導讀：

行業(yè)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。

本文核心數(shù)據(jù)：光伏發(fā)電板塊上市公司研發(fā)費用;光伏發(fā)電相關論文發(fā)表數(shù)量。

全文統(tǒng)計口徑說明：1)論文發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計以“solar pv”、“solar photovoltaic”為關鍵詞，選擇“中國”、“論文”篩選。2)統(tǒng)計時間截至2022年8月29日。3)若有特殊統(tǒng)計口徑會在圖表下方備注。

光伏發(fā)電行業(yè)技術概況

1、技術原理及類型

(1)光伏發(fā)電行業(yè)技術原理

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術，其發(fā)電原理如下。

(2)光伏發(fā)電種類

光伏發(fā)電一般分為兩類：集中式發(fā)電和分布式發(fā)電，集中式發(fā)電主要為大型地面光伏系統(tǒng);分布式發(fā)電主要應用于商業(yè)/工業(yè)、建筑屋頂。

2、技術全景圖：主要為光伏電池技術路線

光伏發(fā)電行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈中游為電池片、電池組件和系統(tǒng)集成，其中各類光伏電池技術為重點技術路線。根據(jù)半導體材料的不同，光伏電池技術主要包括晶硅電池、薄膜電池以及疊層和新結(jié)構(gòu)電池(第三代電池)。

晶硅電池是研究最早、最先進入應用的第一代太陽能電池技術，按照材料的形態(tài)可分為單晶硅電池和多晶硅電池，其中單晶硅電池根據(jù)基體硅片摻雜不同又分為P型電池和N型電池。目前應用最為廣泛的單晶PERC電池即為P型單晶硅電池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太陽能電池技術主要是指N型單晶硅電池。

薄膜光伏電池分為硅基薄膜電池和化合物薄膜電池，以銅銦稼硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)和砷化鎵(GaAs)等的化合物薄膜電池為代表。

疊層、新結(jié)構(gòu)電池包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池等。

光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展歷程：電池技術路線演變拉動

光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展主要是由光伏電池技術路線演變拉動的，從以硅系電池為代表的第一代光伏電池、到以銅銦稼硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)和砷化鎵(GaAs)等材料的薄膜電池為代表的第二代光伏電池，如今光伏電池技術已發(fā)展至第三代，第三代光伏電池技術主要包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池等，具有薄膜化、轉(zhuǎn)換效率高、原料豐富且無毒的優(yōu)勢。

光伏發(fā)電行業(yè)技術政策背景：政策加持技術水平提升

近年來，我國出臺一系列光伏發(fā)電技術及研發(fā)的相關政策，通過政策指導，行業(yè)加快光伏發(fā)電技術的推廣和革新，促進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展現(xiàn)狀

1、光伏發(fā)電行業(yè)技術科研投入現(xiàn)狀

(1)國家重點研發(fā)計劃項目

據(jù)已公開的國家重點研發(fā)計劃項目，2018-2021年我國光伏發(fā)電技術相關國家重點研發(fā)計劃項目共計15項。

注：2019年未公布光伏發(fā)電技術相關國家重點研發(fā)計劃項目。

(2)A股上市企業(yè)研發(fā)費用

光伏發(fā)電行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，產(chǎn)品相對成熟，但行業(yè)整體研發(fā)投入水平較高。從A股市場來看，2017-2021年，我國光伏板塊上市公司研發(fā)總費用逐年增長，2022年第一季度，光伏板塊上市公司研發(fā)總費用約281.13億元。

2、光伏發(fā)電技術科研創(chuàng)新成果

(1)論文發(fā)表數(shù)量

從光伏發(fā)電相關論文發(fā)表數(shù)量來看，2010年至今我國光伏發(fā)電相關論文發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，可見光伏發(fā)電科研熱度持續(xù)走高。截至2022年8月，我國已有18289篇光伏發(fā)電相關論文發(fā)表。

注：統(tǒng)計時間截至2022年8月。

(2)技術創(chuàng)新熱點

通過創(chuàng)新詞云可以了解光伏發(fā)電行業(yè)內(nèi)最熱門的技術主題詞，分析該技術領域內(nèi)最新重點研發(fā)的主題。通過智慧芽提取該技術領域中近約5000條專利中最常見的關鍵詞，其中，光伏組件、太陽能、光伏板、太陽能板、光伏發(fā)電、太陽能電池板、逆變器等關鍵詞涉及的專利數(shù)量較多，說明光伏發(fā)電行業(yè)研發(fā)和創(chuàng)新重點集中于光伏組件和光伏板等領域。

(3)專利聚焦領域

從光伏發(fā)電專利聚焦的領域看，目前光伏發(fā)電專利聚焦領域較明顯，其主要聚焦于太陽能、光伏板、太陽能電池、光伏組件等。

主要光伏電池技術對比分析

從技術水平來看，硅、砷化鎵、磷化銦、碲化鎘和銅銦硒多元化合物(銅銦鎵硒是其典型代表)是可選光伏材料中綜合性能的最佳集合。而它們各方面性能的優(yōu)劣，直接導致了目前光伏電池技術百花齊放的現(xiàn)狀。

注：平均轉(zhuǎn)換效率均只記正面效率。

光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展痛點及突破

1、光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展痛點

(1)硅基光伏電池：P型電池轉(zhuǎn)換效率低

由于電池片的光電轉(zhuǎn)換效率直接影響整個光伏系統(tǒng)的效益，因此光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率十分重要，光電轉(zhuǎn)換效率的提升主要依靠技術更新?lián)Q代?，F(xiàn)階段，晶硅光伏電池面臨著轉(zhuǎn)換效率較低的問題，尤其是P型電池。

據(jù)德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)，PERC電池的理論極限效率為24.5%，PERC產(chǎn)線的量產(chǎn)效率已經(jīng)達到23%，逐步逼近理論極限效率。

(2)薄膜電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率低

薄膜光伏電池具有衰減低、重量輕、材料消耗少、制備能耗低、適合與建筑結(jié)合(BIPV)等特點，但薄膜電池面臨著量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率低的問題，性價比較低。

2、光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展突破

(1)N型電池技術突破P型電池極限轉(zhuǎn)換效率

相較于P型電池，N型電池技術少子壽命高、無光致衰減、弱光效應好且溫度系數(shù)小，轉(zhuǎn)換效率更高。面臨P型電池逐步逼近理論效率極限，N型電池技術能夠突破P型電池的理論效率極限并達到更高轉(zhuǎn)換效率。據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(CPIA)，2022-2023年N型電池技術的平均轉(zhuǎn)換效率就可以達到PERC電池的理論極限效率(24.5%)。

(2)鈣鈦礦電池可實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率

鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的第三代太陽能電池，鈣鈦礦材料的吸光能力強于晶硅材料，因此鈣鈦礦電池能夠?qū)崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。除了擁有高轉(zhuǎn)換效率，鈣鈦礦電池還具備價格低、投資小、制備簡單等優(yōu)勢。

光伏發(fā)電行業(yè)技術發(fā)展方向及趨勢：降本增效

2022年8月，工信部五部門聯(lián)合印發(fā)的《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》，提出通過5-8年時間，在太陽能裝備方面重點發(fā)展高效低成本光伏電池技術，包括推動TOPCon、HJT、IBC等晶體硅太陽能電池技術和鈣鈦礦、疊層電池組件技術產(chǎn)業(yè)化，開展新型高效低成本光伏電池技術研究和應用等。

可見，未來光伏發(fā)電技術將向著降本增效方向發(fā)展，一方面由于現(xiàn)有光伏電池逐漸逼近最高理論轉(zhuǎn)換效率，因此更高轉(zhuǎn)換效率的電池將成為光伏電池技術發(fā)展方向;另一方面，光伏組件轉(zhuǎn)換效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏電站建設成本，并最終降低光伏發(fā)電成本的關鍵因素。

「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」聚焦碳中和領域的政策、技術、產(chǎn)品等開展研究，瞄準國際科技前沿，服務國家重大戰(zhàn)略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有規(guī)劃科研攻關，促進碳中和技術成果轉(zhuǎn)化和推廣應用，為企業(yè)創(chuàng)新找到技術突破口，為各級政府提供碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略路徑管理咨詢和技術咨詢。院長徐文強博士畢業(yè)于美國加州大學伯克利分校，二十余年來一直深耕于低碳清潔能源和綠色材料領域的基礎研究、產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，擁有55項專利、33篇論文，并已將30多種產(chǎn)品推向市場，創(chuàng)造商業(yè)價值50+億元，專注于氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。