???2007年12月,，來自產(chǎn)業(yè)界,、學(xué)術(shù)界,、軍界和政府機(jī)構(gòu)的1500多位代表到日本福岡參加了“第17屆光伏" title="光伏">光伏科學(xué)與工程大會(PVSEC)”,。與會者就對光伏技術(shù)" title="光伏技術(shù)">光伏技術(shù)給環(huán)境和政治帶來的益處表示出異常的興奮,。從如此多公司涉足光伏領(lǐng)域來看,，該技術(shù)也會給經(jīng)濟(jì)帶來好處,。光伏產(chǎn)業(yè)所承諾的無限商機(jī)再一次振奮了半導(dǎo)體業(yè)者的信心,。
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????光伏技術(shù)提供了安全的本土能源,，它不受石油產(chǎn)業(yè)的制約,，維護(hù)成本低，模塊化和可擴(kuò)展程度高,。目前,，它是唯一可滿足全球長期能源需要且不排放溫室氣體的技術(shù)。實際上,，一個150x150km的太陽能電池陣列理論上可滿足北美全部能源需求,。但光伏技術(shù)仍比電網(wǎng)電能昂貴，而且缺少合適的負(fù)荷均衡方案,，需要占用相當(dāng)大的空間,。
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????光伏電池種類
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????太陽能電池共有以下四大類，其中前三種都已完全量產(chǎn)。
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????III-V組電池,，也被稱為多結(jié)聚光電池,，內(nèi)部材料是直接能隙復(fù)合物，這種電池具有最高的轉(zhuǎn)換效率" title="轉(zhuǎn)換效率">轉(zhuǎn)換效率(和成本),。它們主要用于衛(wèi)星和軍事應(yīng)用,，一般需要聚光光學(xué)系統(tǒng)和復(fù)雜的跟蹤系統(tǒng)，可提供40%以上的效率,。
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????采用單晶硅(cSi)或多晶硅(mcSi)的體硅(bulk-Si)太陽能電池,，在許多應(yīng)用場合可以取得約22%的轉(zhuǎn)換效率。
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????薄膜太陽能電池,，效率介于非晶硅電池的10%和用包括碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵二硒(CIGS)在內(nèi)的II-VI材料做的電池的約18%之間,。從長期看，薄膜技術(shù)最有可能大幅降低成本,，因為這種技術(shù)有望在現(xiàn)有工藝中引入新的或改良的材料,。
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????最后一類囊括了各種新技術(shù)，例如業(yè)已表現(xiàn)出高轉(zhuǎn)換效率的染料敏化薄膜太陽能電池以及到目前為止轉(zhuǎn)換效率相對較低的有機(jī)材料太陽能電池等,。
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????圖1：一個薄膜α-Si電池由一個薄的p型層、一個厚的無摻雜層和一個較厚的n型層組成,。來自n層的過剩電子被摻雜進(jìn)p層，構(gòu)成一個10-4V/cm的電場,。
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????轉(zhuǎn)換效率
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????光伏轉(zhuǎn)換效率的最簡單定義是：撞擊到光伏陣列上的全部光子中可轉(zhuǎn)換為連接負(fù)載可用電流的光子比例,。實際上，效率計算要復(fù)雜得多,；只是吸收光并產(chǎn)生自由載流子" title="載流子">載流子是不夠的,。為了生成可用能量，電子和空穴載流子必須要到達(dá)電池的電極,。如果由入射光子形成的電子-空穴對在向電極運動的過程中過快地重新組合在一起,，則它們對光電流就沒有貢獻(xiàn)。
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?????有許多因素會降低載流子遷移性(或增加重組可能),。對單結(jié)電池來說,，晶硅體太陽能電池問題最少，效率非常高,。這是因為載流子從產(chǎn)生這些載流子的結(jié)向給負(fù)載供電的電池電極移動的過程比較簡單：電子-空穴對分開,，并在相應(yīng)的n型或p型材料中穿行。
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????多晶硅光伏電池" title="光伏電池">光伏電池以同樣方式工作；但因存在晶界問題,，電子-空穴對的重組現(xiàn)象會增多,，從而降低了遷移性，并使轉(zhuǎn)換效率降低至與CIGS薄膜電池接近的水平(約15到18%),。
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????雖然薄膜電池用的硅較少(或根本不用),，并且未來可能通過降低成本實現(xiàn)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)(Gridparity)，但其轉(zhuǎn)換效率卻比體硅電池要低,。雖然CIGS電池在轉(zhuǎn)換效率上接近多晶硅電池,，但基于CIGS的光伏太陽能電池工藝具有比體硅工藝更高的變異性。雖然原因尚不明朗,，但一般認(rèn)為對CuIn3Se5的p型α相和富含銦的n型β相進(jìn)行納米級隔離控制是形成太陽能電池一致性能隙的關(guān)鍵,。
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????圖2：Kaneka公司α-Si光伏電池的TEM橫截面圖
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????市場前景分析
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????體硅光伏電池約占目前全球太陽能電池生產(chǎn)量的94%,，其中日本和德國占有最大的份額,。中國正在迅速成為全球光伏制造強國，并可能在今后幾年內(nèi)超越日本(目前日本是生產(chǎn)光伏電池最多的國家),。雖然大多數(shù)公司主要關(guān)注的是增強電池和模塊的生產(chǎn)力,，但許多新興企業(yè)希望能抓住目前供需不平衡所帶來的機(jī)遇。并非所有新興企業(yè)都能如愿以償,，主要原因與無經(jīng)驗和引入新技術(shù)帶來的高風(fēng)險有關(guān),。
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????隨著許多國家引入收購價格(feed-intariff)制度(政府承諾以事先約定的價格購買由光伏產(chǎn)生的能源的一種補貼)，在過去5年中,，全球光伏電池產(chǎn)能一直以每年超過50%的速度增長,，并預(yù)計將繼續(xù)高速增長。
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????光伏電池產(chǎn)業(yè)的營收從2006年的100億美元上升到2007年的130多億美元,，而同期在產(chǎn)能擴(kuò)充和研發(fā)方面的投入近160億美元,。對許多公司來說，供應(yīng)鏈的重要性是歷經(jīng)困苦才學(xué)得的一課,；電池和模塊的一致性和可靠性取決于最初材料的一致性和成分,。從硅給料到晶圓和結(jié)晶，全球范圍內(nèi)的硅短缺一直威脅著硅“饑渴”的光伏市場,，并促進(jìn)人們尋找新的解決方案,，有時也會帶來意想不到的結(jié)果。
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????就拿中國的尚德太陽能電力有限公司來說,，擴(kuò)張供應(yīng)鏈以滿足需求的舉措起初導(dǎo)致了硅采購和質(zhì)量方面的問題,，從而促使該公司使用專有的襯底處理工藝來應(yīng)對雜質(zhì)變異問題。這些工藝不僅提升了效率,，還提高了太陽能電池的穩(wěn)定性,。
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????雖然中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不久將使中國成為全球太陽能電池和模塊的領(lǐng)先供應(yīng)商,，但德國和日本也在高速擴(kuò)充產(chǎn)能。美國目前還不是光伏太陽能電池和模塊的重要全球性供應(yīng)國,，但它宣布計劃到約2012年使其光伏電能達(dá)到傳統(tǒng)發(fā)電成本,，該進(jìn)度明顯領(lǐng)先于全球其它地區(qū)。美國對利用裂變技術(shù)實現(xiàn)光伏成本達(dá)到傳統(tǒng)發(fā)電成本抱有濃厚的興趣,，而通過幾個值得注意的意外事例可以看出,，美國并沒有很專注于體硅技術(shù)(Sunpower公司制造出具有全球最高轉(zhuǎn)換效率的單晶硅電池，在2008年將帶來約12億美元收入),。
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????隨著收購電價制度的引入,，德國的光伏系統(tǒng)裝置得到了迅速普及。德國本土太陽能電池和模塊的生產(chǎn)每年都翻番,。該地區(qū)的主要競爭者Q-Cell公司向德國本土和全球市場提供體硅模塊,。但認(rèn)識到非體硅技術(shù)的重要性后，該公司通過兼并和收購對各種薄膜光伏技術(shù)進(jìn)行了投資,。
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????日本宣稱其目標(biāo)是成為一個能源獨立和自給自足的國家,，并在光伏能源生產(chǎn)方面保持全球領(lǐng)先。該國生產(chǎn)的太陽能電池產(chǎn)量占全球的一半,，執(zhí)全球產(chǎn)能之牛耳,。雖然日本主要生產(chǎn)的是體硅太陽能電池(主要供應(yīng)商是夏普和三洋)，日本也生產(chǎn)薄膜產(chǎn)品(Kaneka公司制造的非晶薄膜電池和ShowaShell公司制造的CIGS光伏太陽能電池的產(chǎn)能有望繼續(xù)提高),。
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????關(guān)注IP問題
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????由于業(yè)界將主要精力放在增加產(chǎn)能以便創(chuàng)收方面,，所以目前很少有人關(guān)注知識產(chǎn)權(quán)問題。不過也有一些IP研究開發(fā)活動正在進(jìn)行,，包括改進(jìn)初始材料以增加遷移性,，改進(jìn)接口技術(shù)來增強光散射和反射(增加吸收)，以及改進(jìn)復(fù)合薄膜各層間的附著力以增加遷移性和轉(zhuǎn)換效率,。
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????隨著收購電價和其它形式補貼的逐年減少,，創(chuàng)新技術(shù)將以更快速度出現(xiàn)，從而表現(xiàn)出技術(shù)內(nèi)和技術(shù)間的差異,。當(dāng)這種情況發(fā)生時，這些技術(shù)將對公司的成功起到重要作用,。
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????通過仔細(xì)研究專利申請行為,，可在一定程度上評估這種創(chuàng)新行為和重點，其中最重要的觀點是“專利速度”,，也即提交的IP速度,。在過去10年間光伏領(lǐng)域提交的大量薄膜專利清楚地表明薄膜光伏技術(shù)是主攻方向。
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????與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一樣,，為了應(yīng)對財大氣粗的后起之秀提出的挑戰(zhàn),，保護(hù)并強化這些競爭優(yōu)勢將很有必要。我們確信，幾乎每家大型半導(dǎo)體制造商都有某類光伏項目,，并正在評估充分利用其制造經(jīng)驗和不斷折舊資產(chǎn)的策略,。隨著許多光伏技術(shù)公司向傳統(tǒng)發(fā)電價格目標(biāo)的邁進(jìn)，以及IP資產(chǎn)的強力支持,，各公司的技術(shù)優(yōu)勢將得到進(jìn)一步強化,，光伏產(chǎn)業(yè)也會迎來新一輪的整合和洗牌。在此期間,，光伏產(chǎn)業(yè)將得益于未來幾年“牛市”帶來的好處,。
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