3.1 太阳能产业的经济特性
3.1.1 光伏产业链及其划分
光伏产业，就是围绕直接将太阳光转化为电能（光伏效应）这一技术特征而形成的完整上下游产业体系，其核心是太阳能电池的研发与制作，目前主要包括单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池、聚光光伏电池等。从光伏产业的发展现状来看，目前应用最为广泛的太阳能电池是晶硅电池，其中多晶硅电池生产成本相对较低，市场占有率最高。总体来看，晶硅太阳能光伏产业链主要包括五个环节，分别是高纯多晶硅原料生产、单晶硅拉制或多晶硅铸锭、硅片切割、电池芯片制造、组件及系统封装与应用等（如图3-1所示）。从产业链的角度看，目前并没有形成对光伏产业链的统一划分方法，较多地将其划分为上游、中游和下游三个环节，其中上游包括硅料提纯与硅片制造，中游为电池片与组件制造，下游则为系统集成与应用。但是，这种划分方式实际上仅仅包括了光伏产业的主原料链条，而并没有将产业的装备、辅助原料和辅助服务链条涵盖其中。对此，史珺（2010）较完整地描述了光伏的产业链条，将其划分为主原料链、辅料链、装备链和产业服务链四部分，其中主原料链是一般所称的光伏产业链，其仅仅是整个完整光伏产业链的一部分。
图3-1 光伏产业链
与大多数的产业链划分方式不同，Kirkegaard等（2010）将光伏行业涉及的所有环节和链条都糅合到一起，虽然同样将光伏产业链划分为上游、中游和下游三个环节，但其中上游包括研发、多晶硅和其他材料生产，中游制造环节包括硅片、电池、组件和平衡系统（BOS）部件制造，下游则包括系统设计和集成、项目开发、融资、系统安装和建设，以及运营与维护，这一产业链划分方法既考虑到了主原料链条之外的其他相关产业环节，同时又构建起了一条单一的产业链条。
表3-2 太阳能光伏产业链及其关键特征
资料来源：Kirkegaard，J.F.，T.Hanemann，L.Weischer and M.Miller，“Toward a Sunny Future？Global Integration in the Solar PV Industry”，2010.
3.1.2 光伏主原料链条特征
光伏主原料链条即一般所称的“光伏产业链”，包括高纯多晶硅原材料生产、硅锭铸造和切割、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产，以及系统集成等。整个光伏产业主原料链具有如下几个典型特征：第一，行业跨度大，涉及多个领域和学科。从所属行业来看，光伏产业主原料链的不同环节对应着不同的领域和学科，例如多晶硅原料的生产属于冶金行业，而高纯度多晶硅的提纯则属于化学工业，中间硅片、电池和组件的生产则具有半导体行业特征，下游的系统应用则更多地属于电力行业，具有服务业的属性。第二，不同的产业链环节具有不同的要素投入密集特性。光伏产业链不同环节具有不同的资源密集属性，整个产业链涵盖了能源密集型、技术密集型、资金密集型等生产特征（郑天航，2006）。例如，上游高纯度多晶硅原料的炼制具有能源密集、资金密集和技术密集三大特征，是整个光伏产业链上技术壁垒最高的环节；中游的各制造环节则更多地具有资金密集型特征，产品的生产具有典型的规模经济特性。第三，不同的产业链环节具有不同的市场竞争特征。正因为从晶硅电池的原料提纯到组件封装的不同环节，技术难度逐渐降低，进入难度差异显著，进而导致了不同环节组织结构逐渐从垄断向竞争转变，发展模式则从自主创新向国际合作和全球外包转变（耿亚新、周新生，2010）。也正因为光伏产业链的不同环节具有十分显著的差异，所以导致了每一环节都需要不同的设备技术和组织形式，要实现对整个产业链的有效控制和整合难度极大。
3.1.3 光伏产业的技术经济性
从1839年法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现“光伏效应”，到1954年美国科学家恰宾和皮尔松首次制成实用的单晶硅太阳电池，再到21世纪以来全球光伏产业的迅猛发展，虽然光伏产业已经走过了半个多世纪的发展历程，但从整个光伏产业的发展特征和应用潜力来看目前依然处于成长期。
从光伏发电的技术经济特性来看，经过多年的发展，光伏电池的效率已有大幅提升，成本也有极大下降，但整体上依然难以与传统化石能源竞争。经过几十年的研发，全球光伏电池转化效率有了很大提升，多晶硅电池的实验室效率从20世纪80年代的14％左右提升至2005年的20％左右，单晶硅电池则从1982年的17％左右提高至2000年的24％左右，等等（如图3-2所示）。随着电池效率的提高以及全球应用规模的持续扩大，光伏电池和组件的价格不断下降。以国内光伏产业为例，1978年左右，国内光伏电池组件价格高达120元/W，到1992年则已经下降至20—40元/W的水平，降幅高达66.7％—83.3％。1992年，国内光伏电池成本在15—20元/W，组件成本约为20元/W（林安中，1994），而截至目前（2012年6月1日），国内晶硅电池片的平均出厂价格已降至3.4元/W，而组件价格则已降到了5.5元/W的水平，与1992年相比又下降了72.5％—86.3％，若将通货膨胀因素计入则降幅更大。
光伏电池虽早在20世纪中叶就已经发明，但光伏产业的快速发展趋势直到20世纪末21世纪初才正式形成。2009年末，我国将太阳能光伏产业作为新能源的重要内容列入重点支持的八大战略性新兴产业。所谓战略性新兴产业，本质上都属于当前仍处于发展初期，但未来具有战略重要性的行业，这些行业在自由市场条件下难以依靠无形之手健康发展起来，因此需要倾斜政策予以扶持。与过去的效率和成本相比，目前光伏电池的经济性已经逐渐显现，尤其是在偏远山区和太阳能资源丰富的地区，以当前的平均上网电价来看已经可以实现与传统能源的自由竞争。总体而言，在没有将传统化石能源生产所导致的环境负外部性纳入企业成本的情况下，必须要给予光伏发电以环境正外部性上的补偿，才能够真正实现与传统化石能源的公平竞争。
图3-2 光伏电池实验室效率变化趋势
资料来源：www.nrel.gov.
3.1.4 光伏产业的环境友好特性
任何产业是否具有环境友好和清洁特征，从根本上讲都是一个技术问题。在产业发展初期，技术必然是粗糙的，生产工艺也难以做到闭路循环，尤其是在企业主体降低成本、追求利润的目标之下更是如此。当技术逐渐成熟，要做到产品生产的闭路循环和资源综合回收利用并不存在技术上的问题，此时关键的决定因素就成为清洁生产是否具有“经济性”和“社会性”，是选择企业的“经济性”还是社会的“清洁性”。
实证研究已经表明，在光伏产业的全生命周期内，同等发电量规模的光伏电站与煤电的土地利用量相同或更小，其减排效果要比煤电厂好得多（郑天航，2006）。从光伏产业链整体来看，虽然与传统能源相比固体废弃物产量更少，能源消耗更低，其绿色低碳特征毋庸置疑，尤其是其产品应用环节具有无排放、无污染等环境友好型特征，但并非每个产业链环节都是低碳无污染的。从循环经济角度看，光伏电池的生产和制造环节是存在污染和排放的，尤其是光伏产业的上游多晶硅原料提纯属于高耗能、高污染环节，太阳能级多晶硅的生产和铸锭、切片所需的能源消耗大，环境影响也较大。对于光伏产业的环境友好与否，目前业界已经达成的基本共识是：在整个光伏产业链条上，多晶硅的冶炼和高纯度多晶硅原材料的炼制属于高耗能、高污染环节，但从中游的铸锭、切片、电池和组件制造，到下游的系统集成和电站建设都完全可以做到无污染、无排放。
从技术角度看，即使是被视为高污染、高耗能的多晶硅提纯领域，目前也完全可以做到清洁化生产。但问题的关键在于，这些清洁生产技术基本都掌握在国际垄断巨头手中，国内企业少有能力开发和引进相应的清洁生产技术。这就形成了产业发展的悖论：早期必然以环境为代价换取产业的粗放式发展，而后期产业具备清洁生产能力时环境已经难以恢复。目前，对于技术后进国有可能跳过产业高污染的发展时期，直接引入国际先进生产技术和工艺进行清洁化生产，但往往无奈于垄断企业的技术保护壁垒。但是，即使对于一个正常发展的产业而言，如何适时推出动态环保标准，主动推进产业的清洁化生产步伐也是至关重要的。此外，对光伏企业而言，目前对光伏电池生命周期之后，以及生产过程中废弃物的回收处理等问题关注较少。一般而言，相关的处理成本较高，在没有经济政策刺激的条件下，企业没有动力回收废弃物，这是需要从政策角度予以关注的重点。