我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)刷新世界紀(jì)錄 大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破 光伏組件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析報(bào)告

• 李波 2024年2月26日 來(lái)源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 1227 80
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據(jù)南京大學(xué)消息，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經(jīng)國(guó)際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試，其穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)24.5%，刷新此類(lèi)組件的世界紀(jì)錄，也為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)論文2月23日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

據(jù)南京大學(xué)消息，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經(jīng)國(guó)際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試，其穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)24.5%，刷新此類(lèi)組件的世界紀(jì)錄，也為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)論文2月23日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

據(jù)譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽(yáng)能電池的重點(diǎn)研發(fā)方向之一。和傳統(tǒng)晶硅材料相比，鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄，具有可彎曲、半透明等良好特性，應(yīng)用場(chǎng)景更豐富。近年來(lái)，譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦，取得小面積電池光電轉(zhuǎn)化效率28%、大面積疊層組件光電轉(zhuǎn)化效率21.7%等成果。

“疊層組件由帶隙不同的子電池堆疊而成，窄帶隙子電池能夠吸收寬帶隙子電池吸收不了的光，理論上，疊層組件的光電轉(zhuǎn)化效率應(yīng)該更高，21.7%這個(gè)結(jié)果顯然不能令人滿(mǎn)意?！闭撐墓餐谝蛔髡摺⒛暇┐髮W(xué)2019級(jí)直博生高寒告訴記者，實(shí)驗(yàn)室制備的小面積電池只有1平方厘米左右，而真正具有商用價(jià)值的是組件，所以必須突破大面積疊層組件的效率關(guān)。

難點(diǎn)在于窄帶隙鈣鈦礦薄膜的生產(chǎn)工藝?！罢瓗垛}鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程太快，不好控制，大面積制備時(shí)，會(huì)出現(xiàn)薄膜不均勻的問(wèn)題。而且鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程上下不同步，容易導(dǎo)致薄膜的底部產(chǎn)生大量缺陷?！备吆f(shuō)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，譚海仁課題組在前驅(qū)體溶液中加入了甘氨酰胺鹽酸鹽，它能夠減緩鈣鈦礦的結(jié)晶速率，將薄膜的制備時(shí)間延長(zhǎng)到原來(lái)的10倍左右，并且能自發(fā)誘導(dǎo)修復(fù)底部缺陷。

高寒表示，用這種辦法制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜，與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結(jié)合后，所形成的疊層組件面積達(dá)20.25平方厘米。經(jīng)過(guò)國(guó)際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試，該組件取得24.5%的光電轉(zhuǎn)化效率，相關(guān)數(shù)據(jù)被國(guó)際《太陽(yáng)能電池效率表》收錄，目前尚無(wú)同類(lèi)組件打破該紀(jì)錄。

譚海仁表示，此次突破為后續(xù)發(fā)展打下了技術(shù)基礎(chǔ)，“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件，向著產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)踏實(shí)前進(jìn)?！?/p>

由于單片太陽(yáng)電池輸出電壓較低，加之未封裝的電池由于環(huán)境的影響電極容易脫落，因此必須將一定數(shù)量的單片電池采用串、并聯(lián)的方式密封成太陽(yáng)電池組件，以避免電池電極和互連線(xiàn)受到腐蝕，另外封裝也避免了電池碎裂，方便了戶(hù)外安裝，封裝質(zhì)量的好壞決定了太陽(yáng)電池組件的使用壽命及可靠性。

太陽(yáng)電池組件是由高效晶體硅太陽(yáng)能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。具有使用壽命長(zhǎng)，機(jī)械抗壓外力強(qiáng)等特點(diǎn)。太陽(yáng)電池常規(guī)組件的結(jié)構(gòu)形式有下列幾種，玻璃殼體式結(jié)構(gòu)、底盒式組件、平板式組件、無(wú)蓋板的全膠密封組件。

由于單體太陽(yáng)電池本身易破碎，易被腐蝕，若直接暴露在大氣中，光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)由于潮濕、灰塵、酸雨等的影響而下降，以致?lián)p壞失效。因此,太陽(yáng)電池一般都必須通過(guò)膠封、層壓等方式封裝成平板式構(gòu)造再投人使用。太陽(yáng)電池組件要求：①有一定的標(biāo)稱(chēng)工作電流輸出功率。

②工作壽命長(zhǎng)，要求組件能正常工作20~30年，因此要求組件所使用的材料，零部件及結(jié)構(gòu)，在使用壽命上互相一致，避免因一處損壞而使整個(gè)組件失效。③有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,能經(jīng)受在運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中發(fā)生的沖突，振動(dòng)及其他應(yīng)力。④組合引起的電性能損失小，組合成本低。

光伏組件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

進(jìn)入“十四五”，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組、光伏組件將逐步迎來(lái)集中退役，隨之面臨關(guān)鍵部件的批量化處置問(wèn)題。以光伏為例，我國(guó)是光伏組件制造和應(yīng)用大國(guó)，組件產(chǎn)量占全球的四分之三以上，在應(yīng)用方面，新增和累計(jì)裝機(jī)容量均連續(xù)多年保持全球第一的地位。

截至2021年底，我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到3.06億千瓦，若以每塊光伏組件300瓦、體積0.066立方米、重量19千克來(lái)計(jì)算，即使僅考慮目前我國(guó)已有的裝機(jī)容量，當(dāng)全部光伏電站25年運(yùn)行期滿(mǎn)后，廢棄的光伏組件將產(chǎn)生約6700萬(wàn)立方米、約2000萬(wàn)噸的固體廢物。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年國(guó)內(nèi)光伏組件行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》顯示：

光伏發(fā)電在很多國(guó)家已成為清潔、低碳、同時(shí)具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)的能源形式，光伏開(kāi)始進(jìn)入全面平價(jià)期，全球光伏市場(chǎng)開(kāi)啟新一輪增長(zhǎng)。

數(shù)據(jù)顯示，2013年全球光伏累計(jì)裝機(jī)容量為140.51GW，2022年全球光伏累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)1053.12GW。隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨罄^續(xù)增加，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)有望繼續(xù)發(fā)展壯大。2022年我國(guó)光伏組件行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模2699.04億元，同比增長(zhǎng)85.22%。

2022年我國(guó)光伏組件行業(yè)市場(chǎng)均價(jià)1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增長(zhǎng)了14.7%。隆基、天合、晶科、晶澳等行業(yè)龍頭紛紛進(jìn)行垂直一體化布局。2022 年，光伏一體化龍頭企業(yè)毛利率均高于10%。

中國(guó)政府加強(qiáng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的承諾，將光伏產(chǎn)業(yè)納入可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略的核心。中國(guó)繼續(xù)在技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新方面取得重要進(jìn)展，推動(dòng)了高效能太陽(yáng)能電池和組件的市場(chǎng)份額。中國(guó)仍然是全球光伏組件生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者，出口到世界各地，同時(shí)也在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)。2022年我國(guó)光伏組件行業(yè)產(chǎn)量288.7GW，進(jìn)口量3.5GW，出口量153.6GW，國(guó)內(nèi)光伏組件行業(yè)需求量138.6GW。

政府政策、技術(shù)創(chuàng)新和全球市場(chǎng)需求的推動(dòng)都在推動(dòng)這一行業(yè)的不斷壯大。隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨罄^續(xù)增加，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)有望繼續(xù)發(fā)展壯大。

2022年我國(guó)光伏組件行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模2699.04億元，同比增長(zhǎng)85.22%。2022年我國(guó)光伏組件行業(yè)市場(chǎng)均價(jià)1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增長(zhǎng)了14.7%。

近年來(lái)下游需求持續(xù)向好、企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)意愿強(qiáng)烈。2017-2021年中國(guó)工業(yè)硅產(chǎn)量整體呈上升趨勢(shì)，由2017年的220萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2021年的261萬(wàn)噸，增長(zhǎng)幅度達(dá)到41萬(wàn)噸。

2022年上半年中國(guó)工業(yè)硅產(chǎn)量為143.6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)26.9%。雖然我國(guó)是全球最大的工業(yè)硅生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)，但仍存在高品質(zhì)硅石依賴(lài)進(jìn)口、供應(yīng)保障不足、產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)困難的局面。

光伏組件行業(yè)發(fā)展前景及規(guī)劃分析

國(guó)家能源局發(fā)布的《<關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案>案例解讀》提及，推動(dòng)退役風(fēng)電機(jī)組、光伏組件回收處理技術(shù)和相關(guān)新產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全生命周期閉環(huán)式綠色發(fā)展。下一步，將加快政策與標(biāo)準(zhǔn)制定，盡快完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、認(rèn)證體系等，確立合理的商業(yè)模式。

國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)由國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局起草的《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》?！秾?shí)施方案》錨定到2030年我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上的目標(biāo)，重點(diǎn)針對(duì)影響新能源大規(guī)模、高比例發(fā)展的政策堵點(diǎn)、痛點(diǎn)、空白點(diǎn)等，提出切實(shí)可行、具備操作性的政策措施。

此后，國(guó)家能源局組織編寫(xiě)了案例解讀材料， 對(duì)各政策點(diǎn)的背景、目的，已經(jīng)出臺(tái)措施及下一步政策落實(shí)方向等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

中研普華通過(guò)對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶(hù)提供一攬子信息解決方案和咨詢(xún)服務(wù)，最大限度地幫助客戶(hù)降低投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

想要了解更多最新的專(zhuān)業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年國(guó)內(nèi)光伏組件行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》。

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  2023-2028年國(guó)內(nèi)光伏組件行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告

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