我國光伏技術(shù)概況和發(fā)展趨勢1引言中國12億人口的大約70%居住在農(nóng)村。雖然中國經(jīng)濟在最近20多年有了較快的發(fā)展，但能源問題對經(jīng)濟和環(huán)境的影響比較嚴重，農(nóng)村則更為突出。中國能源供應中煤占一次能源總消耗的73%?75%，占主導地位。煤的直接燃燒給環(huán)境帶來嚴重影響。從環(huán)境和能源雙重考慮，中國政府計劃并采取有效措施發(fā)展可再生能源技術(shù)。中國有豐富的太陽能資源，2/3以上國土面積的年總?cè)照樟砍^5GJ/M2、年平均日照超過2,200小時（圖1）有開發(fā)利用太陽能的有利條件。中國太陽能光伏技術(shù)開始于20世紀70年代，開始時主要用于空間。70年代周期后，光伏應用逐漸擴大到地面并形成了中國的光伏產(chǎn)業(yè)。光伏發(fā)電在改善人民生活條件方面已發(fā)揮著重要作用，并將在21世紀可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更大作用。2研究開發(fā)活動目前大約有40多個研究機構(gòu)和大學參與光伏研究開發(fā)活動。研究領(lǐng)域涉及太陽電池、光伏材料、光伏系統(tǒng)和部件等。2.1太陽電池在太陽電池方面，研究開發(fā)的最好結(jié)果列于表1。2.1.1高效單晶硅太陽電池高效單晶硅電池的研究包括鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC），倒金字塔織構(gòu)化選擇性發(fā)射區(qū)電池（IPSE），激光和機械刻槽埋柵電池（LGBC和MGBC）.*IPSE太陽電池IPSE太陽電池的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該電池采用了倒金字塔織構(gòu)化、熱氧化鈍化、選擇性發(fā)射區(qū)擴散、減反射涂層、背表面場和脈沖電鍍等技術(shù)。電池效率達到19.79%（Voc=656.1mV,Jsc=37.4mA/cm2,FF=0.806,Area=4.a4cm2,Am1.5,25°C）.*LGBC和MGBC太陽電池與IPSE電池相比，LGBC和MGBC電池的工藝要簡單得多，僅有一個氧化步驟，省上了柵線蒸發(fā)和多個光刻腐蝕步驟。在LGBC和MGBC電池的實驗中分別使用了FZ、CZ和太陽級硅片，電池的結(jié)構(gòu)如圖3所示。該電池的制備采用了化學表面織構(gòu)化、激光和機械刻槽、熱氧化鈍化、選擇性發(fā)射區(qū)擴散、減反射涂層、背表面場、化學鍍埋柵接觸等技術(shù)，電池最好效率如表2所示。選擇性發(fā)射區(qū)由沿表面的均勻發(fā)射區(qū)n+和槽內(nèi)重摻雜n++區(qū)兩部分組成。擴散采用固態(tài)磷源。如圖2和圖3所示，IPSE，LGBC和MGBC電池均為全鋁背表面場結(jié)構(gòu)。*美國國家可再生能源實驗室測試2.1.2多晶硅太陽電池多晶硅電池在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上采用了磷吸雜、熱氧化鈍化、鋁背表面場等技術(shù)。實驗中使用的硅片由Bayersolar提供。實驗中1cm2和10x10cm2的電池效率分別達到14.53%（Voc=595.0mv,Jsc=34.23mA/cm2,FF=0.7129,AM1.5,25°C）和12.5%（Voc=593.4mV,Jsc27.45mA/cm2,FF=0.7671,AM1.5,25C）。2.1.3薄膜太陽電池我國為地面應用研制的薄膜太陽電池包括非晶硅電池、多晶硅薄膜電池、碲化鎘（CdTe）電池和硒鋼鋼（CIS）電池等。研究工作主要分布在研究所和大學中。電池特性如表1所示。其中在非活性硅（0.005Qcm）襯底上多晶硅薄膜電池、CdTe電池和CIs電池效率分別達到13.61%［9］,11.6%［10］，和9.13%［11］，非晶硅電池效率分另達到11.4%（單結(jié)，lcm2）［12］，6.3o單結(jié)，30X30Cm2）［13］和7.35%（雙結(jié)，20x20Cm2）［14］。2.2光伏材料在多晶硅鑄造技術(shù)方面，實驗室內(nèi)已經(jīng)成功地制造出15公斤方形鑄錠，鑄造過程坩堝可以重復使用，有利于降低鑄造成本。電池制造和封裝過程中使用的銀漿、鋁漿、EVA薄膜、PVF等材料也研制成功并突人使用，降低了太陽電池及組件的成本。2.3光伏系統(tǒng)和部件光伏系統(tǒng)和部件的研究開發(fā)包括1-5KW光伏水泵系統(tǒng)，1-500W控制器和逆變器，高效1OKW、15KW逆變器，正弦波逆變器，1-5KW光伏并網(wǎng)示范系統(tǒng)，光伏照明系統(tǒng)，光伏電視系統(tǒng)，光伏通訊系統(tǒng)，光伏氣象站系統(tǒng)，光伏集中電站系統(tǒng)等。同時成功地研制出光伏電池、組件特性測試系統(tǒng)。3光伏工業(yè)我國目前有4個單晶硅太陽電池和組件制造廠：秦皇島華美光電公司、昆明云南半導體器件廠、開封太陽能電池廠、寧波太陽電池廠和兩個非晶硅電池廠：哈爾濱.克羅拉太陽能電力公司和深圳非晶硅電池廠。總的生產(chǎn)能力約4.5MW,2000年實際生產(chǎn)3MW。商業(yè)化單晶硅電池的效率在11%—13%之間（①10cm或10xlocm2）,非晶硅電池效率在5%?6%之間。其中昆明和寧波電池廠正在向2MW能力擴大。有些公司正在建立新的太陽電池和組件生產(chǎn)線，如上海國飛公司正在建立2MW電池生產(chǎn)線，保定英利新能源有限公司正在組建16MW電池和組件生產(chǎn)線，無錫尚德太陽能電力公司投資1800萬美元建立10MW多晶硅電池生產(chǎn)線，并與今年投產(chǎn)，計劃5年內(nèi)是生產(chǎn)能力達到30MW。可以說，我國光伏產(chǎn)業(yè)正面臨著一個大的發(fā)展。4光伏應用和市場我國光伏地面應用開始于20世紀70年代。截至2000年底，光伏系統(tǒng)總安裝容量約18wWp.主要應用包括通訊、邊遠地區(qū)應用、產(chǎn)業(yè)應用及消費娛樂產(chǎn)品等。最近兩年開始并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研制和示范。市場份額如表2所示。光伏通訊系統(tǒng)包括微波中繼站、光纖通訊、無線傳呼、衛(wèi)星通訊地面接收站，電視接收和發(fā)送、農(nóng)村程控電話等：邊遠地區(qū)應用主要分布在我國西部地區(qū)，包括獨立光伏電站、戶用戶用光伏系統(tǒng)（照明、電視、收音機、水泵等）.如西藏7個無電縣城，自1992年以來，在國家計委和電力部（國電公司）支持下陸續(xù)建成光伏電站為縣城居民提供照明和家電用電，安裝容量從25KW到100KW，總計420KW，整個工程于1999年完成，如表3所示.圖4為1988年安裝在安多縣城的100KW。這些光伏電站對提高當?shù)厝嗣裎镔|(zhì)文化水平和帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展都起到了非常積極的作用。產(chǎn)業(yè)應用包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通和其他等（如鐵路、公路信號系統(tǒng)、航標燈、氣象和地震臺站、水文觀測站、油管和水閘的陰極保護等）。消費、娛樂品及其他包括街燈、街鐘，太陽能計算器、太陽能手表太陽能游艇、玩具等。5光伏工業(yè)和市場的發(fā)趨勢我國目前仍有大約6000萬人生活在無電地區(qū)，急需生活用電。在邊遠農(nóng)村地區(qū)的市場上可以供應小型成套光伏系統(tǒng)，如10Wp攜便式照明燈、20Wp家庭照明系統(tǒng)，50Wp黑白電視系統(tǒng)，100Wp彩電系統(tǒng)，并且很受歡迎。為盡快解決邊遠無電地區(qū)人民的用電問題，國家計委推出了''中國光明工程〃，此項計劃正在執(zhí)行；同時，世界銀行為開拓中國可再生能源市場的GEF項目也在執(zhí)行中。我國社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展為為光伏市場提供了更好的發(fā)展機遇和空間，可以期望，并網(wǎng)屋頂系統(tǒng)及電站也會很快進入市場。在市場和生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動下，我國光伏工業(yè)預料會一個大的發(fā)展。表4給出了我國光伏產(chǎn)業(yè)和市