各国激励太阳能光伏发电 或成经济发展新引擎

　　太阳能是首屈一指的绿色能源，太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于全球能耗的40倍。

　　太阳能光伏发电(PV)市场正蓬勃发展。光伏发电指利用太阳能电池组件将太阳光能直接转化为电能。光伏发电具有转化环节少、资源蕴含量取之不尽、能源质量高、建设周期短、发电方式接近零排放等优势。

　　但光伏技术也有其“硬伤”：首先，建太阳能发电厂需要大量土地。美国加利福尼亚计划兴建的550兆瓦太阳能设备将占地约25平方公里。其次，获得能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。另外，安装成本也很贵，要收回成本，可能需要花费20多年。

　　光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。

　　自2002年以来，太阳能光伏发电逐步成为增长最快的能源领域。近5年，全球光伏产业年均增长49.5%，2007年比2006年更是增长了56.2%。

　　另外，相关的研究不断延伸，使得其成本不断降低。世界知识产权组织(WIPO)在2009年6月份的报告中称，专利合作条约组织(PCT)接收到的与太阳能有关的专利申请数量从2004年的460件增加到2008年的1411件，增加了两倍。

　　早在1839年，法国科学家埃德蒙·贝克雷尔就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。

　　1904年，阿尔伯特·爱因斯坦因为出版了相关的理论著作而获得了当年的诺贝尔奖。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池，将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术由此诞生。

　　受1950年到1969年之间美苏两国太空竞赛刺激，人们对光伏发电进行了紧锣密鼓的深入研究，到1955年，许多公司就研发并且生产出了太阳能电池，也被称为光伏电池，并在市场上销售。

　　第一颗太阳能动力卫星“先驱者1号”于1958年发射并运行了8年，其他太阳能动力卫星随之而来。随后，太阳能发电继续作为辅助能源被广泛应用在宇宙飞船上，并为轨道卫星提供动力。

优惠政策推动光伏技术发展

　　随着全球化石能源的日渐枯竭和人类环保意识的增强，以光伏为核心的太阳能发电事业近年来有了飞速的发展。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

    《全球光伏市场分析和2020年展望》报告指出，全球的光伏产能将从2001年的13亿瓦特增长到2008年的152亿瓦特。欧洲光伏工业协会和绿色和平组织联合撰写的研究预测，如果投资和效率继续以目前的速度增长或者提高，到2030年，光伏系统将提供2600太瓦特/小时的电能，占全球所需电量的14%。

　　上述报告指出，到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

　　各国都在争先恐后地将光伏发展列入国家的发展规划中：美国、欧洲和日本到2010年规划的光伏安装量分别为50亿瓦、100亿瓦和80亿瓦；到2020年的规划分别为360亿瓦、410亿瓦和300亿瓦。

　　在2008年，西班牙的总发电能力达到226.3兆瓦，今年1月份，西班牙超越其他国家成为安装光伏设备最多的国家。

　　而且，越来越多的个人开始安装光伏设备；光伏发电厂如雨后春笋般冒出，以“润物细无声”的姿势改变了光伏市场的格局，速度之快可以用“城头变幻大王旗”来形容。

　　从各国经验来看，政府的财政激励政策是启动光伏市场的主要动力。这些政策通常以投资补贴的方式进行，这种补贴将一部分安装成本返还给个人或者发电厂；激励政策还包括当地电力事业单位以收购电价税率的形式从光电生产商那里购买光电。

　　2004年，德国政府最先出台上网电价法，实施购电补偿，根据不同的太阳能发电形式，给予为期20年不同等级的补贴，几年后超过日本成为世界最大的光伏市场。

　　随后，西班牙、法国、意大利、希腊等国纷纷效仿，日本、韩国和美国的部分州也相继开放了市场。中国已通过《可再生能源法》，并规定了“上网电价”和“全网平摊”的法规条款。
硅短缺制约光伏市场的发展

　　然而，当这一技术落到地面时，其发展却有点缓慢。光伏市场的回报与投资不相匹配，其他资源比如煤、水利或者核能发电现在还是便宜很多。除此之外，原材料硅短缺成为制约光伏技术和市场发展的瓶颈。

作为整条产业链的核心，太阳能电池目前主要分为单晶硅、多晶硅及以非晶硅为代表的薄膜技术三种。

　　标准的光伏组件由单晶和多晶硅制成。制作一个组件的成本中，50%的成本在于经过加工了的硅片的成本。1980年，美国麻省理工学院的伊曼纽尔·萨克斯发明了成串带状晶体生长技术(美国4661200号专利)，这个工艺使生产连续的薄条多晶硅片成为可能，消除了之前切割硅棒造成的浪费和巨大费用，生产成本的降低使更广泛应用太阳能技术变得更加切实可行，太阳能电池板行业从此开始高歌猛进。

　　单晶硅技术工艺成熟，实验室转换效率最高为25%，商业化转换效率为15%至18%，但成本较高；多晶硅技术成本较低，但转换效率不如单晶硅，实验室转换效率最高为21%，商业化转换效率为13%至16%。

　　而且，晶体硅的生产是能源密集型，使光伏产业依赖于昂贵而稀缺的原材料硅，导致光伏太阳能产业同微电子产业竞争。

　　目前，全球只有12家工厂生产光伏级别的多晶硅，当微处理器和光伏市场都繁荣发达时，硅价就会飙升。比如，2004年，因为电子行业的需求相当旺盛，硅的成本大幅上涨。因此，科学家在继续进行硅研究的同时，也开始着手寻找替代原材料的研究。

　　能效提升初露端倪

　　固态物理学表明，硅并非光电转换的理想材料。外太空应用方面使用的技术都是最先进的，使用的也是最纯净的、高性能的硅，其光电转换效能约为30%。但市场上绝大部分光伏组件的平均转换效能为12%至18%，改进转换效率是业内的头等大事。

　　最近，能效转换取得的进步依靠集中太阳光线，这同放大镜集中光线来点火有异曲同工之处，它需要配备30厘米厚的透镜的笨重装置。研究人员使用革新的薄膜技术，可以在打破能效转换记录的同时，制造比以往更加轻便的太阳能电池。他们的目的是找出太阳能电池的理想结构，更好地降低成本、缩小尺寸、方便大批量生产。

　　2007年，美国特拉华大学领导的联合研究机构进行了一个项目，旨在为新的高效的晶体硅太阳能电池研发技术基础，经过21个月的刻苦攻关，该研究团队获得了42.8%的能效转换记录。他们独特的太阳能电池结构将光学设计整合进入太阳能电池，研制出了一种很容易安装在笔记本电脑上的便携小设备，该研究团队的目标是，到2010年突破50%的能效转换记录。

　　随着多晶硅产能的不断增长，目前供不应求的状况会得到缓解，预计到2010年前后，太阳能面板的价格将降至目前的1/3，这将缩小和传统能源价格方面的差距，从而进一步增强产业的竞争力。
　新材料技术前景广