太陽能電池應用現狀及發展前景

產業現狀
太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發生光電于轉換反應，根據所用材料的不同，太陽能電池可分為：1、硅太陽能電池；2、以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；3、功能高分子材料制備的太陽能電池；4、納米晶太陽能電池等。
應用現狀
據Dataquest的統計資料顯示，全世界共有136 個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中，其中有95 個國家正在大規模地進行太陽能電池的研制開發，積極生產各種相關的節能新產品。1998年，全世界生產的太陽能電池，其總的發電量達1000兆瓦，1999年達 2850兆瓦。根據歐洲光伏工業協會EPIA2008年的預測，如果按照2007年全球裝機容量為2.4GW來計算，2010年全球的年裝機容量將達到6.9GW,2020年和2030年將分別達到56GW和281GW，2010年全球累計裝機容量為25.4GW，預計2020年達到278GW，2030年達到1864GW。全球太陽能電池產量以年均復合增長率47%的速度迅猛增長，2008年產量達到6.9GW。
許多國家正在制訂中長期太陽能開發計劃，準備在21世紀大規模開發太陽能，美國能源部推出的是國家光伏計劃，日本推出的是陽光計劃。NREL光伏計劃是美國國家光伏計劃的一項重要的內容，該計劃在單晶硅和高級器件、薄膜光伏技術、PVMaT、光伏組件以及系統性能和工程、 光伏應用和市場開發等5個領域開展研究工作。
美國還推出了"太陽能路燈計劃",旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太陽能供電，根據計劃，每盞路燈每年可節電800 度。日本也正在實施太陽能"7萬套工程計劃"， 日本準備普及的太陽能住宅發電系統，主要是裝設在住宅屋頂上的太陽能電池發電設備，家庭用剩余的電量還可以賣給電力公司。一個標準家庭可安裝一部發電3000瓦的系統。歐洲則將研究開發太陽能電池列入著名的"尤里卡"高科技計劃，推出了10萬套工程計劃"。這些以普及應用光電池為主要內容的"太陽能工程"計劃是推動太陽能光電池產業大發展的重要動力之一。
日本、韓國以及歐洲地區總共8個國家決定攜手合作，在亞洲內陸及非洲沙漠地區建設世界上規模最大的太陽能發電站，他們的目標是將占全球陸地面積約1/4的沙漠地區的長時間日照資源有效地利用起來，為30萬用戶提供100萬千瓦的電能。計劃將從2001年開始，花4年時間完成。
美國和日本在世界光伏市場上占有最大的市場份額。美國擁有世界上最大的光伏發電廠，其功率為7MW，日本也建成了發電功率達1MW的光伏發電廠。全世界總共有23萬座光伏發電設備，以色列、澳大利亞、新西蘭居于領先地位。
20世紀90年代以來，全球太陽能電池行業以每年15%的增幅持續不斷地發展。據Dataquest發布的最新統計和預測報告顯示，美國、日本和西歐工業發達國家在研究開發太陽能方面的總投資，1998年達570億美元；1999年646億美元；2000年700億美元；2001年將達820億美元；2002年有望突破1000億美元。
中國現狀
中國對太陽能電池的研究開發工作高度重視，早在七五期間，非晶硅半導體的研究工作已經列入國家重大課題；八五和九五期間，中國把研究開發的重點放在大面積太陽能電池等方面。2003年10月，國家發改委、科技部制定出未來5年太陽能資源開發計劃，發改委"光明工程"將籌資100億元用于推進太陽能發電技術的應用，計劃到2015年全國太陽能發電系統總裝機容量達到300兆瓦。中國已成為全球光伏產品最大制造國，中國即將出臺的《新能源振興規劃》，中國光伏發電的裝機容量規劃為2020年達到20GW，是原來《可再生能源中長期規劃》中1.8GW的10多倍。
2002年，國家有關部委啟動了"西部省區無電鄉通電計劃"，通過太陽能和小型風力發電解決西部七省區無電鄉的用電問題。這一項目的啟動大大刺激了太陽能發電產業，國內建起了幾條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產量迅速增加。據專家預測，中國光伏市場需求量為每年5MW,2001～2010年，年需求量將達10MW，從2011年開始，中國光伏市場年需求量將大于20MW。
2009年，國務院根據工信提供的報告指出多晶硅產能過剩，實際業界人并不認可，科技部已經表態，多晶硅產能并不過剩。
發展前景
太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業、商業、農業、 通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區、高山、沙漠、海島和農村使用，以節省造價很貴的輸電線路。但是在現階段，它的成本還很高，發出1kW電需要投資上萬美元，因此大規模使用仍然受到經濟上的限制。
市場上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產的。由于單晶硅電池生產能耗大，一些專家認為現有單晶硅電池生產能耗大于其生命周期內捕獲的太陽能，是沒有價值的。最樂觀的估計是需要10年左右時間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經還原，融化后拉單晶得到的。生產過程能耗大，產生的有毒有害物質多，環境污染嚴重。國外紛紛將其轉移到中國生產。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產線。
然而，我們不掌握光伏電池生產技術。單晶硅光伏電池生產技術雖然很成熟，然而還在不斷發展，其他各種光伏電池技術也在不斷涌現。光伏電池的成本和光電轉換效率離真正市場化還有很大差距，光伏電池市場主要靠各國政府財政補貼。歐洲市場光伏發電補貼高達每度電1元以上。今后，要使光伏電池大規模應用，必須不斷改進光伏電池效率和生產成本，在這個過程中，生產技術和產品會不斷更新換代。其更新換代周期短，僅3－5年。光伏電池生產企業投資大，回收周期長，由于技術更新快，國內企業，如果不掌握技術，及時更新技術，就會很快被淘汰，很可能不能收回投資。
但是，從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發明，各國對環境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規模地利用太陽能開辟廣闊的前景。