光伏技术的沿革、发展和未来

  中国光伏产业遭欧美“双反”，但国内光伏发电需求的上升支撑了光伏产业的发展，这一阶段的各大厂商开始转向156.75mm的M1、M2级硅片；国内光伏产业逐渐成熟，上游的硅片制造业迅猛发展，G1、M6、M10、G12等硅片型号开始大规模使用。从技术和成本控制看，硅片尺寸增大，能降低度电成本与切片次数，稀释电池中的非硅成本，进而减少硅片的制造费用，符合光伏行业降费提效的发展的新趋势。根据预测，160-166mm硅片的市场占有率在近两年内逐渐下降，182mm与210mm硅片逐步成为市场主流。

  单晶硅片成为市场主流。2021年单晶硅片市场占比达到了94.5%，在市场中处于绝对领头羊。随着硅片制造产业的成熟，硅片造价不断下降，行业的焦点转向效率。就效率而言，单晶多层片的能量转换效率一直高于多晶电池片，未来单晶硅片市场占有率、尤其是具备更高转换效率极限值的N型单晶类市场占有率将会占据主导地位。

  同时，硅片薄化趋势也在加速。薄硅片有利于降低硅材损耗，降低单硅片耗硅量。现在市场上的硅片最重要的包含多晶硅片和单晶硅片，其中单晶硅片分为P型、N型路线年，多晶硅片平均厚度为178um，因其需求的逐渐减弱，厚度改进动力较弱，预计其厚度在2030年将保持在170um以上。2021年P型单晶硅片平均厚度为170um，同时150um-160um的薄片技术已趋于成熟，预计2030年P型单晶硅片厚度将下降至140um。N型TOPCon-N型单晶硅片平均厚度为165um，预计2030年将下降至135um；HJT-N型硅片平均厚度为150um，预计2030年将下降至110um。

  当然，硅片在不断薄化的同时可能会影响切片良率，相关的加工技术能否突破也是决定硅片薄化速度的重要因素。

  即由于光照，使得半导体材料的不一样的部位之间产生电位差，形成电压，进而形成电流的回路。是太阳光能转换为电能的光伏发电技术基础，将光子转化为电子，将光能量转化为电能量。其具体工作过程分为四部分，一是光子照射到电池表面后被吸收，产生电子空穴对；二是内建电场分离电子空穴对，在PN结两端产生电势；三是导线连接PN结，形成电流；四是在太阳电池两端连接负载，将光能转换成电能。

  在此过程中，考察光伏系统的核心指标是“光电转换效率”：在工作时候的温度25±2℃，光照强度为1000W/㎡的标准条件下，光伏系统“输出电功率”与“入射光功率”之比，即太阳光入射功率转换为光伏电池最大峰值功率的比例。

  其中，光学损失主要是由“光浪费”造成，解决光学损失要从以下方面入手，最重要的包含：1）减少光谱损失，如因为能量小于或大于半导体的禁带宽度而导致的光子未被吸收；2）减少玻璃组件或电池板的正反两面发生反射折射；3）降低表面遮光、电极和栅线的阻隔等。

  光伏产业电池技术的发展历经多个阶段。而未来电池技术迭代发展的关键，也是从提高光电转换效率、降低光学和电学损失率入手。

  BSF电池，即铝背场电池，是较为主流的第一代光伏电池技术。铝背场电池的制造是在晶硅光伏电池P-N结制备完成后，通过掺硼或淀积铝层烧结的方法，在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备形成高掺杂浓度的P+层，从而形成铝背场。但是，由于其背表面的全金属复合较高，导致光电损失较多，在光电转换效率方面具有先天的局限性，2017至2018年开始，铝背场电池技术市占率逐渐走低，现阶段已经面临淘汰。2016

  P型PERC、PERC+电池市占率逐步走高，成为市场具备经济性的主流产品。PERC即钝化发射极和背面电池，PERC背面有一个额外的层，其最大的作用有两点，一是可以捕获更多的阳光并将其转化为电能，因此更高效；二是能够减轻背面复合，并防止较长波长的热量变成会损害电池性能的热量。2019年，PERC首次超越BSF技术成为最主流的光伏电池技术，2016年至2021年，PERC电池渗透率从10%提升至90%

  。从理论和实践发展看，目前PERC电池的光电转换效率已达23%~23.2%区间，逐步逼近理论转换效率24.5%极限，开发下一代具备更高转换效率极限的电池技术是大势所趋。未来，目光逐渐转向以

  、HJT、IBC为代表的N型电池技术，慢慢的变成为行业下一代高效晶硅电池主流发展趋势。相比传统的 P 型电池相比较，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好等优点，是未来的主流电池技术路线之一。一是转换效率更加高。目前

  型电池的理论转化效率极限为24.5%，而N型电池技术的光电转换效率理论极限28.7%。二是双面率高，即光伏背面效率与正面效率的百分比更优。双面发电是光伏电池发展的方向，P型PERC电池双面率75%-85%左右，而N型TOPCon、HJT电池的双面率分别能够达到85%-95%以上。

  三是温度系数低。N型电池温度系数低于P型，当光伏系统的实际在做的工作温度与标准温度差值较大，如17度时，N型组件可比P型组件发电量增益0.85%。因此N型电池更适合温度比较高的应用场景，更好的温度系数使其发电增益，减少损失。

  P型硅片掺杂的硼元素在光照或电流注入下，会与氧形成没有饱和化学键的硼氧复合体，其会捕捉光照产生的载流子，以此来降低载流子的寿命。而N型硅中硼含量极低，基本上没有光衰现象。N

  TOPCon是一种使用超薄隧穿氧化层以及掺杂多晶硅层，作为钝化层结构的太阳电池，具备良好的接触性能，可极大提升太阳能电池的效率。HJT

  由两种不同的半导体材料组成的结，也称异质结，主要是通过利用PN结的原理产生光生电流。HJT电池的发射极是一层很薄的非晶硅层，能减少载流子的复合，降低电损失。IBC

  一种将电池发射区电极和基区电极均设计于电池背面，且以交叉形式排布的太阳能电池，也称交叉背接触电池。其前表面可彻底避免金属栅线电极的遮挡，减小光损失；同时背部采用优化的金属栅线电极，以降低串联电阻，减少电损失。除此之外，IBC也可叠加其他电池新技术，与TOPCon电池叠加为TBC电池

  属于第三代太阳能电池，是一种全新的技术路线。钙钛矿较晶硅电池成本与效率优势显著。从理论效率极值看，

  从2009年第一块钙钛矿电池转化率仅达3.8%，到现在技术逐步成熟，最新转化率已达到25%，钙钛矿电池正在全面追赶晶硅电池。

  3-5年时间。从应用来看，钙钛矿电池与BIPV光伏建筑一体化市场有天然适配优势，有望在此领域率先开启市场应用。

  公众号原创或转载文章仅代表作者本人观点，公众号平台对文中观点不持态度。如内容有不实或者侵权，请留言与本站联系。

  N型组件群雄争霸，头把交椅花落谁家？☞☞2023年，光伏洗牌开始！☞☞能源局：2023新增风电、光伏160

  平台声明：该文观点仅代表作者本人，搜狐号系信息发布平台，搜狐仅提供信息存储空间服务。