电力设备：太阳能行业报告之一前景广阔(2)

　　太阳能直接电利用就是太阳能电池，用于电子手表，电子仪器，人造地球卫星，太阳能动力卫星站，太阳能光伏发电站。间接电利用就是太阳能热发电站。

　　太阳能电池的主要优点是：光能转换为电能，而电能的应用面最广和最方便，工作寿命长，结构简单而紧凑，比功率高，运行方便可靠，不需运行和维修费用。主要缺点是：效率较低，每平方米太阳能电池所发出的功率约为100W，因而需要大面积的太阳能电池阵列，初始投资高，当无阳光而仍要求用电时，需配备蓄电池。

　　同一种半导体材料制成的PN结太阳能电池，理论效率不超过30%，而采用不同禁带宽度的材料制成多个PN结的太阳能电池，理论效率可高达不超过60%以上。

　　太阳能光电转换电池主要分为两类，一类是晶体硅电池，包括单晶硅(sc-Si)电池、多晶硅(mc-Si)电池两种，它们占据约93%的市场份额；另一类是薄膜电池，主要包括非晶体硅(a-Si，使用的是硅，但以不同的形态表现)太阳能电池、硒光太阳能电池、化合物(砷化镓GaAs、硫化镉CdS、硒铟铜CuInSe、碲化镉CdTe、铜铟镓硒CIGS)太阳能电池，有机半导体太阳能电池等，这类电池占据7%的市场份额。

　　利用太阳能电池的光伏发电系统一般由太阳能电池方阵及支架、蓄电池、控制器、逆变器等部分组成。太阳能电池组件是最小的、可直接供电的单元，组件功率一般为几十至几百瓦不等。许多组件进行串、并联可组成太阳能电池方阵，目前电池方阵功率超过10千瓦，面积大于100平方米。数百个太阳能电池方阵串、并联，构成10MW以上的光伏电站。

　　目前，太阳能电池基本上以高纯度硅料作为主要原材料，简称硅基太阳能电池。硅基太阳能电池又分为晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池一直是主流产品，其中多晶硅太阳能电池自1998年开始成为世界光伏市场的主角。但是由于晶体硅太阳能电池所需的原材料高纯多晶硅价格飙升，制造晶体硅类太阳能电池能耗大，要大幅度地降低太阳电池的制造成本，还必须发展非晶硅太阳能电池。晶体硅与非晶硅太阳能电池及其产品的优缺点见下表1：

　　从上表可以看出，非晶硅太阳能电池虽然在转换效率方面略逊于晶体硅太阳能电池，但制造成本低廉、能耗小是晶体硅太阳能电池不能比的。

　　非晶硅太阳能电池特点是节省硅材料，厚约1μm的非晶硅薄膜，可吸收阳光中的大部分可见光，对可见光灵敏。制造玻璃硅的能耗小，设备比较简单。容易制成联式复合结薄膜太阳能电池，以提高效率。易于形成连续的大规模生产线。非晶硅太阳能电池效率已达14.6%。目前面积大于1平方米，光电转换接近9%的大型非晶硅太阳能组件已研制出来。非晶硅太阳能电池的自然衰降率与电池的材料、工艺和结构有关，呈现指数型衰降，第一年效率约衰降10%—20%不等，以后逐年减少。克服或者减少非晶硅太阳能电池的自然衰降，是世界光伏器件领域一个亟待解决的难题。

　　单晶硅太阳能电池是目前最成熟、最稳定、最可靠、应用最广的太阳能电池。从冶金硅制备到多晶硅，用直拉法和区熔法都可以得到纯度较高的单晶硅锭。单晶硅太阳能电池的理论效率高于25%。

　　多晶硅太阳能电池的大量采用是因为拉制单晶硅需要消耗大量能源以及昂贵的高纯石英坩锅。薄膜多晶硅太阳能电池效率已大于10%。铸锭多晶硅太阳能电池用石墨坩锅把熔融硅定向冷却获得多晶硅锭，铸锭多晶硅太阳能电池效率已达17—18%。与拉制单晶硅相比，铸锭多晶硅生产周期短、产量大、价格低。片状多晶硅太阳能电池是用滴转法制成的，效率已突破10%。带状多晶硅太阳能电池是直接从硅液中拉出多晶带作为电池的基体材料，然后用激光切割成方形太阳能电池基片。带状多晶硅常称为半晶硅，平均效率已突破10%，采用硅筒法带状多晶硅太阳能电池效率已达到12—15%，具备产业化条件。