市場為導向,設備與資源的優化組合
硅材料必須走專業化、產業化發展道路,以改變目前存在的分散落后,產品低水平重復的局面。要以市場為導向,打破行業、地區的限制,實行設備與資源的優化組合,逐步形成具有參與國際競爭能力的大公司或企業集團。
鼓勵中外合資建設多晶硅廠
建設多晶硅廠需要先進的技術和大量資金。近年來,國家間、公司間的合作、合資項目越來越多,漸漸成為世界硅材料產業發展的潮流。根據多晶硅市場的需要,國家應鼓勵和扶植中外合資建設多晶硅廠,其好處是:
一是分擔巨額投資費用,減少國內資金壓力和投資風險;二是共享先進技術成果,迅速縮短我國硅材料工業與國際水平的差距;三是利用國際大公司的品牌進入國際市場,使其具有較強的競爭力。
國家扶持及優惠政策
半導體硅材料產業是投資強度大、技術高的產業,政府的直接參與是發展這一產業的關鍵。國家應把握時機發展我國的硅材料產業。
我國半導體硅材料正處于發展時期,希望國家采取扶植、保護政策;在稅收方面給予照顧、實行低稅或免稅等優惠政策。
充分利用開發優勢發展半導體材料
以我國晶體硅主要進口來源國日本、韓國為例,2005年我國共向兩國出口純度為98%的工業硅23.7萬噸,平均出口價格僅為1美元/公斤。
四川樂山、包頭及周邊地區電力資源充足,價格低廉,開發區有完善的基礎配套設施及良好的投資環境,并有一系列的優惠政策,為多晶硅項目建設提供了極為有利的條件,可充分利用地區的投資優勢,發展硅電一體化產業,將其轉化為經濟優勢,在條件允許下,可規劃建設現代化、具有國際先進水平的半導體材料項目,如多晶硅及太陽能電池硅片項目等。項目的實施對加速西部大開發,促進地區高新技術產業的發展起到積極作用。
2005年是中國光伏產業元年,無論是國家《可再生能源法》的出臺,還是無錫尚德在紐約證交所演繹的財富神話,這些都表明國內的新能源產業迎來一個前所未有的發展契機,而其中的光伏產業再在國外市場刺激下,國內產能迅速膨脹。但是我國光伏產業鏈因存在原材料瓶頸問題而發展不均衡,產業鏈呈喇叭狀:下游的組件封裝、太陽能消費品生產等由于資金門檻和技術含量較低,發展很快;而上游多晶硅原料生產量很小,基本依賴進口,加上多晶硅原料緊缺,其價格一漲再漲,已嚴重影響了光伏產業的發展與光伏發電的應用。
國外巨頭控制原材料生產
2004年,由于太陽能電池產業需求增加,世界多晶硅原料生產量與需求之間出現了約1000噸的差額,這導致世界范圍內多晶硅原料緊張。目前,國際上多晶硅原料的生產被日本的德山曹達、三菱高純硅、住友,美國的Hemlock、先進硅材料、三菱多晶硅、MEMC,德國的Wacker等主要廠商所壟斷。2004年全世界的需求量為28000噸,光伏產業所用的硅材料超過50%。
多晶硅生產技術主要有改良西門子法和新硅烷法。通過提純,使純度為3N-4N的冶金級硅成為最高至11N的電子級硅。對于光伏產業來講,6N純度的多晶硅就可以滿足光伏產業的需要,但是目前世界上并沒有專門為光伏產業特別生產的太陽能級多晶硅,長期以來光伏產業只能使用微電子產業的頭尾料和殘次料,隨著光伏產業的快速發展,這些頭尾料和殘次品已經不能滿足光伏產業的需求。如果按照光伏產業的需求,專門研制提純6N多晶硅的方法,就可以大大降低太陽能電池的成本。我國多晶硅原料生產技術落后,能耗為世界先進水平的2-3倍;且規模小,沒有市場競爭力。目前僅有四川峨嵋和洛陽中硅兩家多晶硅生產廠,2004年多晶硅的年產量僅60噸,遠遠無法滿足需要。由于多晶硅生產技術的特殊壟斷性和保密性,世界上7家主要的多晶硅生產商聯合禁止多晶硅技術轉移到中國。這要求我國必須走自主創新之路,實現多晶硅生產技術的國產化。
硅錠生產“兩頭在外”
我國晶體硅材料產業近幾年發展迅速,年平均增長率超過70%;但是由于國內無法提供多晶硅原材料,因此企業原料基本依賴進口;同時,生產的硅錠/片也大都返銷國外,在國內銷售較少。由于原料依賴進口,國際市場多晶硅原料的緊缺和漲價影響了國內企業的發展,部分企業已經“無米下鍋”,面臨停產。國產晶體硅片技術成熟,產品質量不遜于國外。但是國內以生產單晶硅片占主導。
電池生產快馬加鞭
2004年,由于日本和德國兩個主要市場持續、旺盛的需求,世界太陽能電池的總產量達到1256MW,年增長率超過60%。世界太陽能電池的生產需求旺盛,產業規模迅速擴大。而由于原材料瓶頸日益明顯,太陽能電池的成本不降反升,同時晶體硅電池的地位不斷加強,非晶硅、CdTe等薄膜電池的市場份額逐漸萎縮;太陽電池的漸進性技術進步一直在進行。
在國際上光伏產業快速發展背景下,我國太陽能電池的生產呈爆發式增長。我國2004年太陽能電池的年產量超過50兆瓦,是2003年的5倍;2005年預期年產量將增加1倍,約100兆瓦,如果不是受到材料的制約,發展速度還將更快。隨著2005年底之前幾個大的電池廠的建成,生產能力將超過300兆瓦。2005年新建生產能力超過以往歷年的總和;國內企業的主要設備、技術來自國外,基本已達到國際先進水平;大廠的產品質量接近國外產品;但由于原材料瓶頸嚴重制約了電池生產廠的發展,市場混亂,一部分劣質原料進入市場;此外,東南沿海的電力緊張也影響了部分企業的生產;同時企業技術力量不足、人才缺乏、缺少技術更新和創新能力也日漸凸現出來。
電池專用材料多賴進口
太陽能電池的專用材料主要包括生產太陽能電池和組件所需的低鐵絨面玻璃、EVA、TPT、銀漿、鋁漿。這些材料的成本大約占太陽能電池組件成本的5%左右。我國在低鐵絨面玻璃、TPT領域尚屬空白,需要進口。我國已開始生產EVA(浙江化工科技集團),價格低于國外產品,但其質量尚有待驗證。在銀漿方面,國外主要生產商為Dupond和Ferro。國內有公司(北京中聯陽光、寧波太陽能電力等)已開始研制,尚未達到可廣泛應用的水平。鋁漿已基本可以國產化,與國外產品相比價格有優勢。
總之,在我國大多數太陽能電池的專用材料還沒有完成國產化,需要進口。不過,由于光伏市場的快速發展,已經有很多企業注意到這一空白,開始通過引進技術或自主研發進入這一領域。
組建封裝企業爆炸性增長
在整個太陽能電池產業鏈中,組件封裝屬于技術含量較低、投資成本較小的部分。由于技術和資金門檻低,同時可以充分利用勞動力成本低廉的優勢,我國太陽能電池封裝行業的發展最為迅速。
僅統計了封裝能力較大的廠家,還有很多封裝能力低于10MW的廠家未予統計。粗略估算,2005年我國太陽能電池組件的封裝能力已不低于500MW。表中廠家,僅西安佳陽擁有全自動的組件封裝線,其余廠家基本采用人工封裝。由于勞動力成本低廉,我國的太陽能電池封裝行業具有較強的競爭力。
平衡部件有望追平國際水平
光伏系統平衡部件主要包括蓄電池、逆變器、控制器。與一般蓄電池相比,光伏用蓄電池有其特殊要求(如要求深放電循環壽命長、耐過充電和過放電能力強等)。目前國內市場上還沒有出現專門為光伏系統研制的蓄電池。不過,隨著光伏市場的擴大,蓄電池廠商將開發適應光伏系統需要的傳統型蓄電池或新型蓄電池(如鋰離子電池)。目前,國內逆變器尚處于國際90年代中期的技術水平。當前國際上逆變器的先進水平和國內現有水平的比較如下:
而國內與國際的技術水平在小型戶用電源控制器上尚有一定差距,這主要不是因為沒有這樣的技術,而是戶用電源的生產商迫于市場競爭的壓力,不肯選用高檔控制器。在通信電源和較大的光伏發電系統上用的控制器,其技術水平和技術指標與國外沒有太大的差距。
總體來看,在光伏系統平衡部件方面,我國與國際水平相比有一定的差距,主要表現在產品的可靠性和功能上,不過差距并不大。我國在蓄電池和電子器件領域的技術并不遜于國外,只要光伏市場能夠持續快速的發展,相信會有相關的大企業將資金和技術投入到光伏系統平衡部件的研發和生產上來,使我國光伏系統平衡部件產品的性能達到國際先進水平。
光伏消費品生產欣欣向榮
目前國際上光伏系統主要為并網或BIPV。我國并網系統的累計安裝量僅約2MW(包括中科院電工所在深圳園藝博覽會所建1MW并網系統),BIPV僅有少量示范。而我國獨立光伏系統的累計安裝量約33兆瓦,主要包括農村獨立電站、戶用光伏系統、通訊及工業應用等等。在光伏消費品方面,主要包括太陽能庭院燈、草坪燈、信號燈、太陽能計算器和玩具等等。由于光伏消費品的生產屬于勞動密集型產業,技術和資金門檻低,我國出現了大批光伏消費品生產廠商。這些廠商主要分布在珠三角及福建、浙江等沿海地區。我國已成為世界上最大的光伏消費品生產國。光伏消費品中太陽能電池的年用量達到10MW。
關鍵生產設備有待國產化
我國已可生產部分光伏產業的生產設備,且一部分設備的性價比明顯超過了國外設備而被廣泛的使用。如我國自行生產拉制太陽能級單晶硅的6英寸單晶爐,與國外同類設備相比質量有差距,但可以滿足制備太陽能級單晶硅的需求,價格僅為國外產品的1/3—1/2,性價比有優勢。國內太陽能單晶廠普遍采用國產單晶爐,總用量估計約200臺。且國內主要太陽能電池廠商均已采用國產的等離子刻蝕機。國產激光機和層壓機的性能和可靠性均滿足光伏行業的需求,已被普遍采用。太陽能電池及組件的測試設備也已國產化,盡管與國外設備相比有一定的差距,但由于價格優勢,國產測試設備被廣泛采用。
不過,我國光伏產業相關設備的生產仍存在明顯的問題。首先,部分關鍵設備仍然無法國產化,完全依賴進口。多晶硅澆鑄爐、線切割機、PECVD等設備幾乎完全依賴進口。這些設備的單價都在人民幣千萬元以上,購買者負擔沉重。其次,設備與工藝研究脫節。國外設備生產商與工藝技術研究機構有緊密的合作,工藝被固化在設備之中,購買設備的同時就獲得了完整的產品制造技術。而我國二者明顯脫節,例如太陽能電池設備生產商不研究也不提供太陽能電池的制備工藝,這造成部分國內客戶(特別是技術儲備不足的客戶)被迫去購買國外成套設備,同時,設備生產商也無法針對工藝要求及時改進設備。第三,產品自動化程度不高,不重視各個設備之間的銜接。國內設備基本上是手動或半自動,設備之間的銜接依靠人工來完成。這固然適合我國的勞動力成本低的基本狀況,而且大大降低了設備成本,但在未來會遇到很大的問題。現在硅片尺寸正在向175甚至200mm以上發展,厚度正在向200微米以下發展,手工操作很可能無法適應未來超大、超薄硅片的要求。從長遠發展的角度考慮,設備的自動化程度需要引起重視。
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