比

我国已基本掌握整个光伏产业链的主要技术，但和欧美日发达国家相比，部分关键技术还存在一定差距，例如高纯硅料提纯技术，银浆制备技术等；另外，一些设备还需进口，例如丝网印刷机，高精度测试仪等；

和光伏相比，LED产业链中的技术瓶颈主要集中在外延阶段，目前外延设备基本是完全进口，国产MOCVD设备在产能和均匀性方面还有很大差距，另外，外延所需的关键原材料——MO源和部分精密设备，如高精度光刻机，还主要依赖进口，此外，LED外延和芯片设计技术还面临国外专利保护的壁垒。

对比小结

光伏和LED有很大的相似之处，二者在我国的发展基本同步，都属于清洁能源领域，从技术层面来说，两者都属于半导体行业的范畴，很多传统的半导体技术可被参考，或直接沿用，让我们期待这两个朝阳产业都能得到更快更好的发展。