太陽能(Solar Power)目前的進展,全球十大太陽能企業

太陽能

技術簡介

發電原理

太陽能發電原理是將太陽光照射在太陽電池上產生電子(負極)及電洞(正極),同時分離電子與電洞而形成電壓降,再經由導線傳輸至負載。 簡單的說,太陽光電的發電原理,是利用太陽電池吸收0.2μm~0.4μm波長的太陽光,將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。

主要技術

太陽能光電板主要分為單晶、多晶、薄膜三種。

他們三者的差別在於:

單晶太陽能板

單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為18%左右,最高的達到24%,這是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的,但製作成本很大,由於單晶矽一般採用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝,因此其堅固耐用,使用壽命可達25年。(如下圖,單晶矽的電池板中的電池片四角是圓滑的!有弧度的。)

多晶太陽能板

多晶矽太陽電池的製作流程與單晶矽太陽電池差不多,但是多晶矽太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少,其光電轉換效率約16%左右。從製作成本上來講,比單晶矽太陽能電池便宜一些,材料製造簡便,節約電耗,總的生產成本較低,因此得到大量發展。從性能價格比來講,單晶矽太陽能電池還略好。(如下圖,多晶的電池片是沒有圓角的。和單晶的很好區分)

薄膜太陽能板

非晶矽太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池,它與單晶矽和多晶矽太陽電池的製作方法完全不同,工藝過程大大簡化,矽材料消耗很少,電耗更低,它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶矽太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低,國際先進水準約10%左右,且不夠穩定,隨著時間的延長,其轉換效率衰減。

新的技術的走向

近年的技術走向包括:

  • 太陽能電池板通常從⾯向陽光的⼀⾯汲取電⼒,但也可以利⽤從地⾯反射回來的少量光源。
  • 雙⾯⾯板在2019年開始流⾏,⽣產商試圖利⽤特殊玻璃代替不透明的背襯材料,以捕捉額外的電⼒。
  • 另⼀個可以提⾼功率的改變,是從使⽤帶正電的太陽能電池板矽材料,改⽤帶負電或N型產品,後者在多晶矽中摻入少量額外電⼦,例如磷,這種材料比較貴但能提升效能,預料在2028年會成為市場的主要材料。

效率規模已經出現

提⾼每塊太陽能板的發電量,意味較⼩電廠能有更⾼的發電量,對這個產業可能⾄關重要,因為⼟地、營建、⼯程和其他設備成本的降幅不如太陽能板。功率更⾼的系統已經到來。前幾年,⼤多數太陽能板最多可產⽣400⽡電⼒;在2020年初,開始銷售500⽡的太陽能板。

規模更⼤的⼯廠、⾃動化的運⽤,以及更有效率的⽣產⽅法,為太陽能產業帶來規模經濟、降低勞動成本,以及減少原物料浪費。從2010年到2020年太陽能板的平均成本減少90%。

全球的使用情形

2020年時,國際能源署(IEA)報告預期,以太陽能為主導的新能源發電,將佔
未來⼗年發電量增⻑的 80%,直⾔「太陽能將成為世界電⼒市場的新霸主」。

2023年3月時,國際能源署日前表示,到2027年,太陽能發電有望超過燃煤發電,成為主要的發電方式。十多年前,太陽能在全球的能源競賽中還微不足道,在所有主要電力來源中,太陽能發電佔比最小,不足1%。但是現在情況發生了變化,國際能源署IEA表示,三年後,太陽能發電量將超過天然氣。四年內,也就是到2027年,它可能將超過煤炭,成為主要的發電方式。

近年來成本大幅下降

一個重要的原因就是太陽能電力的安裝成本大幅下降。數據顯示,對於公用事業規模的太陽能,其建設和運營的平均成本自2009年以來持續下降,到2021年大約僅為每兆瓦時
36美元,與09年相比下降了大約90%。煤炭的成本則變化不大,2021年大約為每兆瓦時108美元。國際能源署表示,預計未來5年新建的電力設施中,太陽能幾乎會佔到60%。

各國政府日益重視

此外,近年來各國政府越來越重視能源安全,也出台了相應政策予以支持。按照歐盟計劃,到2025年其太陽能光伏發電裝機容量較2020年會增加一倍以上,達到320吉瓦,到
2030年達到600吉瓦。而美國的《通脹削減法案》預計能讓太陽能開發商們在10年內享受到一定的稅收抵免,從而進行長期和大規模的建設。

家用太陽能發電市場前景廣闊

還有一點不容忽視,太陽能的建設規模可大可小,除了龐大的陣列,還可以是屋頂上的單個電池板,因此家用太陽能發電也是一塊重要的市場。美國一家太陽能企業的CEO在接
受CNBC採訪時提到,如今電動汽車需求的激增,也可能在未來推動家用太陽能發電的需求,因為它具有便捷、便宜以及可靠的特點。

全球最大的太陽能發電廠

中國大陸「一帶一路」倡議下的旗艦計畫之一,全球最大的單一場地太陽能發電廠已在阿拉伯聯合大公國落成,佔地20平方公里、發電功率達200萬瓩(2 gigawatt)的達夫拉太陽能發電廠(Al-Dhafra IPP),預計將於本月底時候在杜拜舉行的聯合國氣候變化大會(COP28)之前啟用。

據《南華早報》(SCMP)25日報導,中國國機集團稱該發電廠位於阿布達比郊外的沙漠,可為約20萬戶家庭提供電力。該公司表示,該發電廠預計每年幫助阿布達比減少240萬噸碳排放,相當於將超過50萬輛汽車從道路上去除掉,並將綠能比例提高到阿聯全國總消耗的13%以上。

主要國家使用情形

中國

2023年7月時中國的國家能源局的報告指出,中國新增太陽能裝機及裝機容量,分別連續十年、八年居全球第一;2023上半陸累計裝機規模超過四點七億千瓦,成為大陸裝機規模第二大電源,僅次煤電。

2023年底時,中國的太陽能電池創下轉換效率26.81%,刷新世界的紀錄。

根據總部位於英國的Solar Media Ltd.旗下PV T ech的分析,隨著整體太陽能板銷量激增,中資太陽能板製造商2023年在美國銷售更多的產品,使其市場份額從2022年的42%增加到45%,接近17吉瓦。

歐盟

2023年10月時,據歐盟執委會的資料,歐盟90%的太陽能零件和矽晶圓都是來⾃中國。使得⽬前歐盟和歐洲各國正在考慮對進⼝採取更嚴格的⾏動,以擴⼤歐洲潔淨能源的
製造能⼒,並且在綠⾊轉型之際,降低對中國產品的依賴。

美國

傳統電網老舊或限制清潔能源推廣,當然太陽能發電還面臨一些挑戰。美國白宮表示,超過70%的美國電網已使用25年以上。輸電線路的老舊可能無法滿足太陽能這類清潔能源的需求。此外,原先傳統的電網位置,也並不適用於清潔能源的輸送。更新電網,則很可能會進一步抬高用電成本。

2023年3月時,⽩宮官員證實,經過數⽉僵局後,美國開始放⾏從中國進⼝的太陽能電池板,相關中國企業也證實已出現「解凍」的跡象,原因很簡單───美國幾乎不⽣產太陽能所需的任何部件,⽽能夠以更低成本⽣產太陽能組件的中國,控制著超過80%的供應鏈,主導著太陽能電池板和其他重要設備的⽣產。

全球十大太陽能企業

企業名稱美股代碼簡介
晶科能源JKS晶科能源透過其子公司生產太陽能電池、組件和其他與太陽能相關的材料。 以交付量吉瓦 (GW) 計算,該公司是全球最大的太陽能板生產商之一。 該公司為全球 160 個國家的客戶提供服務。
阿特斯陽光電力 CSIQCanadian Solar是一家太陽能產品開發商,致力於設計、製造和銷售住宅、商業和工業應用的組件。除太陽能組件外,該公司的產品還包括逆變器和系統套件。
SolarEdge SEDGSolarEdge主業是製造和分銷光伏陣列設備和技術。 此外,該公司還提供光電系統優化服務以及監控解決方案。產品包括監控設備、優化器和逆變器。
第一太陽能FSLR第一太陽能提供太陽能板、光電站以及相關服務,例如這些產品的建造、維護和回收。 該公司利用薄膜半導體技術來提高太陽能模組的效率和永續性
SunrunRUNSunrun在美國22 個州、華盛頓特區和波多黎各開發、製造、銷售、安裝和維護太陽能係統。 其產品範圍從家庭屋頂電池板和電池到大型能源項目
Enphase能源ENPHEnphase能源為超過 145 個國家的家庭和企業建造並提供太陽能解決方案。 其獨特的產品是模組化的智慧技術,整合了儲能係統,可為電動車充電、平衡負載,並將客戶不使用的電力提供給電網
SunPowerSPWRSunPower Corp. 在美國開展業務,業務遍及全美 50 個州。該公司設計住宅太陽能解決方案。SunPower 的營收從 2021 年的 3.47 億美元成長到 2022 年的 4.92 億美元。
Array TechnologiesARRYArray Technologies 是另一家總部位於美國、業務遍及全球的住宅太陽能設備供應商。 其主要市場為北美、澳洲、拉丁美洲、歐洲、巴西和南非。 它憑藉其專利的能量追蹤技術從競爭對手中脫穎而出,該技術可旋轉面板以最大限度地收集能量,據稱相對於不傾斜的面板,能量增益提高了 25%。
Maxeon太陽能MAXNMaxeon Solar Technologies 總部位於新加坡,業務遍及全球 100 多個市場。 Maxeon 在太陽能產業擁有悠久的歷史,並聲稱在全球建立了深厚的供應、銷售和安裝管道,有助於降低買家的成本。
桑諾瓦能源NOVASunnova Energy 為美國超過 246,000 名客戶提供住宅和商業太陽能解決方案。其總部位於德克薩斯州休斯頓,擁有超過 980 家分經銷商和安裝商。 該公司在 2022 年實現了成長,儘管累計淨​​虧損為 1.47 億美元,這歸因於一般和管理費用的增加以及某些投資價值的變化

結論

目前不論由太陽能技術,裝機量, 成長量,全球市場的市場率來看,中國在太陽能方面,可以說是遙遙領先世界其它各國,沒有任何國家是中國的對手。

太陽能
credit: scitechdaily.com

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