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傳統(tǒng)化石能源危機(jī)、環(huán)境壓力、新能源技術(shù)的發(fā)展和投資的快速增長(zhǎng)已經(jīng)促使太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)成為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要選擇。光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)是一個(gè)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，其獨(dú)有的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)和戰(zhàn)略地位吸引了國(guó)內(nèi)外政府、企業(yè)界以及研究機(jī)構(gòu)的空前關(guān)注。

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的政策環(huán)境

隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)得到了許多國(guó)家和政府的大力支持。美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼提出了光伏發(fā)電的政策規(guī)劃，如美國(guó)的“太陽(yáng)能百萬(wàn)屋頂計(jì)劃(Million Solar Roofs Initiative) 1”、日本的“新陽(yáng)光計(jì)劃(New Sunshine Project) 2”等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用。

我國(guó)作為世界上最大的電力能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，近年來(lái)在可再生能源領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就。我國(guó)對(duì)于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分關(guān)注，制定了多項(xiàng)政策計(jì)劃。如2012年3月27日，國(guó)家科技部發(fā)布《太陽(yáng)能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》3，旨在提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)光伏電池基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新能力，最終使我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)析

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)不是一個(gè)孤立的技術(shù)或者市場(chǎng)環(huán)節(jié)，它的發(fā)展需要將反之帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈條中諸多相關(guān)行業(yè)的協(xié)調(diào)進(jìn)步。具體而言，太陽(yáng)能光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈總體上可分為三個(gè)層次。

上游產(chǎn)業(yè)是對(duì)以硅礦石和高純度硅料的開(kāi)采、提煉和生產(chǎn)為代表的原材料生產(chǎn)行業(yè)，包括硅礦石開(kāi)采與冶金硅提純、多晶硅提純、單晶/多晶硅片加工與切割等環(huán)節(jié)。

中游產(chǎn)業(yè)是技術(shù)核心環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)各類專用設(shè)備的研發(fā)制造等。包括單晶/多晶硅電池片、電池組件生產(chǎn)與組裝。

下游產(chǎn)業(yè)是包括太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電工程、太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)及安裝、光伏集成建筑等在內(nèi)的光伏產(chǎn)品系統(tǒng)集成與安裝。

結(jié)合技術(shù)視角的劃分，我們可以對(duì)當(dāng)前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行相對(duì)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。當(dāng)前，我國(guó)光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在國(guó)外市場(chǎng)的刺激下，產(chǎn)能迅速膨脹。但總體而言，我國(guó)光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈的壁壘最高的環(huán)節(jié)是高純多晶硅原料生產(chǎn)，它占電池總成本的70%。目前，高純度硅料的供應(yīng)商主要來(lái)自美國(guó)、德國(guó)和日本的公司。全球多晶硅基本由歐洲、美國(guó)和日本的七大供應(yīng)商壟斷，具體包括美國(guó)的MEMC、黑姆洛克半導(dǎo)體公司(Hemlock)、挪威的REC、日本的三菱高純硅株式會(huì)社(Tokuyama)以及德國(guó)瓦克化學(xué)電子公司(Wacker)。

這七大廠商生產(chǎn)的高純度晶體硅總產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的95%以上，擁有10家多晶硅生產(chǎn)工廠，其中美國(guó)有5家、日本有3家、歐洲有2家。七大廠商具備從硅料到硅片的完整產(chǎn)能，壟斷了高純度多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)的核心技術(shù)，從而在成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模上均具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)國(guó)內(nèi)產(chǎn)量近年來(lái)雖然有了大幅提升，但仍然難以保障整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的需求潛力，在未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，晶體硅生產(chǎn)仍將是產(chǎn)業(yè)鏈中的瓶頸。

從中游的太陽(yáng)能電池來(lái)看，光伏發(fā)電的核心部件是太陽(yáng)能電池或光伏電池。

目前，晶硅太陽(yáng)能電池是發(fā)展速度最快、技術(shù)最成熟、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大的一種太陽(yáng)能電池。全球光伏發(fā)電中的太陽(yáng)能電池仍以硅基太陽(yáng)能電池為主，約占市場(chǎng)份額的90%，大面積商品化電池效率單晶硅為16%至20%，多晶硅為15%至18%。此外，非晶微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展訓(xùn)讀，占全球光伏組件銷量的10%至15%。非晶硅與微晶硅疊層電池效率在8%至10%。其它如碲化鎘(CdTe)電池、銅銦鎵硒(CIGS)電池等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，市場(chǎng)份額相對(duì)較小，但發(fā)展迅速。

未來(lái)，光伏新興技術(shù)的突破方向主要有先進(jìn)薄膜和有機(jī)電池、新型光伏概念、聚光技術(shù)。中游的光伏太陽(yáng)能電池制造由于資金門檻和技術(shù)含量較低，發(fā)展較快，規(guī)模較大，中國(guó)是世界上最大的太陽(yáng)能電池板供應(yīng)商之一。但隨之而來(lái)出現(xiàn)了很多問(wèn)題，如大量過(guò)剩產(chǎn)能形成嚴(yán)重堆積，從客觀上不可避免地面臨較大程度的產(chǎn)業(yè)整合。

我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)“中間大、兩頭小”，即只有太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力，原料大量依賴國(guó)外進(jìn)口，特別是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的高新材料和高純?cè)希a(chǎn)品銷售則幾乎完全依賴于國(guó)外市場(chǎng)。

產(chǎn)業(yè)鏈的下游是光伏電網(wǎng)的安裝系統(tǒng)集成，主要集中于市場(chǎng)發(fā)達(dá)的歐洲、美國(guó)和日本。歐洲是目前世界上最大的光伏區(qū)域市場(chǎng)，除了傳統(tǒng)光伏大國(guó)德國(guó)外，西班牙、意大利、法國(guó)、捷克、葡萄牙、希臘等新興歐盟光伏市場(chǎng)規(guī)模不斷增加。

此外，美國(guó)、日本的光伏市場(chǎng)也保持了高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。產(chǎn)業(yè)鏈下游，由于組件價(jià)格相對(duì)偏高，發(fā)電成本明顯高于火電等傳統(tǒng)發(fā)電方式，產(chǎn)品的消費(fèi)過(guò)多依賴國(guó)際市場(chǎng)。

目前，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)“中間大、兩頭小”，即只有太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力，原料大量依賴國(guó)外進(jìn)口，特別是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的高新材料和高純?cè)希a(chǎn)品銷售則幾乎完全依賴于國(guó)外市場(chǎng)。技術(shù)和原材料、銷售和市場(chǎng)在國(guó)外，加工制造在國(guó)內(nèi)，要實(shí)現(xiàn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，必須加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈前端部分，突破材料制造和加工設(shè)備這兩大制約我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

全球太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

近年來(lái)，因環(huán)境減排壓力、能源危機(jī)、技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)、光伏發(fā)電成本降低及各國(guó)政府的激勵(lì)政策驅(qū)動(dòng)等因素，光伏太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)迅速發(fā)展。

對(duì)全球太陽(yáng)能相關(guān)專利進(jìn)行主題檢索，分析年度專利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)，如圖2所示。在1985年之前，太陽(yáng)能相關(guān)專利只是零星分布，年度專利申請(qǐng)量未突破百件，屬于摸索期。從1985年起，專利申請(qǐng)量激增至200件，并隨時(shí)呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。到2006年，專利申請(qǐng)量接近1萬(wàn)件。2007年，全球太陽(yáng)能專利申請(qǐng)量突破萬(wàn)件，并加速上升，到2017年達(dá)到8.8萬(wàn)件的頂峰。綜合全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)，可以看出，因環(huán)境減排壓力、能源危機(jī)、技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)、光伏發(fā)電成本降低及各國(guó)政府的激勵(lì)政策驅(qū)動(dòng)等因素，光伏太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)迅速迅猛，成為全球的焦點(diǎn)。

全球光伏電池產(chǎn)量發(fā)展迅速，據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)—歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SolarPower Europe)發(fā)布的數(shù)據(jù)4來(lái)看(如圖3所示)。縱觀全球光伏電池的發(fā)展歷程，有兩個(gè)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)值得關(guān)注，它們分別是2008年和2016年。2008年是全球光伏電池產(chǎn)量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在此之前，全球光伏電池產(chǎn)量一直處于緩慢增長(zhǎng)之中。2008年以后，全球光伏裝機(jī)進(jìn)入快速發(fā)展階段，在2008～2016年之間呈現(xiàn)數(shù)量持續(xù)上漲的現(xiàn)象。2016年，全球光伏電池產(chǎn)量成斷崖式上升，這與中國(guó)的光伏電池產(chǎn)量的急速發(fā)展密不可分，到了2018年，光伏電池產(chǎn)量破百，達(dá)到了102.4GW。