光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好 電池技術(shù)持續(xù)迭代

光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好電池技術(shù)持續(xù)迭代一、全球光伏產(chǎn)業(yè)進展向好，我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先

（一）全球光伏產(chǎn)業(yè)快速進展

光伏發(fā)電是利用太陽能電池材料的光生伏特效應(yīng)（光伏效應(yīng)），將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電形式。光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)，當(dāng)光子照耀到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部汲取，電子汲取的能量足夠大，能克服金屬原子內(nèi)部的庫侖力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體可以構(gòu)成PN結(jié)，當(dāng)太陽光照耀到PN結(jié)后，電流便從P型一邊流向N型一邊，產(chǎn)生電流。太陽能電池是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，在滿意肯定光照條件時可以輸出電壓并且在回路上產(chǎn)生電流，其理論基礎(chǔ)即為光伏發(fā)電。

晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)與發(fā)電原理

晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)與發(fā)電原理"/>

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

依據(jù)我發(fā)布的《中國光伏市場進展態(tài)勢討論與投資戰(zhàn)略討論報告（2023-2030年）》顯示，目前晶體硅電池占據(jù)主要市場。光伏發(fā)電的技術(shù)路線包括晶體硅太陽能發(fā)電和薄膜太陽能發(fā)電等，晶體硅太陽能發(fā)電還可分為單晶硅太陽能發(fā)電和多晶硅太陽能發(fā)電，分別對應(yīng)單晶硅電池和多晶硅電池。晶體硅電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高、工藝成熟、原料儲量豐富等優(yōu)點，占有太陽能電池95%的市場。

太陽能光伏發(fā)電分類

太陽能光伏發(fā)電分類"/>

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

光伏行業(yè)“一波三折”，近年來實現(xiàn)快速進展。1938年法國科學(xué)家發(fā)覺光伏現(xiàn)象，自此光伏開頭登上歷史舞臺。從1954年貝爾試驗室研發(fā)出單晶硅電池到現(xiàn)在，全球光伏行業(yè)經(jīng)受了1973年開頭的開發(fā)利用熱潮，也遭受過20世紀(jì)80年月的行業(yè)低谷。1992年后在環(huán)境問題的重視下，全球開頭重視清潔能源，光伏產(chǎn)業(yè)開頭再次煥然新生。自本世紀(jì)初以來，在世界各國清潔能源進展政策的驅(qū)動下，光伏發(fā)電成本快速下降，產(chǎn)業(yè)化水平不斷提高，規(guī)模持續(xù)擴大，隨著光伏平價上網(wǎng)的到來，行業(yè)步入爆發(fā)性增長階段。雖然受全球經(jīng)濟危機、貿(mào)易摩擦以及政策調(diào)整等因素影響，行業(yè)進展過程中不行避開地消失過一些波動，但在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源的開發(fā)利用日益受到國際社會的重視，大力進展可再生能源和削減二氧化碳排放正逐步成為世界各國的共識。截至2022年11月，全球已經(jīng)有177個國家宣布或正在考慮加入凈零排放承諾行列，顯示出世界各國進展可再生能源產(chǎn)業(yè)的決心。歷年來，全球新增裝機規(guī)模不斷制造歷史新高，應(yīng)用場景持續(xù)拓展，行業(yè)進展日趨成熟，2022-2022年全球新增光伏規(guī)模年復(fù)合增長率達到33.64%，整體呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。

數(shù)據(jù)來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會（CPIA），觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

（二）亞洲地區(qū)進展快速，中國是目前最大市場

早期全球光伏產(chǎn)業(yè)主要集中在歐洲地區(qū)，2022年歐洲光伏新增裝機量占全球總量的74%，隨著歐洲債務(wù)危機爆發(fā)，歐洲地區(qū)對電力的需求也放緩，光伏裝機速度開頭下降。此后亞洲和北美地區(qū)的裝機量開頭漸漸增長，2022年亞洲新增裝機量占全球的52.34%，首次超過歐洲地區(qū)，成為全球進展最快的光伏市場。

目前，歐洲地區(qū)仍舊在全球占有重要的市場地位，其中德國、意大利、西班牙、英國、法國、荷蘭、烏克蘭、比利時在2022年的累計裝機件均超過5GW。依據(jù)國際可再生能源署發(fā)布數(shù)據(jù)，2022年在全球新增裝機占比中，亞洲地區(qū)占比約為52%、美洲地區(qū)占比約為21%、歐洲地區(qū)略高于17%、中東和非洲為3%、其他地區(qū)7%；累計裝機占比亞洲為57%、歐洲為21%為、美洲為16%、中東、非洲和世界其他地區(qū)為6%。

數(shù)據(jù)來源：國際可再生能源署，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

在亞洲地區(qū)，光伏裝機容量主要集中在中國，依據(jù)國際可再生能源署發(fā)布數(shù)據(jù)，2022年~2022年期間，中國新增裝機容量總和占亞洲市場的63.33%，占全球新增裝機總量的40.60%。2022年全年光伏新增裝機達87.41GW，同比增長60.3%，中國市場已經(jīng)是全球最大的光伏市場，市場持續(xù)領(lǐng)先。

數(shù)據(jù)來源：國家能源局，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

二、光伏電池片為降本關(guān)鍵，行業(yè)技術(shù)快速迭代

近年來光伏新增裝機容量逐年擴大，在樂觀政策的引導(dǎo)下，估計將來將以更大的加速度實現(xiàn)可持續(xù)進展。這主要得益于產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)進步，帶來光伏發(fā)電成本持續(xù)下降，光伏發(fā)電企業(yè)因而能夠在無補貼的狀況下實現(xiàn)盈利，與傳統(tǒng)能源企業(yè)在同等條件下開展競爭。

光伏電池片是降低光伏發(fā)電成本的關(guān)鍵部件。光伏發(fā)電成本的下降取決于光伏電站成本的下降，目前的光伏電站成本主要由光伏電站建設(shè)成本和運維成本構(gòu)成，由于光伏發(fā)電不消耗燃料，因此運維成本較低。電站建設(shè)成本由非技術(shù)成本、關(guān)鍵設(shè)備成本、建安費用和組件成本構(gòu)成，其中組件成本占46%左右，非技術(shù)成本約14%，關(guān)鍵設(shè)備成本和建安費用合計占40%。電池片是打算組件效率和成本的核心器件，對于光伏發(fā)電成本的下降具有關(guān)鍵性的作用。

光伏電池片的技術(shù)進展主要有兩個方向：一是提升太陽光汲取率，即通過降低電池片表面對光的反射，把更多太陽光留在電池片內(nèi)部，提高對太陽光的利用率；二是促使光能盡可能多地轉(zhuǎn)化為電能，并削減電池內(nèi)部的電能損耗，使得電池輸出盡可能多的電流。

提升光電轉(zhuǎn)換效率的兩種途徑

提升光電轉(zhuǎn)換效率的兩種途徑"/>

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

為降低制造成本，電池片廠商圍繞降低原材料、人工、制造費用三個維度進行綜合降本。一是降低選購單價，提高生產(chǎn)設(shè)備以及銀漿等非硅材料的國產(chǎn)化率；二是降低制造費用，包括削減材料耗用，以及提升產(chǎn)能利用率、擴大電池片尺寸，從而有效攤薄人工、設(shè)備折舊及動力耗用等支出。在實現(xiàn)以上降本措施的同時，為保證產(chǎn)品性能不受影響，電池片廠商需要持續(xù)提升量產(chǎn)技術(shù)及工藝水平。

在追求更低度電成本這一黃金法則的引領(lǐng)下，只有兼具性能與價格競爭力的技術(shù)，才能成為行業(yè)進展的主流。

三、電池技術(shù)持續(xù)迭代，PERC高效電池技術(shù)仍是當(dāng)前市場主流

硅基光伏電池以襯底材料進行分類可以分成P型電池和N型電池。P型電池指的是以P型硅片為襯底的電池片，N型電池指N型硅片為襯底的電池片。在p型半導(dǎo)體材料上集中硼元素，形成n/p型結(jié)構(gòu)的太陽電池即為P型硅片，P型硅中沒有自由電子。在N型半導(dǎo)體材料上注入磷元素，形成p/n型結(jié)構(gòu)的太陽電池即為N型硅片。

目前光伏行業(yè)主流產(chǎn)品是P型硅片，P型硅片制作工藝簡潔，成本較低，而N型硅片通常少子壽命較大，電池效率可以做得更高，但是工藝更加簡單。N型硅片摻磷元素，磷與硅相溶性差，拉棒時磷分布不均，而P型硅片摻硼元素，硼與硅分凝系數(shù)相當(dāng)，分散勻稱度簡單掌握，成本也就更低。目前比較典型的P型電池包括BSF電池、PERC電池、PERC+電池等，典型的P型電池包括TOPCon電池、HJT電池、IBC電池等。其中BSF電池和PERC電池。2022年之前，BSF電池占據(jù)90%市場；2022年之后，PERC電池接棒起跑，到2022年，PERC電池在全球市場中的占比已經(jīng)超過85%，估計隨著電池技術(shù)不斷突破，將來TOPCon電池和異質(zhì)結(jié)電池占比有望持續(xù)提升。

數(shù)據(jù)來源：CPIA,觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

另外，隨著電池技術(shù)的快速迭代，太陽能電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率也漸漸提升。依據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2022年P(guān)ERCP型單晶電池平均轉(zhuǎn)化效率為22.8%，TOPCon單晶電池平均轉(zhuǎn)化效率為23.5%，異質(zhì)結(jié)電池平均轉(zhuǎn)化效率為23.8%，背接觸電池平均轉(zhuǎn)化效率為23.6%，估計2025年平均轉(zhuǎn)化效率分別可以到達23.7%、25.0%、25.2%和25.0%。

2022-2030年各種電池技術(shù)轉(zhuǎn)換效率猜測

分類

2022年

2022年

2023年

2025年

2027年

2030年

P型多晶

BSFP型多晶黑硅電池

19.4%

19.5%

19.5%

--

--

--

PERCP型多晶黑硅電

池

20.8%

21.1%

21.4%

21.7%

22.0%

22.5%

PERCP型鑄錠單晶電

池

22.3%

22.6%

23.0%

23.3%

23.5%

23.7%

P型單晶

PERCP型單晶電池

22.8%

23.1%

23.4%

23.7%

23.9%

24.1%

N型單晶

TOPCon單晶電池

23.5%

24.0%

24.5%

25.0%