N型单晶高效太阳能电池研发及产业化可行性研究报告.docx

1、N型单晶高效太阳能电池研发及产业化可行性研究报告第一部分 可行性报告正文一、 市场分析（1）市场前景1当前市场规模和发展速度能源短缺是我国目前和今后相当长时间内面临的挑战。我国是一个人口大国、资源小国。无论与各主要国家相比，或是与世界平均水平相比，我国主要传统能源的储量都很低，从人均能源拥有量来看，我国更是与其他国家无法相比。随着经济的不断增长，对能源需求的不断增加，我国能源产品的对外依存度不断提高，总体能源资源匮乏的情况必然使我国对国际能源的依赖程度越来越深，一旦外部环境发生重大变动，能源安全会受到很大威胁。发展可再生能源发电是发展经济、 提高能源安全保障的必然要求。进入二十一世纪以后，能源

2、的需求问题日益紧迫。一次能源的大量开采及其引起的环境问题使得可再生能源的开发和利用越来越受重视。其中太阳能作为一种清洁、可持续发展的新型能源受到了前所未有的重视。太阳能光伏发电是目前成熟的技术，具有许多优点，如安全可靠、无噪音、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、设备故障率低、维护简便、可无人看护、建站周期短、规模大小随意、无需架设输电线路、可以方便的与建筑物相结合，以上优点都是常规发电和其它发电方式所不及的。各国政府日益重视太阳能行业的发展，在新能源政策的大力扶持下，从2004年开始，太阳能光伏产业迎来了发展的高峰期。中国的太阳能电池研究虽比国外晚了20年，但这

3、并不妨碍中国成为全球主要的太阳能电池生产国。我国太阳能光伏产业也同样呈现出飞速发展的态势。太阳能电池产量从2008年的2.5GW到2012年的23GW，4年时间内增长了8.2倍，占全球市场的份额从2008年的36.86%提升到2012年的63.89%。2013年全球光伏组件产量达40GW，同比增长9%，其中全球主要组件生产国如欧洲、日本和美国的组件产量分别为3.5、2.8和1.2GW，我国光伏组件产量约为26GW，同比增长13%，连续7年位居全球首位。图1 2011-2014年我国太阳能电池产量、增长率及全球太阳能电池产量 根据欧洲光伏行业协会（EPIA）公布的2013年全球光伏产业统计数据，

4、2013年度全球光伏新增装机容量达37007MW，较2012年同期增加7142 MW，增幅为23.9%。当中中国光伏产业装机容量的爆发式增长是推动全球光伏新增装机上升的主要因素。2013年中国光伏新增装机容量达到11.3GW，同比增长22.9%，中国年度新增装机占全球总量的30.5%；2013年美国光伏新增装机量排在全球第二位，装机量为5.15GW，占全球总装机量的13.9%。表1 2000-2013年全球光伏新增装机区域统计：MW中国美国欧洲其它地区合计2000年192582142932001年231331863242002年19301342714542003年104820230656620

5、04年106170531210882005年88298531413892006年1011099743015472007年20166202331525242008年40306570860766612009年160500583384773402010年5001082136161909171072011年25002181224073194302822012年35003774175805011298652013年113005153102531030137007行业发展环境不断改善，主要电池组件企业在三四季度也相继扭亏为盈，整体发展情况向好。在出口方面，我国光伏组件出口量约为16GW，出口额约100亿美

6、元，同比下降27%。其中对欧出口份额由去年的近65%下降至2013年的30%，而日本跃居首位，成为最大的出口国，出口额约为22亿美元，占总出口额的22%。对美国、印度和南非的出口额分别占10%、5.2%和4.5%，出口呈多元化发展态势。在进口方面，受美国“双反”影响，大陆企业多采用台湾地区电池片规避贸易壁垒，全年从台湾地区进口额超过10亿美元，约占我国太阳能电池总进口额的60%。 2013年是我国光伏产业否极泰来的一年，行业在经历2011和2012年的持续亏损之后，终于在2013年迎来逆袭，龙头企业实现扭亏，经营状况得到了较大改善。这一年，也是体现了中央政府对光伏产业高度重视的一年，党和国家领

7、导多次调研光伏产业发展情况并做出重要批示，国务院出台了关于促进我国光伏产业健康发展的若干意见（国发201324号），相关部委的配套文件也相继出台落实。同时积极与欧盟协商，较为圆满解决了欧盟针对我国光伏产品发起的“双反”调查。内外部发展环境的优化，加上光伏产品价格趋于稳定，龙头企业实现扭亏为盈，我国光伏产业呈现回暖势头，正逐步走出困境。展望2014年，我国光伏产业受政策引导和市场驱动等因素影响，形势有所好转，市场稳步扩大。2014年，在市场需求进一步扩大的情况下，我国光伏产业规模将保持平稳增长。在电池组件方面，随着行业的整体好转以及由于组件价格下降使得光伏发电成本不断逼近甚至达到平价上网，预计全

8、球组件产量继续呈现增长势头，全年将达到43GW。我国光伏组件有望超过30GW，产业集中度进一步提高。但由于多晶硅等原辅材、第三方电池片涨价，以及国外市场的不确定性，也将给企业带来经营压力。部分闲置产能相继启动，产业也将承受供需压力。在应用市场方面，在光伏发电成本的持续下降、政策的持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将持续扩大。预计2014年，全球光伏新增装机量将达到43GW，我国将达到14GW，其中大型电站8GW、分布式发电6GW左右。2.技术和产业发展趋势进入二十一世纪以后，能源的需求问题日益紧迫。一次能源的大量开采及其引起的环境问题使得可再生能源的开发和利用越来越受

9、重视，各种可再生能源中，太阳能是最稳定，对自然资源消耗也是最低的。太阳能作为一种清洁、可持续发展的新型能源受到了前所未有的重视。利用太阳能光伏发电，25年可共计发电60亿度，全部自发自用。有利于加快能源结构调整的步伐，加大清洁能源供应，防止环境污染和生态破坏、实现人类社会的健康持续发展；每发1万度电就可以替代约4吨标准煤，减少因火力发电产生的污染物排放。此项目太阳能光伏发电项目25年共计节约燃煤240万吨、减排CO2：624万吨、减排SO2：5.28万吨、减排氮化物2.4万吨。图2 光伏电站中国光伏行业作为新兴行业，也作为新能源行业的代表，一直以来是非不断。先是欧盟对华“双反”，接着又对光伏出

10、口进行限制，可谓是光伏行业是一波三折。但是毫无疑问，摆在中国光伏行业面前的路是光明的，虽然这条路上颇为坎坷，但丝毫阻挡不了中国光伏行业的前进。在2013年底，中国机电产品进出口商会在发给企业的一份通知中称，美国部分光伏企业拟对中国大陆和中国台湾出口至美国的太阳能光伏产品采取新动作，具体打算堵住台湾代工电池渠道。但这似乎只是光伏转暖途中的一个小插曲，行业近期的总体转暖态势没有改变，从中国光伏产品价格上我们可以看到上涨趋势明显，多晶硅硅片中上游产品价格持续上扬，后期组件产品因原材料价格上涨或将加价销售。面对海内外市场形势的改变，高效产品、储能成套商品以及业界整并带来的板块重组将会是2014年值得关

11、注的三大发展主题：整合，高效，储能。而下游客户的需求热度不减催生了高效产品的快速发展，其环保节约的性能也符合市场的发展方向。从制程设备、电池模组、到周边材料等业者已经针对高效产品提出相关解决方案，显见高效产品已经成为光伏业者的主战场。中国对太阳能电池的研究开发工作高度重视，早在七五期间，非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间，中国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月，国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划，发改委“光明工程”将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用。当下，第三次工业革命的核心是新能源革命，高效太阳能电池技术作为提高太阳

12、能利用率的关键，代表了先进的技术发展方向，对我国光伏产业的结构调整和可持续发展具有重要影响，属于当前应该发展的重大技术之一。 目前应用最广泛的是单晶和多晶硅太阳能电池。与多晶硅太阳能电池相比，因为单晶硅太阳能电池的单晶硅晶格完整，晶体缺陷少，载流子寿命长，所以单晶硅太阳能电池的效率更高，但是因为工艺复杂且制造的太阳能电池面积小，因而成本高，不适合大规模生产。目前商品化的单晶太阳能电池效率一般为18%-20%。 英利生产太阳能电池的产能排全球第1位，以生产多晶硅电池为主，其平均转化效率为18%，最高转化效率可达为18.3%，已经达到世界先进水平。为了进一步降低太阳能电池的成本，从而降低太阳能组件

13、的发电成本，缩小光伏发电与传统能源发电成本之间的差距，就必须进一步提高硅太阳能电池转化效率，电池转换效率每提升0.1个百分点，就能节约发电成本5%7%。因为我公司的多晶硅太阳能电池的转化效率已经达到很高的水平，在此条件下，使转换效率有较大提高已经十分困难。公司决定生产单晶硅太阳能电池，加大技术创新力度，提高核心竞争水平，实现产品卖点和成本优势的双重回报。 因为P型硅太阳能电池工艺比较简单，所以目前商品化的硅太阳主要是P型太阳能电池。P型硅电池的缺点是电池的效率会随光照时间的增加而逐渐衰减，这主要是由于掺入P型硅衬底中的硼原子与衬底中的氧原子相结合产生硼氧对的结果。研究表明硼氧对起着载流子陷阱作

14、用，使少数载流子寿命降低，从而导致了电池效率的衰减。基体掺杂为磷原子的N型晶体硅从原理上彻底的避免了这种由硼氧对导致的衰减，从而保证了N型电池太阳能发电设备在使用寿命期内能够产生更多的电能，而且N型硅有高的少数载流子寿命和对某些金属杂质的不敏感性，所以具有高的效率和稳定性，同等功率情况下，能够大幅度降低运输、安装等一系列成本。但同时，基于N型硅片的太阳能电池技术一直以来受制于硼发射极制备工艺温度高、均匀性差、工艺时间长以及硼发射极使用传统钝化手段效果不理想而一直仅作为实验室研发对象。因此公司走自主创新之路，研究N型单晶硅太阳能电池。 所以，项目的实施有助于提高N型单晶高效太阳能电池转换效率，减

15、低光伏产品的成本，促进技术进步，加快光伏产业转型升级。（2）市场竞争英利位居全球十大光伏制造商之一，同为前十排名的美国First Solar（solarword）、韩华太阳能、晶澳太阳能、晶科能源、天合光能、阿特斯太阳能、赛维LDK、尚德电力、sunpower无疑是最具竞争力的竞争者。图3 2013年全球光伏组件出货量前15名英利能源（中国）有限公司（以下简称英利中国）与ECN合作以来，共同研究开发了高效率低成本N型硅太阳能电池制造的一系列核心技术，N型单晶硅太阳能电池技术的成功研制，使开路电压大于625mV，短路电流大于37mA/cm2，填充因子大于78%，效率从目前的17%提升至19%以上

16、，并建成30兆瓦的试生产线。该技术可大幅提高电池效率，并且工艺简单、与常规P型生产线兼容，极大降低了成本，适合大规模工业化生产，具有很好的推广应用前景。低成本高效率的太阳能电池是光伏技术长期追逐的目标，各国光伏研究机构和大型生产商也在不停歇地开展研发工作，以促进光伏技术的不断进步。图4 英利N型硅太阳能电池和组件随着晶体硅太阳电池的应用越来越广泛，N型硅电池的很多优点被大家所发现，比如：N型硅电池和组件的初始光诱导衰减几乎为零（在N型硅衬垫中没有硼氧原子对形成），N型硅在相同重金属杂质浓度下有比P型电池更高的效率（N型硅对铁等重金属杂质有较高的容忍度），N型硅组件年发电量高（N型硅弱光响应好）

17、等优势，光伏行业开始关注并研发N型硅太阳电池，使得这种电池得到了快速发展和应用。图5 行业内各类电池效率现状及发展趋势预计目前，已达到规模化生产的N型单晶硅太阳电池有三种，分别是日本松下的N-SiHITN型硅太阳电池，美国SunPowerIBC结构N型硅太阳电池，以及英利的熊猫N型硅电池。前两家产品的平均效率已达到22%，英利熊猫电池实验室效率20.7%，平均效率19.7%。在市场份额上，国际光伏技术路线图(ITRPV)预期N型单晶硅太阳电池将从2014年的18%左右提高到2020年的50%左右。市场的扩大不完全依赖效率，而是基于综合性价比。“低本高效的电池将得到快速发展，也将占领更多的市场。

18、”熊猫电池采用双面发电设计，能够接受从正面和背面进入电池的光线，从而实现双面发电功能。根据英利2013年3月份的一组对比数据，熊猫组件的双面发电特性使得其平均发电量输出高于常规组件6%以上，每瓦平均输出高于普通多晶组件4%以上。日本松下的HIT电池和美国Sunpower的IBC电池市场价格在1.2-1.3美元/瓦，英利的熊猫电池便宜40%左右。据科学预测，2020年N型硅太阳电池市占率达50%。（三）市场定位1申报单位的竞争优势分析英利能源（中国）有限公司是以新能源投资与经营管理为主业的国际化民营企业集团，是保定“中国电谷”的核心企业，是全球领先的太阳能光伏组件制造和太阳能光伏发电解决方案提供

19、商，光伏组件产品和技术研发达到同行业领先水平。英利一直致力于通过不间断的技术进步，提高光伏产品的核心竞争力，不间断地降低光伏发电成本，推进平价上网，让优质光伏产品走进百姓生活。英利拥有全球最完整垂直一体化产业链，尤以熊猫高效电池、磁悬浮飞轮储能领先全球，为消费者提供技术领先、质量过硬的光伏产品，为市场提供一站式解决方案。目前，全球每10块光伏组件中就有1块英利产品，正在源源不断地为全人类提供清洁能源。近年来，面对欧美“双反”、市场增速放缓、行业竞争激烈、产品价格快速下跌、全行业经营困难的不利局面，在国家、省、市的大力支持下，英利依托科技创新优势，坚持“不减薪、不裁员”。依托长期积累形成的战略优

20、势、全产业链优势、创新优势、品牌优势和企业文化优势，成为世界光伏行业领军企业。2012、2013连续两年光伏组件出货量全球第一，已累计销售太阳能光伏组件8吉瓦。2013年实现光伏组件出货量3.2吉瓦，销售收入150亿元，同比增长40%。2014年前三季度光伏组件产量2213兆瓦，出货量2673兆瓦，累计营业收入101.39亿元。 研发平台优势英利高度重视光伏前瞻技术和关键技术研发。2010年和2011年先后获批科技部“光伏材料与技术国家重点实验室”和国家能源局“国家能源光伏技术重点实验室”；2013年，英利集团被国家发改委批准为国家级企业技术中心、科技部批准为光伏技术国际联合研究中心，是我国光

21、伏行业唯一拥有四大国家级科研平台的企业，构建起了独具竞争力的“英利创新体系”：以国家级研发平台为依托的顶层创新体系；以英利企业技术中心为主导的第二层创新体系，把前端创新成果迅速转化为生产力；以草根创新为基础的全员创新，结合生产实践进一步优化创新成果。图6 英利研发平台英利与荷兰能源研究中心、挪威材料与化学研究所、中科院电工所、华北电力大学等国内外顶级研发机构和高等院校开展广泛的技术合作和高端人才培养项目，设有博士后工作站和院士工作站。在持续创新推动下,公司共申请专利1176项，拥有发明专利368项，主持和参与编写国际、国家及行业标准20余项，先后承担国家“863计划”、“973计划”、国家科技

22、支撑等国家级项目8项，被评为国家创新型试点企业。技术优势2008年底，英利开始进行高效N型单晶硅太阳电池-“熊猫”电池的研发及产业化工作。该项目研发包括了低缺陷密度的N型单晶硅生长、N型硅片切片、N型硅高效电池的制备及高功率N型硅电池组件。经过两年多时间的研发，英利借助 “光伏材料与技术国家重点实验室”的研发平台以及与荷兰国家能源研究中心的国际合作，已经成功研发出了具有英利特色的“PANDA”N型硅高效电池及系列产品。英利也成为目前世界上唯一一家具备规模生产6英吋（156mm x 156mm）N型单晶电池及组件实力的企业。目前，各大厂商技术均取得一定的进展，P型单晶电池效率由2008年的17.

23、5%增长到2013年底的18.5%。与大多数光伏厂家普通的P型单晶传统电池相比，“熊猫”N型电池大规模生产的平均效率由2008年的18.5%增长到2013年底的19.5%。目前英利已形成了大规模的N型硅棒、电池和组件的全产业链生产能力。2012年英利承担了国家863计划“效率20%以上新型电极结构晶体硅电池产业化成套关键技术及示范生产线”项目，2009年和2012年承担了两项国家国际合作项目“高效率低成本N型硅太阳能电池及设备联合研发”、“薄膜硅晶体硅异质结太阳电池关键技术联合研究”项目，N型电池的科技研发成果遍地开花。英利产品已获得多个由全球领先服务提供商授予的高质量光伏组件认证，如：欧洲T

24、UV莱茵认证、北美UL、巴西Inmetro、中国鉴恒“金太阳”、CQC全玻认证等。这些来自世界各地的独立检测和认证证实了英利产品的持续性、可靠性和稳定性，可以满足不同市场的需求。研发团队优势本项目的主要承担人员均为英利”光伏材料与技术国家重点实验室“的技术骨干，在技术创新中积累了丰富的研发经验，取得了丰硕的成果，人员信息详见下表：表2 研发团队人员信息表序号姓名职称学历专业项目组主要工作1王建明工程师硕士化学项目负责人2胡志岩高级工程师本科工业自动化项目主研人3李高非工程师硕士材料学项目主研人4史金超工程师硕士光学项目主研人5翟金叶工程师硕士光信息科学与技术项目主研人6张伟工程师博士微电子学与

25、固体电子学项目主研人7万志良助理工程师学士机械设计及其自动化专业项目主研人8李锋工程师博士微电子学与固体电子学项目主研人9徐光琦工程师博士光伏工程项目主研人10王子谦工程师硕士物理电子学项目主研人11陈迎乐工程师硕士微电子学与固体电子学项目主研人12王英超工程师学士光信息科学与技术项目主研人13吴晨阳助理工程师硕士凝聚态物理项目主研人14杨伟光助理工程师硕士材料科学与工程项目主研人15倪健雄工程师硕士高分子化学与物理项目主研人16刘克铭助理工程师硕士物理电子学项目主研人17吕学斌助理工程师学士机械工程及自动化项目主研人项目负责人：王建明现任英利中国研发工程师，电池研发部主任，负责太阳能电池产品

26、研发工作。参加工作以来，他承担了公司内部纳米硅选择性发射极电池技术研发、金属缠绕穿透电池技术研发、异质结电池技术研发等多个科研开发项目，参与了“效率20%以上新型电极结构晶体硅电池产业化成套关键技术及示范生产线”国家863计划课题、“高效晶体硅太阳能光伏导电胶带组件的开发”等多个课题，在国内外会议和国内核心刊物上发表学术论文10余篇；获授权发明专利3项。研发骨干：胡志岩现任英利技术总监，1996年毕业于河北科技大学，工业自动化专业。曾作为项目负责人先后在技术部、设备部、电池车间工作，主要参与了30MW、100MW电池生产线的设备安装与调试工作。目前为公司重点对外合作研究项目“N型高效电池研发实

27、验线-Panda项目”的中方项目负责人组织并实施此项目，曾获省市科技成果奖励多次，发表论文5篇。发明专利一项。研发骨干：李高非现任英利技术中心总经理，2007年中国科技大学物理学专业毕业，硕士研究生学历。熟悉多晶硅太阳电池制造工艺，尤其精通扩散工艺及其异常问题处理和检验、检测仪器的使用，多次参与公司技术改造升级项目，使产品性能得到大幅提升并协助公司生产解决诸多实际问题。研发骨干：史金超工程师，硕士。毕业于河北大学物理学院，具有多年从事太阳能电池、组件的研究经历，具有丰富的晶体硅太阳能电池技术的理论及实际生产经验。目前是英利绿色能源的技术部经理，参与公司的多个技术创新项目并获得公司级创新项目一等

28、奖、技术进步奖等奖项。主要论文包括：高压Ar气对激光诱导土壤等离子体辐射的增强效应(2006年， 第05期) 光谱学与光谱分析，高气压Ar气对激光诱导Al等离子体辐射特性的影响(2005年，第25卷，第06期) 应用激光；高气压Ar气对激光诱导Cu等离子体电子温度的影响 (2007年，第06期) ，光谱学与光谱分析。 产业化优势英利具有新产品的产业化优势。与国内光伏行业同行相比，英利中国拥有世界上最完整的从硅料、硅片、电池片、组件及光伏系统的产业链。这种运营模式使英利率先达到全行业非硅成本最低和光伏晶体硅电池每瓦耗硅最低的世界领先水平。并且不断进行技术创新，加大新产品的研发力度，缩短科技成果转

29、化的时间，迅速推出新产品，抢占市场先机。优良品质英利所有产品质量可控制、可追踪，提供25年的质量承诺，是海关总署审批的AA类企业，在世界100多个全球贸易安全与便利标准框架签约国享受最便捷的通关待遇。英利产品获得多个由全球领先服务提供商授予的高质量光伏组件认证，如：欧洲TUV莱茵认证、北美UL、巴西Inmetro、中国鉴恒“金太阳”、CQC全玻认证等。这些来自世界各地的独立检测和认证证实了英利产品的持续性、可靠性和稳定性，可以满足不同市场的需求。2目标客户与市场策略英利在国际太阳能主流市场树立了良好信誉，成为国际太阳能光伏市场最具竞争力的制造商之一，并形成了完善的国内外销售网络。公司以独资、控

30、股、参股、工程承包、技术服务等多种方式，积极开拓国内外市场，不断扩大公司产品市场。目前，英利已先后在美国、德国、西班牙、法国、意大利、希腊、新加坡等成立了海外分公司，在西藏、海南、山东、昆明、北京、上海、苏州、广州、兰州、天津等地建立了国内分公司。企业拥有稳定的客户群体，并正在通过大型展会、新闻媒体、互访交流等形式对客户进行即将推出N型电池组件产品的宣传和推荐。该产品得到了各国客户的广泛认可，并达成了初步的采购意向。二、 现有条件分析（一） 历史沿革英利能源（中国）有限公司是注册成立于保定国家高新技术产业开发区的外商独资企业，注册资本43468万美元。英利以“生产老百姓用得起的绿色电力”为使命

31、，依托长期积累形成的战略优势、全产业链优势、创新优势、品牌优势和文化优势，成为全球光伏行业的领军企业，发展成为集光伏组件制造、电站开发建设运营和清洁能源整体解决方案提供商为一体的综合性能源企业集团。图7 英利能源（中国）有限公司大门英利在保定、海南、天津、衡水建有四大产业园区，在云南、广东、广西、陕西、山东、新疆等省份建有省级公司,在美国、德国、意大利、西班牙、日本、新加坡等20多个国家设有分支机构。英利致力用领先的光伏发电技术和产品为客户带来全新的光伏消费体验，英利致力用领先的光伏发电技术和产品为客户带来全新的光伏消费体验。在全球，已有超过9吉瓦的英利光伏组件为各类用户提供着源源不断的绿色电力，每年可提供99亿度清洁电力，节约标准煤396万吨，减少二氧化碳排放927万吨，相当于再造了257万亩森林。英利能源（中国）有限公司在成长历程中，经历了市场的残酷考验及历炼，锻就了公司