该路线图由国际能源署（IEA）在2010年制订，在路线图中对未来光伏产业的发展前景进行了预测，对光伏技术进行了充分认可，并提出了切实可行的政策框架。

该路线图认为太阳能光伏（PV）有着非常广阔的前景，从长期发展来看，在全世界任何地区，太阳能光伏发电都是一种具有重大潜力的可商用的、可靠的技术。根据该路线图的预计，到2050年，光伏技术将提供全球发电量的11%（4500TW·h/年），也就是累计3000GW的光伏装机容量，并将每年减少2.3Gt二氧化碳排放。除了会使温室气体排放的量显著减少外，发展到这一水平的光伏事业将给能源供给的安全性和社会经济的发展带来实质性的效益。

1.路线图中提出几个关键性发现

1）平价上网时代即将到来。

到2020年，在许多地区光伏技术都将获得可以与电网价格竞争的平价。随着电网竞争力的实现，政策框架应重在培养具有自我持续能力的市场，逐步停止经济激励，同时继续给并网持续的研发支持。当光伏成长为主流技术时，电网集成和管理以及能量存储将成为关键问题。光伏产业、电网运营商和公共事业部门需要开发新技术和策略来整合大量的光伏到弹性、高效、智能的电网上。政府和企业必须提高研发力量来降低成本，确保光伏产业可以快速扩张，同时也应对更长期的技术创新给予支持。在光伏研发、产能建设和融资领域的国际合作需要扩大，以加速学习过程并避免重复建设。新兴的主要经济体已经在光伏研发和应用上有了相当大的投入，但是在培育农村电气化市场和产能建设上还需要更多的努力。多边和双边援助组织应该努力传递光伏发电在低碳经济发展中的价值。

2）未来十年内的关键动作。

①应该为投资者提供长期目标和政策支持，来树立其对光伏系统产能及应用的信心。

②实施有效和有成本效益的光伏激励方案来鼓励创新和技术改进，这些方案是过渡性的而且随着时间的推移逐渐减少。

③制定并实施合适的融资方案，特别是对于农村电气化市场和发展中国家的其他应用。

④提高研发力量来降低成本并保障光伏快速应用，同时支撑更长期的创新。

3）到2050年光伏发电将占全球电力供应的11%。

路线图假定在未来十年内市场以年平均17%的速度增长，在2020年全球累计光伏装机容量将达到200GW。由于在这一时期内越来越多的国家将实现上网平价，这一光伏市场增长水平是合理的。在普及光伏应用及降低光伏成本的前提下，如提出并实施对传统能源发电增税的方案，则可加速光伏平价上网时代的到来。光伏发电的进一步普及和市场增长的加速从规模效益来说将会带来成本的进一步降低，从而到2020年大幅提高光伏的相对竞争力和带来额外市场增长。从2020年到2030年，假定市场以年平均11%的速率增长，到2030年，全球累计光伏装机容量将达到约900GW。到那个时候，市场中新增装机容量将超过100GW每年。考虑到旧光伏系统的替换，光伏总累计装机容量预计在2040年达到2000GW，在2050年达到3000GW。

4）随着时间延长，光伏应用将从住宅系统向大规模电站转移。

5）光伏目前在离网应用中已经具有竞争能力，将来会分三个阶段分别获得竞争力。

在最初的十年，光伏市场将逐步扩大，达到工业化生产规模并使系统和发电成本降低超过50%。这将允许光伏住宅和商用系统在一些拥有丰富太阳能资源和传统电力零售价格较高的国家实现竞争。这也可能在2015年之前发生。到2020年，光伏发电成本有望降至13～26美分/kW·h（商用系统），16～31美分/kW·h（住宅系统），这当然也取决于具体太阳辐照水平。此成本在个别国家将低于电力零售价格。同时，公共事业光伏系统将可能实现10美分/kW·h，接近一些国家大规模电力成本。要实现这些目标，许多国家的光伏产业在这一时期内将需要持续一致的政策框架和激励政策。

该路线图预计从2020年到2030年，光伏将向大规模电网集成方向发展，并在大规模范围内具有竞争力。在这10年的最后，代表性的公共事业光伏系统发电成本预计将降至7～13美分/kW·h，且在一些地区，光伏在公共事业领域与常规电力价格相比变得有竞争力。到那时，商用和住宅系统在几乎全世界所有具有适当太阳辐照地区的价格都将是低廉的。年装机容量在这10年将快速增长，全世界范围累计装机容量达到近900GW。在这一时期，补贴政策应该开始逐渐消失，同时保持电网接入保证和持续研发的支持。

从2030年到2050年，光伏系统将实现大规模应用。系统成本范围将依据应用领域达到800～1200美元/kW。这将导致代表性的公共事业发电成本在4.5～9美分/kW·h，住宅水平的成本在6.5～13.5美分/kW·h。尽管增长速度较之前两个时间相对缓慢，但年安装量仍将增长。总累计装机容量将增至3000GW。这将产生约4500TW·h/年的电力，与计划提出的约11%的全球总发电量一致。

6）实现该路线图将需要总投资约为5万亿美元。

7）按照该路线图至2050年每年CO₂减排量将超过2Gt。

8）现有技术将与新兴技术和新型概念并存。

表B-1给出了光伏系统通用的技术目标，以（最高）转换效率、能量回收时间和使用寿命表征。代表性的商业平板组件转换效率将从2010年的16%增加到2030年的25%，并有希望在2050年增加到40%。同时，在制造过程中能源和材料的使用将明显更有效，导致光伏系统能量回收时间大大缩短。能量回收时间预计将从2010年的2年降至2030年的0.75年，在未来可能低于0.5年。最后，使用寿命预计将从25年提高到40年。

表B-1 一般技术目标

2.具体的技术目标和研发问题

（1）晶体硅技术

今天绝大多数光伏组件（全球年市场的85%～90%）是基于晶体硅片的。晶体硅光伏组件预计至少到2020年仍然是主流的光伏技术，那时的市场份额预计在50%左右（ETP2008）。这是由于它们可靠的技术、长的使用寿命和丰富的原料储量。晶体硅组件最主要的挑战是提高效率和降低资源消耗，包括减少原料使用量、改进电池概念和自动化生产。

晶体硅组件的制造主要包括硅棒/硅锭的生长、切片，太阳电池制造，电池间的电学连接和将电池封装成组件。目前组件使用的硅有两种主要形式：单晶硅和多晶硅。现有商业单晶硅组件具有更高的转换效率，即14%～20%。这个转换效率预计在2020年将增至23%，在更长期将增至25%。多晶硅组件由于材料较差的特性导致转换效率偏低，但它们的价格也相对低廉（见表B-2）。多晶硅组件的转换效率预计将达到21%。

表B-2 晶体硅技术的技术目标和关键研发问题

（2）薄膜硅技术

薄膜电池是通过在低成本衬底（如玻璃、不锈钢或塑料）上沉积超薄的微米厚度感光材料制成，包括硅薄膜电池[非晶硅单结电池、非晶双结和三结电池、薄膜非晶和微晶硅电池结合形成非微晶叠层电池（也叫混合薄膜硅电池）]、碲化镉（CdTe）电池和铜铟镓硒（CIGS）电池。

薄膜最主要的优势是它们相对较低的原料消耗、高自动化程度和生产效率、容易实现建筑一体化和改善外观、优良的温度衰减系数。其缺点是低效率和产业技术问题导致的使用寿命偏低。

为了扩大薄膜技术的市场规模，同时积累工业生产和组件长期可靠性方面的必要经验，需要进一步的研发投入。最具潜力的研发领域包括改进设备结构和衬底类型、大面积沉积技术、组件互连技术，卷对卷生产和封装技术。表B-3总结了到2030年薄膜技术的技术目标和关键研发问题。

表B-3 薄膜技术的技术目标和关键研发问题

薄膜技术正在快速发展中。在最近几年，薄膜生产能力从中试规模增加到一定生产规模，个别公司达到了GW规模的生产能力。薄膜电池预计将在2020年大幅提高其市场份额。

（3）新兴技术和新概念

新兴的光伏技术由先进的无机薄膜技术（如Si、CIS）和有机太阳电池组成。有机太阳电池和染料太阳电池是潜在的低成本技术，它们可能在一些应用上占据市场。然而，它们的发电应用能力还需要得到证实。另一项新兴光伏技术是基于热光伏的概念，在这一概念中高效太阳电池和热辐射源结合在一起。这一概念在未来也可以成为聚光太阳电池的相关部分。

新型光伏概念旨在通过开发与太阳光谱最匹配或者改进吸收太阳光谱的活性层的方法实现超高转换效率太阳电池。这两种方法都是基于纳米技术和纳米材料基础的。量子井、量子线和量子点都是引入活性层结构的具体例子。激发态电荷载流子的收集（热载流子电池）和中间带隙的形成都是进一步研究的内容。这些新概念现在都属于基础研究。它们能否进入市场取决于它们是否能够结合现有技术或者是否能够导致全新的电池结构和工艺。如果证明了概念可行，那么这些概念的大规模市场普及预计发生在2015年以后。仍需要大量的基础和应用研发投入来进一步开发这些方法，最终把它们带入终端应用市场。

（4）聚光技术（CPV）

以上提到的所有光伏技术又叫平板技术，使用的是自然光。作为另一种选择，直接的太阳辐射可以被光学方法聚焦并使用在聚光太阳电池技术中。因为所需太阳电池面积很小而且非常具有吸引力，人们在这种高效方法上进行了大量研究。中低倍聚光系统（到100个太阳）可以使用高效硅太阳电池。对于超过500个太阳的高聚光水平，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体比较适用，实验室已经获得了超过40%的转换效率。

CPV技术现在正在从中试向商业规模应用转移。光学系统、组件安装、追踪系统、高效设备、制造和安装都是需要进一步研发的地方。CPV和其他新兴及新型技术的前景和关键研发问题见表B-4中。

表B-4 CPV和其他新兴和新型技术的前景和关键研发问题

2.建议的政策框架

（1）形成标准和规范

标准、规范和认证能让光伏产品建立置信度和更好的运作。这个问题不只是安全和质量的保障，而且能改善工业竞争力，避免管理障碍，并减少组件成本。对于光伏组件和建筑元素标准、规范和认证对其性能、能源等级评定和安全标准是必要的。发展整套国际认可的规范和标准将会促进光伏技术的发展。

IEA PVPS给出的建立标准和规范的优先权顺序如下：

1）为实现高效生产建立光伏产业内部标准；

2）光伏系统互联问题；

3）多功能的光伏产品，例如与建筑结合的光伏（BIPV）。

（2）培育新的融资和商业模式

光伏系统需要考虑前期投资，一旦安装以后运行成本很低。高昂的初始投资成本对于居民、小的商业客户和离网应用来说是一个重要的障碍。克服投资障碍需要创新的、简单的融资方法，包括光伏市场的开发和瞄准终端用户的服务。如今，对并网光伏系统提供了很多激励措施。而高效率的独立家庭光伏系统通常没有补贴。减小这个差距需要商业运行模式的转变。一种有前景的选择就是能源服务公司的开发，系统归能源服务公司所有，但为终端用户提供能源服务，用户定期支付一定费用。用户不需要购买这些系统，也不需要负责对系统进行维护。政府应该探索对能源服务公司进行资助的模式，包括并网和离网光伏应用。(www.daowen.com)

从发展的角度看，高成本和资金的有限使用使投资成本的难题更加恶化，要解决高成本和鼓励光伏在农村及偏远地区的广泛应用之间的障碍，需要实施新的融资模式和光伏系统运行模式。许多融资机制都是可用的（IEA PVPS 2008），如：

1）现金销售：用户直接成为光伏系统的拥有者。

2）信用销售：用户从光伏系统经销商或第三方机构（大多是通过小额贷款）获得信用。根据有关协议，用户最终成为拥有者，光伏系统也可用来抵押贷款。

3）分期付款购买和服务付费模式：光伏系统供应者、经销商或财务中介机构把光伏系统租借给用户，在租借期结束时，所有权可以转让或不转让给用户。作为另一种选择，服务付费模式也可以应用。

政府可以通过建立新的市场结构或机制，创新电网和存储技术来解决投资成本的难题。电能的税率与时间的依赖性较强，夏季用电高峰税率较高，而光伏恰在这一时段处于发电高峰，可根据这一特点开发新型的市场机制。

（3）培养有光伏技术人才

随着太阳能产业不断壮大，从研发到系统安装和维护都需要一大批高质量的技术人员。训练有素的技术人员对于技术的发展、高质量的安装、成本的降低及消费者对太阳能可靠安装的信任是很有必要的。这需要建立一定规模的教育机构，负责培养大量高素质的太阳能安装人员和相关行政人员。政府鼓励在整个产业链中对光伏技术人员进行培训和教育，这又扩展到具体的专业人员培训，例如当地的政府规划人员、建筑师和施工人员。

（4）增加公共资金，并确保长期持续的资金投入

光伏系统由一系列不同成熟水平的技术组成，所有技术都有很大的发展潜力。在很长时期内，要想将目前的主流技术转化为产业，加速成本降低，需要不断增加努力。中期目标为发展和改善电池和系统技术，设计并使新颖的概念实现产业化。在系统水平上同样需要研究和发展，特别是在提高与建筑结合和减少环境影响相关的大规模光伏系统产品方面。

对于光伏来说在短期、中期和长期应优先考虑的因素如下：

1）不管是已有的电池还是新技术电池，都需提高太阳电池、组件和系统部件的性能和效率。

2）提高组件和系统的生产力，通过规模化经济效益使规模化生产（包括示范电站）具有量产能力和降低成本的潜力，把光伏设计成建筑材料和建筑元素，达到技术、功能、美学需求和低成本目标。

3）发展新兴技术和新颖概念，发挥其性能潜力和成本优势。

4）应对光伏系统生命周期进行评价，减小其对环境的影响。

5）开发不同的光伏产品回收方案。

对于光伏来说近年来的研究和开发经费一直增加，然而却并不与蓝图要求匹配。最近IEA建议为了完成2050年全球CO₂排放量减少50%的理想蓝图，太阳能研究和开发经费应该增加2～4倍。

从短期来看增加研究和发展经费对于加速光伏发展进程是至关重要的。这与IEA部长在他们2009年10月的会议中所说的是一致的：“要增加大量的公众投资用于研究、发展和示范低碳技术，还需要很多努力，到2015年投资应增加一倍”。从长期来看，2020年后，私人个体将会通过实施创新的公共-私人关系加大投入，这将会是完成研究、开发和示范需求的关键。

（5）发展和实施智能电网，开发和应用增强的能量存储技术

如同20世纪最初的电网系统促进了工业革命一样，先进的智能电网需要在这个世纪支持低碳技术的发展。不管是对于用户还是发电者，智能电网都提供了一系列的好处，包括监视和控制双向传输的适应非调度性质的光伏发电，因而使光伏加速发展成为可能。像先前所说的，随着光伏系统的大量安装，地方电网增加将超过目前水平，智能电网因素将会变得越来越重要。同样，智能电网的优越性对预期光伏系统的广泛使用有很大帮助。

通过使用数宇技术，智能电网可以根据用电量需求控制常规发电，对光伏系统多种发电方式进行反馈。智能电网存储技术可以无缝实施，当发电量超过需求时充当负载，当需求量大时充当发电电源。智能电网还能实时处理气象数据，可对光伏系统的输出进行预测，使光伏发电能够调节分配。

对于智能电网，光伏发电可以和系统设计结合起来作为新的电网，保持已存在的电网。根据其特性，光伏系统在夏季发出大量的电，正好与季节性的电力需求合理对应。通过精确的系统规模设计和评估才能对智能电网的节点电量进行监测和控制，通过优化利用电流系统基础设施，可以减少系统在运行中的成本，延缓系统更新所需投资。

作为智能电网发展的一部分，无论是小型的还是大规模的光伏系统，为了更好地掌握系统运行特性，都需要一种先进的计量设施。这能保证正确的维护，同时能为操作者对产出电量进行优化。

2030年后，光伏发电量将占到全球发电量的5%，要想满足灵活性，减少各种光伏发电对普通电网的影响，存储技术的发展和应用变得越来越重要。在存储技术方面需要不断进行研究、开发和示范应用，如网络存储电池、抽水蓄能、氧化还原反应电池、压缩空气能量存储、双层电容器件、锂离子电池、超导储能和飞轮系统等技术对于达到预期目标都很有帮助。

（6）开展国际研究和开发合作

很有必要在全球开展国家之间的光伏能源研究开发和示范协作。增强国家间的合作可以根据国家的专门技术领域进行重要技术的突破，采取已有技术及设施的优势。光伏能源研究日程的长期协作也很有必要，这需要建立材料和系统部件的国际设施机构。其中的一个国际光伏能源技术合作的例子是IEA的光伏发电系统计划（PVPS）。PVPS共同开发了一个研究计划，包括来自23个国家的技术专家集中研究，加快了光伏能源的发展和部署。这个计划帮助更多加入与未加入经济合作与发展组织的国家建立更多的合作（见表B-5）。

表B-5 开展国际研究和开发合作

（7）在发展经济下发展支持最佳实践的机制

在许多有发展潜力但光伏应用较少的国家具有大量的光伏资源，尤其是中国和印度，在光伏领域许多新兴的经济越来越成为全球的重要角色，无论是系统安装量还是生产量。中国已成为主要的光伏生产国，占有全球太阳电池总产量约15%的份额。经济的快速增长、有限的能源供应、丰富的传统能源使得像中国和印度这些国家首先鼓励发展传统能源。如果没有其他充分的鼓励措施，这些国家很可能继续碳排放不断增加的发展路径。

经济合作与发展组织鼓励在经济发展早期使用可再生能源，通过发展光伏技术、系统集成、支持政策、环境保护，排除部署障碍等领域进行最好的实践。

（8）在经济发展情况下评估光伏能源系统的价值

发展光伏能源的价值主要是气候环境保护及其在农村电气化的发展，这对加速光伏产业的发展是很重要的。创新、就业机会和环境保护的收益应该准确量化，与经济发展共享，尤其是对能量供应和扶贫这些基本问题的解决具有重要意义。

开发光伏的作用——在发展中地区推进低碳农村电气化。

世界上接近16亿的人未能拥有常规的电力供应系统，他们没有常规照明用电，也没有充足的清洁水源及其他基础服务。这些人中的大多数住在偏远的农村地区，很难接触到常规的电力设施。很多地区都没有电网，基本的电力供应都是依靠效率低和污染较大的柴油发电机。

在偏远地区和尚未发展的地区发展光伏技术对清洁电力生产是一个效益成本较好的选择。光伏的优势是作为一种分散的能源资源可以提供基础电力，可以从许多方面改善人们的生活，包括为学校和家庭供应洁净电能、运行医疗冷藏室、为小型企业供应动力、抽水和净化水源。光伏的另一个优势是可以解决农村电气化问题。在许多发展中国家，整年的气候资源都非常适宜太阳能的收集转换。

2005年8国（G8）集团一致通过了一项发展目标行动计划，而洁净能源扮演一个核心角色。许多国家开发银行和双边机构增加了应用于可再生能源工程的财政投资，包括在一些发展中国家的农村地区开发光伏技术。

通过国际资助为一些国家级的光伏项目筹措资金，设立新兴经济划拨专款用于开发光伏项目，包括农村电气化。当然也可以通过对其他能源资源征税来筹措资金。通过清洁发展机制减少排放物的市场机制进一步增加工程资金。当农村的光伏工程或项目达不到目标时，通常是因为缺乏各种训练有素的专业人员、政府部门和实施机构的安装人员和维护人员。如果在工程的初期就落实好恰当的方案，这些通常是可以避免的。有效地协调和计划，光伏应用可以以合理的成本改变偏远地区成千上万人的生活，当地实施的规模取决于项目的规模和可利用的资源。

（9）鼓励国际援助以清洁能源发展为目标

多国开发银行是联合发展融资的一种重要资源，财政基金根据案例不同的需要进行设计。从1993年以来，世界银行和全球环境基金对一些发展中国家的可再生能源技术项目进行了资助，以改善商业市场。在中国，从1999年到2007年，世界银行和全球环境基金对投资市场调查、关键投资、产品标准和认证的开发提供了4000万美元政府补助和贷款，这对于补助8年内接近400000农村用户和机构光伏系统的销售起到非常重要的作用，帮助中国成为目前世界上太阳能设备和部件的首席国家。双边开发银行同样也是资金的一个重要来源，德国的国有银行在2008年发展经济过程中投资可再生能源工程款总计34000万美元。

这些有目标的太阳能援助工程应扩展到覆盖其他有太阳能发展潜力的国家和地区。

3.总结

此路线图叙述了有关光伏研究、开发、部署、融资机制、并网集成、法律和规章制度、公众参与、国际合作等的方法和特殊任务。它给出了从2010年到2050年光伏产业区域性和终端部门规划，确认下一个十年将是光伏技术加速发展和部署的至关重要时间关口。实现这些愿望将在下个十年里需要一个强大的、长期的和平衡的政策，以促进技术进步、降低成本和提升产能，最终实现大规模的部署。在接下来的十年中应优先进行的活动包括：

1）为制造和应用光伏系统的投资提供长期的目标和政策支持，以建立所需的信心。

2）实施高效低成本的光伏激励政策，这种激励随时间的推移而减弱，目的是培养创新和技术进步。

3）制定并实施合适的融资方案，特别是对于发展中国家在农村电气化和其他应用方面。

4）增大研发的努力以降低成本和巩固光伏信心，同时支持长期创新。

表B-6列出了具体的时间和行动以帮助政策制定者、工业和电力系统决策者成功实施光伏发电。

表B-6 执行项目及利益相关者

（续）