由于能源消耗，能源危機、環(huán)境污染等問題，世界各國都在積極發(fā)展太陽能電池。以硅為原材料的太陽能電池是當(dāng)前利用最為廣泛的，據(jù)悉，自2005年以來，太陽能電池用的多晶硅增幅在30%。

與歐美國家以政府為主體發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，給予大量補貼、扶持政策相比，中國的太陽能產(chǎn)業(yè)是在沒有成熟先例可循、市場一片空白的狀態(tài)下起步的。中國雖已成為太陽能生產(chǎn)和消費大國，然而，在光熱和光伏這兩個主要領(lǐng)域，一哄而上、良莠不齊、惡性競爭、核心原料和關(guān)鍵技術(shù)缺失，這些其他行業(yè)的通病同樣出現(xiàn)。這與中國經(jīng)濟的大環(huán)境有關(guān)，更與產(chǎn)業(yè)本身還不夠成熟，規(guī)則體系、行業(yè)標準、產(chǎn)業(yè)壁壘尚未真正形成有關(guān)。

目前，我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已躋身世界四強，但是，從整個產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成上看，這樣的成績是建立在犧牲本國環(huán)境和電力資源的基礎(chǔ)之上。據(jù)了解，因受技術(shù)限制，我國只能制造價值為1美元/公斤的工業(yè)級硅，再以50—200美元/公斤的價格從國外進口，又利用國內(nèi)低廉的人工成本進行器件組裝后再廉價出口。另外，太陽能電池用的多晶硅材料緊缺，使得太陽能光伏發(fā)電成本居高不下，限制了太陽能發(fā)電的應(yīng)用推廣。據(jù)估算，目前我國光伏發(fā)電上網(wǎng)電價在4—5元/KWh，成本是風(fēng)能發(fā)電的6—10倍，是傳統(tǒng)煤電的11—18倍。

“光伏”一詞源于物理學(xué)里的“光生伏特效應(yīng)”，指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。

光伏技術(shù)提供了安全的本土能源，它不受石油產(chǎn)業(yè)的制約，維護成本低，模塊化和可擴展程度高。目前，它是唯一可滿足全球長期能源需要且不排放溫室氣體的技術(shù)。實際上，一個150x150km的太陽能電池陣列理論上可滿足北美全部能源需求。但光伏技術(shù)仍比電網(wǎng)電能昂貴，而且缺少合適的負荷均衡方案，需要占用相當(dāng)大的空間。

光伏電池種類

太陽能電池共有以下四大類，其中前三種都已完全量產(chǎn)。

III-V組電池，也被稱為多結(jié)聚光電池，內(nèi)部材料是直接能隙復(fù)合物，這種電池具有最高的轉(zhuǎn)換效率(和成本)。它們主要用于衛(wèi)星和軍事應(yīng)用，一般需要聚光光學(xué)系統(tǒng)和復(fù)雜的跟蹤系統(tǒng)，可提供40%以上的效率。

采用單晶硅(cSi)或多晶硅(mcSi)的體硅(bulk-Si)太陽能電池，在許多應(yīng)用場合可以取得約22%的轉(zhuǎn)換效率。

薄膜太陽能電池，效率介于非晶硅電池的10%和用包括碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵二硒(CIGS)在內(nèi)的II-VI材料做的電池的約18%之間。從長期看，薄膜技術(shù)最有可能大幅降低成本，因為這種技術(shù)有望在現(xiàn)有工藝中引入新的或改良的材料。

最后一類囊括了各種新技術(shù)，例如業(yè)已表現(xiàn)出高轉(zhuǎn)換效率的染料敏化薄膜太陽能電池以及到目前為止轉(zhuǎn)換效率相對較低的有機材料太陽能電池等。

轉(zhuǎn)換效率

光伏轉(zhuǎn)換效率的最簡單定義是：撞擊到光伏陣列上的全部光子中可轉(zhuǎn)換為連接負載可用電流的光子比例。實際上，效率計算要復(fù)雜得多；只是吸收光并產(chǎn)生自由載流子是不夠的。為了生成可用能量，電子和空穴載流子必須要到達電池的電極。如果由入射光子形成的電子-空穴對在向電極運動的過程中過快地重新組合在一起，則它們對光電流就沒有貢獻。

有許多因素會降低載流子遷移性(或增加重組可能)。對單結(jié)電池來說，晶硅體太陽能電池問題最少，效率非常高。這是因為載流子從產(chǎn)生這些載流子的結(jié)向給負載供電的電池電極移動的過程比較簡單：電子-空穴對分開，并在相應(yīng)的n型或p型材料中穿行。

多晶硅光伏電池以同樣方式工作；但因存在晶界問題，電子-空穴對的重組現(xiàn)象會增多，從而降低了遷移性，并使轉(zhuǎn)換效率降低至與CIGS薄膜電池接近的水平(約15到18%)。

雖然薄膜電池用的硅較少(或根本不用)，并且未來可能通過降低成本實現(xiàn)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)(Gridparity)，但其轉(zhuǎn)換效率卻比體硅電池要低。雖然CIGS電池在轉(zhuǎn)換效率上接近多晶硅電池，但基于CIGS的光伏太陽能電池工藝具有比體硅工藝更高的變異性。雖然原因尚不明朗，但一般認為對CuIn3Se5的p型α相和富含銦的n型β相進行納米級隔離控制是形成太陽能電池一致性能隙的關(guān)鍵。

市場前景分析

體硅光伏電池約占目前全球太陽能電池生產(chǎn)量的94%，其中日本和德國占有最大的份額。中國正在迅速成為全球光伏制造強國，并可能在今后幾年內(nèi)超越日本(目前日本是生產(chǎn)光伏電池最多的國家)。雖然大多數(shù)公司主要關(guān)注的是增強電池和模塊的生產(chǎn)力，但許多新興企業(yè)希望能抓住目前供需不平衡所帶來的機遇。并非所有新興企業(yè)都能如愿以償，主要原因與無經(jīng)驗和引入新技術(shù)帶來的高風(fēng)險有關(guān)。

隨著許多國家引入收購價格(feed-intariff)制度(政府承諾以事先約定的價格購買由光伏產(chǎn)生的能源的一種補貼)，在過去5年中，全球光伏電池產(chǎn)能一直以每年超過50%的速度增長，并預(yù)計將繼續(xù)高速增長。

光伏電池產(chǎn)業(yè)的營收從2006年的100億美元上升到2007年的130多億美元，而同期在產(chǎn)能擴充和研發(fā)方面的投入近160億美元。對許多公司來說，供應(yīng)鏈的重要性是歷經(jīng)困苦才學(xué)得的一課；電池和模塊的一致性和可靠性取決于最初材料的一致性和成分。從硅給料到晶圓和結(jié)晶，全球范圍內(nèi)的硅短缺一直威脅著硅“饑渴”的光伏市場，并促進人們尋找新的解決方案，有時也會帶來意想不到的結(jié)果。

就拿中國的尚德太陽能電力有限公司來說，擴張供應(yīng)鏈以滿足需求的舉措起初導(dǎo)致了硅采購和質(zhì)量方面的問題，從而促使該公司使用專有的襯底處理工藝來應(yīng)對雜質(zhì)變異問題。這些工藝不僅提升了效率，還提高了太陽能電池的穩(wěn)定性。

雖然中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不久將使中國成為全球太陽能電池和模塊的領(lǐng)先供應(yīng)商，但德國和日本也在高速擴充產(chǎn)能。美國目前還不是光伏太陽能電池和模塊的重要全球性供應(yīng)國，但它宣布計劃到約2012年使其光伏電能達到傳統(tǒng)發(fā)電成本，該進度明顯領(lǐng)先于全球其它地區(qū)。美國對利用裂變技術(shù)實現(xiàn)光伏成本達到傳統(tǒng)發(fā)電成本抱有濃厚的興趣，而通過幾個值得注意的意外事例可以看出，美國并沒有很專注于體硅技術(shù)(Sunpower公司制造出具有全球最高轉(zhuǎn)換效率的單晶硅電池，在2008年將帶來約12億美元收入)。

隨著收購電價制度的引入，德國的光伏系統(tǒng)裝置得到了迅速普及。德國本土太陽能電池和模塊的生產(chǎn)每年都翻番。該地區(qū)的主要競爭者Q-Cell公司向德國本土和全球市場提供體硅模塊。但認識到非體硅技術(shù)的重要性后，該公司通過兼并和收購對各種薄膜光伏技術(shù)進行了投資。

日本宣稱其目標是成為一個能源獨立和自給自足的國家，并在光伏能源生產(chǎn)方面保持全球領(lǐng)先。該國生產(chǎn)的太陽能電池產(chǎn)量占全球的一半，執(zhí)全球產(chǎn)能之牛耳。雖然日本主要生產(chǎn)的是體硅太陽能電池(主要供應(yīng)商是夏普和三洋)，日本也生產(chǎn)薄膜產(chǎn)品(Kaneka公司制造的非晶薄膜電池和ShowaShell公司制造的CIGS光伏太陽能電池的產(chǎn)能有望繼續(xù)提高)。

關(guān)注IP問題

由于業(yè)界將主要精力放在增加產(chǎn)能以便創(chuàng)收方面，所以目前很少有人關(guān)注知識產(chǎn)權(quán)問題。不過也有一些IP研究開發(fā)活動正在進行，包括改進初始材料以增加遷移性，改進接口技術(shù)來增強光散射和反射(增加吸收)，以及改進復(fù)合薄膜各層間的附著力以增加遷移性和轉(zhuǎn)換效率。

隨著收購電價和其它形式補貼的逐年減少，創(chuàng)新技術(shù)將以更快速度出現(xiàn)，從而表現(xiàn)出技術(shù)內(nèi)和技術(shù)間的差異。當(dāng)這種情況發(fā)生時，這些技術(shù)將對公司的成功起到重要作用。

通過仔細研究專利申請行為，可在一定程度上評估這種創(chuàng)新行為和重點，其中最重要的觀點是“專利速度”，也即提交的IP速度。在過去10年間光伏領(lǐng)域提交的大量薄膜專利清楚地表明薄膜光伏技術(shù)是主攻方向。

與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一樣，為了應(yīng)對財大氣粗的后起之秀提出的挑戰(zhàn)，保護并強化這些競爭優(yōu)勢將很有必要。我們確信，幾乎每家大型半導(dǎo)體制造商都有某類光伏項目，并正在評估充分利用其制造經(jīng)驗和不斷折舊資產(chǎn)的策略。隨著許多光伏技術(shù)公司向傳統(tǒng)發(fā)電價格目標的邁進，以及IP資產(chǎn)的強力支持，各公司的技術(shù)優(yōu)勢將得到進一步強化，光伏產(chǎn)業(yè)也會迎來新一輪的整合和洗牌。在此期間，光伏產(chǎn)業(yè)將得益于未來幾年“牛市”帶來的好處。