光伏发电技术发展虽然是开始于20世纪50年代，但当时主要应用是为卫星等提供电力。在地面上的应用主要局限于通信等特殊行业。光伏发电是在1973年世界发生石油危机之后，才得到世界多个国家的高度重视。至今为止，光伏发电技术最有成效的应用方式是所谓的屋顶计划，并且采用接入公共电网的运行模式即并网计划。光伏电站建设模式，主要通过地面铺设安装，或者与建筑的屋顶、幕墙等结合，甚至太阳电池还可以作为建筑构件，如集成了太阳电池的光伏瓦、光伏中空或夹层玻璃甚至整个光伏屋顶等。光伏发电应用形式是多种多样的，从太空应用到地面无电地区的推广应用，光伏技术几乎可以覆盖所有需要电力驱动的应用。［19，22，57，70］。
欧洲光伏工业协会（EPIA）汇总了2011年世界排名前15位的光伏应用最多的国家名单与年度及累计安装量统计数据（见图1．9，图1．10）［72］。2011年度安装量第一是意大利（9．3GWp），德国排在之后（7．5GWp），中国处于第三位（2．2GWp）。到2011年底，世界光伏安装总量接近70GWp。其中德国所占份额最大，接近25GWp。意大利安装份额达到德国一半，光伏安装总量超过12GWp，排名第二。排名第三到第五的是日本、西班牙及美国，安装总量分别是4．9GWp，4．4GWp及4．38GWp。我国安装总量仅为3GWp，排在美国之后，处于第六位。
图1．9 2011年度光伏安装量与到2011年底累计安装量前15个国家排名［72］
图1．10 到2011年底累计安装量前10个国家的光伏组件安装总量及所占比例［72］
到2012年底，排名在前的10个国家的光伏累计安装量及所占比例可见图1．11所示。德国与意大利两个国家所占比例就到达47%，再加上西班牙、法国、比利时等，欧盟光伏安装量所占比例超过60%。由此可见，欧洲是光伏发电主导市场，这主要是由于欧盟国家总体来说缺乏化石能源，从能源安全与环境保护等方面考虑，欧盟的发展理念是先进的，预计在很长的时间内，欧盟在包括光伏、风电等可再生能源推广方面将继续走在世界前列。
图1．11 到2012年底累计安装量前10个国家的光伏组件安装总量及所占比例
数据来源：EPIA
2012年全球光伏组件累计安装量超过100GWp，德国占了近三分之一，超过30 GWp。而我国所占份额很小，仅8%，累计安装量为8．3GWp。这与我国作为光伏生产大国的地位极不相称。自2011年福岛核电站核泄漏事故发生之后，日本政府更加大了光伏发电方面投资，预计往后几年，日本光伏应用将会有一个更大的发展。除欧盟之外，下一个大型光伏市场将会在日本、中国及美国这三个国家蓬勃兴起。
晶体硅电池从过去到现在一直是生产与应用的主流光伏产品，晶体硅电池能量回收期在2年之内。我国曾经一段时间内在选择光伏技术重点方向与主推产品时，在晶体硅电池与薄膜电池之间摇摆不定。2011年国家科技部终于将863重大项目投向晶体硅太阳电池，从而高效晶体硅电池研发得到重点加强。该项目的宗旨就是要发展效率20%以上、低成本晶体硅电池产业化成套关键技术及示范生产线，项目总经费达到9 000万元，分成4个课题组，由4个骨干企业牵头，共20个单位参加，具体参加单位有：
课题一：南京中电、晶龙实业等；
课题三：常州天合、山东力诺等；
课题四：英利集团、中科院半导体所等。
其中每个课题都根据牵头企业的发展实际情况，选择不同的技术路线，其中课题二的具体技术路线是采用激光掺杂技术研发20%效率的选择性发射极晶体硅太阳电池，实现关键技术突破及建成示范生产线。(www.xing528.com)
光伏发电是世界能源发展的新潮流，发展光伏技术的目的就是要推广应用。我国以往只注重扩大生产，仅仅出于发展经济、出口创汇及解决就业等目的，在全国各地一哄而上、盲目扩产，造成目前产能过剩的困难局面。事实上，生产光伏产品自己不用，等于将我们有限的煤炭资源运送给发达国家。德国、日本等生产光伏产品的主要目的就是首先满足本国用电需求。其实美国、欧盟采用双反措施的原因之一，就是要保护本国企业，最主要担心太阳电池产业被我国垄断。光伏组件不是一般的消费品，而是未来主要的电力设备。出于国家安全考虑，任何国家不可能大量采用别国的电力设备维持本国的电力供应。在此，我们应该调整发展定位，应该明确发展我国光伏产业的主要目的在于：
（1）改变我们能源消费结构与习惯。
（2）保持良好的环境，同时尽量多留些化石能源给子孙后代。
（3）为改善人类生存环境做贡献。
（4）拉动经济发展与技术进步，催生新产业发展。
目前，光伏电站建设正在成为新的投资热点。我国应该将建设光伏电站作为国家重点工程或重大基础设施来发展，将光伏发展放在适当的战略高度，至少像发展半导体照明、新能源汽车一样，我国的光伏发展的潜力是无可限量的。
光伏产业在我国已经走过了10多年光景，不管是从技术水平还是产品质量来看，我国光伏产业在国际上占有重要地位。除了我国航天技术、杂交水稻、通信电子产业之外，仅仅依靠国外市场一跃而起，能够发展如此迅速并具有强大的国际竞争力的，当属我国光伏产业。而在这短短10年当中，我国光伏产业迈过一道一道技术关口，在此仅仅就率先实现关键技术的突破的代表性企业与产品为线索，总结为我国光伏产业突飞猛进的五部曲：
第一（2003—2007年）：产品为晶体硅太阳电池及组件。无锡尚德依托我国西部地区及后来的德国市场，迅速发展太阳电池与组件产业，引导了太阳电池国内发展潮流。与此同时，英利、天合、阿特斯、海润等一大批光伏企业也抓住机遇，共同打造了我国晶体硅太阳电池的世界第一地位。
第二（2006—2009年）：产品为硅片。江西赛维LDK选择投资较大、技术较难的多晶硅片作为突破口，将我国的硅晶体、硅片生产推向了世界发展前列。重要的企业还有河北晶龙、锦州阳光、常州亿晶等。
第三（2007—2011年）：产品为高纯多晶硅材料。多晶硅是太阳电池与半导体器件最基础材料，核心技术主要被美国、德国、日本、挪威等垄断，资金密集、技术难度高，而且技术与市场风险大。保利协鑫通过努力最终获得技术突破，使得我国成为多晶硅的重要生产大国。相关的重要企业还有重庆大全、宜昌南玻等。
第四（2010—2020年）：产品就是光伏电站。光伏电站专业建设与规模化经营是新一轮的光伏产业投资热点，除了民营企业之外，中广核、国电、中电投、中国航天、中节能等一大批央企纷纷成立专业公司，专业从事光伏电站建设与投资。在国家政策与项目的推动下，我国光伏电站市场正在进入高速发展阶段。最终执掌第四部曲的将是一批企业，这些企业必须拥有自主的核心技术、雄厚的资金实力和超强的市场运行能力。
第五（2011—2020年）：新型太阳电池、新型光伏技术。自20世纪50年代晶体硅太阳电池被发明以来，地面用的太阳电池发展仅仅是技术性进步，如多晶硅片、丝网印刷被成功应用于太阳电池生产。至今为止，晶体硅太阳电池的光电转换效率提高只有1倍左右，即从10%到20%。形成反差的是，生产成本的降低幅度是极大的，2000年前后光伏组件每瓦价格为40元，但在2012年降至每瓦4元左右。真正原理性的新发现是20世纪90年代出现的染料敏化太阳电池、有机太阳电池等［53，60，72］，但直到如今，这类电池还一直停留在基础研究阶段。现在，光伏产业是世界性的，最终成功主要依靠科学重大突破与掌握最先进的技术，我国完全有能力和机会在新型光伏技术发展中掌握先机和主动权。
目前我国一些骨干企业已经开始将20%效率的晶体硅太阳电池规模化生产作为重点突破方向。在超过20%效率的高效太阳电池产业化方面，美国与日本的企业走在了前面，如IBC与HIT太阳电池先后都已实现了产业化［73～76］。目前这两类电池的光电转换效率已经达到22～24%左右。对应于理论效率30%，晶体硅太阳电池效率的进一步提升仍还有发展空间。此外，以硅片为基础，利用其他半导体薄膜材料形成叠层结构，如两个电池的堆叠可以实现42．5%效率；3个电池堆叠的效率可达到47．5%［54，71］。
晶体硅电池在未来10年甚至更长时间都将是光伏发电的主导产品。近期具有发展前景的除了高效晶体硅电池以外，还有晶体硅－非晶硅异质结电池，未来最为看好的薄膜电池首选是硅薄膜，将采用纳米硅、微晶硅、量子点等先进技术［54，66，67］。
光伏技术的价值在于提供一种绿色环保的发电方式，至于发电的间隙性、不稳定性需要输配电的电网技术来解决。比利时已经成功推出太阳电池驱动的火车，这被作为前两年欧洲的高技术发展亮点之一。当然，太阳电池的稳定性可以通过储能技术配套发展，未来光伏发电的最高境界是建立太空电站。现在比较可行的模式是采用光伏、风能、生物质能以及化石能源形成所谓分布式能源系统，可组成储能与多能互补的微电网，并有可能结合互联网形成分散与集中可调节的智能供电系统。
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