我国太阳能电池制造设备的现状及发展

朱新刚+董衍双

摘 要：太阳能是取之不尽的天然可再生清洁能源，尤其是在媒体、石油等能源开发枯竭之后，太阳能的开发和应用受到了各领域的高度重视。通过太阳能电池能够将太阳能转化成可用能源并存储起来，从而为用户提供更多的清洁能源。本文首先介绍了太阳能电池技术的发展选择，其后针对当前太阳能电池产业发展中存在的问题进行了详细分析，最后针对既有问题提出相应的解决对策，以期为中国太阳能电池市场发展提供更多的理论参考。

关键词：太阳能电池；行业现状；技术发展

随着社会经济建设和物质生活水平的提高，传统能源如煤、石油等储量急剧下降，并且面临开发枯竭的现状。同时传统能源在使用过程中会产生大量温室气体，造成生态环境和人居环境质量下降。在绿色能源开发中，太阳能属于零污染、零成本的天然可再生资源，因此太阳能开发应用技术已经成为二十一世纪能源技术发展的重要内容。

一、太阳能电池的发展现状

太阳辐射总量庞大，但是能流密度却非常低，尤其是在北回归线位置，全年能流密度仅为200W左右。而且由于受到气候条件、地理位置等因素影响，太阳能辐射不够稳定。为了获得更加稳定的太阳辐射能源，首先需要在蓄能技术上进行研究。太阳能电池能够有效收集太阳能，并且利用光伏效应将光能转变为电能，并利用太阳能电池进行存储。

光伏发电是太阳能技术开发的核心要素，早在19世纪70年代，太阳能技术就已成为独立的研究体系，太空能源供应就是通过太阳能电池实现的。根据制造材质不同，太阳能电池可以分为硅基类、化合物类、染料敏化类以及有机薄膜类电池。目当应用范围较广的是硅基类太阳能电池，其中又分为单晶硅、多晶硅、非晶硅等不同类型。单晶硅太阳能蓄电池辐射能转换效率达16%-20%，多晶硅则为14%-16%，非晶硅仅为5%-7%。硅基太阳能电池中多晶硅成本较低，而且辐射能转化率较高，具备较为成熟的生产工艺，因此在光伏产业中占据主导地位，多晶硅电池是目前太阳能技术应用领域的主导产品。

近年来，国家光伏产业获得了长足发展，年增长率为30%左右，而且这一势头还有不断上升趋势。发展至2011年，国内光伏发电产量已经占据世界总产能的50%，光伏总需求量达2.75GW，成为世界第三大光伏开发市场。自2011年之后，由于欧元区经济经济政策发生变化，不少欧洲国家减少了对太阳能产业的政策性补贴，进而造成市场发展停滞。在我国太阳能终端市场尚未正式建立和启动，因此，对于多晶硅的需求量出现下滑趋势。随着新能源开发应用技术的不断加速，太阳能电池技术含量不断增加，我国政府对于新能源出台了一系列的补贴政策，促进了太阳能产业的强势发展。

二、中国太阳能电池发展存在的问题

（一）原材料及产品问题

我国单晶硅产量占全世界总产量的六成左右，但是整体生产成本bo美国价明显偏高。目前，我国尚未掌握硅晶生核心产技术，在技术方面过于依赖进口。而且在硅晶产品的切片、拉棒设计中，主要生产设备依赖欧美国家进口，国内企业主要承担组装任务，成品主要销往国外。国内太阳能厂家，主要产品为电池片组装技术含量较低，因此，对于产业发展造成不利影响。从当前生产现状来看，主要表现为“两头在外”，缺乏核心技术支撑，虽然产业发展步伐有所加快，但是整体趋势不够平衡。这一现象折射出的问题根源在于我国大量能源被消耗，造成严重的环境污染和资源耗费，但是绿色能源输出却主要供应给该欧美国家。

（二）全球产能过剩问题

近年来，光伏产业获得了空前发展，产能大量增加。从2015年公布的数据来看，全球光伏产能已经突破35.9GW，仅意大利在十年内就建成3.3GW光伏发电设施，全球整体发展趋势迅猛。但是从市场需求来看，全球整体需求量约为18.6GW。2011年多晶硅全球产量约为20×104t，但太阳能重点开发需求仅为15×104t，，也就是说多晶硅市场投放量较需求量多5×104t。

（三）污染和能耗问题

多晶硅生产制造中会形成大量肥水，其中主要物质有氯化氢、氯硅烷低沸物、不凝气等有害物质。在晶体加工过程中还会产生有害的工业粉尘，这些污染物对于水土环境、空气质量都会造成不利影响，破坏生态平衡。相关数据显示，一吨多晶硅生产过程中会形成四氯化硅8吨，这一数据非常庞大。四氯化硅具有强烈的毒性和腐蚀性，对环境污染存在严重威胁。尤其是在单晶硅产量不断增加的背景下，四氯化硅污染已经引起了世界环境部门的高度重视，四氯化硅的无害化处理已经成为影响多晶硅产业的发展的重要因素。

三、我国太阳能电池制造设备发展方向及展望

（一）光伏设备发展方向及优势

当前，太阳能电池制造设备有50%左右为国产设备，但是关键技术仍掌握早欧美等国。这就需要在光伏设备制造中进一步提高产业技术含量，在工艺设计上不斷升级，提高设备稳定性。设备商需要与国内光伏企业结成战略联盟，积极引入先进工艺，升级技术设备，以此实现技术改造，优化工艺流程，改变以往设备制造和工艺研发相脱节的现象，市场技术和工艺的协调发展。

由于本土市场需求不断增加，预计在未来几年内，国家光伏产业发展会获得突破性进步。产业发展的核心焦点在于工艺和设备技术的同步升级，以自由设备为基础，才能在产业竞争中获得优势。相对于IC行业来说，光伏技术的要求稍低，这也为国内中低端设备的发展创造了有利条件。

（二）我国太阳能电池制造设备趋势展望

当前，太阳能电池制造设备有95%原件依靠进口，面对这一问题，在未来发展中要积极开发国内市场，以应对复杂的国际环境所造成的不利影响。政府对于可再生资源的开发和应用相继出台了不少支持政策，对国内太阳能技术产业发展给予了大力支持。据国内太阳能协会发布的数据显示，太阳能电池设备市场销售价值已经占据半导体设备市场的81%以上，已经有四十余家企业专门从事太阳能电池设备技术研发，从这些变化来看，未来我国太阳能电池制造设备产业整体发展利好。

结语：

早在十二五期间，我国政府针对多晶硅生产高能耗、高污染的现状将其从鼓励项目名录中除名，进而对单晶硅生产给予了高度重视，发展高科技单晶硅产业有利于控制太阳能电池的制造成本，提高光能转化效率，创造经济效益和社会效益的同时，进一步保护生态环境，实现产业规模化发展。

参考文献：

[1]杨勇，冯伟泉，刘业楠，徐焱林.太阳电池片间隙区域充电电场的数值计算[J].航天器环境工程.2016（06）

[2]王惠.光伏组件电池片光致衰减特性的研究[J].新型工业化.2017（01）

[3]赵崇凌.光伏设备的国产化已成规模[J].电子工业专用设备.2015（04）

作者简介：

姓名：朱新刚，出生年月：19880702，性别：男，民族：汉，籍贯：陕西咸阳，当前职务：设备维护，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：太阳能光伏电池.