太陽能電池,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導體薄片,又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,它只要被滿足一定照度條件的光照度,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏,簡稱光伏。
光伏電池用于把太陽的光能直接轉化為電能。目前地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池,可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。在能量轉換效率和使用壽命等綜合性能方面,單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉換效率低,但價格更便宜。
太陽能電池,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導體薄片,又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,它只要被滿足一定照度條件的光照度,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏,簡稱光伏。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光伏效應工作的晶硅太陽能電池為主流,而以光化學效應工作的薄膜電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。
太陽能電池主要是以半導體材料為基礎,其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光伏反應,根據所用材料的不同,太陽能電池可分為:1、硅太陽能電池;2、以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池;3、功能高分子材料制備的太陽能電池;4、納米晶太陽能電池等。
世界的節(jié)約能源概念普遍下,光伏電池綠色科技已是產業(yè)新星。而這波綠色科技潮流,又首推太陽能最為行情看漲,有可能成為全球紅透半邊天的明日之星。面對國際油價不斷飆高,第三次石油危機即將到來的危機,一股全世界重新洗牌的能源卡位戰(zhàn),已經響起咚咚戰(zhàn)鼓,蓄勢待發(fā)了。
當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急,能源問題日益成為制約國際社會經濟發(fā)展的瓶頸時,越來越多的國家開始實行"陽光計劃",開發(fā)太陽能資源,尋求經濟發(fā)展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機構也開始轉向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下,各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資,擴大生產,以爭一席之地。
隨著近幾年國內光伏行業(yè)的快速發(fā)展,光伏產業(yè)鏈逐漸向兩頭延伸,現在我國已經形成了完整的光伏產業(yè)鏈。目前,行業(yè)已到國內光伏企業(yè)引領全球技術進步的階段:由于光伏行業(yè)的核心是將太陽能轉化為電能,所以如果要提高效率、降低成本,進而達到完全平價上網,就必須要在光伏電池和組件的產業(yè)鏈上實現技術革新,以達到提質增效的規(guī)?;瘧?。
近年來,中國光伏裝機終端市場的快速發(fā)展有效拉動了對產業(yè)上游包括硅片在內的原材料的需求,中國光伏硅片市場規(guī)模發(fā)展迅速。我國光伏硅片產量呈現上升的態(tài)勢,2019年我國光伏硅片產量為134.6GW,而2022年上升至357GW。太陽能電池的轉換效率指在外部回路上連接最佳負載電阻時的最大能量轉換效率,等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉換效率是衡量電池質量和技術水平的重要參數,它與電池的結構、結特性、材料性質、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關。
根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國光伏電池行業(yè)市場分析與投資咨詢報告》顯示:
天合光能、中來股份、晶澳科技等上市公司紛紛擴張TOPCon電池產能。不少頭部企業(yè)的TOPCon電池項目已開始投產。目前晶科能源一期16GW的TOPCon電池項目已建成滿產。下半年,晶科能源合肥二期8GW、尖山二期11GW電池項目也將陸續(xù)投產。
2023年2月28日,國家統(tǒng)計局發(fā)布《中華人民共和國2022年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》報告顯示,2022年全年太陽能電池(光伏電池)產量3.4億千瓦,增長46.8%。2023年一季度,中國太陽能電池出口突破900億元,增長23.6%。2023年8月28日至9月1日,在十四屆全國人大常委會第五次會議上的《國務院關于今年以來國民經濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況的報告》報告指出。其中電動載人汽車、鋰離子蓄電池、太陽能電池“新三樣”出口合計增長52.4%。
光伏行業(yè)高速發(fā)展,技術不斷升級起著最為重要的作用。TOPCon是目前產業(yè)化較快的技術路線。根據中國光伏行業(yè)協會統(tǒng)計,2021年PERC電池片市場占比約91%,異質結、TOPCon合計占比不足3%。預計到2025年,以異質結和TOPCon為代表的超高效電池技術占比合計將接近40%,到2030年有望超過75%。
太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業(yè)、商業(yè)、農業(yè)、 通信、家用電器以及公用設施等部門,尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農村使用,以節(jié)省造價很貴的輸電線路。但是在現階段,它的成本還很高,發(fā)出1kW電需要投資上萬美元,因此大規(guī)模使用仍然受到經濟上的限制。市場上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產的。
由于單晶硅電池生產能耗大,一些專家認為現有單晶硅電池生產能耗大于其生命周期內捕獲的太陽能,是沒有價值的。最樂觀的估計是需要10年左右時間,使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經還原,融化后拉單晶得到的。生產過程能耗大,產生的有毒有害物質多,環(huán)境污染嚴重。國外紛紛將其轉移到中國生產。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產線。
從長遠來看,隨著太陽能電池制造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發(fā)明,各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求,太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法,可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。
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2022-2027年中國光伏電池行業(yè)市場分析與投資咨詢報告
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