晶硅電池片項目帶動光伏產業發展

　　在無錫尚得演繹出太陽能創富神化之后，受益于太陽能產業的長期利好，近年我國企業又新上了大批晶體硅電池片項目，使年產能力迅速突破3200兆瓦，一躍成為全球最大的光伏產業基地。在光伏發電這個產業鏈上，電池片無疑是最具技術特質、最具發展潛力和最具帶動作用的中心環節。發展晶硅電池片項目，可以帶動多晶硅料、拉棒切片、電池組件、發電工程、應用產品和光伏化工、光伏機械等相關產業的發展。


　　一、多晶硅料

　　多晶硅料的價格從2004年的每千克24美元到現在的480美元，短短4年時間價格增長10倍，且有價無市、供不應求，已成為產業鏈發展的瓶頸因素。造成這種局面的原因主要在于多晶硅料的提煉需要較大資金投入(新建多晶硅廠需投資100美元/千克)、較多能源消耗(每生產1千克多晶硅料需要耗電200-500度)和較高技術門檻。目前國際上生產高純度多晶硅料的生產工藝85%以上采用改良西門子法。它是利用氯氣和氫氣合成HCl，HCl和工業硅粉在一定的溫度下合成SiHCl3，然后對SiHCl3進行分離精餾提純，提純后的SiHCl3在氫還原爐內進行化學氣相沉積反應得到高純多晶硅料。這種高純多晶硅料的純度要求較高，一般需達到99.9999%以上。在賣方市場和高額利潤的驅動下，近年我國江西賽維、洛陽中硅、四川峨嵋和新光硅業等企業大舉進入多晶硅料行業，預計總投資額近400億元，全部完成后可形成年產7萬噸的生產能力。隨著技術的發展，電池片每瓦用硅量也從05年的12g/W開始每年遞減5%，2010年將達到9.3g/W，業界的目標是將用硅量降低到6g/W。再加薄膜電池的迅速發展，也將進一步緩解多晶硅硅料的供應形勢。


　　二、拉棒切片中國太陽能產業聯盟網

　　多晶硅料需要轉化成單晶硅棒或多晶晶錠后才能把它進一步加工成硅片、電池和組件。單晶硅棒生產最常用的工藝就是直拉法。在這個過程中，多晶硅料放入石英坩堝中，經過加溫后緩慢融化，浸入一根具有一定晶向的籽晶，經過縮頸、放肩、轉肩、等徑、收尾生長和冷卻過程，完成一根單晶的生長過程。多晶晶錠生產最常用的工藝是鑄錠法。在這個過程中，多晶硅放入石英坩堝中，經過加熱、融化、長晶、退火和冷卻，完成一個多晶晶錠的生長過程。把單晶硅棒或多晶晶碇切割成硅片，目前基本上采用的是多線切割技術。將硅棒或硅錠經表面整形、定向、切割、研磨、腐蝕、拋光、清洗等工藝,加工成符合特定要求的硅片。硅片的厚度已經從2004年的主流厚度270um發展到現在的200um為主。目前，國際上部分廠家量產的硅片厚度可以達到180um。經歷兩年左右的發展，硅片的利用率已經提高了32%以上。由于拉晶爐和鑄晶爐比較便宜，且已基本上實現了國產化，再加上技術門檻較低，因此，近年我國新上了一大批拉棒切片項目。但多晶硅料的制約瓶頸因素，也常使這些硅棒、硅錠和硅片企業陷入尷尬局面。


　　三、晶硅電池

　　拉棒切片的下一個環節就是生產太陽能電池，太陽能電池分為晶體硅電池和薄膜涂層電池兩大類。晶體硅電池占據了93%的市場份額，其中單晶硅電池的轉換效率最高,國內已達到17.6%。多晶硅電池的轉換率也突破了16%。制造太陽能晶硅電池需要經過很多工藝，其中包括硅片清洗、表面制絨、擴散制結、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜和絲網印刷等。由于歐洲市場特別是德國市場的需求拉動，導致最近幾年國內企業在該領域大規模投資。目前我國電池片生產企業已達60家，產能突破3200兆瓦，電池片總規模列世界第一。截至目前，中國光伏產業總計有無錫尚德、天合光能、河北晶澳、天威英利、南京中電、江西塞維、林洋新能和浙江昱輝等10家公司相繼在海外上市,IPO融資總額超過19億美元，總市值達178.65億美元，平均每家企業市盈率為49.47。與傳統電源集中發電、供電方式不同的是，太陽能電池具有便攜性、離散性特點，更容易、更適合嵌入消費終端，這就為太陽能電池的應用提供了廣闊的市場空間。盡管電池片每年以30%以上的速度增長，且目前價格也穩中有升，成為國內外投資熱點，但國際化團隊問題、高額投資問題和多晶硅料供應問題，都是投資人所不得不慎重考慮的。


　　四、電池組件

　　為了滿足太陽電池的實際使用要求，須將若干單體電池按電性能分類進行串并聯，經過封裝后組合成可以獨立作為電源使用的最小單元，這個獨立的最小單元稱為太陽電池組件。太陽電池組件由光伏電池和金屬框架、玻璃蓋片、電纜引線還有粘結劑等組成。在封裝過程中，單體太陽電池之間是用金屬導電帶串聯或并聯焊接在一起的。目前常用的晶體硅太陽電池封裝一般是依次將鋼化白玻璃—EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)—光伏電池片—虹吸玻璃—EVA—PVF(聚氟乙烯)復合膜疊起，放入層壓封裝機內進行封裝，再組裝上導線、接線盒、邊緣密封帶及金屬柜架，就完成了整套組件的封裝工藝。在整個光伏產業鏈條中,太陽能電池組件封裝的資金和技術門檻最低。多數設備已實現國產化，且價格比較便宜。由于電池片越來越薄，為了減少破碎率，一些企業習慣依靠手工操作。采取OEM代工方式，可進一步減少流動資金占用。近年來，電池組件這一環節發展最為迅速。預計國內涉及生產組件的廠商已經達到6000多家,封裝能力已經超過6000兆瓦。由于國際光伏市場迅速增長,在供不應求的情況下,這些企業賺錢并不困難,但因為進入門檻不高,企業的利潤也必然會越攤越薄。



　　五、發電系統

　　光伏發電系統由電池方陣、蓄電池組、控制器和逆變器等組成。電池方陣是由多塊光伏電池組件串聯、并聯構成的陣列,其作用是將太陽能轉換為電能。蓄電池組由多只蓄電池串聯或并聯組成,其作用是貯存光伏電池方陣發出的電能,并可隨時向負載供電。控制器是防止蓄電池組被電池方陣過充電和被負載過放電,使蓄電池組使用達到最佳狀態的中心控制設備。逆變器是光伏發電系統的電源轉換設備,其作用是將直流電轉換為單相或者三相交流電。由于電池組件是半導體材料,控制器和逆變器是電子設備,蓄電池是化學裝置,所以發電系統無轉動部件,運行可靠,故障率低，一次投資可保證20年不間斷供電。發電系統按運行方式可分為離網運行系統和并網運行系統兩大類。其中，離網運行系統主要用于為公共電網難以覆蓋的邊遠農村、牧區和海島的農、牧、漁民提供基本生活用電,為通信中繼站、沿海與內河航標、氣象臺站及邊防哨所等特殊場合提供電源。光伏并網運行系統把太陽能轉化為電能,不經過蓄電池儲能,直接通過并網逆變器把電能送上電網。光伏并網發電是當今世界太陽能發電技術發展的主流趨勢。


　　六、應用材料太陽能產業聯盟

　　投資光伏電池片項目，不僅帶動多晶硅料、硅棒、硅錠、硅片、電池組件、發電系統和應用產品的發展，同時還需要大量的應用材料和機電產品為其配套。低鐵玻璃由于具有透光率高、反光率低、機械強度大和耐腐蝕等特點，被廣泛應用于光伏組件的基板材料。硅烷是生產單晶硅、多晶硅、非晶硅等一系列含硅化合物的基本材料。在等離子增強化學氣相沉積工藝中，它生成一層減反射膜沉積在電池片表面。三氯氧磷用于在電池片的擴散過程中與氧氣反應生成磷原子，磷原子又作為光伏電池的n型摻雜物，滲透到硅片表層形成PN結。同時它還廣泛應用于制藥、染化、塑膠助劑、表面活性劑等行業。三氯氫硅是制備多晶硅料的主要原料,目前國內市場上供不應求,缺口較大,而生產三氯氫硅的主要原料是硅粉、氯氣和氫氣,因此很適合在氯堿企業作為下游產品進行開發。光伏電池封裝用的粘接材料一般是EVA膠粘劑。它是一種熱熔粘接膠膜，常溫下并無粘性。只有經過熱壓時才發生熔融粘接和交接固化。與光伏發電配套的逆變器、蓄電池、控制器、跟蹤器、聚光系統還有LED燈等產品近年也有迅速發展。


　　新上晶硅電池片項目產業鏈長、技術水平高、發展前景大，具有很強的產業帶動作用。為了實現均衡配套發展，有必要加大硅烷、VEA和低鐵玻璃的研發與投資。同時，逐步實現拉晶爐、鑄晶爐、擴散爐、燒結爐、絲網印刷機、PECVD、磁控濺射機和等離子切割機等光伏加工機械的國產機，也是降低光伏產業成本、促進光伏產業發展的治本之策。

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