光伏产品、光伏产业你知多少？

今年6月4日，欧盟委员会宣布，从6月6日至8月6日对中国光伏产品征收11.8%的临时反倾销税，如果中欧双方未能在8月6日前达成解决方案，该税率将升至47.6%。作为世界最大的光伏产品生产国，我国近年来遇到了前所未有的困难，中国光伏产业到底怎么啦？我们对光伏产品和光伏产业又了解多少呢？

所谓光伏产业，即利用太阳能的最佳方式使光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为“光伏产业”，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。

尚德光伏研发中心大楼与北京新火车站

A读物取之不尽的太阳能资源

太阳能是一种资源丰富、清洁环保的可再生能源。从我国可开发的资源蕴含量来看，地球上可直接利用的太阳能约为2.1万亿千瓦，只需开发1%即达到210亿千瓦。从某种程度说，地球上的水能、风能、生物质能和化石能源都源自太阳能。太阳能光伏发电不需要占用更多额外的土地，屋顶、墙面都可成为其应用的场所，还可利用我国广阔的沙漠，通过在沙漠上建造太阳能发电基地，还可以直接降低沙漠地带直射到地表的太阳辐射，有效降低地表温度，减少蒸发量。我国西部地区现有沙漠化土地面积100多万平方公里，主要分布在太阳能资源丰富的西北和西南地区，假设将这些沙漠化土地的1％用来安装并网光伏发电系统，按目前较保守的100Wp/m2技术水平计算，装机容量即可达10亿千瓦。

根据各地接受太阳总辐射量的多少，我国太阳能资源情况可划分为五类地区。太阳能资源最丰富的地区是西藏西部，全年日照时数达2900～3400小时，仅次于撒哈拉大沙漠居世界第2位；太阳能资源最少的是四川、贵州、重庆等地（五类地区），全年日照时数为1000～1400小时；湖南属于四类地区，全年日照时数为1400～2200小时，年辐射总量3600MJ/m2－4200MJ/m2之间。

柔性薄膜太阳能电池的生产现场

B太阳能是怎样转变成电能的？

太阳能是通过“光生伏特效应”（即光伏效应）转变成电能的。光伏效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象，是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。晶体硅太阳能电池是一只硅晶体二极管，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴，从而在光照下形成开路电压，当在其两侧面引出电极并接上负载，就有“光生电流”流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率输出。

晶硅太阳能电池是怎样制成的？

晶体硅系太阳能电池的初始转换率较高，单晶硅太阳能电池的转换率是17%～20%，多晶硅太阳能电池是15%～17%。

　　C神奇的薄膜太阳能电池

除了晶体硅太阳能电池，随着科技的进步，越来越多神奇的太阳能电池被陆续研发出来了，太阳能可以做成像薄膜一样具有大面积、透明或彩色、柔软等特征。薄膜太阳能电池主要包括非晶硅薄膜太阳能电池、化合物半导体太阳能电池（砷化镓、硫化镉、硫化镉等）、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池等。

1.非晶硅太阳能薄膜电池

非晶硅太阳能电池（a-Si太阳能电池）是单质硅的一种形态，一般采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)方法使高纯硅烷等气体分解沉积而成的。非晶硅太阳能电池是在玻璃衬底上沉积透明导电膜，然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金属电极铝(Al)。光从玻璃面入射，电池电流从透明导电膜和铝引出。

非晶硅薄膜太阳能电池是将非晶硅以薄膜的形式沉积到导电玻璃或不锈钢等载体上形成的太阳能电池，它具有很高的光吸收系数，有更好的弱光性能和高温性能，它很薄（不到晶体硅太阳能电池的1/100），材料及制造成本低，且能大面积成膜，便于工业化大规模连续生产。采用双面玻璃封装的薄膜太阳能电池是理想的光伏玻璃幕墙材料，既能发电，又透光、美观，因此，包括光伏幕墙玻璃在内的太阳能薄膜电池与建筑结合，是非晶硅薄膜太阳能电池的重要发展方向。

2.铜铟镓硒和碲化镉薄膜太阳能电池

除了非晶硅薄膜太阳能电池，目前应用较广的还有铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。碲化镉薄膜太阳能电池由于镉具毒性，对环境的危害制约了它的发展；铜铟镓硒可在柔性基板上镀膜，制成的大幅面彩色及透明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池直接与建筑材料整合于一体，以期应用于能发电的建筑物玻璃幕墙，市场潜力巨大，铜铟镓硒薄膜太阳能电池有望成为今后薄膜电池发展的主流方向之一。

D让光伏走进千家万户——光伏建筑一体化

让光伏走进平常百姓家庭，既是节能减排和全面建成小康社会的重要举措，也是中国光伏产业摆脱当前困局的努力方向，将光伏和建筑有机结合（即光伏建筑一体化）是未来光伏应用中最重要的发展方向之一。

光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合，另一类是光伏方阵与建筑的集成。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式；光伏方阵与建筑的集成是光伏建筑一体化的一种高级形式，光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。光伏建筑一体化作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点，其发展前景十分广阔。

今年6月7日，李克强总理考察邢台光伏企业时说，除了稳住国际光伏市场，重要的是启动国内市场，消化产能。国家制定了促进光伏发电的政策，包括发展分布式光伏发电，鼓励单位社区家庭使用光伏发电装置，给光伏发电电量补贴、税收优惠，电网为光伏发电并网提供便利。中国作为世界上最大的光伏产品生产国，自己国内的光伏应用市场却还处于起步阶段，有着巨大的市场潜力和发展机遇，我国的光伏产业和太阳能利用必将迎来更加美好的明天。

(作者系长沙理工大学能源与动力工程学院博士、副教授)