solar power 作為一種清潔安全、取之不盡的可再生能源,其經濟、社會、環境效益顯著,充分開發利用solar power 已成為我國調整能源結構,降低常規能源消耗走可持續發展的必由之路。
當前國家已將可再生能源開發利用的科研和產業化發展列為科技發展與高技術產業發展的優先領域,納入國家科技發展規劃和高技術產業發展規劃,并安排資金支持可再生能源開發利用的科研、應用示范和產業化發展。
全國政協委員、海南省??谑懈笔虚L王路對海南省的solar power 工程建設充滿期望。他認為,將海南省作為“solar power 規?;檬痉妒?#8221;試點,具有十分重要的現實意義。
我國海南省solar power 資源豐富,是名符其實的“solar power 島”。 solar energy 在海南推廣利用有很好的經濟和生態效益,對保護海南生態環境十分重要。
以一家擁有200間客房的賓館為例,使用solar water heater ,一年可少用12萬度電,節約電費10萬元,如果以海口市的200家酒店計算,一年可節約電費2000萬元。來海南省的中外游客數量龐大,并呈穩步遞增趨勢,在該省進行solar energy 示范推廣 ,輻射效應良好。
據王路介紹,海南省具備solar energy 規?;玫?#8220;先天”條件。
一是省政府高度重視。海南省政府決定從2008年起開始加快推進海南省solar energy 能熱水系統推廣應用工作,確定海口、三亞、東方三市為海南省solar energy 熱水系統規?;瘧玫脑圏c城市。海南省提出要大力開發和使用新型能源,并制定solar energy 等清潔能源產業的優惠政策。
二是具有優良的區位優勢。海南地處熱帶和亞熱帶,年均日照225天,年均日照時數在2400小時以上,光照長、強度高、陽光穿透性強、空氣清潔度好,十分適宜集中開發與大規模利用solar energy 。
三是市場前景廣闊。隨著海南經濟快速發展,大企業、大項目紛紛搶灘海南,海南電力資源頻頻告急,人們生活 工作對solar energy 的需求不斷提高,城建、照明等對solar energy 的需求潛力巨大。建設時限短,建設35兆瓦發電站,solar energy 發電站僅用時半年,火電站需用3年時間,核電站則需用7至10年時間。
四是推廣基礎扎實。當前全省生產、組裝solar water heater 的廠家有20多家,太solar water heater 在旅游接待酒店、賓館、度假村的應用數量超過200家,在solar energy 建筑一體化系統、solar energy 公共路燈照明、solar energy 候車亭照明、屋頂solar energy 發電系統、LED 節能燈和風光互補路燈等方面得到初步應用。
王路委員建議將海南省作為“solar power 規?;檬痉妒?#8221;試點。主要建設內容包括??谑泻腿齺喪幸鳛?/span>solar power 光伏示范城市試點,環島高速公路、居住小區、星級賓館、旅游景點solar power 利用示范,邊遠山區和農場solar power 光伏發電照明示范等。
國家應扶持海南發展以石英砂礦為主要資源的加工業,帶動solar power 電池片、電池組件以及應用領域的配套發展,形成從工業硅、solar power 級硅材料及設備、硅片、電池片及組件到solar power 燈具、并網發電系統等應用產品的完整產業鏈。他希望國家加大對海南省可再生能源利用的支持力度。制定優惠政策,以國家可再生能源利用專項資金 、國家節能減排專項資金,重點支持海南省的“solar power 規?;?#8221;。
目前,solar power 光伏產業正處于歷史上最大的爆炸式成長期當中。SolFocus公司的產品市場和戶外施工主管Bob MacDonald估計,目前每年對solar module 的需求增長已經超過70%。
制約solar module 發展的主要瓶頸之一就是全球的多晶硅供應量。超過90%的光伏市場使用硅晶圓作為啟動材料。當光子入射到硅內的結處,就會激發產生自由載流子,從而產生電流。對這些solar power 級晶圓的規格要求比IC級晶圓低;solar power 級晶圓能夠容忍較高程度的污染,而且可以是單晶或多晶硅。當然,IC級和solar power 級晶圓都依賴于同樣的多晶硅原材料。
直到最近,多晶硅供應商都主要集中在規模更大的IC市場,IC市場一直穩定地推動硅材料的價格上揚。長期以來,solar battery 制造商都在購買IC制造商的“邊角廢料”,即利用硅錠的末端部分、有缺陷的硅錠以及其它的廢料。
這種方式一直運作良好直到solar battery 產業開始以每年超過20%的速率增長。Solarbuzz公司的市場分析人員發現,2005年多晶硅的合同價上漲了25%,雖然與此同時多晶硅的產量也增加了12%。
目前,硅材料是傳統solar module 的成本構成中最大的一塊:2005年每千克硅體材料的價格約為40 美元,而每平方米的solar module 一般需要使用超過2.5千克的硅材料來產生約200W的電能。既然對solar battery 供應商和客戶而言,最關鍵的參數是每瓦特電量的成本,那么提升價值的最佳途徑之一就是從更少量的半導體中提取更多的電量。
與IC晶圓的制造一樣,在solar battery 制造的晶圓切割和成形過程中也會損失大量的硅。只需要對電池設計做很小的改動,就能夠降低這種由切割損耗帶來的制造成本。這就是Evergreen Solar公司的“線帶”技術的基本思想。用兩根線從熔融硅材料中拉下一薄片硅。該硅薄片能夠直接用于下一步的制造,而無需進行傳統硅錠所要求的鋸切和成形工藝。
其它的方法利用修改的solar battery 設計來減少所需的硅用量。如果只是簡單地使用更薄的晶圓或在玻璃上淀積硅,就會造成成本和效率目標之間的沖突;然而,一個硅薄層允許更多的入射光簡單地穿透它而不會被吸收和產生電流。所以,介于兩者之間的一層多孔硅能夠用作反射體,以俘獲那些過去被白白浪費掉的光子。多孔硅層還可能有助于保護外延層,使其免受下方的冶金級晶圓的污染。但是IMEC的光伏項目主管Jef Poortmans認為,需要進行更深入的研究來了解外延層是否保持足夠的清潔度。
一旦solar energy 電池設計放棄體硅而采用薄膜層,那么關于使用硅的各種爭論就開始變得沒有意義了。雖然目前還存在供應限制,但是體硅材料容易獲得,與其它的半導體相比也不貴,即便它并非產生光電流的最佳材料。此外,硅只能吸收solar energy 光譜中較小區域內的光;它對紅外光的吸收最弱,但紅外光是solar energy 輸出中最強的部分。
多結solar battery 通過采用吸收范圍不同的材料來對更大范圍內的solar energy 譜加以利用。例如,SolFocus采用鍺襯底來吸收紅外光,并添加GaAs和InP層來吸收藍光和紫外光,以用于航空領域。
不幸的是,多結solar battery 的價格是硅電池的兩倍。太空中是沒有辦法獲得化石燃料來產生電能的,但是solar battery 在地面應用的成本要求就嚴格得多。要想縮小solar battery 板的尺寸很困難,但是通過使用透鏡來聚焦solar energy ,集光器能夠降低給定電池板所需的半導體材料用量。SolFocus公司的多結solar battery 能夠吸收的太陽光譜范圍是硅電池的兩倍,而集光器能夠聚焦太陽光使其強度增大約500倍。因此,只需solar battery 的半導體材料用量的1/1000就能夠獲得同樣多的電能。