光伏产业驱动硅材料业高速发展
各国争相发展光伏产业
能源的紧缺,已经成为目前世界范围内的热门话题。从长远战 略上考虑,开发和利用太阳能成为了各国可持续发展战略的重要组成 部分。太阳能是一种既丰富又无污染的可再生能源。它主要有两个应用领域,一个是光能转化成热能,如太阳能热水器、太阳能灶等等; 另一个是通过太阳能电池将光能转化成电能,也就是我们所说的太阳能光伏产业。近些年来,各国纷纷出台相关政策,加大对光伏产业的 支持力度,在世界各种能源增长速率中光伏名列第一。
20世纪90年代以来,美国先后制定和出台了包括国家光伏发展计 划、百万太阳能屋顶计划、光伏先锋计划等在内的众多光伏发展计划,以推动光伏产业的发展。其中比较著名的是1997年美国前总统克林顿 提出的“百万太阳能屋顶计划”。它规划到2010年美国将为100万个家庭安装太阳能屋顶,每个光伏屋顶将有3kW~5kW光伏并网发电系统, 有太阳时使用太阳能屋顶的供电方式;无太阳时电网向家庭供电。仅此计划,美国到2010年将用太阳能供电至少可达到3000MW以上。美 国能源部曾宣布:计划到2010年累计安装的太阳能发电装置所能达到的容量会超过4600MW,这势必会大大刺激美国太阳能电池行业的发 展。
日本的“能源和环境领域综合技术开发推进计划” (简称“新阳 光计划”)是在能源和环境保护这两个领域内进行高技术开发的重要 规划。“新阳光计划”的精髓是通过各行业的共同攻关,克服在能源开发方面遇到的各种难题。其中,太阳能属于七大部分之一的可再生 能源部分,支持力度很大。日本政府提出在2010年实现全国太阳能发电装机总容量5000MW的新能源工程,截至2004年累计安装量已达到 1900MW,而且近两年来发展速度惊人,增长率达到70%以上。
欧盟的可再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”是驱动欧洲的 光伏产业发展的里程碑。它的总目标是:2010年,欧盟内的光伏发电装机容量要达到3700MW,并同时出口3000MW。2003年,由欧洲光 伏产业协会EPIA发起了名为“PV Catapult”的新欧洲光伏计划在 比利时首都布鲁塞尔制定,来自产业界、研究机构和政府相关财政主管部门的70多家单位代表参与,体现出欧盟对光伏产业的重视程度。 欧洲的德国、丹麦、意大利、英国、西班牙也开始制定本国的可再生能源法案,通过给予大量补贴和政策优惠,加速驱动光伏工业的发展。
在我国,1995年,当时的国家计委、科委和经贸委制定了《新能 源和可再生能源发展纲要》。纲要明确提出了我国在1996年~2010年 间新能源和可再生能源的发展目标任务以及相应的对策和措施。1996 年9月,“世界太阳能高峰会议”提出了在全球无电地区推行“光电 工程”的倡议时,我国政府立即做出积极响应,制定并实施了“中国光明工程”的计划。2005年3月,正式颁布了《中华人民共和国可再 生能源法》,并将于2006年开始实施。该政策的出台,促进了太阳能光伏发电产业的发展,使太阳能光伏发电量上升到一个新的水平。
由于世界各国都对太阳能光伏产业给予了前所未有的重视,预计 到2010年时,太阳能光伏累计量将增加到18000MW以上。这势必会 给太阳能电池产业带来高速的发展。 改变我国多晶硅严重短缺局面迫在眉睫
目前,国内多晶硅仅有峨嵋半导体材料厂和洛阳单晶硅有限公 司能少量供应,2004年两家企业多晶硅的产量不到60吨。洛阳中硅高科技有限公司300吨多晶硅项目将于2005年9月投产。而国内仅无锡尚 德太阳能电力有限公司和保定英利新能源有限公司两家生产太阳能电池的大厂,在2005年多晶硅需求量就已达到1000吨左右。可见现在国 内所生产的多晶硅数量远远不能满足市场的需求。另一方面,国外主要多晶硅生产企业现已形成了企业联盟,严格控制技术转让并垄断全 球硅材料市场,抬高多晶硅价格。这使得国内有的太阳能电池生产厂在当前遭遇了即使出高价也购买不到多晶硅的“无米下锅”局面。
多晶硅短缺已经成为制约我国太阳能电池行业发展的瓶颈。难怪国内一些企业家发出“得多晶硅者得天下”这样的感言。近期我国业 内著名专家梁骏吾、周廉、阙端麟三位两院院士联名报送中共中央、国务院等一份建议书。该建议书呼吁:“打破垄断、政府主导、多方 融资迅速建立年产上千吨级的多晶硅生产厂。”可以预见,在薄膜太阳能电池性能(光电转换效率、寿命、稳定性等)和成本综合考虑未达 到一定水平之前,市场上主导产品仍将是结晶硅太阳能电池。随着光伏产业的进一步发展,单晶硅、多晶硅太阳能电池产量会持续攀升, 太阳能电池用硅材料(特别是多晶硅)的需求还会持续增长。同时,一些具有低能耗、低成本的太阳能电池用硅材料制造技术也呈现出快速 涌现的新局面。这也是我国在未来大力发展多晶硅生产进程中,所不可忽视的需要研究的方面。 太阳能电池用硅材料需求猛增
太阳能光伏发电系统最重要材料的组成部分,是太阳能电池片组成的板阵系统,其他还有蓄电池、充电控制器、逆变器等。太阳能 光伏产业的高速发展,拉动了对太阳能电池片需求的增长。2004年世界太阳能电池生产企业总产能达到1000MW以上,同比增长35%,2004 年世界主要太阳能电池厂商所占市场比例见下图所示。在2005年这些企业纷纷扩产,与2004年的产能相比,计划增加1倍左右,达到约2000MW。
太阳能电池厂商的近期扩产,势必会对太阳能电池生产所需原料 提出更大的需求量。目前太阳能电池主要种类有:结晶硅太阳能电池、 砷化镓太阳能电池、薄膜太阳能电池。结晶硅太阳能电池分为多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池。薄膜太阳能电池又分为多晶硅薄膜 太阳能电池、微晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、色素增感太阳能电池、铜铟硒薄膜太阳能电池等。市场上以结晶硅太阳能 电池为主,占太阳能电池总需求量的88%。结晶硅太阳能电池中又以多晶硅太阳能电池占比例较大,约占近2/3;单晶硅太阳能电池占1/3 强。
据悉,全球最大的太阳能单晶硅电池生产厂商夏普公司,计划在 2005年内将太阳能电池产能扩大到400MW,其他太阳能电池公司单晶硅太阳能电池产量也有所提升。而1MW单晶硅太阳能电池最少需要 13吨左右单晶硅,由此看出,太阳能级单晶产量增长速度,明显低于单晶硅太阳能电池产能扩充速度,供需差距将会拉大。目前,国内河 北宁晋地区的太阳能级单晶硅生产基地及江苏、辽宁等地诸多太阳能级单晶硅生产企业也都在纷纷扩大产能。
在我国,目前此方面供需差距表现最为突出的是,多晶硅已经出现了严重短缺。太阳能级多晶硅价格已经从最初的每千克30美元左右, 上涨到现今的每千克80美元以上,进而也带动了电子级多晶硅价格的上涨。从世界范围内来看,多晶硅也处于供不应求的局面。2004年世 界主要多晶硅生产厂家共生产多晶硅27000吨,预计2005年实际形成的产能,要在2004年的基础上再增约8500吨。这也是目前国外许多大 型多晶硅生产企业纷纷扩产的主要原因。