許多人提到光伏的產(chǎn)業(yè)鏈，大都想到從多晶硅到電池組件。其實(shí)，這些只是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的極少一部分，只是浮在表面的一些顯而易見的環(huán)節(jié)，而真正的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)所涵蓋的產(chǎn)業(yè)鏈，要廣得多。多晶硅到組件，其實(shí)只是光伏產(chǎn)業(yè)鏈的主原料鏈中的一部分，除了主原料鏈外，還有輔料鏈，裝備鏈和產(chǎn)業(yè)服務(wù)鏈。本文就針對(duì)四條鏈來進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的分析。
一、 主原料鏈：
這個(gè)主原料鏈就是通常人們所說的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。源頭是從蘊(yùn)藏在大自然的硅石開始。而原料鏈的第一個(gè)環(huán)節(jié)就是金屬硅的冶煉。
1.1 金屬硅環(huán)節(jié)
金屬硅是用大自然界蘊(yùn)藏極為豐富的硅石來冶煉的。硅石的成分是二氧化硅，也叫石英，純些的就是水晶。從硅石到硅本質(zhì)上是一個(gè)還原過程，因此還要用到還原劑碳，碳有直接用煤炭的，也有用木炭和焦炭的，近期光伏則主要用的是石油焦，原因其雜質(zhì)較純。
金屬硅出來之后，原料鏈按照不同的路線開始分叉。目前主流的技術(shù)路線是晶體硅的路線，而薄膜硅是另外一條路線。
1.2 晶體硅路線環(huán)節(jié)
晶體硅光伏電池路線，是從金屬硅開始，得到更純的太陽能級(jí)的多晶硅，然后制作成電池的路線。對(duì)于從金屬硅到多晶硅的提純，分為兩個(gè)主流路線，一個(gè)是化學(xué)法，也就是目前主要應(yīng)用的西門子法，它是將金屬硅先轉(zhuǎn)變?yōu)槿葰涔�，然后再進(jìn)行分餾和精餾提純，得到高純度的三氯氫硅后，再還原而成。
另外一個(gè)方法，是物理法，目前統(tǒng)稱為冶金法。它是直接對(duì)金屬硅通過一些手段將雜質(zhì)取出而得名。因?yàn)楣柙谡麄�(gè)提純過程中未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而得名。
化學(xué)法的純度較高，但能耗和成本也較高，污染處理成本較大。冶金法電耗低，成本低，無污染，但目前的純度還比西門子略低一些。但生產(chǎn)光伏電池已經(jīng)不存在問題了。
多晶硅之后，晶體硅的工藝就比較一致，從多晶硅直接鑄錠切片，然后制作電池；這就是多晶硅電池片的路線。從多晶硅先拉單晶，再切片，然后制作電池，這就是單晶硅電池的路線。
電池片制得后，就是組件封裝。組件封裝其實(shí)也包括許多材料，如白玻璃，EVA等，但那些屬于輔料，將在后面敘述。
通常意義的光伏產(chǎn)業(yè)鏈就似乎到此為止了，其實(shí)，這只是光伏產(chǎn)業(yè)這個(gè)大冰山中露出的一角。
1.3 薄膜硅路線環(huán)節(jié)
薄膜硅的源頭，也是采用金屬硅，先制成硅烷氣，然后通過氣相沉積技術(shù)在薄膜襯底上形成非晶硅薄膜，之后制作PN結(jié)，形成薄膜電池組件。
除了用硅作為薄膜外，還有用碲化鎘、砷化鎵、和銅銦鎵硒（）等材料作為原料的。由于大自然所蘊(yùn)含的所有元素中，硅占了四分之一多（27%），另外氧占了42%，因此，其余的元素很少。尤其是碲、鎘、鎵、銦等，都是電子行業(yè)和航天產(chǎn)業(yè)的極其寶貴的元素，如果用在光伏發(fā)電這樣大規(guī)模的場(chǎng)合，無異于焚琴煮鶴。
2009年9月某美國薄膜公司到中國內(nèi)蒙號(hào)稱要投資2000MW薄膜電站，但該公司要求在中國采購碲和鎘，名義上是在中國設(shè)廠生產(chǎn)這些電池，但這里面的真實(shí)動(dòng)機(jī)，就值得好好地打個(gè)大問號(hào)。因?yàn)轫诤玩k目前在世界上已經(jīng)極為稀缺，歐美日列強(qiáng)覬覦中國的這些元素已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了。如果該公司在中國采購2000MW電池所需要的相關(guān)元素，那么，屆時(shí)，即便將該電站全部送給中國，可能也不及這些資源流失所給中國造成的損失的什一。
1.4 光伏電站
組件后的電站也包括不少東西，例如支架、匯流盒、電纜、逆變、追日系統(tǒng)、等，這些屬于裝備類，將在后面的設(shè)備鏈中細(xì)說。
二、輔料鏈：
光伏產(chǎn)業(yè)的輔料鏈在光伏產(chǎn)業(yè)中所占的比重非常大，但常常為人們所忽視。
由于光伏最終產(chǎn)品涉及的輔料數(shù)量和品種較多，因此，這里以硅片為界，分為硅片前和硅片后兩個(gè)部分。
2.1 硅片前輔料
主要是提純和生產(chǎn)多晶硅、單晶硅所用的輔料。包括：氯產(chǎn)品如鹽酸、氯氣、三氯氫硅等，氫氣以及氫氯化所用的氣體，多晶硅鑄錠用的氮化硅粉，惰性氣體，以及其它反應(yīng)氣體。
在多晶硅鑄錠時(shí)用到的石英坩堝，鑄錠爐和單晶爐內(nèi)用的石英坩堝（又分為石英陶瓷坩堝和石英玻璃坩堝），隔熱用的碳?xì)郑ǚ譃橛矚趾蛙洑郑�，以及工作時(shí)需要消耗的溫度傳感器件。
此外，在多晶硅鑄錠和單晶硅拉制時(shí)，還需要用到保護(hù)氣體和反應(yīng)氣體。
2.2 硅片后輔料
在硅片切割過程中，要用到切割線（包括鋼線、鉬線、金剛砂線）、切削液、金剛砂微粉（或稱碳化硅微粉；在硅片切割后清洗時(shí)，要用到各類的堿、酸和純凈水。
硅片切割后，進(jìn)入電池片生產(chǎn)階段，此時(shí)除了前期對(duì)于硅片的清洗制絨外需要各類酸堿和純水輔料外，擴(kuò)散還需要用到三氯氧磷氣體，PECVD要用到硅烷氣體，電極加工要用到銀漿和鋁漿，這些輔材的消耗量甚至不亞于主原料硅的價(jià)值。
在組件加工方面，要用到白玻璃，EVA薄膜（近期也產(chǎn)生了用有機(jī)硅薄膜的新產(chǎn)品），鋁合金框（最近開始使用工程塑料代替），還有各種粘結(jié)劑。
在電站建設(shè)方面，則主要是電纜和支架材料。支架材料目前以鋼結(jié)構(gòu)為主，也有采用鋁合金和工程塑料代替的。
三、裝備鏈：
如果從產(chǎn)值上看，光伏產(chǎn)業(yè)價(jià)值最大、最先啟動(dòng)的市場(chǎng)，其實(shí)不是光伏電池和組件，而是裝備市場(chǎng)。我們依然以硅片為分界線，分兩部分來看。
3.1 硅片前裝備
首先，金屬硅的冶煉需要礦熱爐，還有除塵設(shè)備；此外變壓器和破碎及硅石清洗設(shè)備也是免不了的，不過，由于金屬硅產(chǎn)能現(xiàn)在中國是過剩的，因此，這些設(shè)備目前還算便宜。
金屬硅煉出來后，如果后面采用冶金法生產(chǎn)多晶硅，還需要用精煉爐進(jìn)行爐外精煉。通常采用中頻感應(yīng)爐比較多，一臺(tái)10000KVA的礦熱爐，可能要配到10到20個(gè)5T標(biāo)準(zhǔn)鐵容的中頻感應(yīng)爐。
如果采用西門子法，那么，精餾塔、還原爐，氫化裝置，氯化裝置，這樣一套裝置造價(jià)不菲。隨著國內(nèi)的西門子法多晶硅廠的增加，相關(guān)設(shè)備國產(chǎn)化的程度也越來越高，現(xiàn)在，無論是精餾塔還是還原爐，已經(jīng)都有國產(chǎn)的了，氫化裝置（包括熱氫化和冷氫化）和氯化裝置也已經(jīng)有了。
如果采用冶金法，那么，粉末冶金設(shè)備，濕法冶金裝置、真空熔煉裝置是少不了的。
多晶硅出來后，多晶硅的鑄錠爐、單晶爐需求量更大，接著是破錠機(jī)、鑄方設(shè)備、倒角拋光設(shè)備，硅片多線切割機(jī)、硅片清洗設(shè)備，等。
可以看到，以上的裝備量是非常巨大的。以多晶硅為例，到2009年底為止，中國的多晶硅總產(chǎn)量不到20000噸，按現(xiàn)價(jià)產(chǎn)值計(jì)算，還不到100億人民幣的產(chǎn)值，但中國在多晶硅廠所花費(fèi)的設(shè)備投入至少已經(jīng)1000多個(gè)億下去了。而這個(gè)裝備市場(chǎng)，卻是被我國許多投資者和企業(yè)家所忽視的。
3.2 硅片后設(shè)備
電池生產(chǎn)的清洗制絨設(shè)備，擴(kuò)散爐、PVCED、絲印機(jī)、燒結(jié)爐，有了這些，才能生產(chǎn)出太陽能電池片。然后，層壓機(jī)是將生產(chǎn)組件的主要設(shè)備，但是，玻璃的生產(chǎn)，EVA薄膜的生產(chǎn)，也同樣需要大量的設(shè)備。
組件出來后，要安裝在支架上。如果是地面電站，還要加上追日（跟蹤）系統(tǒng)，這些也屬于光伏發(fā)電裝備了。
組件出來的直流電要經(jīng)過逆變器、控制器才能變成交流電，如果要并網(wǎng)的話，還要有同期裝置，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行相位和頻率跟蹤才能并網(wǎng)。
按目前的行情，組件價(jià)格大約是每瓦12元左右，而系統(tǒng)的造價(jià)大約每瓦為6~8元。也就是說，一個(gè)100MW的電站，系統(tǒng)地造價(jià)大約為6~8個(gè)億人民幣。如果按照總書記在紐約的承諾，2020年新能源發(fā)電達(dá)到15%，而其中只要有40%是光伏的話，年新增至少要達(dá)到1000GW，那么，設(shè)備價(jià)格即便降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，按每瓦1元計(jì)，也將達(dá)到1萬億元人民幣/年，因此，如果大規(guī)模上光伏電站的話，組件后的系統(tǒng)裝備的市場(chǎng)也不可忽視。
如果不是并網(wǎng)電站，而是用戶端或離網(wǎng)型，那么，還要考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括蓄電池和充放電控制系統(tǒng)。鑒于目前的鉛酸電池在容量上和環(huán)保方面還有不少問題，因此，研究開發(fā)能夠進(jìn)行大容量、長(zhǎng)壽命、高效率的儲(chǔ)能裝置，不僅是當(dāng)務(wù)之急，而且也是一個(gè)潛力非常巨大的市場(chǎng)。
四、光伏服務(wù)鏈
除了上述的主原料、輔料和設(shè)備外，光伏產(chǎn)業(yè)還有一個(gè)潛力很大的鏈，就是服務(wù)鏈。服務(wù)鏈我們分為硬件和軟件兩方面。
4.1 光伏測(cè)試儀器設(shè)備
光伏產(chǎn)業(yè)的服務(wù)鏈中，一個(gè)重要的環(huán)節(jié)是測(cè)試服務(wù)。測(cè)試服務(wù)貫穿于所有的主生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是前期研究和開發(fā)的重要技術(shù)保證。測(cè)試服務(wù)的水平，主要取決于測(cè)試分析設(shè)備。
對(duì)于硅材料的生產(chǎn)來說，測(cè)試儀器包括，常規(guī)化驗(yàn)分析儀器，這在硅材料、尤其是多晶硅的生產(chǎn)是非常重要的。對(duì)于高純度的硅材料，成份分析儀器有ICP-AES（等離子體原子光譜儀），ICP-MS（等離子體質(zhì)譜儀），GDMS（輝光放電質(zhì)譜儀），二次離子質(zhì)譜（SIMS），均需要用來進(jìn)行生產(chǎn)過程中的硅材料的雜質(zhì)成份測(cè)試。此外，還有傅立葉紅外分光光度計(jì)，用來測(cè)試碳氧的含量。
而對(duì)于硅材料的研究方面來說，還有RBS（盧瑟福離子背散）測(cè)試，電子束顯微技術(shù)（SEM掃描電鏡、TEM透射電鏡技術(shù)），EBIC（電子束誘導(dǎo)電流技術(shù)）、SPM（掃描探針顯微學(xué)）、DLTS（深能級(jí)瞬態(tài)譜技術(shù)）、等，都是光伏材料研究不可缺少的設(shè)備。
對(duì)于電池和硅片的生產(chǎn)，則主要有：電阻率掃描測(cè)試儀，少子壽命掃描（微波光電導(dǎo)、激光電導(dǎo)、波導(dǎo)法等），粒度測(cè)試，硅錠硅片探傷儀，單片光電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試儀，漏電流測(cè)試儀、組件轉(zhuǎn)換效率測(cè)試儀，光度計(jì)等。
長(zhǎng)期以來，測(cè)試設(shè)備出了常規(guī)的化驗(yàn)分析設(shè)備外，絕大多數(shù)儀器我國還不能生產(chǎn)，還需要依賴進(jìn)口。近年來，在電阻率測(cè)試、光電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試等方面，已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，但取得國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證和互認(rèn)的還較少。測(cè)試儀器的缺乏，也是中國光伏行業(yè)不能快速發(fā)展的一個(gè)瓶頸之一。
4.2 光伏技術(shù)研發(fā)服務(wù)
由于光伏產(chǎn)業(yè)目前還是一個(gè)幼稚的產(chǎn)業(yè)，無論從基礎(chǔ)理論研究、材料研究還是器件研究、器件制造工藝，以及應(yīng)用研究，都還處于一個(gè)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)期的極初級(jí)階段，許多應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的研究都沒有開始。制造工藝也還十分原始。因此，無論從企業(yè)還是從政府，對(duì)于研發(fā)進(jìn)行足夠的投入，都是意義十分巨大的。
例如，光伏電池光致衰減的機(jī)理，溫升衰減的機(jī)理和遏制措施，如何廉價(jià)地大規(guī)模生產(chǎn)光伏電池和組件，為什么光伏電池的原材料的成本和數(shù)量較低，但最終成本卻很高？這些都是涉及到基礎(chǔ)材料研究和制造技術(shù)的一些深層次的課題，需要進(jìn)行大量的研發(fā)工作。而一旦這些研究取得突破，那么，光伏發(fā)電的成本就有可能在目前的基礎(chǔ)上，再下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，那時(shí)，光伏發(fā)電的普及將不再需要任何的補(bǔ)貼，而真正成為人類的光明使者和福音。
4.3 光伏教育培訓(xùn)服務(wù)
光伏產(chǎn)業(yè)由于是一個(gè)新產(chǎn)業(yè)，因此，沒有現(xiàn)成的人力資源。需要從半導(dǎo)體、冶金和制造業(yè)獲得人才。但無論如何，各種等級(jí)的培訓(xùn)是不可缺少的。
從基層說起，技術(shù)工人的培訓(xùn)上崗，是目前各個(gè)企業(yè)最急需的服務(wù)。良好的培訓(xùn)可以大大降低企業(yè)的成本，不僅是人力資源成本，更多的是生產(chǎn)成本和浪費(fèi)的減少。
對(duì)于中高層的技術(shù)人員，則需要進(jìn)行光伏專業(yè)的本科和研究生教育。目前，中國已經(jīng)有個(gè)別大學(xué)與光伏企業(yè)合作，開立了光伏方面的專業(yè)、甚至學(xué)院，但獲得政府部門正式認(rèn)可的還沒有。
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)大軍將迅速擴(kuò)大，最終僅中國的從業(yè)人員可能就要上千萬之多，因此，職業(yè)教育和培訓(xùn)，也是一個(gè)不小的產(chǎn)業(yè)。
4.4 物流服務(wù)
任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)都會(huì)涉及到物流。但是，光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)物流的需求，卻往往被人低估。
已多晶硅的生產(chǎn)為例，一萬噸多晶硅，每年就需要進(jìn)出大約三萬噸的貨物。更不談金屬硅了。而對(duì)于組件來說，僅僅一個(gè)100MW的光伏電站，就需要1000個(gè)40尺的集裝箱車輛進(jìn)行運(yùn)輸成品，而原料則更多。而電站的安裝，支架的運(yùn)輸量要比電池組件大五倍左右，也就是需要5000個(gè)大型貨車進(jìn)行運(yùn)輸。
如果按照胡總書記的新能源的15%的目標(biāo)，每年光伏發(fā)電裝機(jī)量將達(dá)到1000GW，那么，將需要50萬輛貨車來運(yùn)送光伏組件和支架，這還沒有包括前段的中間產(chǎn)品。因此，光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)于物流的需求，將接近鋼鐵和煤炭對(duì)于運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/span> |
