為什么太陽能電池片可以這么便宜?

作者: | 發布日期: 2019 年 03 月 27 日 13:43 | 分類: 新能源知識

在能源技術領域,光伏發電技術是成本下降速度最快的技術,圖1為過去10年光伏組件的平均銷售價格,在近10年的時間里,光伏組件的價格下降了約15倍。目前有跡象表明,光伏組件新一輪的降價已在醞釀之中,再結合目前光伏發電系統搭配儲能的不斷融合和性能優化,光伏發電在未來的市場中將更具有競爭力。

圖1 光伏組件價格變化趨勢

為什么光伏組件的成本在過去20年里迅速下降?麻省理工學院Kavlak教授在其研究中列舉了一些可能使得使組件成本下降的因素,并將將這些因素分為低階因素與高階因素。

低階因素:組件效率的提高,晶圓面積的增加,硅使用量的減少,非硅材料的面積降低;

高階因素:政府資助,研發,規模經濟,邊做邊學。

然而,“太陽能之父”馬丁格林教授認為Kavlak的方法忽略了這些年的一些偶然事件,如果沒有這些偶然事件,光伏發電可能仍然是一項昂貴的技術。

以下為馬丁格林教授的研究結論,具體參考世界頂級期刊《Joule》(中文:焦耳)《How Did Solar Cells Get So Cheap?》一文:

原因1:政府支持 研究突破

在早期開創性的電池發展之后,由于第四次中東戰爭,1973年10月,阿拉伯國家對西方國家實行石油禁運,引起了有史以來最嚴重的一次石油危機。這促使尼克松總統啟動了“獨立計劃”,目標是美國能源自給自足。由此產生的平板太陽能電池陣列(FSA)項目,從1975年到1985年間,特別是在卡特政府期間,產生了包括絲網印刷電池技術在內的數個關鍵性成果,推動了該行業成功。

原因2:安全危機 各國推行

下一個導火索是1986年的切爾諾貝利核事件,它重新點燃了國際上對光伏發電技術的興趣。日本在1993年啟動了“百萬屋頂”計劃,目標是到2010年住宅光電系統達到100萬戶。該目標于2013年在日本和澳大利亞都得到了實現。1998年德國大選后,有遠見的政治家赫爾曼爾引入《可再生能源法案》,這是一項使得光伏(和風能)發電系統成本降低的關鍵性舉措。在德國,政府為新進入該領域的投資者提供服務,促進了該行業EPC模式的發展、技術的擴散、產品質量的提高和制造規模的增長。

原因3:效率提高

與此同時,Martin在澳大利亞的團隊也在其長征路上不斷前行。在過去36年里,他們讓硅電池的效率相對提高了50%,該團隊將“效率最高電池”的紀錄保持了30年,他們最新的成果是PERC電池,目前已成為世界上產量最高的電池種類。

原因4:中國企業加入

上世紀90年代末,隨著中國為私營企業提供的機會越來越多,一名研究人員-施正榮立下雄心壯志要建設中國自己的光伏制造企業。2002年,在新南威爾士大學同事的支持下,他的公司籌集了600萬美元資金,建立了中國第一條商用光伏生產線。通過向德國供應組件,他的公司“尚德”迅速增長,并受到了美國投資銀行的關注,最后公司在紐約證券交易所(NYSE)上市。尚德成為首家在該交易所上市的中國民營企業,并且上市取得巨大成功,據報道,這是2005年規模最大的科技股上市。

尚德的成功促使美國投資者開始尋找其他中國光伏企業上市。2008年雷曼兄弟(Lehman Brothers)破產之前,先后有9家中國光伏企業在美國交易所上市,如今這些企業已成為光伏制造業的支柱。其中6家仍在2019年全球光伏制造商“十大”名單上(天合光能、阿特斯、晶澳、英利、韓華和順風光電。第七家是晶科,于2010年上市)。

大量資金注入制造業所造成的供應過剩對價格造成了巨大的下行壓力,這在2008年后(圖1)表現得尤為明顯。雖然企業努力保持盈利,但無法違背市場規律,尤其是在2011年至2013年期間,價格第二次顯著下跌,許多企業在這個階段被迫退出了這個行業。在此之后,該行業進入相對穩定階段,價格以每年20%速度穩定下降。中國政府從2010年開始有針對性地支持光伏產業,其市場開發計劃使得中國成為世界領先的光伏制造國。

如果沒有光伏制造業向中國的轉移以及美國投資者的大量資金,光伏發電的成本可能仍然過高,難以得到廣泛應用。而促成這種轉變的關鍵是施正榮選擇的時機:如果晚一步,則全球金融危機將使其錯失在美國上市的機會,而9家中國光伏公司為生存而展開的激烈競爭,導致了目前光伏令人難以置信的低價。

文章來源:坎德拉學院

作者:馬丁·格林

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