非晶硅光伏电池项目可行性研究报告.doc
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1、非晶硅光伏电池项目可研报告.txt逆风的方向,更适合飞翔。我不怕万人阻挡,只怕自己投降。你发怒一分钟,便失去60分钟的幸福。忙碌是一种幸福,让我们没时间体会痛苦;奔波是一种快乐,让我们真实地感受生活;疲惫是一种享受,让我们无暇空虚。生活就像呼吸呼是为出一口气,吸是为争一口气。 2 太阳能光伏技术对我国未来节能减排的贡献 太阳能光伏技术对我国未来节能减排的贡献 未来 2.1 世界对可再生能源减排作用的估计 2.2 太阳能利用技术对我国未来节能减排作用的估计 3 项目的可行性 3.1 世界光伏产业的市场发展现状及趋势 世界光伏产业的市场发展现状及趋势 3.2 中国光伏产业和市场发展现状及趋势 3.
2、3 非晶硅太阳电池的优势 3.4 黑龙江哈克新能源有限公司我国非晶硅太阳电池产业 黑龙江哈克新能源有限公司 的开拓者 3.5 采用先进技术,扩大生产规模的必要性和可行性 采用先进技术, 4 非晶硅太阳电池生产线经济效益分析 4.1 5MWp 双结非晶硅太阳电池生产线经济效益分析 双结非晶硅太阳电池生产线经济效益分析 4.2 40-60MWp 非晶 微晶硅太阳电池生产线经济效益分析 非晶-微晶 微晶硅太阳电池生产线经济效益分析 5 研究结论和项目建议 研究结论和项目建议 结论 5.1 可行性研究结论 5.2 项目建议 非晶硅太阳电池生产线项目 非晶硅太阳电池生产线项目 可行性研究报告 1 项目的
3、提出 近年来, 在严峻的能源替代形势和人类生态环境 (地球变暖) 的压力下, 在持续的技术进步和逐步完善的法规政策的强力推动 下, 包括光伏发电产业在内的可再生能源产业在未来的人类能源 结构中占有越来越重要的地位, 世界及我国太阳能光伏发电产业 和市场一直在快速发展, 太阳能光伏发电已成为世界发展最快的 产业。中国第十届太阳能光伏会议常州宣言 (2008/09/22)指 出: “未来十年,是光伏发电向替代能源冲刺的十年” 。 黑龙江哈克新能源有限公司 (原哈尔滨克罗拉太阳能电力公 司)作为我国最早从事非晶硅太阳电池制造的企业,也是当时我 国最大的非晶硅太阳电池制造基地, 要在未来的市场竞争中站
4、稳 脚跟、不断发展,在未来新能源行业拥有重要地位,为我国节能 减排和环保事业做出更多贡献,就必须与时俱进,要有科技含量 高、 能适应市场要求的太阳电池产品, 并要具有一定规模的产能。 针对非晶硅太阳电池与晶硅太阳电池相比所具有的特点及 发展趋势,根据我公司科技研发的成果及生产经营管理经验,经 过对国内生产厂商技术、 设备和市场情况调研及对国际光伏行业 了解研究的基础上,拟突出技术创新,采用国际先进技术提升技 术水平和扩大产能。在原有的 1MWp 非晶硅太阳电池生产线继 续运行的基础上,再建设一条年产能 5MWp 的双结非晶硅太阳 电池生产线,并将太阳达成的光电转换效率从现在的 5.6%提高 到
5、 6.8%,成为国内具有较大规模且技术先进的太阳电池制造企 业, 继而在条件成熟时, 争取资本市场融资, 规划建设 40-60MWp 非晶-微晶硅太阳电池生产线以及柔性衬底非晶硅太阳电池生产 线,成为最大的非晶硅太阳电池生产企业之一。 2 太阳能光伏技术对我国未来节能减排的贡献 2.1 世界对可再生能源减排作用的估计 可再生能源不但是重要的后续能源,而且对未来减排 CO2 将发挥重要作用。根据国际组织预测,本世纪中叶可再生能源在 一次性能源消耗中将超过 50%,可以预测,随着可再生能源的快 速发展,对未来 CO2 减排的贡献会越来越大。 世界银行全球基金(GEF)项目,对未来 CO2 的排放做
6、了如 下预估,如果不采取措施,至 2050 年,大气中 CO2 的含量就是 现在的 3.5 倍。如果积极采取各种清洁能源替代技术,在 25 年 内就可看到明显效果,在 40 年内可把大气中 CO2 的含量降到现 在的水平。 两种情况下的 CO2 排放结果 CO2 年 排 放 代 量 2000 2010 2020 2030 2040 2050 不 同 情 况 单纯化石燃料,不采取清洁能源 采取各种清洁能源替代技术 100 100 140 135 150 135 190 140 270 120 350 100 2.2 太阳能利用技术对我国未来节能减排作用的估计 太阳能光伏发电是一个纯物理过程,没有
7、任何排放。但光伏 发电设备在其制造过程中使用的是常规能源,因此从整体上分 析,也有 CO2 的排放。但是,光伏系统每投入 1 千瓦时电能就将 生产出无排放的 15 千瓦时电力,因而光伏发电 CO2 的排放比是 常规燃料的 1/15。 若我公司新的 5MWp 太阳电池生产线建成并投产,则每年 可为市场提供 5MWp 太阳电池用来发电, 每年可发电 1,225 万千 瓦时,节省煤炭 4,050 吨,同时减排 CO21.1 万吨,按生产线运 行 20 年,太阳能光伏电源运行 20 年计算,累计可提供电力 49 亿度,节省煤炭 162 万吨,减排 CO2 440 万吨。若进一步规划 的 40-60MW
8、p 太阳电池生产线建成并投产, 则每年可为市场提供 约 50MWp 太阳电池用来发电,每年可发电 12,250 万千瓦时,节 省煤炭 40,500 吨,同时减排 CO211 万吨,按生产线运行 20 年, 太阳能光伏电源运行 20 年计算,累计可提供电力 490 亿度,节 省煤炭 1620 万吨,减排 CO2 4400 万吨。 我国目前热电煤当量:2010330gc/kwhe 3 项目的可行性 3.1 世界光伏产业的市场发展现状及趋势 3.1.1 世界光伏发电产业发展状况 太阳能以其无污染、无运输、无垄断、维护简单、运行安全 和永不枯竭等特点, 被公认为是解决能源与环境两大问题的一个 最佳选择
9、。 不少国家已将发展太阳能作为近中期的主要替代能源 和中长期的主体能源。以太阳电池的年产量为例,最近 10 年的 年平均增长率为 41.3(世界年产量由 1997 年的 125.8MWp 增 加到 2007 年的 4,000.05MWp) 而最近 5 年的年平均增长率更达 , 到了 49.5(世界年产量由 2002 年的 536.8MWp 增加到 2007 年的 4,000.05MWp) ,尽管因高纯硅材料短缺影响了晶体硅太阳 电池的产量, 2006 和 2007 年的年增长率仍然分别达到 42.9 但 和 56.2,一个产业如此快速发展在世界上是极为罕见的。表 1 为过去 10 年世界太阳电
10、池的年发货量和累计用量(GWp) ,表 2 为 2006、2007 年不同国家和地区太阳电池产量及份额,图 1 为 2007 年世界主要国家和地区太阳电池产量份额。 表 1. 过去 10 年世界太阳电池/组件的年发货量和累计用量(GWp) 年 份 累计用量 年发货量 1998 0.946 0.155 1999 1.147 0.201 29.6 2000 1.434 0.288 43.3 2001 1.825 0.374 30.1 2002 2.386 0.537 43.5 2003 3.130 0.747 39.2 2004 4.33 1.2 60.8 2005 6.09 1.79 49.3
11、2006 8.65 2.56 42.9 2007 12.64 4.00 56.2 增长率() 23.1 数据来源:PV News Paul Maycock(Photon International 3/2006),经过本报告修正 表 2. 2006、2007 年世界不同国家和地区太阳电池产量及份额 2006 年 国家和地区 日本 中国大陆 中国台湾 德国 欧洲其他 美国 世界其他 产量 (MWp) 926.9 438.0 169.5 508.0 172.3 179.6 166.9 份额 (%) 36.19 17.10 6.62 19.83 6.73 7.01 6.52 产量 (MWp) 920
12、.0 1088.0 368.0 810.0 252.8 266.1 295.15 2007 年 份额 (%) 23.00 27.20 9.20 20.25 6.32 6.65 7.38 合计 2561.2 100 4000.05 100 3.1.2 世界光伏发电的发展趋势及预测 21 世纪前半期是人类能源结构发生根本变革的时期,在这 个变革过程中,可再生能源将逐渐替代常规化石燃料能源。世界 许多国家和机构根据常规化石燃料消耗和枯竭速度以及社会总 耗能需求的增加, 得出了可再生能源替代常规化石燃料的基本一 致的预测结果,如表 3 所示: 表 3. 可再生能源替代常规能源预测 年 代 2000 5
13、 2010 10 2020 20 2030 30 2040 40 2050 50 2100 80 替代比() 太阳能光伏发电是各国最着力发展的可再生能源技术之一, 世界能源组织(IEA)及欧洲光伏工业协会对太阳能光伏发电的未 来发展作出以下预测:2020 年世界光伏组件年产量 40GWp,光 伏发电总装机容量 195GWp,发电量 274TWh,占全球发电量的 1%;2040 年光伏发电量 7368TWh,占全球发电量的 21%(资料 来源:Renewable Energy World,2003)。 3.1.3 世界光伏技术发展现状及趋势 3.1.3.1 电池效率不断提高 单晶硅电池的试验室效
14、率已经从 50 年代的 6%提高到目前 的实验室效率 24.7%,多晶硅电池的实验室效率也已达到了 20.3%。薄膜电池的研究工作也获得了很大成功,非晶硅薄膜电 池实验室稳定效率达到了 13%。其它新型电池,如多晶硅薄膜电 池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展,更高效率的新概 念电池也受到广泛重视。 3.1.3.2 生产规模不断扩大,太阳电池组件成本大幅度降低 生产规模不断扩大, 3.1.3.3 晶硅电池技术持续进步,薄膜电池技术快速发展 晶硅电池技术持续进步, 图 2 是 2004 年各种电池技术的市场份额, 其中多晶硅 56, 单晶硅 29,非晶硅 5。多晶硅电池自 1998 年开始超
15、过单晶 硅后一直持续扩展, 包括非晶硅太阳电池在内的各种薄膜电池的 生产量近年来也在稳定增加,反映出技术进步的推动力量。 3.2 中国光伏产业和市场发展现状及趋势 中国光伏产业和市场发展现状及趋势 3.2.1 中国光伏产业发展状况 我国太阳电池产业通过上世纪八十年代的初步形成期, 九十 年代的稳定发展期, 进入本世纪以后我国太阳电池的生产进入快 速发展期;截至到 2005 年底,太阳电池生产能力超过 300MWp, 产量达到 145.7MWp,赶上了美国,占世界太阳电池总产量的 8.3,其中晶硅电池 133MWp,非晶硅电池 12.7MWp。2007 年 我国太阳电池产量达到了 1,088 M
16、Wp,占世界产量的 27.20%, 跃居全球第一位。围绕着太阳电池生产,我国逐步形成了一个较 完整的光伏产业链。例如无锡尚德太阳能有限公司自 2001 年 5 月建厂以来,在 20032004 年间持续扩产达到 82MWp 生产能 力,随着太阳电池市场的兴起,2005 年无锡尚德开始飞速发展, 并打通资本市场,2005 年 12 月 14 日在美国上市,无锡尚德公 司总裁施正荣博士身价跃至 14.416 亿美元,施正荣不仅创造了 短短五年间财富积累的神话, 更让全世界的投资者看到了中国太 阳能光伏产业的勃勃生机。 3.2.2 中国光伏发电的发展规划和预测 我国政府重视可再生能源的发展及应用,2
17、006 年 1 月起, 我国开始实施可再生能源法 。截止到 2004 年底,我国可再生 能源总量为 0.56 亿吨标准煤,占全国能源消耗总量的 3。 太阳能光伏发电是可再生能源发展的重要组成部分, 国家第 一次在“十一五” (20062010 年)计划和中长远规划中列出了 光伏发电的规模目标,这不仅反映出我国政府对光伏发电的重 视,而且对我国太阳能光伏产业的发展将起到指导和推动作用。 表 4. 中国太阳能光伏发电规划(至 2020 年)和预测(至 2050 年) 年 份 2010 35 4.2 2020 180 21.6 2030 3000 420 2050 60000 9000 装机(万千瓦
18、) 年发电量 (亿千瓦时) 按照上述规划到 2010 年,中国光伏发电的累计装机将达到 300MWp、 2020 年将达到 1.8GWp、 2050 年将达到 600GWp。 到 到 按照中国电力科学院的预测,到 2050 年,中国可再生能源的电 力装机将占全国电力装机的 25,其中光伏发电将占 5。 国家发改委在 2005 年 3 月下发的关于组织实施可再生能 源和新能源高技术产业化专项的通知中,将太阳能光伏发电列 为专项重点领域。2007 年 3 月 16 日,哈尔滨市科技局召开了新 能源与节能技术领域专家座谈会,按照国家科技部的要求,把新 能源技术作为当年的重点突破项目,并在新能源与节能
19、技术创 新工程实施方案中将高效低成本非晶硅、晶体硅太阳光伏电池 及组件的技术发展作为主要目标及任务。 3.3 非晶硅太阳电池的优势 3.3.1 多晶硅原材料短缺制约我国光伏产业的发展 因为多晶硅太阳电池制造工艺简单,较具成本优势,近年来 获得快速发展。我国 2005 年太阳电池产量 145.7MWp,多晶硅 占了 76。 由于光伏产业的迅速发展,多晶硅原材料的紧缺情况越来越严 重。2005 年全世界太阳电池产量 1,818MWp,其中晶硅电池约 1,700MWp,以多晶硅消耗量 12 吨/MWp 计算,2005 年太阳电 池用多晶硅总需求量为 2.04 万吨。多晶硅厂商供应了 1.5 万吨,
20、半导体行业废弃的硅而可被光伏产业重新利用的约 0.3 万吨,这 样就出现了大约 2.400 吨的缺口。由于供求关系紧张,多晶硅原 材料的价格持续上涨。20012003 年,太阳级多晶硅原材料的 销售价格为 25 美元/公斤,2005 年世界市场超过 50 美元/公斤, 黑市超过 100 美元/公斤,而且继续保持上涨趋势。 据中国工程院专家调查,2005 年我国对多晶硅的需求量为 3800吨,其中光伏产业需求 2690 吨,而 2004 年我国多晶硅的 产量只有 60 吨,即使全部供应光伏产业,也仅是市场需求的 2.6。其余只能依赖进口。到 2010 年,我国光伏级多晶硅年需 求量将达 4200
21、 吨。 事实上,多晶硅的上游原材料石英砂在我国并不缺乏,但将 其提纯为高纯硅材料的先进技术基本上掌握在美国、 日本和德国 几家生产商手中,基于技术和市场垄断的需要,这些生产商既不 向中国转让技术,也不与中国企业合资、合作建厂。目前,国内 虽有 40 多家小型公司在研究多晶硅提纯技术,但仍然没有突破 性地进展, 预计多晶硅原材料紧缺的状况将持续到 2010 年之后。 这不仅限制了太阳电池产量的增长, 而且使晶体硅电池的成本持 续保持在 34 美元/Wp 的水平,严重制约了光伏产业和市场的 发展。 与此同时,光伏发电产业的专家和企业家已经意识到,高纯 硅提纯过程中大量消耗能源并伴有严重的环境污染,
22、 严重影响了 晶硅发电的能源投入产出比, 这势必制约未来晶体硅发电的普及 应用和发展, 因而许多厂商纷纷转向非晶硅太阳电池的生产和研 发。 3.3.2 非晶硅太阳电池乘势而起 高纯硅材料的紧张,限制了多晶硅太阳电池产业的增长,这 却给非晶硅太阳电池以及薄膜太阳电池带来了发展的机遇。 非晶硅太阳电池是以硅烷及其它特种气体为原料通过等离 子 体 化 学 气 相 沉 积 法 ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositiom)即 PECVD 法在玻璃等基板上形成非晶硅半导体薄 膜而制成的。由于非晶硅半导体薄膜对光的吸收系数大,其产生 光电转换的层面(包括半导体层及
23、接触层)仅仅只有 1m 至几 m 厚, 不像晶体硅太阳电池硅片的厚度达 250300m, 因此, 非晶硅太阳电池不受制于高纯硅材料的紧缺。 在上个世纪八十年代中期,当单结(P-I-N 结)非晶硅太阳 电池实现大面积工业化生产时,曾形成了“非晶硅热” ;但在实 际使用中发现,单结非晶硅太阳电池不但光电转换效率低 (5.6) ,且光致衰减比较厉害(2530) ,稳定性比较差, 无法进入主流的光伏发电市场, 而多应用于小功率的消费类电子 产品市场。 近年来,非晶硅太阳电池技术研发迅速进展,双结或多结 (Multijunction)非晶硅及非晶-微晶太阳电池技术及成套制造设 备相继问世,大大减少了光照
24、后功率衰减的现象,且可吸收不同 波段的太阳光,因此光电转换效率也获得大幅度提高,目前稳定 的转换效率已达 6.59, 装置容量达数百万瓦级的非晶硅太 阳电池发电系统已经纷纷建设。 非晶硅及非晶-微晶薄膜太阳电池与晶体硅太阳电池相比有 以下优势: A.原材料成本低 a.硅薄膜电池厚度只有微米(m)级,比晶体硅电池薄 100 倍; b.采用玻璃、不锈钢、塑料等作衬底材料; c.生产薄膜硅的主要材料为 SiH4、 2 等, H 原材料丰富且价格便宜; B.制造成本低 a.采用低温工艺(200220) ,耗能少; b.材料与器件同步完成,工艺简单; c.便于大面积连续化生产,目前产品的尺寸达 1.45
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