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供给——太阳能电池片产量逐年增加
2011年以来，我国太阳能电池片产量规模稳步提升。据中国光伏协会统计数据显示，2021年中国电池片产量为198GW，较2020年的135GW同比增长46.9%。2022年上半年，国内电池片产量约135.5GW，同比增长46.6%。
单体太阳电池不能直接做电源使用，作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。
得益于全球光伏需求增长的推动，国内企业在近年来持续加大组件环节的投资和技术革新，近10年来生产成本持续下降，自动化、数字化程度不断提升。据中国光伏协会统计数据显示，2021年，中国组件产量达到182GW，同比增长46.1%，以晶硅组件为主。2022年上半年，国内组件产量达到123.6GW，同比增长54.1%。
需求——中国光伏新增装机量波动扩大
据国家能源局统计数据显示，2017年，我国光伏发电新增装机容量为53.06GW，创历史新高。2018年，受光伏531新政影响，各地光伏发电新增项目有所下滑，全年新增装机容量为44.26GW，同比下降17%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响，2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年，中国光伏新增装机48.20GW，同比增长59%。2021年，中国光伏新增装机再创新高，达到54.88GW，同比增长14%。2022年1-9月，我国光伏累计新增装机52.60GW，同比增长106%。
需求——光伏累计并网容量达3.36亿千瓦
截至2022年第三季度，中国光伏发电累计并网容量达到3.58亿千瓦，其中集中式光伏电站21546.9万千瓦，分布式光伏14245.7万千瓦。
光伏发电占全社会用电量比重逐年上升
随着城镇化率和城乡居民电气化水平的持续提高，以及新一轮农网改造升级、居民取暖“煤改电”的大力推进，尤其在气温因素的作用下，冬季取暖和夏季降温负荷快速增长，带动了城乡居民生活用电快速增长。而光伏发电作为可再生清洁能源的一种，随着我国用电量的不断提升，发电需求也将不断增长，光伏发电需求量将逐渐扩大。2014-2022年，中国光伏发电量占全社会用电量比例逐年增长，2021年占比达到3.9%，2022年前三季度达到5.1%。未来，光伏发电有望成为推动我国实现能源变革的重要引擎之一。
——更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》
2021年“十四五”开局之年，必将是光伏大发展之年
要说到光伏行业未来的前景，不得不从这三方面来看
首先，各个国家都启动碳中和目标
粗略统计，迄今全球已有中国、日本、韩国、英国、加拿大、瑞典和欧盟等国家和地区启动碳中和目标。
其中，中国提出要在2030年之前实现二氧化碳排放达峰，到2060年实现碳中和目标。日本首相菅义伟宣布将在2050年实现碳中和。韩国总统文在寅表示，要与国际社会一起致力于在2050年实现碳中和目标。2020年11月，加拿大政府明确要在2050年实现碳中和。
在欧洲地区，欧盟、英国预计到2050年实现碳中和，瑞典宣布要在2045年实现碳中和。德国表示，要在2050年前实现碳中和。
美国特朗普虽是退出了《巴黎协定》，但继任者拜登明言，美国将重返《巴黎协定》和世界卫生组织。
其次，中国敲定光伏、风电装机目标
中国政府不仅在2020年9月提出碳达峰、碳中和目标，而且还明确提出到2030年光伏、风电装机将达12亿千瓦以上的目标。目前中国光伏、风电装机在4.6亿千瓦左右。到2030年要实现12亿千瓦以上风电、光伏装机，意味着未来10年的新增量在7.4亿千瓦以上，可以说发展空间非常大。
最后，国务院主管部委力挺光伏，政策利好迭出
从2020年8月份开始，至少已有国家发改委、国家能源局、工信部、科技部、住建部、财政部和生态环境部共七大部委明确表态支持光伏发展，或是出台相关政策文件扶持光伏发展。
国家发改委表示，要加快光伏和风电发展，完善清洁能源消纳长效机制，推动低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。
总的来说光伏行业前景光明，未来可期
十四五伊始，虽然电网给了很大的消费空间，但消费仍然是制约光伏发展的一大瓶颈。面对即将到来的巨大增量，如何保证充分消费存在很大的不确定性。新年伊始，风电、太阳能产业正朝着年新增装机容量1.2亿千瓦的目标迈进。中国光伏产业协会副会长兼秘书长王伯华此前预测，十四五期间，我国光伏年装机容量将达到70-90吉瓦。据此计算，未来5年，光伏发电总装机容量将达到350-450GW。面对如此巨大的增长，光伏产业准备好了吗？
产业链将回归理性。据初步统计，2020年我国光伏装机容量有望超过42吉瓦。国家能源局数据显示，受益于政策利好，2020年前三季度新增光伏装机容量将达1870亿瓦，四季度新增装机容量将明显超过前三季度总量。虽然新型冠状病毒肺炎对行业有一定影响，但去年国内外光伏装机数量超出预期。2020年，组件出口将超过70GW，2020年全球装机容量有望超过135GW。2021年，中央和地方政府都在积极发展可再生能源，国内新增装机容量不会低于2020年。而且，从光伏开发企业的角度来看，开发商的整体战略已经完全从火电转向新能源。虽然在发展过程中，光伏产业会面临产业链的价格波动，但最终会回归到成本加利润的合理空间。
光伏技术成本有持续下降的空间。2020年下半年，玻璃价格将开始下降。同期，由于没有新增产能，硅材料价格将面临上涨风险。但到2021年，硅材料产能将释放，这意味着产业链各环节的成本都可能降低，产能和价格就像跷跷板的两端。他们总是上上下下。如果市场预期良好，光伏容量足够大，模块价格就会降下来。十四五期间，我认为硅材料价格可能会达到100元/公斤，而硅片、电池片和元器件企业的利润将进一步下降，2020年热玻璃价格将回归理性。
提高集中处理工作能力是重中之重。业界预估，2020年太阳能发电+风力发电的发电能力将超8600亿千瓦，到2025年将超14500亿千瓦。此外，从总计用户量看来，预估二零二一年到2025年太阳能发电总计用户量的年平均年复合增长率约为18.9%，到2025年总计电脑装机将达600吉瓦上下。极大的增加量，令人担忧全产业链是不是搞好了提前准备。将来太阳能发电的关键难点取决于，怎样融入电力系统的标准。太阳能发电正向着一毛钱一度电的方位发展趋势，再再加上技术性发展，价钱毫无疑问会小于火力发电厂。
——预见2023：《2023年中国光伏发电行业技术全景图谱》(附科研创新成果、技术发展痛点和趋势方向等)
行业主要上市公司：隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。
光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。
1、光伏发电行业技术科研投入现状
据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
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从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注：平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效
2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
