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二、落地：探索應用

（20世紀70年代~80年代）

5.從世界到中國

在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能的熱潮，對我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠見的科技人員，紛紛投身開發(fā)利用太陽能的事業(yè)，積極向政府有關部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態(tài)；在農(nóng)村推廣應用太陽灶，在城市研制開發(fā)太陽能熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應用……

1973年，光伏作為天津港的航標燈電源，開始實現(xiàn)了國內(nèi)的地面應用。1975年7月,國家計委和科學院在河南安陽召開全國太陽能利用經(jīng)驗交流會。這次會議之后，太陽能研究和推廣工作被納入計劃，獲得了專項經(jīng)費和物資支持。也就是在這一年，寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝，太陽能電池的應用開始從空間“降落”到地面。上世紀70年代末，我國開展了砷化鎵太陽能電池的研究工作。

在這個時期，和發(fā)達國家的光伏行業(yè)發(fā)展水平相比，中國的光伏行業(yè)還非常不成熟。1983年，全國總產(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)建設了10千瓦民用光伏電站。據(jù)了解，這座電站的太陽能單晶電池板由日本京瓷制造，由于基礎設施不完善，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個日光燈的用電需求。如今，這座保存在研究所基地的中國最老光伏電站，已經(jīng)經(jīng)歷了30多年損毀和風吹雨打，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，我國政府開始把研究太陽能和可再生能源列入國家科技攻關計劃，先后從美國、加拿大等國引進了7條太陽能電池生產(chǎn)線，在寧波、開封、昆明、秦皇島等地建設了單晶硅太陽電池的主要設備或者整條生產(chǎn)線，在哈爾濱、深圳建設了非晶硅太陽電池生產(chǎn)線，使我國太陽能電池的生產(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%。但是由于財力所限,市場開拓十分艱難，幾年來太陽電池生產(chǎn)開工率嚴重不足，大約只有生產(chǎn)能力的十分之一（我國太陽能產(chǎn)量見下表）。1986年，國家計委在農(nóng)村能源“1986-1990第七個五年計劃”中列出了《太陽電池》專題，全國有6所大學和6個研究所開始進行晶體硅電池的研究。1988年，中國第一臺聚光光伏電站被成功研制。

在這一時期，從研究水平上看, 雖然我國高效電池、化合物電池，以及非晶硅電池的實驗室水平與國外相差不大，但在向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面卻差得很多。在一些新型太陽電池，如球狀電池、CIS電池、多晶薄膜電池等方面，國內(nèi)幾乎還是空白。應用方面，我國太陽電池主要用于通訊系統(tǒng)和邊遠地區(qū)，很多應用領域，如光伏水泵、民用電器等都有待開拓；而對于遠期市場，如光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、電瓶車充電系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)等的開發(fā)和示范，甚至還沒有列入日程。總之，我國在光伏發(fā)電的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、應用等方面都與發(fā)達國家有很大的差距，也存在不少問題。光伏發(fā)電屬于系統(tǒng)工程，涉及到不同的工業(yè)領域，太陽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)、專用儀器設備以及設計軟件屬于電子及計算機行業(yè)；高效節(jié)能負載如燈具、冰箱、電視等又屬于民用電器——真正質(zhì)優(yōu)價廉的光伏產(chǎn)品取決于整個國家的工業(yè)基礎和水平。

此外，光伏所需的多晶硅行業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展并不順利。自上世紀60年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，上世紀70年代一度盲目發(fā)展，廠家多達20余家。這些廠家采用的都是傳統(tǒng)的西門子法，技術水平低、生產(chǎn)規(guī)模小、各種消耗指標高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染嚴重，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，即峨嵋半導體材料廠（所）、洛陽單晶硅廠、天元化工廠和棱光實業(yè)廠。

1984年，云南半導體器件廠從美國、加拿大引進了一條具有當時先進水平的單晶硅太陽電池生產(chǎn)線，并于1990年實現(xiàn)批量生產(chǎn)，平均光電轉(zhuǎn)換率達到12%。1986年，為擺脫多晶硅制約我國電子工業(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)技術陳舊、規(guī)模小、能耗物耗高、質(zhì)量低下、污染嚴重的問題，原中國有色金屬工業(yè)總公司和有關部門決定實行“兩條腿”走路的方法，在積極引進國外多晶硅生產(chǎn)技術的同時，自行研究開發(fā)多晶硅生產(chǎn)技術，組織原北京有色冶金設計研究院（現(xiàn)中國恩菲工程技術有限公司）和峨嵋半導體材料廠（所）共同開發(fā)多晶硅生產(chǎn)新技術。為了從根本上解決多晶硅生產(chǎn)中物耗、能耗、成本高，污染嚴重及難實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的問題，研究開發(fā)了導熱油循環(huán)冷卻技術、大型節(jié)能還原爐、四氯化硅氫化和還原干法回收等4項關鍵技術。1987年，突破了導熱油循環(huán)冷卻技術，為開發(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，四氯化硅氫化工業(yè)性試驗取得成功。1989年，峨嵋半導體材料廠（所）開展了導熱油循環(huán)冷卻技術與大型節(jié)能還原爐配套的試驗，采用導熱油循環(huán)冷卻還原爐，多晶硅還原爐直接電耗由水冷卻時的500千瓦時/千克硅降低到280千瓦時/千克~300千瓦時/千克硅，多晶硅還原生產(chǎn)中的80%~90%熱能得到利用。