市场为导向,设备与资源的优化组合
硅材料必须走专业化、产业化发展道路,以改变目前存在的分散落后,产品低水平重复的局面。要以市场为导向,打破行业、地区的限制,实行设备与资源的优化组合,逐步形成具有参与国际竞争能力的大公司或企业集团。
鼓励中外合资建设多晶硅厂
建设多晶硅厂需要先进的技术和大量资金。近年来,国家间、公司间的合作、合资项目越来越多,渐渐成为世界硅材料产业发展的潮流。根据多晶硅市场的需要,国家应鼓励和扶植中外合资建设多晶硅厂,其好处是:
一是分担巨额投资费用,减少国内资金压力和投资风险;二是共享先进技术成果,迅速缩短我国硅材料工业与国际水平的差距;三是利用国际大公司的品牌进入国际市场,使其具有较强的竞争力。
国家扶持及优惠政策
半导体硅材料产业是投资强度大、技术高的产业,政府的直接参与是发展这一产业的关键。国家应把握时机发展我国的硅材料产业。
我国半导体硅材料正处于发展时期,希望国家采取扶植、保护政策;在税收方面给予照顾、实行低税或免税等优惠政策。
充分利用开发优势发展半导体材料
以我国晶体硅主要进口来源国日本、韩国为例,2005年我国共向两国出口纯度为98%的工业硅23.7万吨,平均出口价格仅为1美元/公斤。
四川乐山、包头及周边地区电力资源充足,价格低廉,开发区有完善的基础配套设施及良好的投资环境,并有一系列的优惠政策,为多晶硅项目建设提供了极为有利的条件,可充分利用地区的投资优势,发展硅电一体化产业,将其转化为经济优势,在条件允许下,可规划建设现代化、具有国际先进水平的半导体材料项目,如多晶硅及太阳能电池硅片项目等。项目的实施对加速西部大开发,促进地区高新技术产业的发展起到积极作用。
2005年是中国光伏产业元年,无论是国家《可再生能源法》的出台,还是无锡尚德在纽约证交所演绎的财富神话,这些都表明国内的新能源产业迎来一个前所未有的发展契机,而其中的光伏产业再在国外市场刺激下,国内产能迅速膨胀。但是我国光伏产业链因存在原材料瓶颈问题而发展不均衡,产业链呈喇叭状:下游的组件封装、太阳能消费品生产等由于资金门槛和技术含量较低,发展很快;而上游多晶硅原料生产量很小,基本依赖进口,加上多晶硅原料紧缺,其价格一涨再涨,已严重影响了光伏产业的发展与光伏发电的应用。
国外巨头控制原材料生产
2004年,由于太阳能电池产业需求增加,世界多晶硅原料生产量与需求之间出现了约1000吨的差额,这导致世界范围内多晶硅原料紧张。目前,国际上多晶硅原料的生产被日本的德山曹达、三菱高纯硅、住友,美国的Hemlock、先进硅材料、三菱多晶硅、MEMC,德国的Wacker等主要厂商所垄断。2004年全世界的需求量为28000吨,光伏产业所用的硅材料超过50%。
多晶硅生产技术主要有改良西门子法和新硅烷法。通过提纯,使纯度为3N-4N的冶金级硅成为最高至11N的电子级硅。对于光伏产业来讲,6N纯度的多晶硅就可以满足光伏产业的需要,但是目前世界上并没有专门为光伏产业特别生产的太阳能级多晶硅,长期以来光伏产业只能使用微电子产业的头尾料和残次料,随着光伏产业的快速发展,这些头尾料和残次品已经不能满足光伏产业的需求。如果按照光伏产业的需求,专门研制提纯6N多晶硅的方法,就可以大大降低太阳能电池的成本。我国多晶硅原料生产技术落后,能耗为世界先进水平的2-3倍;且规模小,没有市场竞争力。目前仅有四川峨嵋和洛阳中硅两家多晶硅生产厂,2004年多晶硅的年产量仅60吨,远远无法满足需要。由于多晶硅生产技术的特殊垄断性和保密性,世界上7家主要的多晶硅生产商联合禁止多晶硅技术转移到中国。这要求我国必须走自主创新之路,实现多晶硅生产技术的国产化。
硅锭生产“两头在外”
我国晶体硅材料产业近几年发展迅速,年平均增长率超过70%;但是由于国内无法提供多晶硅原材料,因此企业原料基本依赖进口;同时,生产的硅锭/片也大都返销国外,在国内销售较少。由于原料依赖进口,国际市场多晶硅原料的紧缺和涨价影响了国内企业的发展,部分企业已经“无米下锅”,面临停产。国产晶体硅片技术成熟,产品质量不逊于国外。但是国内以生产单晶硅片占主导。
电池生产快马加鞭
2004年,由于日本和德国两个主要市场持续、旺盛的需求,世界太阳能电池的总产量达到1256MW,年增长率超过60%。世界太阳能电池的生产需求旺盛,产业规模迅速扩大。而由于原材料瓶颈日益明显,太阳能电池的成本不降反升,同时晶体硅电池的地位不断加强,非晶硅、CdTe等薄膜电池的市场份额逐渐萎缩;太阳电池的渐进性技术进步一直在进行。
在国际上光伏产业快速发展背景下,我国太阳能电池的生产呈爆发式增长。我国2004年太阳能电池的年产量超过50兆瓦,是2003年的5倍;2005年预期年产量将增加1倍,约100兆瓦,如果不是受到材料的制约,发展速度还将更快。随着2005年底之前几个大的电池厂的建成,生产能力将超过300兆瓦。2005年新建生产能力超过以往历年的总和;国内企业的主要设备、技术来自国外,基本已达到国际先进水平;大厂的产品质量接近国外产品;但由于原材料瓶颈严重制约了电池生产厂的发展,市场混乱,一部分劣质原料进入市场;此外,东南沿海的电力紧张也影响了部分企业的生产;同时企业技术力量不足、人才缺乏、缺少技术更新和创新能力也日渐凸现出来。
电池专用材料多赖进口
太阳能电池的专用材料主要包括生产太阳能电池和组件所需的低铁绒面玻璃、EVA、TPT、银浆、铝浆。这些材料的成本大约占太阳能电池组件成本的5%左右。我国在低铁绒面玻璃、TPT领域尚属空白,需要进口。我国已开始生产EVA(浙江化工科技集团),价格低于国外产品,但其质量尚有待验证。在银浆方面,国外主要生产商为Dupond和Ferro。国内有公司(北京中联阳光、宁波太阳能电力等)已开始研制,尚未达到可广泛应用的水平。铝浆已基本可以国产化,与国外产品相比价格有优势。
总之,在我国大多数太阳能电池的专用材料还没有完成国产化,需要进口。不过,由于光伏市场的快速发展,已经有很多企业注意到这一空白,开始通过引进技术或自主研发进入这一领域。
组建封装企业爆炸性增长
在整个太阳能电池产业链中,组件封装属于技术含量较低、投资成本较小的部分。由于技术和资金门槛低,同时可以充分利用劳动力成本低廉的优势,我国太阳能电池封装行业的发展最为迅速。
仅统计了封装能力较大的厂家,还有很多封装能力低于10MW的厂家未予统计。粗略估算,2005年我国太阳能电池组件的封装能力已不低于500MW。表中厂家,仅西安佳阳拥有全自动的组件封装线,其余厂家基本采用人工封装。由于劳动力成本低廉,我国的太阳能电池封装行业具有较强的竞争力。
平衡部件有望追平国际水平
光伏系统平衡部件主要包括蓄电池、逆变器、控制器。与一般蓄电池相比,光伏用蓄电池有其特殊要求(如要求深放电循环寿命长、耐过充电和过放电能力强等)。目前国内市场上还没有出现专门为光伏系统研制的蓄电池。不过,随着光伏市场的扩大,蓄电池厂商将开发适应光伏系统需要的传统型蓄电池或新型蓄电池(如锂离子电池)。目前,国内逆变器尚处于国际90年代中期的技术水平。当前国际上逆变器的先进水平和国内现有水平的比较如下:
而国内与国际的技术水平在小型户用电源控制器上尚有一定差距,这主要不是因为没有这样的技术,而是户用电源的生产商迫于市场竞争的压力,不肯选用高档控制器。在通信电源和较大的光伏发电系统上用的控制器,其技术水平和技术指标与国外没有太大的差距。
总体来看,在光伏系统平衡部件方面,我国与国际水平相比有一定的差距,主要表现在产品的可靠性和功能上,不过差距并不大。我国在蓄电池和电子器件领域的技术并不逊于国外,只要光伏市场能够持续快速的发展,相信会有相关的大企业将资金和技术投入到光伏系统平衡部件的研发和生产上来,使我国光伏系统平衡部件产品的性能达到国际先进水平。
光伏消费品生产欣欣向荣
目前国际上光伏系统主要为并网或BIPV。我国并网系统的累计安装量仅约2MW(包括中科院电工所在深圳园艺博览会所建1MW并网系统),BIPV仅有少量示范。而我国独立光伏系统的累计安装量约33兆瓦,主要包括农村独立电站、户用光伏系统、通讯及工业应用等等。在光伏消费品方面,主要包括太阳能庭院灯、草坪灯、信号灯、太阳能计算器和玩具等等。由于光伏消费品的生产属于劳动密集型产业,技术和资金门槛低,我国出现了大批光伏消费品生产厂商。这些厂商主要分布在珠三角及福建、浙江等沿海地区。我国已成为世界上最大的光伏消费品生产国。光伏消费品中太阳能电池的年用量达到10MW。
关键生产设备有待国产化
我国已可生产部分光伏产业的生产设备,且一部分设备的性价比明显超过了国外设备而被广泛的使用。如我国自行生产拉制太阳能级单晶硅的6英寸单晶炉,与国外同类设备相比质量有差距,但可以满足制备太阳能级单晶硅的需求,价格仅为国外产品的1/3—1/2,性价比有优势。国内太阳能单晶厂普遍采用国产单晶炉,总用量估计约200台。且国内主要太阳能电池厂商均已采用国产的等离子刻蚀机。国产激光机和层压机的性能和可靠性均满足光伏行业的需求,已被普遍采用。太阳能电池及组件的测试设备也已国产化,尽管与国外设备相比有一定的差距,但由于价格优势,国产测试设备被广泛采用。
不过,我国光伏产业相关设备的生产仍存在明显的问题。首先,部分关键设备仍然无法国产化,完全依赖进口。多晶硅浇铸炉、线切割机、PECVD等设备几乎完全依赖进口。这些设备的单价都在人民币千万元以上,购买者负担沉重。其次,设备与工艺研究脱节。国外设备生产商与工艺技术研究机构有紧密的合作,工艺被固化在设备之中,购买设备的同时就获得了完整的产品制造技术。而我国二者明显脱节,例如太阳能电池设备生产商不研究也不提供太阳能电池的制备工艺,这造成部分国内客户(特别是技术储备不足的客户)被迫去购买国外成套设备,同时,设备生产商也无法针对工艺要求及时改进设备。第三,产品自动化程度不高,不重视各个设备之间的衔接。国内设备基本上是手动或半自动,设备之间的衔接依靠人工来完成。这固然适合我国的劳动力成本低的基本状况,而且大大降低了设备成本,但在未来会遇到很大的问题。现在硅片尺寸正在向175甚至200mm以上发展,厚度正在向200微米以下发展,手工操作很可能无法适应未来超大、超薄硅片的要求。从长远发展的角度考虑,设备的自动化程度需要引起重视。
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