一提到太陽能電池的產(chǎn)業(yè)鏈，一般人可能只會想到從多晶硅原料到電池板組件這個過程。

       其實從多晶硅原料到電池板組件的過程只是電池產(chǎn)業(yè)鏈中的很小的一部分，只是一些顯而易見的環(huán)節(jié)，而真正的太陽能電池產(chǎn)業(yè)所涵蓋的產(chǎn)業(yè)鏈非常廣而大。從多晶硅到電池組件，其實只是光伏產(chǎn)業(yè)鏈的主原料鏈中的一部分。

       除了主原料鏈，還有輔料鏈，裝備鏈和產(chǎn)業(yè)服務鏈。

       本文就簡單地對這四個產(chǎn)業(yè)鏈來進行分析：

       一、主原料鏈：

       主原料鏈:這個主原料鏈就是通常人們所說的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。源頭是從蘊藏在大自然的硅石開始。而原料鏈的第一個環(huán)節(jié)就是金屬硅的冶煉。

       1.1金屬硅環(huán)節(jié)

       金屬硅是用大自然界蘊藏極為豐富的硅石來冶煉的。硅石的成分是二氧化硅，也叫石英，純些的就是水晶。從硅石到硅本質(zhì)上是一個還原過程，因此還要用到還原劑碳，碳有直接用煤炭的，也有用木炭和焦炭的，近期光伏則主要用的是石油焦，原因其雜質(zhì)較純。

       金屬硅出來之后，原料鏈按照不同的路線開始分叉。目前主流的技術路線是晶體硅的路線，而薄膜硅是另外一條路線。

       1.2晶體硅路線環(huán)節(jié)

       晶體硅光伏電池路線，是從金屬硅開始，得到更純的太陽能級的多晶硅，然后制作成電池的路線。對于從金屬硅到多晶硅的提純，分為兩個主流路線，一個是化學法，也就是目前主要應用的西門子法，它是將金屬硅先轉變?yōu)槿葰涔瑁缓笤龠M行分餾和精餾提純，得到高純度的三氯氫硅后，再還原而成。

       另外一個方法，是物理法，目前統(tǒng)稱為冶金法。它是直接對金屬硅通過一些手段將雜質(zhì)取出而得名。因為硅在整個提純過程中未發(fā)生化學反應而得名。

       化學法的純度較高，但能耗和成本也較高，污染處理成本較大。冶金法電耗低，成本低，無污染，但目前的純度還比西門子略低一些。但生產(chǎn)光伏電池已經(jīng)不存在問題了。

       多晶硅之后，晶體硅的工藝就比較一致，從多晶硅直接鑄錠切片，然后制作電池；這就是多晶硅電池片的路線。從多晶硅先拉單晶，再切片，然后制作電池，這就是單晶硅電池的路線。

       電池片制得后，就是組件封裝。組件封裝其實也包括許多材料，如白玻璃，EVA等，但那些屬于輔料，將在后面敘述。

       通常意義的光伏產(chǎn)業(yè)鏈就似乎到此為止了，其實，這只是光伏產(chǎn)業(yè)這個大冰山中露出的一角。

       1.3薄膜硅路線環(huán)節(jié)

       薄膜硅的源頭，也是采用金屬硅，先制成硅烷氣，然后通過氣相沉積技術在薄膜襯底上形成非晶硅薄膜，之后制作PN結，形成薄膜電池組件。

       除了用硅作為薄膜外，還有用碲化鎘、砷化鎵、和銅銦鎵硒（）等材料作為原料的。由于大自然所蘊含的所有元素中，硅占了四分之一多（27%），另外氧占了42%，因此，其余的元素很少。尤其是碲、鎘、鎵、銦等，都是電子行業(yè)和航天產(chǎn)業(yè)的極其寶貴的元素，如果用在光伏發(fā)電這樣大規(guī)模的場合，無異于焚琴煮鶴。

       2009年9月某美國薄膜公司到中國內(nèi)蒙號稱要投資2000MW薄膜電站，但該公司要求在中國采購碲和鎘，名義上是在中國設廠生產(chǎn)這些電池，但這里面的真實動機，就值得好好地打個大問號。因為碲和鎘目前在世界上已經(jīng)極為稀缺，歐美日列強覬覦中國的這些元素已經(jīng)很長時間了。如果該公司在中國采購2000MW電池所需要的相關元素，那么，屆時，即便將該電站全部送給中國，可能也不及這些資源流失所給中國造成的損失的什一。

       1.4光伏電站

       組件后的電站也包括不少東西，例如支架、匯流盒、電纜、逆變、追日系統(tǒng)、等，這些屬于裝備類，將在后面的設備鏈中細說。

       二、輔料鏈：

       光伏產(chǎn)業(yè)的輔料鏈在光伏產(chǎn)業(yè)中所占的比重非常大，但常常為人們所忽視。

       由于光伏最終產(chǎn)品涉及的輔料數(shù)量和品種較多，因此，這里以硅片為界，分為硅片前和硅片后兩個部分。

       2.1硅片前輔料

       主要是提純和生產(chǎn)多晶硅、單晶硅所用的輔料。包括：氯產(chǎn)品如鹽酸、氯氣、三氯氫硅等，氫氣以及氫氯化所用的氣體，多晶硅鑄錠用的氮化硅粉，惰性氣體，以及其它反應氣體。

       在多晶硅鑄錠時用到的石英坩堝，鑄錠爐和單晶爐內(nèi)用的石英坩堝（又分為石英陶瓷坩堝和石英玻璃坩堝），隔熱用的碳氈（分為硬氈和軟氈），以及工作時需要消耗的溫度傳感器件。

       此外，在多晶硅鑄錠和單晶硅拉制時，還需要用到保護氣體和反應氣體。

       2.2硅片后輔料

       在硅片切割過程中，要用到切割線（包括鋼線、鉬線、金剛砂線）、切削液、金剛砂微粉（或稱碳化硅微粉；在硅片切割后清洗時，要用到各類的堿、酸和純凈水。

       硅片切割后，進入電池片生產(chǎn)階段，此時除了前期對于硅片的清洗制絨外需要各類酸堿和純水輔料外，擴散還需要用到三氯氧磷氣體，PECVD要用到硅烷氣體，電極加工要用到銀漿和鋁漿，這些輔材的消耗量甚至不亞于主原料硅的價值。

       在組件加工方面，要用到白玻璃，EVA薄膜（近期也產(chǎn)生了用有機硅薄膜的新產(chǎn)品），鋁合金框（最近開始使用工程塑料代替），還有各種粘結劑。

       在電站建設方面，則主要是電纜和支架材料。支架材料目前以鋼結構為主，也有采用鋁合金和工程塑料代替的。

       三、裝備鏈：

       如果從產(chǎn)值上看，光伏產(chǎn)業(yè)價值最大、最先啟動的市場，其實不是光伏電池和組件，而是裝備市場。我們依然以硅片為分界線，分兩部分來看。

       3.1硅片前裝備

       首先，金屬硅的冶煉需要礦熱爐，還有除塵設備；此外變壓器和破碎及硅石清洗設備也是免不了的，不過，由于金屬硅產(chǎn)能現(xiàn)在中國是過剩的，因此，這些設備目前還算便宜。

       金屬硅煉出來后，如果后面采用冶金法生產(chǎn)多晶硅，還需要用精煉爐進行爐外精煉。通常采用中頻感應爐比較多，一臺10000KVA的礦熱爐，可能要配到10到20個5T標準鐵容的中頻感應爐。

       如果采用西門子法，那么，精餾塔、還原爐，氫化裝置，氯化裝置，這樣一套裝置造價不菲。隨著國內(nèi)的西門子法多晶硅廠的增加，相關設備國產(chǎn)化的程度也越來越高，現(xiàn)在，無論是精餾塔還是還原爐，已經(jīng)都有國產(chǎn)的了，氫化裝置（包括熱氫化和冷氫化）和氯化裝置也已經(jīng)有了。

       如果采用冶金法，那么，粉末冶金設備，濕法冶金裝置、真空熔煉裝置是少不了的。

       多晶硅出來后，多晶硅的鑄錠爐、單晶爐需求量更大，接著是破錠機、鑄方設備、倒角拋光設備，硅片多線切割機、硅片清洗設備，等。

       可以看到，以上的裝備量是非常巨大的。以多晶硅為例，到2009年底為止，中國的多晶硅總產(chǎn)量不到20000噸，按現(xiàn)價產(chǎn)值計算，還不到100億人民幣的產(chǎn)值，但中國在多晶硅廠所花費的設備投入至少已經(jīng)1000多個億下去了。而這個裝備市場，卻是被我國許多投資者和企業(yè)家所忽視的。

       3.2硅片后設備

       電池生產(chǎn)的清洗制絨設備，擴散爐、PVCED、絲印機、燒結爐，有了這些，才能生產(chǎn)出太陽能電池片。然后，層壓機是將生產(chǎn)組件的主要設備，但是，玻璃的生產(chǎn)，EVA薄膜的生產(chǎn)，也同樣需要大量的設備。

       組件出來后，要安裝在支架上。如果是地面電站，還要加上追日（跟蹤）系統(tǒng)，這些也屬于光伏發(fā)電裝備了。

       組件出來的直流電要經(jīng)過逆變器、控制器才能變成交流電，如果要并網(wǎng)的話，還要有同期裝置，對電網(wǎng)進行相位和頻率跟蹤才能并網(wǎng)。

       按目前的行情，組件價格大約是每瓦12元左右，而系統(tǒng)的造價大約每瓦為6~8元。也就是說，一個100MW的電站，系統(tǒng)地造價大約為6~8個億人民幣。如果按照總書記在紐約的承諾，2020年新能源發(fā)電達到15%，而其中只要有40%是光伏的話，年新增至少要達到1000GW，那么，設備價格即便降低一個數(shù)量級，按每瓦1元計，也將達到1萬億元人民幣/年，因此，如果大規(guī)模上光伏電站的話，組件后的系統(tǒng)裝備的市場也不可忽視。

       如果不是并網(wǎng)電站，而是用戶端或離網(wǎng)型，那么，還要考慮儲能系統(tǒng)，包括蓄電池和充放電控制系統(tǒng)。鑒于目前的鉛酸電池在容量上和環(huán)保方面還有不少問題，因此，研究開發(fā)能夠進行大容量、長壽命、高效率的儲能裝置，不僅是當務之急，而且也是一個潛力非常巨大的市場。

       四、光伏服務鏈

       除了上述的主原料、輔料和設備外，光伏產(chǎn)業(yè)還有一個潛力很大的鏈，就是服務鏈。服務鏈我們分為硬件和軟件兩方面。

       4.1光伏測試儀器設備

       光伏產(chǎn)業(yè)的服務鏈中，一個重要的環(huán)節(jié)是測試服務。測試服務貫穿于所有的主生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是前期研究和開發(fā)的重要技術保證。測試服務的水平，主要取決于測試分析設備。

       對于硅材料的生產(chǎn)來說，測試儀器包括，常規(guī)化驗分析儀器，這在硅材料、尤其是多晶硅的生產(chǎn)是非常重要的。對于高純度的硅材料，成份分析儀器有ICP-AES（等離子體原子光譜儀），ICP-MS（等離子體質(zhì)譜儀），GDMS（輝光放電質(zhì)譜儀），二次離子質(zhì)譜（SIMS），均需要用來進行生產(chǎn)過程中的硅材料的雜質(zhì)成份測試。此外，還有傅立葉紅外分光光度計，用來測試碳氧的含量。

       而對于硅材料的研究方面來說，還有RBS（盧瑟福離子背散）測試，電子束顯微技術（SEM掃描電鏡、TEM透射電鏡技術），EBIC（電子束誘導電流技術）、SPM（掃描探針顯微學）、DLTS（深能級瞬態(tài)譜技術）、等，都是光伏材料研究不可缺少的設備。

       對于電池和硅片的生產(chǎn)，則主要有：電阻率掃描測試儀，少子壽命掃描（微波光電導、激光電導、波導法等），粒度測試，硅錠硅片探傷儀，單片光電轉換效率測試儀，漏電流測試儀、組件轉換效率測試儀，光度計等。

       長期以來，測試設備出了常規(guī)的化驗分析設備外，絕大多數(shù)儀器我國還不能生產(chǎn)，還需要依賴進口。近年來，在電阻率測試、光電轉換效率測試等方面，已經(jīng)有了一定的進展，但取得國際權威機構認證和互認的還較少。測試儀器的缺乏，也是中國光伏行業(yè)不能快速發(fā)展的一個瓶頸之一。

       4.2光伏技術研發(fā)服務

       由于光伏產(chǎn)業(yè)目前還是一個幼稚的產(chǎn)業(yè)，無論從基礎理論研究、材料研究還是器件研究、器件制造工藝，以及應用研究，都還處于一個產(chǎn)業(yè)成長期的極初級階段，許多應當進行的研究都沒有開始。制造工藝也還十分原始。因此，無論從企業(yè)還是從政府，對于研發(fā)進行足夠的投入，都是意義十分巨大的。

       例如，光伏電池光致衰減的機理，溫升衰減的機理和遏制措施，如何廉價地大規(guī)模生產(chǎn)光伏電池和組件，為什么光伏電池的原材料的成本和數(shù)量較低，但最終成本卻很高？這些都是涉及到基礎材料研究和制造技術的一些深層次的課題，需要進行大量的研發(fā)工作。而一旦這些研究取得突破，那么，光伏發(fā)電的成本就有可能在目前的基礎上，再下降一個數(shù)量級，那時，光伏發(fā)電的普及將不再需要任何的補貼，而真正成為人類的光明使者和福音。

       4.3光伏教育培訓服務

       光伏產(chǎn)業(yè)由于是一個新產(chǎn)業(yè)，因此，沒有現(xiàn)成的人力資源。需要從半導體、冶金和制造業(yè)獲得人才。但無論如何，各種等級的培訓是不可缺少的。

       從基層說起，技術工人的培訓上崗，是目前各個企業(yè)最急需的服務。良好的培訓可以大大降低企業(yè)的成本，不僅是人力資源成本，更多的是生產(chǎn)成本和浪費的減少。

       對于中高層的技術人員，則需要進行光伏專業(yè)的本科和研究生教育。目前，中國已經(jīng)有個別大學與光伏企業(yè)合作，開立了光伏方面的專業(yè)、甚至學院，但獲得政府部門正式認可的還沒有。

       隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)大軍將迅速擴大，最終僅中國的從業(yè)人員可能就要上千萬之多，因此，職業(yè)教育和培訓，也是一個不小的產(chǎn)業(yè)。

       4.4物流服務

       任何一個產(chǎn)業(yè)都會涉及到物流。但是，光伏產(chǎn)業(yè)對物流的需求，卻往往被人低估。

       已多晶硅的生產(chǎn)為例，一萬噸多晶硅，每年就需要進出大約三萬噸的貨物。更不談金屬硅了。而對于組件來說，僅僅一個100MW的光伏電站，就需要1000個40尺的集裝箱車輛進行運輸成品，而原料則更多。而電站的安裝，支架的運輸量要比電池組件大五倍左右，也就是需要5000個大型貨車進行運輸。

       如果按照胡總書記的新能源的15%的目標，每年光伏發(fā)電裝機量將達到1000GW，那么，將需要50萬輛貨車來運送光伏組件和支架，這還沒有包括前段的中間產(chǎn)品。因此，光伏產(chǎn)業(yè)對于物流的需求，將接近鋼鐵和煤炭對于運輸?shù)男枨蟆?br />
       五、結語

       以上，對于太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈做出了簡單的概述。希望那些對光伏產(chǎn)業(yè)有興趣的人能夠從中得到一些有益的東西。現(xiàn)在的光伏產(chǎn)業(yè)還很年輕和幼稚，離成熟還很遠，而這也正是這個行業(yè)的魅力所在。