半导体硅材料电池的发展概况22

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1、半导体硅材料电池的发展概况一、概述1839年法国科学家贝克雷尔发现“光伏效应”，1954年美国科学家恰宾和皮然松制成实用的单晶硅太阳能电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。近年来，随着能源短缺，环境污染等问题的严重，太阳能电池因其清洁环保，可再生的特点获得了良好的发展机遇，发达国家制定了一系列鼓励光伏发电的优惠政策和庞大的光伏工程计划，为太阳能电池产业创造了巨大的市场空间，使其进入了高速发展时期，并带动了上游多晶硅材料和太阳能电池设备的发展。预测今后10年光伏组件的生产将以20％－30％以上的

2、速度发展，2010连将达到4.5GW/年，总装机容量达到18GW。下世纪中叶，太阳能光伏发电将达世界总发电量的15－20％，成为人类的基础能源之一，受国际市场影响，我国太阳能电池产业迅猛增长，其主要动力是光伏发电的市场需求。中国光伏发电市场规模目前较小，主要在以下几方面：1、通信和工业应用（约占36％），2、农村和边缘地方应用（约占51％），3、光伏并网发电系统（约占4％），4、太阳能商品及其他（约占9％）。太阳能电池产业链包括硅材料制造（将石英通过提纯和精炼加工成晶体硅）和生产线设备制造、硅片制造（将晶体

3、硅熔铸锭再切成片），电池制造与就硅片通过半导体加工工艺变成电池），组件制造（将电池连接并封装形成组件，产业呈明显的金字塔结构，越到底部生产厂数量越多，产业链最后的工序是将组件加上逆变器、控制器、蓄电池等辅助设备，构成实用的用户系统和联网系统。太阳能电池按基板才来可分为多晶硅电池，单晶硅电池，非晶硅电池，带状硅电池、碲化镉（CdTe）及硒铟铜（CIS）等光伏电池。前4种属硅基太阳能电池，占总量的98％以上，其中晶体硅（多晶硅、单晶硅）太阳能电池约占总量的90％，多晶硅电池约占总量的56％，是目前太阴能电池最主

4、要的基板材料。二、世界太阳能电池发展概况（一）太阳能电池行业发展概况全球太阳能电池产业1994－2004年10年里增长了17倍，2005年总产量1656WM，同比增长38.7％，总产量已超过2300MW，累计装机发电容量已超过5GW，2005年，世界光伏市场安装量同比增长34％，达到1460WM，其中德国占全世界的57％，日本约占20％，美国约为7％，2010年全球太阳能电池产量将达到4.5GW，市场将达到186－231亿美元，年安装容量将达3.2－3.9GW，预计2006－2010年光伏产业需求的年均增长

5、率约23.8％。太阳能电池生产主要分布日本、欧洲和美国，2005年产量占比为日本46％、欧洲28％、美国9％、其他17％，中国已成为第四大生产国，2005年前10大厂商为Sharp、QCells、Kyocera、BPSolar、Sanyo、MitsubishiElectric、RWE、ShellSolar、Motech、Suntech，占总产量的89％，最大的生长商夏普2005年产量预计达450MW，增长2.7倍，产能将达600MW，占全球1/4以上。太阳能电池技术研发的热点是以晶硅材料为基础的高效电池和薄

6、膜电池，澳大利亚新南威尔士大学高效单晶硅电池效率已达24.7％，美、日、德已达到20％以上；澳大利亚新南威尔士大学多晶硅电池效率已突破19.8％，美、德等达到18％以上，薄膜电池的研究主要集中在非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜、CdTe、CIS上，非晶硅薄膜电池实验室稳定效率已突破13.0％，CdTe电池效率达到15.8％，CIS电池效率18.8％，多晶硅薄膜电池的研究工作发展迅速，已成为世界关注的新热点。（二）太阳能电池用多晶硅发展概况多晶硅的需求来自于半导体和太阳能电池，按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级，

7、其中，用于电子级占55％左右，太阳能级占45％，随着光伏产业的迅速发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。2005年世界太阳能级多晶硅产量仅为8500吨，而需求量为15000吨，供需缺口很大，主要原因是以欧洲为中心的太阳能市场迅速普及与扩大，预计2006年、2007年多晶硅供需不平衡的局面将愈演愈烈，2010年太阳能电池用多晶硅市场至少30000吨。硅原材料紧缺已成为制约太阳能电池发展的世界性难题，尽管2005年供应量增长了12％，仍然供不应求，国际上长期供货合同已抬价25％以上，半导

8、体级与太阳能级原有的价格差别现在已不可能实现，持续的硅材料紧缺将对太阳能电池产生重大影响，预计2006年世界太阳能电池产量的增幅将受到限制，要解决硅材料的紧缺将需要5年以上的时间。多晶硅材料的生产技术掌握在美、日、德7个公司的10家工厂手中，形成了技术封锁、市场垄断的状况，主要有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德国的Wacker公司等，年产能大部分1