Solar Cell的潜力

从图1所示的产业链价格细分表上可以看出，光伏系统价格的主要部分来自于电池片、组件以及安装服务等环节。随着光伏电池的大规模应用和向发展中国家普及，安装环节的价格将不断降低，逆变器等外围配套设备的价格，也在以每年5%左右的速度下降。接下来主要的价格压力，则集中在组件、电池片以及上游的硅材料环节。

这些环节到底有多少潜力可挖呢？由于晶体硅太阳能电池是目前和未来十年内市场的主力（图2），本文主要以晶硅电池为例，探讨其价格降低的潜力。

转换效率提高的潜力

提高硅基太阳电池的转换效率，意味着同样面积的太阳电池可以发出更多的电力，而要制造同样功率的电池组件，可以使用更少的太阳电池，相应地也就降低了成本。

目前，单晶硅太阳电池理论极限效率为29%，实际生产的单体电池效率可达20%以上，高效商品硅太阳电池已达17%～18%，组件效率多数为15%～17%，离现实达到的实验室最高效率24.7%，仍有6～7个百分点的上升空间。

多晶硅太阳电池的实验室最高效率仅为20.3%，而目前单体电池效率最高可达18.5%，高效商品多晶硅太阳电池已达16%～17%，组件效率多为14%～16% 。对多晶硅太阳电池，不论是实验室效率，还是产品效率，都还有很大的上升空间。
目前产业化较好的高效晶硅太阳能电池，主要有HIT电池，全背电极电池以及正面深槽电极电池等。

HIT电池技术主要为日本三洋公司所有，通过充分利用非晶硅钝化技术和n型沉底的优越性，其HIT电池商业转换效率可以达到19.5%。

澳大利亚SunPower公司利用全背电极提高电池正面光利用率，其位于菲律宾的生产线商业化电池转换效率已达到19.9%。

深槽电极电池也是为了增加吸收光的表面积而设计，在此方面新南威尔士大学和北京太阳能研究所的转换效率分别为19.8%和18.6%。

如果保持生产成本不变而将转换效率从18%提高到24%，则每瓦成本降低25%。

提高硅材料利用率的潜力

目前，国际市场硅料价格居高不下是造成太阳电池价格上涨的主要因素。所以，降低硅材料消耗，提高利用率是降低硅太阳电池成本的一个主要方向。主要途径包括降低硅片厚度和切割损失和使用带硅技术。

近几年来投入使用的多线切割机对降低晶体硅片的切割成本具有明显作用。多线切割机采用钢丝带动碳化硅磨料来进行切割硅片，切损可小于0.2mm，切割的硅片厚度可达到0.15～0.2mm，且损伤小，可减少去损伤层腐蚀的深度，一般可减少1/4硅材料的损失。一台多线切割机，一次能切割出6000片125×125mm2的硅片。随着技术改进，切割丝线径不断减少能有效地进一步减少切割过程造成的硅料损失。一般认为，最终商业化硅片厚度可达0.1mm。

带硅即所谓片状硅，在生长的过程中直接生长出薄片状的硅板，再切成硅片。这种技术省去了硅棒切片的环节，和传统的铸锭切片工艺相比，其硅料损失几乎可以忽略不计。比较典型的带硅生长技术包括：定边喂膜(Edge deifined film growth)带硅技术、枝蔓蹼状带硅技术和多晶片状硅制造技术。

现已有少数公司在进行带硅及带硅太阳电池的生产，如Schott、EVERGREEN等。
随着电池转换效率和硅材料利用效率的提高，每瓦太阳能电池的硅材料用量已经从2004年的13克，降低到2006年的10克，并将在未来几年内不断降低（图3）。

简化生产工艺的潜力
在研究如何提高太阳电池效率的过程中，一个很重要的问题就是，实验室工艺和常规生产工艺差距很大，实验室工艺虽然可以获得非常好的效率，但工艺复杂，设备和生产成本高，对操作人员素质及工作环境要求也相应提高，成本上升带来的负面影响抵消甚至超过了效率提高的正面效果。常规生产工艺是为实现低成本大规模生产设计的，虽然可以满足工业化生产的要求，但却容易造成效率下降。因此，在上述两种工艺中寻找平衡点，是一个关键问题。

Sanyo的低温HIT电池，Sunpower的丝网印刷背接触电池就是这方面典型的成功范例。上述两种电池通过简化实验室工艺，虽然造成了电池效率的轻微下降，但是却大大简化了生产，减低了成本，使得该类电池的商品化成为可能。

规模化生产的潜力
现代化大规模工业生产是降低生产成本的有效途径，太阳电池生产也同样遵循这个原则，随着光伏产业的发展，企业的生产规模不断扩大，必然引起进一步的成本降低。

而在目前的生产线上，最需要解决的问题就是设备的标准化问题。光伏产业规模化生产时日尚短，不同厂家之间的设备缺乏统一的接口标准，放置硅片的夹具也是设备厂商自说自话。硅片在不同设备间传输过程中浪费了大量的时间和人力资本。太阳能电池厂商若要进一步扩大生产规模，必须像半导体行业一样解决设备间的匹配标准问题。

硅材料价格降低的潜力
硅材料的价格对于光伏市场的影响不可忽视。2003年硅材料用量为14g/W，多晶硅价格是$24/kg，成本约为$0.34/W。2006年则硅原料的用量为10g/W，但是多晶硅的价格是$70/kg，即原料成本变为$0.55/W。电池生产技术水平的提高并没有带来生产成本的降低，原料价格的变化却对最终价格的影响占据至关重要的地位。

造成上述结果的一个主要原因是近年来光伏产业飞速发展，年平均增长率超过40%，光伏产业对硅材料的需求剧增，超出人们的预料，导致现有的多晶硅生产无法满足太阳能级硅需求。

目前，国际上主要的高纯多晶硅厂家均已发布了扩产计划，随着这些厂家产能的扩充，加上新兴的太阳能级硅生产厂家，国际上乐观的预测指出，多晶硅紧缺的情况有望在2008年以后逐步缓解，硅材料的价格将逐步回到正常水平，届时，硅基太阳电池的价格必然还有大幅下降的空间。

此外，多晶硅生产技术也在不断发展。冶金方法在生产太阳能级多晶硅的技术中体现出巨大的成本优势。表1列出了主要的多晶硅生产技术及其生产成本。

目前西日本制铁所已生产出可用于太阳能电池的冶金硅，在国内，河南方城、福建厦门以及湖南益阳也都在开发冶金法太阳能多晶硅技术。