光伏魅影——全球太陽能光伏技術沿革
上世紀90年代以來，在能源危機和全球氣候變暖的壓力下，隨著各國對太陽能電池研究的不斷重視，科研和產業投入不斷增加，取得了一系列的科研成果，太陽能電池效率的紀錄不斷被刷新，奠定了規模化工業生產的技術基礎。全球的太陽能光伏產業就此以一個朝陽產業的面貌高速成長。
目前太陽能利用技術主要有太陽能熱電技術、太陽能熱水技術、太陽能光伏技術三大技術。它們是太陽能的不同利用方式。太陽能熱水技術通常利用太陽熱能為家庭及建築提供熱水，使用方便、成本低，但能量利用形式單一，也不能傳輸。目前我國太陽能熱水器的應用規模已居世界首位。太陽能熱電技術是將太陽能聚集起來，驅動汽輪發電機生產電能，如塔式發電、碟式發電等。太陽能熱電目前尚處於商業化前夕，而且投入成本太大。
太陽能光伏技術利用半導體器件的光伏效應原理，是近年來發展最快、最有活力的可再生能源利用技術。目前全球主要國家都把發展光伏發電作為利用太陽能的主要形式。隨著太陽能電池成本的降低和轉換效率的提高，它作為太陽能利用的主要形式的趨勢將越來越明顯。
太陽能產業出現「淘金熱」
回顧太陽能產業的發展歷程，在2000年以前可認為是「早期開發」階段，當時雖有多家廠商投入，但因為技術開發和商業環境還不成熟，僅有少數公司能夠維持。而從2000年到2005年間，是「初期獲利」階段，一些公司能夠倖存並開始獲利。隨著能源問題的升溫，現在的太陽能產業已經到了「淘金熱」階段，許多企業開始積極投入。
目前，太陽能電池主流產品仍然是晶硅太陽能電池，其研究開發的重點圍繞降低能耗、降低每瓦生產成本、提高轉換效率等方面，以進一步推進太陽能發電大規模商用的進程。
1.新一代多晶硅工藝技術研究空前活躍
降低成本和能耗除通過傳統工藝技術升級外， 還湧現出了幾種專門生產太陽能級多晶硅的新工藝技術，主要有：改良西門子法進一步降低成本；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度SiO2直接製取法；熔融析出法；還原或熱分解工藝；無氯工藝技術，Al－Si溶體低溫製備太陽能級硅；熔鹽電解法等。
2.繼續向高效化、薄型化和大面積方向前進
A．轉換效率越來越高：14%→18%→20%；
B．矽片的面積越來越大： 從103mm×103mm→125mm×125mm→156mm×156mm（目前主流），未來兩年將達到210mm×210mm；
C．矽片越來越薄：300μm→270μm→210μm→180μm。100μm厚度的工藝正在研發。
3.生產設備由半自動化向自動化、智能化過渡
A．提高單機自動化水平，增加批次裝片量，提高單機生產效率；
B．生產線設備間自動傳送、在線檢測，提高整線生產率。
未來5年的主力
為了適應太陽能電池高效率、低成本、大規模生產發展的需要，最有效的辦法是不採用晶硅體材料，而直接採用薄膜材料，即開發薄膜太陽能電池。20世紀70年代開始，國際上發展了許多類型的薄膜太陽電池，例如：CuInSe（CIS）、CdTe薄膜和有機薄膜等。
薄膜太陽能電池具有安全、可摺疊、方便連接、輕巧、抗熱性能好、不易破損等特點。目前規模生產的薄膜非晶硅太陽能電池的轉換效率已達8% 左右，CIS 的轉換效率已達10%～11%，實驗室轉換效率超過20%。
目前，世界上至少有40個國家正在開展低成本、大面積、高效率的薄膜太陽能電池的實用化技術研究。隨著技術的不斷成熟，薄膜太陽能電池必將超過晶硅太陽能電池。
圍繞降低生產成本、降低能耗，提高光電轉換效率、提高能源再生比例等問題，新型太陽能電池正不斷湧現。例如：量子點太陽能電池、量子阱太陽能電池、染料敏化電池、熱光伏電池及有機薄膜太陽能電池等。
中國太陽能電池技術仍存發展空間
經過多年的發展，我國在太陽能電池硅材料生產、電池和組件生產、專用設備等方面取得很大進步。多晶硅提煉技術取得很大進步，單位能耗得到降低，晶硅太陽能電池製作技術已經達到國際先進水平。
國產的晶硅太陽能電池及組件生產線關鍵設備取得很大進步，如8英寸擴散爐、等離子刻蝕機、低溫烘乾爐、高溫燒結爐，清洗機、層壓機等相繼在國內生產線上替代進口設備得到廣泛應用。在973、863等高科技計劃的支持下，我國在碲化鎘和銅銦硒薄膜電池、敏化太陽能薄膜電池、多晶硅薄膜電池以及應用系統方面取得了很大的科研進展。
我國薄膜電池產業化步伐也在加快。無錫尚德在上海成立薄膜太陽能研發中心，預計2009年產能可達50MW；河北新奧引進全球領先水平的Sunfab薄膜太陽能電池全套自動化生產線；保定天威與設備廠商Oerlikon簽訂購買薄膜太陽能模塊生產線設備合約；南開大學正在福建泉州合作開發非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池產業化技術。
儘管我國太陽能電池技術取得了較大進展，然而與國際先進技術相比，仍有很大差距，主要體現在以下三點：
1.多晶硅提煉技術與先進水平有很大差距
多晶硅材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等國家中，形成了對我國的技術封鎖、市場壟斷的局面。目前國際上多晶硅生產主要的傳統工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產的多晶硅的產能約佔世界總產能的80%，短期內產業化技術壟斷封鎖的局面不會改變。與國際先進水平的差距主要體現為能耗高、純度低、原材料利用率低等。
2.薄膜太陽能電池產業化和應用技術有很大差距
與國外先進技術相比，我們目前存在的主要問題是：對薄膜電池技術研發投入不足，對其發展前景認識不足，缺乏自主技術創新，特別是規模生產技術。與國外相比，產業發展遲緩。目前，國外多家公司已經開始規模生產薄膜太陽能電池，而國內只有尚德、保定天威等少數企業開始產業布局。
3.晶硅電池高端設備和薄膜電池製造設備有很大差距
美國、歐洲、日本等國先進設備的特徵為產能高、自動化程度高。同這些設備相比，國內設備的自動化程度不高。高端設備如晶硅電池全自動絲網印刷機和自動測試分撿機等依賴進口。薄膜太陽能電池設備還沒有起步。
鏈接：太陽能電池的三大類別
按照技術開發成熟度，太陽能電池可以分為三類：晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、下一代新型太陽能電池。
1.晶硅太陽能電池
晶硅太陽能電池的製作工藝從成熟的微電子工藝轉化而來，具有硅材料、工藝與製造技術成熟，轉換效率高、性能穩定等優點。規模生產的單晶硅太陽能電池的轉換效率可達16%-17%，實驗室的最高轉換效率達24.4%。規模生產的多晶硅太陽能電池的轉換效率可達14%～15%以上，實驗室的最高轉換效率達16.6%。但同常規能源相比，它們存在成本大、製造能耗較高等問題。
2.薄膜太陽能電池
薄膜太陽能電池是在玻璃、不鏽鋼、塑料基板上沉積幾微米厚的薄膜而構成。其種類主要有薄膜非晶硅（α-Si）電池、碲化鎘（CdTe）電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池、銅銦硒（CIS）電池、非晶硅及微晶硅疊層電池等種類。它們具有成本低、能耗低、單片電池面積大等優點，便於工業化大規模生產。目前薄膜太陽能電池的轉換效率還低於晶硅太陽能電池。薄膜非晶硅太陽能電池存在光致衰退的問題，仍有待解決。
2.下一代新型太陽能電池
採用新材料、新結構和新工藝製造下一代新型太陽能電池目前正在研發中，主要有染料敏化太陽能電池、有機聚合物電池等。這些電池的開發主要圍繞兩大目標：a.提高光電轉換效率；b.降低生產成本。
目前，晶硅電池是太陽能電池的主流產品，市場佔有率為85%，2010 年後市場增長速度將減慢；薄膜電池是當前技術開發的重點，市場佔有率為10%，發展速度迅猛，到2013 年後將佔市場主導地位；下一代新型太陽能電池技術正在加緊研發之中。
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