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今天我們開(kāi)始講碳中和系列，第一講是光伏，本篇主要講市場(chǎng)和光熱，下篇講光伏上游硅料硅片

一、市場(chǎng)

1． 三大優(yōu)勢(shì)：轉(zhuǎn)換效率最高、儲(chǔ)量最大、成本下降最快、能源大三角

工業(yè)革命的核心是能源轉(zhuǎn)換的革命，可再生并不是能源革命的關(guān)鍵因素，能源革命的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換效率提升，人類(lèi)目前所利用的能源類(lèi)型，除核能外其本質(zhì)來(lái)源都是太陽(yáng)，化石能源煤炭石油是植物光合作用吸收太陽(yáng)能儲(chǔ)存于有機(jī)體的殘留，風(fēng)能是大氣受熱不均產(chǎn)生的對(duì)流，生物質(zhì)能、水能本質(zhì)上都是太陽(yáng)能通過(guò)二次或多次轉(zhuǎn)換而來(lái)，在核聚變遲遲無(wú)法突破核裂變安全性太低的情況下，根據(jù)第一性原理，只有光伏是直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換效率最高！

每年到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能約有 130 萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于全球石油儲(chǔ)量 400 倍、煤炭?jī)?chǔ)量 300 倍，太陽(yáng)系 50 億年壽命可以認(rèn)為是取之不盡，用之不竭，儲(chǔ)量最大，若將撒哈拉沙漠全部安裝太陽(yáng)能電池板便足以供應(yīng)全球目前用電量

度電成本下降最快：全球光伏平均度電成本由 2010 年 0．378＄／kWh 下降至2019 年 0．068＄／kWh 降幅高達(dá)82％，2021年4月沙特 600MW 光伏 IP 項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)低至 1．04美分／kWh 折合人民幣大約 7 分／度

中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和需要光伏－特高壓－新能源車(chē)能源大三角，對(duì)應(yīng)清潔能源生產(chǎn)－傳輸－儲(chǔ)能利用循環(huán)體系

2． 原理：半導(dǎo)體光電特性

光伏是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)（Photovoltaic Effect）而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，啥叫半導(dǎo)體、能帶、PN結(jié)、光電特性等等請(qǐng)參考半導(dǎo)體全面分析（一）：兩大特性，三大政策，四大分類(lèi)！

半導(dǎo)體摻入Ⅴ族元素（磷P砷As），V族元素相比Ⅳ族的外層電子多出一個(gè)，多出的電子能夠作為導(dǎo)電的來(lái)源，這種摻雜手段被稱(chēng)為N（Negative）型摻雜
如果摻入Ⅲ族元素（如硼B(yǎng)氟化硼B(yǎng)F2），Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外層電子少一個(gè)，這種缺少電子的空位被稱(chēng)為空穴，空穴同樣能夠?qū)щ�，�?duì)應(yīng)的摻雜手段被稱(chēng)為P（Positive）型摻雜

當(dāng)太陽(yáng)光照射在表面，PN結(jié)附近的電子吸收能量變?yōu)橐苿?dòng)的自由電子，同時(shí)在原來(lái)的位置形成空穴，當(dāng)連接電池正負(fù)極形成閉合回路時(shí)，自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的力從N區(qū)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向P區(qū)移動(dòng)，在外電路產(chǎn)生電流

對(duì)太陽(yáng)光譜分析，99％ 能量集中在 0．22～1．2um 波段，其中可見(jiàn)光 43％，紅外線 48．3％，紫外線 8．7％，從光電轉(zhuǎn)換效率來(lái)看，光伏電池最佳材料是禁帶寬度為 1．5eV 的半導(dǎo)體，我們來(lái)挑一挑 1．1～2．0eV 范圍內(nèi)的材料

硅、砷化鎵、磷化銦、碲化鎘為最理想的半導(dǎo)體光伏材料，其中碲化鎘能帶特征好，砷化鎵高溫特性好，硅工藝成熟度好