???2007年12月，來自產業界、學術界、軍界和政府機構的1500多位代表到日本福岡參加了“第17屆光伏" title="光伏">光伏科學與工程大會(PVSEC)”。與會者就對光伏技術" title="光伏技術">光伏技術給環境和政治帶來的益處表示出異常的興奮。從如此多公司涉足光伏領域來看，該技術也會給經濟帶來好處。光伏產業所承諾的無限商機再一次振奮了半導體業者的信心。
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????光伏技術提供了安全的本土能源，它不受石油產業的制約，維護成本低，模塊化和可擴展程度高。目前，它是唯一可滿足全球長期能源需要且不排放溫室氣體的技術。實際上，一個150x150km的太陽能電池陣列理論上可滿足北美全部能源需求。但光伏技術仍比電網電能昂貴，而且缺少合適的負荷均衡方案，需要占用相當大的空間。
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????光伏電池種類
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????太陽能電池共有以下四大類，其中前三種都已完全量產。
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????III-V組電池，也被稱為多結聚光電池，內部材料是直接能隙復合物，這種電池具有最高的轉換效率" title="轉換效率">轉換效率(和成本)。它們主要用于衛星和軍事應用，一般需要聚光光學系統和復雜的跟蹤系統，可提供40%以上的效率。
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????采用單晶硅(cSi)或多晶硅(mcSi)的體硅(bulk-Si)太陽能電池，在許多應用場合可以取得約22%的轉換效率。
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????薄膜太陽能電池，效率介于非晶硅電池的10%和用包括碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵二硒(CIGS)在內的II-VI材料做的電池的約18%之間。從長期看，薄膜技術最有可能大幅降低成本，因為這種技術有望在現有工藝中引入新的或改良的材料。
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????最后一類囊括了各種新技術，例如業已表現出高轉換效率的染料敏化薄膜太陽能電池以及到目前為止轉換效率相對較低的有機材料太陽能電池等。
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????圖1：一個薄膜α-Si電池由一個薄的p型層、一個厚的無摻雜層和一個較厚的n型層組成。來自n層的過剩電子被摻雜進p層，構成一個10-4V/cm的電場。
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????轉換效率
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????光伏轉換效率的最簡單定義是：撞擊到光伏陣列上的全部光子中可轉換為連接負載可用電流的光子比例。實際上，效率計算要復雜得多；只是吸收光并產生自由載流子" title="載流子">載流子是不夠的。為了生成可用能量，電子和空穴載流子必須要到達電池的電極。如果由入射光子形成的電子-空穴對在向電極運動的過程中過快地重新組合在一起，則它們對光電流就沒有貢獻。
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?????有許多因素會降低載流子遷移性(或增加重組可能)。對單結電池來說，晶硅體太陽能電池問題最少，效率非常高。這是因為載流子從產生這些載流子的結向給負載供電的電池電極移動的過程比較簡單：電子-空穴對分開，并在相應的n型或p型材料中穿行。
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????多晶硅光伏電池" title="光伏電池">光伏電池以同樣方式工作；但因存在晶界問題，電子-空穴對的重組現象會增多，從而降低了遷移性，并使轉換效率降低至與CIGS薄膜電池接近的水平(約15到18%)。
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????雖然薄膜電池用的硅較少(或根本不用)，并且未來可能通過降低成本實現與傳統發電成本相當(Gridparity)，但其轉換效率卻比體硅電池要低。雖然CIGS電池在轉換效率上接近多晶硅電池，但基于CIGS的光伏太陽能電池工藝具有比體硅工藝更高的變異性。雖然原因尚不明朗，但一般認為對CuIn3Se5的p型α相和富含銦的n型β相進行納米級隔離控制是形成太陽能電池一致性能隙的關鍵。
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????圖2：Kaneka公司α-Si光伏電池的TEM橫截面圖
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????市場前景分析
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????體硅光伏電池約占目前全球太陽能電池生產量的94%，其中日本和德國占有最大的份額。中國正在迅速成為全球光伏制造強國，并可能在今后幾年內超越日本(目前日本是生產光伏電池最多的國家)。雖然大多數公司主要關注的是增強電池和模塊的生產力，但許多新興企業希望能抓住目前供需不平衡所帶來的機遇。并非所有新興企業都能如愿以償，主要原因與無經驗和引入新技術帶來的高風險有關。
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????隨著許多國家引入收購價格(feed-intariff)制度(政府承諾以事先約定的價格購買由光伏產生的能源的一種補貼)，在過去5年中，全球光伏電池產能一直以每年超過50%的速度增長，并預計將繼續高速增長。
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????光伏電池產業的營收從2006年的100億美元上升到2007年的130多億美元，而同期在產能擴充和研發方面的投入近160億美元。對許多公司來說，供應鏈的重要性是歷經困苦才學得的一課；電池和模塊的一致性和可靠性取決于最初材料的一致性和成分。從硅給料到晶圓和結晶，全球范圍內的硅短缺一直威脅著硅“饑渴”的光伏市場，并促進人們尋找新的解決方案，有時也會帶來意想不到的結果。
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????就拿中國的尚德太陽能電力有限公司來說，擴張供應鏈以滿足需求的舉措起初導致了硅采購和質量方面的問題，從而促使該公司使用專有的襯底處理工藝來應對雜質變異問題。這些工藝不僅提升了效率，還提高了太陽能電池的穩定性。
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????雖然中國光伏產業的發展不久將使中國成為全球太陽能電池和模塊的領先供應商，但德國和日本也在高速擴充產能。美國目前還不是光伏太陽能電池和模塊的重要全球性供應國，但它宣布計劃到約2012年使其光伏電能達到傳統發電成本，該進度明顯領先于全球其它地區。美國對利用裂變技術實現光伏成本達到傳統發電成本抱有濃厚的興趣，而通過幾個值得注意的意外事例可以看出，美國并沒有很專注于體硅技術(Sunpower公司制造出具有全球最高轉換效率的單晶硅電池，在2008年將帶來約12億美元收入)。
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????隨著收購電價制度的引入，德國的光伏系統裝置得到了迅速普及。德國本土太陽能電池和模塊的生產每年都翻番。該地區的主要競爭者Q-Cell公司向德國本土和全球市場提供體硅模塊。但認識到非體硅技術的重要性后，該公司通過兼并和收購對各種薄膜光伏技術進行了投資。
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????日本宣稱其目標是成為一個能源獨立和自給自足的國家，并在光伏能源生產方面保持全球領先。該國生產的太陽能電池產量占全球的一半，執全球產能之牛耳。雖然日本主要生產的是體硅太陽能電池(主要供應商是夏普和三洋)，日本也生產薄膜產品(Kaneka公司制造的非晶薄膜電池和ShowaShell公司制造的CIGS光伏太陽能電池的產能有望繼續提高)。
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????關注IP問題
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????由于業界將主要精力放在增加產能以便創收方面，所以目前很少有人關注知識產權問題。不過也有一些IP研究開發活動正在進行，包括改進初始材料以增加遷移性，改進接口技術來增強光散射和反射(增加吸收)，以及改進復合薄膜各層間的附著力以增加遷移性和轉換效率。
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????隨著收購電價和其它形式補貼的逐年減少，創新技術將以更快速度出現，從而表現出技術內和技術間的差異。當這種情況發生時，這些技術將對公司的成功起到重要作用。
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????通過仔細研究專利申請行為，可在一定程度上評估這種創新行為和重點，其中最重要的觀點是“專利速度”，也即提交的IP速度。在過去10年間光伏領域提交的大量薄膜專利清楚地表明薄膜光伏技術是主攻方向。
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????與半導體產業一樣，為了應對財大氣粗的后起之秀提出的挑戰，保護并強化這些競爭優勢將很有必要。我們確信，幾乎每家大型半導體制造商都有某類光伏項目，并正在評估充分利用其制造經驗和不斷折舊資產的策略。隨著許多光伏技術公司向傳統發電價格目標的邁進，以及IP資產的強力支持，各公司的技術優勢將得到進一步強化，光伏產業也會迎來新一輪的整合和洗牌。在此期間，光伏產業將得益于未來幾年“牛市”帶來的好處。
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