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二、落地：探索應(yīng)用

（20世紀(jì)70年代~80年代）

5.從世界到中國(guó)

在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)的開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的熱潮，對(duì)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的科技人員，紛紛投身開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的事業(yè)，積極向政府有關(guān)部門(mén)提建議，出書(shū)辦刊，介紹國(guó)際上太陽(yáng)能利用動(dòng)態(tài)；在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽(yáng)灶，在城市研制開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能熱水器，空間用的太陽(yáng)電池開(kāi)始在地面應(yīng)用……

1973年，光伏作為天津港的航標(biāo)燈電源，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)的地面應(yīng)用。1975年7月,國(guó)家計(jì)委和科學(xué)院在河南安陽(yáng)召開(kāi)全國(guó)太陽(yáng)能利用經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)。這次會(huì)議之后，太陽(yáng)能研究和推廣工作被納入計(jì)劃，獲得了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和物資支持。也就是在這一年，寧波、開(kāi)封先后成立太陽(yáng)電池廠，電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝，太陽(yáng)能電池的應(yīng)用開(kāi)始從空間“降落”到地面。上世紀(jì)70年代末，我國(guó)開(kāi)展了砷化鎵太陽(yáng)能電池的研究工作。

在這個(gè)時(shí)期，和發(fā)達(dá)國(guó)家的光伏行業(yè)發(fā)展水平相比，中國(guó)的光伏行業(yè)還非常不成熟。1983年，全國(guó)總產(chǎn)量只有5兆瓦。這一年，甘肅省自然能源研究所在距離蘭州市40公里左右的榆中地區(qū)建設(shè)了10千瓦民用光伏電站。據(jù)了解，這座電站的太陽(yáng)能單晶電池板由日本京瓷制造，由于基礎(chǔ)設(shè)施不完善，電池板分布在各家各戶，只能夠滿足所在鄉(xiāng)村36戶居民每家2個(gè)日光燈的用電需求。如今，這座保存在研究所基地的中國(guó)最老光伏電站，已經(jīng)經(jīng)歷了30多年損毀和風(fēng)吹雨打，功率仍能保持在7千瓦左右，而其樣貌，也已經(jīng)重建成了人們所熟知的小型屋頂光伏電站。

在“六五”期間，我國(guó)政府開(kāi)始把研究太陽(yáng)能和可再生能源列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，先后從美國(guó)、加拿大等國(guó)引進(jìn)了7條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，在寧波、開(kāi)封、昆明、秦皇島等地建設(shè)了單晶硅太陽(yáng)電池的主要設(shè)備或者整條生產(chǎn)線，在哈爾濱、深圳建設(shè)了非晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，使我國(guó)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力從以前的200千瓦躍升至1988年的4.5兆瓦，價(jià)格也從“七五”初期的80元/瓦減半。4.5兆瓦的總生產(chǎn)能力中，包括單晶硅電池2.5兆瓦，非晶硅電池2兆瓦，工業(yè)組件的轉(zhuǎn)效率為單晶硅電池11%~13%，非晶硅電池5%~6%。但是由于財(cái)力所限,市場(chǎng)開(kāi)拓十分艱難，幾年來(lái)太陽(yáng)電池生產(chǎn)開(kāi)工率嚴(yán)重不足，大約只有生產(chǎn)能力的十分之一（我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)量見(jiàn)下表）。1986年，國(guó)家計(jì)委在農(nóng)村能源“1986-1990第七個(gè)五年計(jì)劃”中列出了《太陽(yáng)電池》專題，全國(guó)有6所大學(xué)和6個(gè)研究所開(kāi)始進(jìn)行晶體硅電池的研究。1988年，中國(guó)第一臺(tái)聚光光伏電站被成功研制。

在這一時(shí)期，從研究水平上看, 雖然我國(guó)高效電池、化合物電池，以及非晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室水平與國(guó)外相差不大，但在向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面卻差得很多。在一些新型太陽(yáng)電池，如球狀電池、CIS電池、多晶薄膜電池等方面，國(guó)內(nèi)幾乎還是空白。應(yīng)用方面，我國(guó)太陽(yáng)電池主要用于通訊系統(tǒng)和邊遠(yuǎn)地區(qū)，很多應(yīng)用領(lǐng)域，如光伏水泵、民用電器等都有待開(kāi)拓；而對(duì)于遠(yuǎn)期市場(chǎng)，如光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、電瓶車(chē)充電系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)等的開(kāi)發(fā)和示范，甚至還沒(méi)有列入日程?？傊?，我國(guó)在光伏發(fā)電的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距，也存在不少問(wèn)題。光伏發(fā)電屬于系統(tǒng)工程，涉及到不同的工業(yè)領(lǐng)域，太陽(yáng)電池的原材料硅屬冶金行業(yè)；封裝材料，如低鐵鋼化玻璃、EVA、銀、鋁漿等屬化工行業(yè)；配套用蓄電池屬蓄電池行業(yè)；光伏電站和光伏水泵用逆變器屬電力電子行業(yè)；電站控制系統(tǒng)、專用儀器設(shè)備以及設(shè)計(jì)軟件屬于電子及計(jì)算機(jī)行業(yè)；高效節(jié)能負(fù)載如燈具、冰箱、電視等又屬于民用電器——真正質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的光伏產(chǎn)品取決于整個(gè)國(guó)家的工業(yè)基礎(chǔ)和水平。

此外，光伏所需的多晶硅行業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展并不順利。自上世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，上世紀(jì)70年代一度盲目發(fā)展，廠家多達(dá)20余家。這些廠家采用的都是傳統(tǒng)的西門(mén)子法，技術(shù)水平低、生產(chǎn)規(guī)模小、各種消耗指標(biāo)高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染嚴(yán)重，加之生產(chǎn)成本逐年增加，多數(shù)到后期難以維持，到1996年僅剩4家，即峨嵋半導(dǎo)體材料廠（所）、洛陽(yáng)單晶硅廠、天元化工廠和棱光實(shí)業(yè)廠。

1984年，云南半導(dǎo)體器件廠從美國(guó)、加拿大引進(jìn)了一條具有當(dāng)時(shí)先進(jìn)水平的單晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，并于1990年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，平均光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到12%。1986年，為擺脫多晶硅制約我國(guó)電子工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困境，也為從根本上解決多晶硅生產(chǎn)技術(shù)陳舊、規(guī)模小、能耗物耗高、質(zhì)量低下、污染嚴(yán)重的問(wèn)題，原中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司和有關(guān)部門(mén)決定實(shí)行“兩條腿”走路的方法，在積極引進(jìn)國(guó)外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí)，自行研究開(kāi)發(fā)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)，組織原北京有色冶金設(shè)計(jì)研究院（現(xiàn)中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司）和峨嵋半導(dǎo)體材料廠（所）共同開(kāi)發(fā)多晶硅生產(chǎn)新技術(shù)。為了從根本上解決多晶硅生產(chǎn)中物耗、能耗、成本高，污染嚴(yán)重及難實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)、大型節(jié)能還原爐、四氯化硅氫化和還原干法回收等4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。1987年，突破了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)，為開(kāi)發(fā)大型節(jié)能還原爐創(chuàng)造了條件。隨后，直徑100毫米的6對(duì)棒還原爐投產(chǎn)，并制造出多晶硅產(chǎn)品，使多晶硅產(chǎn)品的能耗大幅降低，多晶硅還原生產(chǎn)中80%~90%熱能得到回收。同時(shí)，四氯化硅氫化工業(yè)性試驗(yàn)取得成功。1989年，峨嵋半導(dǎo)體材料廠（所）開(kāi)展了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)與大型節(jié)能還原爐配套的試驗(yàn)，采用導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻還原爐，多晶硅還原爐直接電耗由水冷卻時(shí)的500千瓦時(shí)/千克硅降低到280千瓦時(shí)/千克~300千瓦時(shí)/千克硅，多晶硅還原生產(chǎn)中的80%~90%熱能得到利用。