太阳能电池制造行业风险分析报告.doc

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1、2009年太阳能电池制造行业风险分析报告摘 要太阳能电池行业是利用光生电动势效应(或称光伏效应)将太阳能直接转换成电能的电池装备制造业。按产品路线可以分为:晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池。其中,晶体硅太阳能电池主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池;而薄膜太阳能电池主要包括非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池和化合物(砷化镓、硫化镉、硒铟铜、碲化镉、铜铟镓硒)太阳能电池。在全球重视新能源发展的大环境下,依托丰富的硅资源,我国太阳能电池制造行业于近年呈现飞速发展。一、行业规模近年来,我国太阳能电池行业保持高速发展,太阳能电池企业总资产平均增长145

2、%以上,营业收入平均增长158%以上。数据来源:世经未来整理2005-2008年第三季度中国太阳能电池行业规模分析但在2008年,我国太阳能电池行业受经济危机、美元贬值等因素的影响非常明显,我国太阳能电池企业的主要市场在海外,在忍受国外订单下滑的同时又要承担汇率变化造成的损失。截止2008年11月,我国太阳能电池行业资产规模缩减为34.08亿美元;行业的营业收入仅为8.70亿美元。以上数据均处于历年来的最低水平。二、中国太阳能电池行业供给分析(一)供给总量分析2006年,我国太阳能电池产量370MW,产能1200MW,同比增长180%。2007年,我国生产的太阳能电池总量已经达到1088MW,

3、安装的组件超过1717MW,中国太阳能电池生产总量已经位居世界第一,超过日本、欧洲和美国。2008年受金融风暴的影响,全球经济正在经历一个困难的寒冬。近几年保持高速增长的中国太阳能电池产业也感受到一丝寒意。尽管如此,2008年中国太阳能电池产业依旧受到业内厂商和投资者的青睐。2008年中国太阳能电池产量已达到2280MW,相比2007年中国太阳能电池产业依旧保持较高的增长速度。2006-2007年我国太阳能电池产量单位:MWp/年序号公司名称2006年2007年产量排序产量排序1无锡尚德157.51327.012保定英利35.03142.523河北晶澳25.05113.234江苏林洋25.05

4、88.045南京中电54.0278.056苏州阿特斯25.0555.067宁波太阳能30.0445.078常州天合光能7.0-37.089江阴浚鑫14.0735.0910常州亿晶-30.01011交大泰阳216251212无锡尚品-171313深圳拓日8.0(a-6)810.0(a-8)1414上海超日-10.01515上海太阳能科技2.0-8.01616浙江向日葵光能-81617云南天达7.087.01718杉杉尤利卡3.0-7.01719北京中轻0.5-7.01720深圳珈伟-5.018其他24(a-6)-33.3(a-20.3)-合计438(a-12)-1088.0(a-28.3)-资料

5、来源:国家发改委,世经未来整理(二)供给结构分析我国太阳能电池产量在2008年达到了2280MW,依然位居世界第一。我国的太阳能电池产业主要由下表中的8家海外上市公司支撑。这家海外太阳能电池上市公司的总产量在2008年达到了1720MW,占全国太阳能电池总产量的75.4%。2008年8家海外上市公司太阳能电池产量公司2008年产量(MW)阿特斯53中电光伏135江阴俊鑫50江苏林洋191无锡尚德553常州天合196保定英利新能源244河北晶澳298总计1720资料来源:世经未来整理就产品结构而言,我国生产的太阳能电池主要还是晶体硅太阳能电池,占比估计超过95%以上,而薄膜太阳能电池虽然发展机遇

6、良好,但是占比依然较小。(三)2009-2012年中国太阳能电池供给预测由于受金融危机影响,国内太阳能电池生产厂家均采取大范围停产,预计2009年我国太阳能电池产量为3143 MW,同比增长37.85%,增速呈现大幅回落。2010年经济回暖后,我国太阳能电池产量将再次回升,2011年以后,增速放缓。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2012年中国太阳能电池产量的变化情况三、中国太阳能电池行业需求分析(一)需求总量分析由于国家对太阳能电池产业的扶持力度有限,所以我国国内对太阳能电池产品的需求一直不甚理想,2007年全国的太阳能电池需求仅为87MW,2008年由于重工业环境走势疲软,下游需

7、求增量不明显,全年需求量预计为103MW,同比分别呈现79%、17.5%的增速。(二)需求结构变化分析我国对太阳能电池产品的需求和世界情况相近,主要以晶硅太阳能电池为主,占总需求的95%以上。(三)2009-2012年中国太阳能电池需求预测从目前国内经济及政策环境来讲,短期内我国还缺乏太阳能电池行业需求的综合环境,未来两年我国太阳能电池需求将维持基本平稳。预计2009-2012年,我国太阳能电池需求量将从145MW增至452MW,同比增速基本保持在45%左右。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2012年中国太阳能电池产量需求情况四、中国太阳能电池行业供需形势分析(一)供需平衡分析1、2

8、008年国际供需平衡分析近年来,国际太阳能电池行业基本处于供不应求状态。2008年由于受金融危机影响需求增速呈现大幅下降,供需缺口有所缩小。预计2008年,国际太阳能电池供应量为6400MW,而国际太阳能电池需求为13010MW,供需缺口为6610MW。这组数据说明国际经济危机对全球太阳能电池行业的冲击较大,国际太阳能电池需求的增长速度同比出现明显放缓,同比增速仅为5.77%,低于07年37.92个百分点。2、2008年国内供需平衡分析由于国家对太阳能电池行业的补贴政策与欧美等国家仍有差距,所以国内的太阳能电池市场一直需求不足。其直接后果是:整个中国的太阳能电池行业都属于外向型行业,95%的太

9、阳能电池产品出口,主要销往德国,日本和美国等国。2008年国内太阳能电池需求估计103MW,而国内太阳能电池供应量预计为2280MW,已经达到全球第一的规模,供大于需情况严重。(二)供需平衡预测1、2009-2012年国际供需平衡预测近年来,由于需求市场旺盛,太阳能电池产业一直保持供不应求。2008年,由于国际经济环境恶化,国际太阳能电池需求增长速度大幅放缓,从而使供给缺口大幅缩小。由于遭受经济危机打击严重,短期内太阳能电池需求将不会呈现大幅变动,供需缺口将得以弥补,预计到2012年,全球太阳能电池供需将基本平衡。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2012年国际太阳能电池供需变化情况2

10、、2009-2012年国内供需平衡预测预计在未来几年,随着国内需求状况的改善,国内消费将有所增长,但短期内国内消费仍占少数。同时,在各国太阳能光伏行业补贴政策支持下,国外需求也将回升,我国太阳能电池出口将恢复增长,外向型经济仍为未来几年的趋势。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2012年国内太阳能电池供需变化情况五、中国太阳能电池行业进出口分析(一)进出口数量分析及预测1、出口数量分析及预测近年来,我国生产的太阳能电池超过90%的产品都出口,国内市场所占份额很小,大部分都出口到欧洲的德国、西班牙等地,一部分出口到日本和美国。2008年,估计太阳能电池出口量会达到2177MW,占总产量比

11、例为95.5%。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2012年我国太阳能电池出口变化情况2、进口数量分析及预测由于我国国内对太阳能电池的需求极小,在2008年预计为103MW,而2008年的太阳能电池供应就达到了2280MW,2008年国内需求仅占国内供应的4.5%。我国的太阳能电池行业属于外向型行业,其太阳能电池产品有95%以上出口到其他国家。因此,国内太阳能行业严重地供大于求,我国每年的进口数量极为有限。(二)进出口价格变化分析及预测1、出口价格分析及预测在2006年之前,由于多晶硅价格上涨了165%,我国太阳能电池的出口价格在2006年的第二、三季度飞涨到了5$/W的历史最高价,虽

12、然在2006年第四季度有明显的滑落,但是价格也超过4$/W。2007年,多晶硅价格的升幅放缓而相关国家的光伏产业扶持力度加强,我国太阳能电池的出口价格回落到了3.47$/W。由于国际经济危机的影响,自2008年下半年开始,整个太阳能电池产业持续走低,硅片现货价格由58元/片跌至40元/片,电池片价格由年初的3.47$/W跌至2.63$/W。资料来源:公司数据,世经未来整理2006-2010年我国太阳能电池出口价格变化情况预计在2009年,整个太阳能电池产业将会持续走低,而电池片价格预计会跌至2.41$/W。预计由于转换效率的提高和各国政策的扶持,太阳能电池的价格将会降至2$/W以下,真正为大众

13、所接受。2、进口价格分析及预测由于我国每年进口太阳能数量极为有限,缺乏相关统计。六、行业财务情况2008年,我国太阳能电池制造业的盈利能力略有上升;2008年,我国太阳能电池制造业的营运能力有较明显下降;2008年,我国太阳能电池制造业的偿债能力略有下降;2008年,我国太阳能电池制造业的发展能力仍较强。总体来说,受国际金融危机和国内经济增长放缓等因素的影响,2008年我国的太阳能电池制造业的财务状况比2007年有所恶化。七、行业风险提示太阳能电池行业由于其自身的行业特性,具有多方面的风险因素,包括:宏观经济波动风险、政策风险、技术风险、供求风险、区域风险、产品结构风险等。由于目前我国太阳能电

14、池企业的规模相对于其他行业而言还是相对较小,且企业主要面向海外市场,较国内其他行业企业遭遇更多更复杂的环境,因此每个层面的风险对行业都关系重大,都需要生产企业和投资者密切关注。八、2009年行业授信建议2008年,我国太阳能电池行业的发展遭遇了前所未有的寒流:受金融危机影响,国外消费者的需求降低,致使出口大幅下降;需求的疲软导致企业大面积停产、减产。总体来说,我们建议2009年对于太阳能电池行业的信贷总体原则是:关注拥有完整产业链的太阳能电池企业的信贷需求,鼓励生产晶体硅太阳能电池、非晶硅薄膜电池企业的信贷项目,支持多元化合物太阳能电池企业的信贷项目,谨慎对待新型太阳能电池企业的信贷项目。目

15、录第一章 太阳能电池行业概述1第一节 太阳能电池行业定义1一、太阳能电池行业定义1二、太阳能电池发电的原理分析1三、太阳能电池发电的特点分析2第二节 太阳能电池行业分类2一、单晶硅太阳能电池2二、多晶硅太阳能电池3三、薄膜太阳能电池4四、聚合物多层修饰电极型太阳能电池6五、染料敏化纳米晶太阳能电池6第二章 2008年太阳能电池行业发展环境分析8第一节 2008年宏观经济环境分析8一、国内宏观经济环境8二、国际宏观经济环境15三、国外宏观经济环境对行业的影响26第二节 2008年太阳能电池行业政策环境分析26一、重点政策汇总26二、重点政策及重大事件分析28三、政策未来发展趋势31第三节 200

16、8年太阳能电池行业社会环境分析32一、行业发展社会环境概述32二、具体社会环境分析33第三章 太阳能电池行业技术比较及分析35第一节 不同材料太阳能电池技术现状35一、单晶硅太阳能电池35二、多晶硅太阳能电池35三、薄膜太阳能电池36四、聚合物多层修饰电极型太阳能电池39五、纳米晶太阳能电池39六、不同材料太阳能电池技术比较分析39第二节 太阳能电池技术未来发展方向综述40一、商业化电池效率不断提高41二、晶体硅太阳能电池的研究方向41三、硅基薄膜太阳能电池的研究方向41四、CdTe太阳能电池的研究方向42第四章 2008年太阳能电池行业发展情况分析43第一节 2008年太阳能电池行业规模分析

17、43一、全球太阳能电池行业规模43二、中国太阳能电池行业规模43第二节 2008年太阳能电池行业供给分析及预测44一、全球太阳能电池行业供给分析44二、中国太阳能电池行业供给分析48第三节 2008年太阳能电池行业需求分析及预测51一、全球太阳能电池行业需求分析51二、中国太阳能电池行业需求分析54第四节 2008年中国太阳能电池行业进出口分析55一、进出口分析及预测55二、进出口价格变化分析及预测56第五节 2008年太阳能电池行业供需平衡及价格分析57一、供需平衡分析及预测57二、价格变化分析及预测59第六节 2008年太阳能电池行业运行主要特点61一、生产规模不断扩大61二、晶体硅太阳能

18、电池仍是主流,薄膜电池快速增长61三、我国太阳能电池行业供过于求,产量全球第一61四、中国太阳能电池产业与市场倒挂:产在国内,销在国外61五、中国形成了一个高水平、国际化的光伏产业群体62第五章 行业竞争状况分析63第一节 太阳能电池行业集中度情况分析及预测63第二节 太阳能电池行业竞争结构分析64一、“波特五力”模型分析64二、行业当前竞争特点总结65第六章 2008年太阳能电池行业产业链分析67第一节 太阳能电池行业产业链介绍67第二节 2008年太阳能电池行业上游产业分析69一、晶硅制备行业分析69二、硅片生产71第三节 上游行业对太阳能电池行业的影响分析73第四节 2008年太阳能电池

19、行业下游产业分析73一、我国目前光伏并网发电的发展现状73二、与国外相比我国光伏并网发电存在的问题74三、我国光伏并网发电未来发展趋势76第五节 下游行业对太阳能电池行业的影响分析76第七章 2008年太阳能电池行业财务状况分析78第一节 2008年太阳能电池行业经营效益分析78一、行业盈利能力分析78二、行业营运能力分析78三、行业偿债能力分析79四、行业发展能力分析80第二节 2008年太阳能电池行业财务状况总体评价81第八章 2008年太阳能电池行业区域发展情况分析82第一节 行业区域分布总体分析及预测82一、行业区域分布特点分析及预测82二、行业规模指标区域分布分析及预测83三、行业效

20、益指标区域分布分析及预测85第二节 江苏省行业发展分析及预测86一、行业规模及地位变化86二、行业经济运行状况分析86三、子行业对比分析86四、行业发展趋势预测86第三节 河北省行业发展分析及预测87一、行业规模及地位变化87二、行业经济运行状况分析87三、子行业对比分析87四、行业发展趋势预测88第四节 广东省行业发展分析及预测88一、行业规模及地位变化88二、行业经济运行状况分析88三、子行业对比分析89四、行业发展趋势预测89第五节 浙江省行业发展分析及预测89一、行业规模及地位变化89二、行业经济运行状况分析89三、子行业对比分析90四、行业发展趋势预测90第六节 新疆省行业发展分析及

21、预测90一、行业规模及地位变化90二、行业经济运行状况分析90三、子行业对比分析91四、行业发展趋势预测91第九章 行业子行业(子产品)发展情况分析92第一节 单晶硅太阳能电池业发展情况分析92一、行业规模92二、供求状况92三、运行特点93四、发展趋势93第二节 多晶硅太阳能电池业发展情况分析94一、行业规模94二、供求状况94三、运行特点95四、发展趋势96第三节 薄膜太阳能电池业发展情况分析96一、薄膜太阳能电池业总体发展情况分析(包括非晶硅、微晶硅和多元化合物)96二、非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池业发展情况分析101三、多元化合物薄膜太阳能电池业发展情况分析102第四节 聚合物多层修饰

22、电极型太阳能电池发展情况分析103第五节 染料敏化纳米晶太阳能电池发展情况分析103第十章 重点企业发展情况分析104第一节 行业内上市公司综合排名及各项指标排名104第二节 晶澳太阳能有限公司105一、企业简介105二、经营状况分析105三、竞争力分析106第三节 保定英利绿色能源控股有限公司106一、企业简介106二、经营状况分析107三、竞争力分析108第四节 江苏林洋新能源有限公司108一、企业简介108二、经营状况分析108三、竞争力分析109第五节 赛维LDK太阳能高科技有限公司109一、企业简介109二、经营状况分析110三、竞争力分析110第六节 无锡尚德太阳能电力有限公司11

23、1一、企业简介111二、经营状况分析111三、竞争力分析112第七节 阿特斯112一、企业简介112二、经营状况分析113三、竞争力分析113第八节 天合光能有限公司114一、企业简介114二、经营状况分析114三、竞争力分析114第九节 中电电气(南京)光伏有限公司115一、企业简介115二、经营状况分析115三、竞争力分析116第十节 中国东方电气集团公司116一、企业简介116二、经营状况分析116三、竞争力分析117第十一节 江苏阳光股份有限公司118一、企业简介118二、经营状况分析118三、竞争力分析119第十一章 2008年太阳能电池行业风险分析120第一节 宏观经济波动风险12

24、0第二节 政策风险120第三节 技术风险121第四节 供求风险121第五节 产品结构风险122第六节 产业链风险122第十二章 信贷建议123第一节 行业总体授信原则123第二节 单晶硅太阳能电池信贷政策建议123一、技术分析123二、资金分析和政策支持124三、产业链分析124四、信贷政策建议124第三节 多晶硅太阳能电池信贷政策建议124一、技术分析124二、资金分析和政策支持125三、产业链分析125四、信贷政策建议125第四节 薄膜太阳能电池信贷政策建议125一、非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池信贷政策建议125二、多元化合物薄膜太阳能电池信贷政策建议126第五节 聚合物多层修饰电极型太阳

25、能电池信贷政策建议127第六节 纳米晶太阳能电池信贷政策建议127附 表表12008年4季度美国经济主要指标分析16表2我国太阳能电池行业政策综合统计27表3可再生能源发展中长期规划与可再生能源发展“十一五”规划的基本目标及比较28表4我国太阳能装机容量及发电量规划28表5可再生能源十一五规划中太阳能发电重点领域28表6可再生能源十一五规划中太阳能开发利用重点工程29表7晶体硅与非晶硅太阳能电池生产技术比较表39表8不同材料太阳能电池技术比较分析40表91998-2008年太阳能电池年增长率和累计用量45表102001-2008年世界各类太阳能电池产量46表112006、2007年不同国家和地

26、区太阳能电池产量及份额47表122007年世界前十六位太阳能电池生产厂商以及他们在2006和2007年的产量47表132009-2012年世界各类太阳能电池产量预测47表142006-2007年我国太阳能电池产量49表152008年8家海外上市公司太阳能电池产量49表16项目动态50表172006-2007年世界主要国家和地区太阳光伏市场及份额52表182004-2008年9月我国太阳能电池行业盈利能力指标变化情况78表192004-2008年9月我国太阳能电池行业营运能力指标变化情况79表202004-2008年9月我国太阳能电池行业偿债能力指标变化情况79表212004-2008年9月我国

27、太阳能电池行业发展能力指标变化情况80表222006-2007年中国太阳能电池行业区域规模统计83表23中国8家海外上市公司2007年太阳能电池产量统计84表24江苏省和河北省海外上市公司经营效益分析85表252006-2007年广东省太阳能电池公司产量分析89表26硅基薄膜电池的主要制造商及生产能力96表272006-2007 年我国非晶硅薄膜太阳能电池的产量99表282008年中国非晶硅太阳能电池生产能力和产量99表29海外上市的中国光伏企业一览104表302008年我国太阳能电池企业总资产排名104表312008年我国太阳能电池企业净利润排名105表322008年第3季度晶澳太阳能各项经

28、营指标情况105表332006年-2008年第3季度晶澳太阳能财务指标变化情况106表342008年第3季度保定英利的各项经营指标情况107表352006年-2008年第3季度保定英利财务指标变化情况107表362008年第3季度江苏林洋各项经营指标情况108表372006年-2008年第3季度江苏林洋财务指标变化情况109表382008年第3季度江西赛维各项经营指标情况110表392006年-2008年第3季度江西赛维财务指标变化情况110表402008年第三季度无锡尚德的各项经营指标情况111表412006-2008年第3季度无锡尚德主要财务指标变化情况111表422008年第3季度阿特斯

29、各项经营指标情况113表432006年-2008年第3季度阿特斯财务指标变化情况113表442008年第3季度天合光能各项经营指标情况114表452006年-2008年第3季度天合光能财务指标变化情况114表462008年第3季度中电电气各项经营指标情况115表472006年-2008年第3季度中电电气财务指标变化情况115表482008年第3季度东方电气各项经营指标情况116表492006年-2008年第3季度东方电气财务指标变化情况116表502008年江苏阳光各项经营指标情况118表512006年-2008年江苏阳光财务指标变化情况118表52全球主要国家太阳能相关政策120表53主要太

30、阳能电池成本比较125附 图图1晶体硅太阳能电池生产路线4图22006年以来我国季度GDP增速8图31999-2008年我国进出口总额情况9图41999-2008年我国社会消费品零售总额情况10图52006-2008年我国城镇固定资产投资增速情况10图62005年以来月度CPI走势情况12图72007年以来M1、M2月度增速12图81999-2008年我国金融机构信贷投放情况13图92008年人民币对美元中间价走势14图102008年人民币对欧元中间价走势14图11美国2008年实际GDP情况16图12美国2008年个人消费情况17图13美国2008年个人支出情况17图14美国2008年非居住

31、类固定资产投资情况18图15美国2008年居住类固定资产投资情况19图16美国2008年存货变动情况19图17美国2008年出口情况20图18美国2008年进口情况21图19美国2008年净出口情况22图20美国历年财政赤字情况22图21各国光伏产业扶持机制的金融政策32图222005-2008年第三季度全球太阳能电池行业规模分析43图232005-2008年第三季度中国太阳能电池行业规模分析44图241990-2007年世界主要太阳能产量变化情况45图251996-2007年太阳能电池年增长率46图262006-2012年中国太阳能电池产量的变化情况51图272006年世界主要国家和地区光伏

32、电池份额53图282007年世界主要国家和地区光伏电池份额53图292008年世界主要国家和地区光伏电池份额53图302006-2012年全球太阳能电池产量需求情况54图312006-2012年中国太阳能电池产量需求情况55图322006-2012年我国太阳能电池出口变化情况56图332006-2010年我国太阳能电池出口价格变化情况57图342006-2012年国际太阳能电池供需变化情况58图352006-2012年国内太阳能电池供需变化情况59图36晶硅光伏组件价格的LearningCurve降价曲线60图372006年太阳能光伏组件及系统平均成本构成60图382010年太阳能光伏发电成本

33、下降预测61图392007年世界前10位太阳能光伏电池厂商63图402007年世界前10位太阳能光伏电池厂商64图41影响产业竞争状况的五种力量65图42我国太阳能电池产业链示意图67图43光伏太阳能电池、组件制造工艺与产业链构成68图44光伏产业链的价值构成69图452004-2008年中国多晶硅产量70图462008年浙江省多晶硅现货价格71图472004-2008年9月我国太阳能电池行业盈利能力情况78图482004-2008年9月我国太阳能电池行业营运能力情况79图492004-2008年9月我国太阳能电池行业偿债能力情况80图502004-2008年9月我国太阳能电池行业发展能力情况

34、81图51我国光伏产业“四大集群”分布82图522006年中国太阳能电池行业区域分布图84图532007年中国太阳能电池行业区域分布图85图542006-2012年江苏省和河北省太阳能电池产量变化情况85图552006-2012年江苏省太阳能电池产量和增长率变化情况87图562006-2012年河北省太阳能电池产量和增长率变化情况88图572006-2012年单晶硅太阳能电池行业市场规模92图582006-2012年单晶硅太阳能电池行业供需概况93图592006-2012年多晶硅太阳能电池行业市场规模94图602006-2012年多晶硅太阳能电池行业供需概况95图612001-2007 世界薄

35、膜电池产量的增长情况97图622006-2012年薄膜太阳能电池行业市场规模和市场份额分析98图632000-2007年中国薄膜太阳能电池行业发展情况99图642006-2012年薄膜太阳能电池行业供需概况101图652006-2012年非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池行业市场规模102图662006-2012年多元化合物薄膜太阳能电池行业市场规模103国家发展改革委中国经济导报社 130 北京世经未来投资咨询有限公司第一章 太阳能电池行业概述第一节 太阳能电池行业定义一、太阳能电池行业定义太阳能电池行业是利用光生电动势效应(或称光伏效应)将太阳能直接转换成电能的电池装备制造业。按产品路线可以分为

36、:晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池。其中,晶体硅太阳能电池主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池;而薄膜太阳能电池主要包括非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池和化合物(砷化镓、硫化镉、硒铟铜、碲化镉、铜铟镓硒)太阳能电池。二、太阳能电池发电的原理分析总体来讲,太阳能电池发电原理基本相同,现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过

37、外部电路产生一定的输出功率。太阳能电池发电主要是依靠光敏介质将光能转换成电能。因能产生光伏效应的材料有许多种,下面将按照上述行业分类分别介绍其发电原理:(1)晶体硅太阳能电池晶体硅太阳能电池是利用硅晶体为衬底,通过扩散的方式在其表面形成P-N结来制作太阳能电池。(2)薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是在玻璃或不锈钢基体上通过化学或物理方法淀积硅薄膜并形成P-N结而制作的太阳能电池。(3)聚合物多层修饰电极型太阳能电池在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势,在导电材料(电极)表面进行多层复合,制成类似无机P-N结

38、的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰,外层聚合物的还原电位较高,电子转移方向只能由内层向外层转移;另一个电极的修饰正好相反,并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时,光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上,还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移,只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液,因此外电路中有光电流产生。(4)纳米晶化学太阳能电池纳米晶化学太阳能电池(简称NPC电池)是由一种在禁带半导体材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的,窄禁带半导体材料采用过渡金属R

39、u以及Os等的有机化合物敏化染料,大能隙半导体材料为纳米多晶TiO2并制成电极,此外NPC电池还选用适当的氧化一还原电解质。纳米晶TiO2工作原理:染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态,激发态不稳定,电子快速注入到紧邻的TiO2导带,染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿,进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。三、太阳能电池发电的特点分析太阳能电池作为一种新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站

40、,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法比拟的。第二节 太阳能电池行业分类一、单晶硅太阳能电池(一)单晶硅太阳能电池特点单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池,它的构成和生产工艺成熟,产品已广泛用于空间和地面。主要有以下特点:(1)光电转换效率高,可靠性高。(2)先进的扩散技术,保证片内各处转换效率的均匀性。(3)运用先进的PECVD成膜技术,在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜,颜色均匀美观。(4)应用高品质的金属浆料制作背场和电极,确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性。(5)高精度的丝网印刷图形和高平整度,使得电池易于自动焊接和激光切割。(二)单晶硅太阳能电池

41、制备过程将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片,首先要在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。这样就制成了单晶硅太阳能电池的单体片。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件(太阳能电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和装材料进行封装。二、多晶硅太阳能电池(一)多晶硅太阳能电池特点多晶硅太阳

42、能电池具有独特的优势,与单晶硅比较,多晶硅半导体材料的价格比较低廉,相应的电池单元成本低,非常具有竞争优势。主要有以下特点:(1)具有稳定高效的光电转换效率。(2)表面覆深蓝色氮化硅减反膜,颜色不均匀。(3)高品质的银和银铝浆料,确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性。(4)高精度的丝网印刷图形和高平整度,使得电池易于自动焊接和激光切割。(二)多晶硅太阳能电池制备过程制备多晶硅太阳能电池,目前较成功的方法是化学气相沉积法:其中包括低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和快热化学气相沉积(RTCVD)工艺。其中PECVD-SiN钝化技术对商业化多晶硅电池的

43、效率提高起到了关键性的作用。具体的制备过程如下:选择电阻率为100-300欧姆/厘米的多晶块料或单晶硅头尾料,经破碎,用1:5的氢氟酸和硝酸混台液进行适当的腐蚀,然后用去离子水冲洗呈中性,并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料,加入适量硼硅,放人浇铸炉,在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。硅锭多铸成立方体,经切片加工后成方形太阳能电池片。图1 晶体硅太阳能电池生产路线三、薄膜太阳能电池晶体硅太阳能电池是利用硅晶体为衬底,通过扩散的方式在其表面形成P-N结来制作太阳能电池,这种电池需要耗费大量的硅晶体,而硅晶体的制作需要消耗大量的能源,能源回

44、收周期较长。薄膜太阳能电池正是克服了这一缺点应用而生的,它是在玻璃或不锈钢基体上通过化学或物理方法淀积硅薄膜并形成P-N结而制作的太阳能电池,这种方法材料成本远低于硅晶体电池,许多材料都可以作为基体材料,甚至可以采用聚合材料制作成所谓的柔性太阳能电池。(一)非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池1.非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池特点(1)非晶硅具有较高的光吸收系数。特别是在0.3-0.75m的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级。因而它比单晶硅对太阳辐射的吸收效率要高40倍左右,用很薄的非晶硅膜(约1m厚)就能吸收90%有用的太阳能。这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素;(2)非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5-2.0eV的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高;(3)制备非晶硅

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