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光伏產(chǎn)業(yè)是當(dāng)前國(guó)際能源競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。近幾年來(lái)，光伏發(fā)電技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，迭代速度加快，已由常規(guī)鋁背場(chǎng) (BSF) 太陽(yáng)電池技術(shù)轉(zhuǎn)向背鈍化 (PERC) 太陽(yáng)電池技術(shù)、由砂漿切割技術(shù)轉(zhuǎn)向金剛線切割技術(shù)、由多晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)向單晶硅太陽(yáng)電池，每一輪技術(shù)變革都預(yù)示著跟不上技術(shù)變革步伐、應(yīng)對(duì)不力的光伏企業(yè)將面臨被淘汰出局的境地。

因此，科學(xué)判斷下一階段光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，分析光伏發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化走向，對(duì)光伏企業(yè)乃至光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文基于當(dāng)前涌現(xiàn)出的各類光伏發(fā)電技術(shù)路線的情況進(jìn)行了分析，從不同方向?qū)ξ磥?lái)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1 未來(lái)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

1.1 PERC晶體硅太陽(yáng)電池是目前市場(chǎng)占有率最高的太陽(yáng)電池類型，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，且仍有進(jìn)步空間

目前市場(chǎng)主流的太陽(yáng)電池技術(shù)為 p 型 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)，從設(shè)備和材料上均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化批量供應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，生產(chǎn)成本相對(duì)較低。2020 年，PERC 晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本已降至0.75 元 /W。從產(chǎn)品性能來(lái)看，2020 年，PERC 單晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化平均光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到22.8%，2021 年有望超過(guò) 23%，并且未來(lái)仍有望以年均 0.3 個(gè)百分點(diǎn)的速率提升。據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)(CPIA) 的數(shù)據(jù)顯示：2020 年，PERC 晶體硅太陽(yáng)電池的市場(chǎng)占有率將達(dá)到 86.4%；2025 年之前，其將仍是市場(chǎng)主流的太陽(yáng)電池技術(shù)，預(yù)計(jì) 2025 年 PERC晶體硅太陽(yáng)電池的市場(chǎng)占有率仍將在 65% 以上。

1.2 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)是未來(lái)太陽(yáng)電池技術(shù)的重要發(fā)展方向

從未來(lái)太陽(yáng)電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著以 n 型隧穿氧化層鈍化接觸 (n-TOPCon) 單晶硅太陽(yáng)電池和異質(zhì)結(jié) (HJT) 單晶硅太陽(yáng)電池為代表的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池新建生產(chǎn)線的逐步投產(chǎn)、生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大、設(shè)備和材料的國(guó)產(chǎn)化率逐步提升、設(shè)備價(jià)格和生產(chǎn)成本的逐步下降、產(chǎn)品性能和競(jìng)爭(zhēng)力的逐步提升，以及生產(chǎn)工藝的逐步優(yōu)化，該類太陽(yáng)電池將憑借比 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池更高的光電轉(zhuǎn)換效率和更低的衰減率快速提升其市場(chǎng)份額。2020-2030 年各種太陽(yáng)電池技術(shù)的市場(chǎng)占有率的變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)如圖 1 所示。

由圖 1 可知，根據(jù) CPIA 預(yù)測(cè)，至 2023 年，所有 n 型晶體硅太陽(yáng)電池的總市場(chǎng)份額將會(huì)提升至約 17.6%，分析可知，在 2028-2029 年期間，n 型晶體硅太陽(yáng)電池將超越 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池成為未來(lái)太陽(yáng)電池技術(shù)的主導(dǎo)，并且考慮到光伏技術(shù)進(jìn)步較快的特點(diǎn)，該時(shí)間點(diǎn)很可能提前。

1.3 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)是有望快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)

在包含 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池、HJT 單晶硅太陽(yáng)電池、IBC 單晶硅太陽(yáng)電池在內(nèi)的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)中，雖然 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池和 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池均已形成了吉瓦級(jí)生產(chǎn)能力，但二者的實(shí)際產(chǎn)量卻較低，尚處于量產(chǎn)驗(yàn)證階段；IBC 單晶硅太陽(yáng)電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，目前生產(chǎn)企業(yè)主要以美國(guó) SunPower 公司為主，且國(guó)內(nèi)僅有數(shù)條實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，并未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。而相對(duì) HJT 單晶硅太陽(yáng)電池而言，n-TOPCon單晶硅太陽(yáng)電池有望更快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池的發(fā)展優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下 2 個(gè)方面。

1) n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池工藝產(chǎn)線的兼容性高，其可與 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池的高溫制備工藝產(chǎn)線相兼容?，F(xiàn)有的 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池工藝產(chǎn)線只需要添加 B 擴(kuò)散設(shè)備及 PECVD－poly 三合一設(shè)備即可升級(jí)為 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池工藝產(chǎn)線。而 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池工藝則與現(xiàn)有的PERC 晶體硅太陽(yáng)電池工藝完全不同，因此，基于行業(yè)現(xiàn)有的巨量 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池產(chǎn)能，未來(lái)更易接受的光伏發(fā)電技術(shù)路線是充分利用現(xiàn)有產(chǎn)線升級(jí)成 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池產(chǎn)線。

2) 從現(xiàn)階段來(lái)看，n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)更明顯。從產(chǎn)品性能來(lái)看，n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池也能實(shí)現(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)換效率，且其與 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率之間的差距并不明顯。

2020-2030 年 2 類單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化平均光電轉(zhuǎn)換效率的變化趨勢(shì)如表 1 所示。

從表 1 可以看出，2020 年，n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化平均光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到23.5%，僅比 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化平均光電轉(zhuǎn)換效率低 0.3 個(gè)百分點(diǎn)；而到 2030 年，二者之間的差距將會(huì)保持在 0.2 個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)。從最高光電轉(zhuǎn)換效率來(lái)看，2021 年，晶科能源控股有限公司 ( 下文簡(jiǎn)稱為“晶科”) 研發(fā)的大面積 n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 24.90%，也僅比漢能移動(dòng)能源控股集團(tuán)有限公司 ( 下文簡(jiǎn)稱為“漢能”)創(chuàng)世界紀(jì)錄的 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率 (25.11%) 低 0.21 個(gè)百分點(diǎn)。

從投資設(shè)備成本來(lái)看，2020 年時(shí)，n-TOPCon單晶硅太陽(yáng)電池的設(shè)備投資成本為 2.5 億元 /GW，僅比 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池的高 0.5 億元 /GW，而 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的設(shè)備投資成本則高達(dá) 4～5 億元 /GW。

從生產(chǎn)成本來(lái)看，n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池也使用高溫漿料，且漿料耗量與 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池相比，增幅不明顯。HJT 單晶硅太陽(yáng)電池使用低溫漿料，價(jià)格較高，且漿料耗量大；此外，生產(chǎn)該類太陽(yáng)電池需使用靶材，高設(shè)備投資帶來(lái)的折舊成本反而更高，因此該類太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本相對(duì)更高。據(jù)賽迪智庫(kù)集成電路研究所 ( 下文簡(jiǎn)稱為“賽迪智庫(kù)”) 測(cè)算，2020 年n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本為 0.934元 /W，比 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的低 0.340 元 /W。不同太陽(yáng)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化比較如表 2 所示。

1.4 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)是有望在未來(lái) 2～3 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)　

2020 年，HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的市場(chǎng)占有率仍較低，僅約為 1.5%。但預(yù)計(jì) 2021 年 Q2-Q3，在新建 HJT 項(xiàng)目中對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)有驗(yàn)證結(jié)果，屆時(shí)國(guó)產(chǎn)化的更大產(chǎn)能的核心設(shè)備，比如化學(xué)氣相沉積 (CVD) 設(shè)備和物理氣相沉積 (PVD) 設(shè)備，也將進(jìn)一步成熟。因此，預(yù)計(jì)2021 年下半年 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)能擴(kuò)充將達(dá)到吉瓦級(jí)，2022 年 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池將會(huì)出現(xiàn)單個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模達(dá)幾吉瓦的產(chǎn)業(yè)化情景，其市場(chǎng)占有率也將持續(xù)提升。

隨著設(shè)備廠商的技術(shù)進(jìn)步 ( 如提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)節(jié)拍 )、銀漿及靶材的國(guó)產(chǎn)化、硅片的薄片化 ( 厚度降至 120～130 μm、n 型硅片的溢價(jià)降低 )，這些因素將共同推動(dòng)HJT 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)的真實(shí)降本，使其量產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步凸顯。

1.4.1 設(shè)備折舊

隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備的降本與提效，2020 年時(shí) 4～5 億元 /GW 的設(shè)備投資額仍有較大的降本空間。一方面，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)指標(biāo)，能夠提升 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率和量產(chǎn)的穩(wěn)定性；另一方面，通過(guò)增加單臺(tái)設(shè)備的產(chǎn)能和提高設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，可降低初始投資成本和 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的綜合成本，進(jìn)而提升 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池量產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

從 2020 年底通威集團(tuán)有限公司 ( 下文簡(jiǎn)稱為“通威”) 的金堂基地 1 GW HJT 量產(chǎn)項(xiàng)目公開(kāi)招標(biāo)的結(jié)果中可以看出，HJT 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)在單位價(jià)格、國(guó)產(chǎn)化率、生產(chǎn)節(jié)拍上均有提升。從單位價(jià)格上來(lái)看，該招標(biāo)結(jié)果已低于 4.5億元 /GW 的水平。從國(guó)產(chǎn)化率來(lái)看，除了在清洗制絨環(huán)節(jié)有一半設(shè)備采用日本 YAC 公司的設(shè)備外，其余所有設(shè)備均為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，國(guó)產(chǎn)化率已超過(guò) 95%，接近 100%。

從設(shè)備投資成本來(lái)看，2020 年 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的設(shè)備投資成本仍約為 4.5 億元 /GW，雖相比 2019 年時(shí)的 10 億元 /GW 有較大降幅，但仍是PERC 晶體硅太陽(yáng)電池設(shè)備投資成本的 2倍以上。預(yù)計(jì) 1～2 年后，隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備在新建投產(chǎn)線逐步穩(wěn)定的生產(chǎn)，以及產(chǎn)能的逐步提升，設(shè)備投資成本有望降至 3 億元 /GW 以下。

1.4.2 漿料

減少銀漿的消耗量和提高低溫銀漿的國(guó)產(chǎn)化率是降低 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池成本的 2 個(gè)重要方面。

1) 無(wú)主柵、多主柵技術(shù)在 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池及光伏組件上的應(yīng)用，使銀漿的消耗量快速減少。研究顯示，多主柵技術(shù)可使太陽(yáng)電池端的光電轉(zhuǎn)換效率提升約 0.2%，可節(jié)省 25%～35% 正面銀漿的消耗量 [1]，將多主柵技術(shù)應(yīng)用于 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池同樣可有效降低銀漿消耗量。采用5BB 技術(shù)的單片 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的銀漿消耗量約為 300 mg、銀漿成本約為 1.9～2.1 元 / 片，采用 MBB 技術(shù)的銀漿成本約為 1.1～1.2 元 / 片。2020-2030 年低溫漿料消耗量的變化趨勢(shì)如圖 2所示。

2)“銀包銅技術(shù)”的商業(yè)化量產(chǎn)，將使銀漿消耗量降低 30%。

3) 提升串焊設(shè)備的精度，減小銀漿主柵上焊接點(diǎn) ( 銀漿主柵上耗銀量較高的部分 ) 的大小，可節(jié)省主柵上的銀漿消耗量。

4) 國(guó)產(chǎn)低溫銀漿，比如常州聚和新材料股份有限公司、蘇州晶銀新材料科技有限公司、浙江凱盈新材料有限公司等生產(chǎn)的低溫銀漿產(chǎn)量釋放，打破了日本的壟斷，相較于高溫漿料的溢價(jià)將大幅消失。

1.4.3 靶材

通過(guò)提升靶材利用率、實(shí)現(xiàn)靶材規(guī)模化回收、實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池背面以鋁摻雜的 ZnO 透明導(dǎo)電玻璃 (AZO) 替代和提升靶材國(guó)產(chǎn)化率 ( 如廣東先導(dǎo)稀材股份有限公司、長(zhǎng)沙壹納光電材料有限公司等生產(chǎn)的靶材 ) 等降本方式來(lái)降低 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的成本。

1.4.4 小結(jié)

預(yù)計(jì)到 2023 年，HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本將接近 PERC 晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本。2023 年達(dá)產(chǎn)的 HJT 單晶硅太陽(yáng)電池的成本估算如表 3 所示。

1.5 薄膜太陽(yáng)電池有其特殊應(yīng)用場(chǎng)景，但仍不足以撼動(dòng)晶體硅太陽(yáng)電池在市場(chǎng)中的主流地位

從市場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，薄膜太陽(yáng)電池及光伏組件雖有其獨(dú)占市場(chǎng)，但規(guī)模較為有限。下文對(duì)其應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行分析。

1) 光伏建筑一體化 (BIPV) 市場(chǎng)。薄膜太陽(yáng)電池的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是其適合制作為與建筑結(jié)合的光伏組件，即能實(shí)現(xiàn) BIPV?？筛鶕?jù)需要制作成透光率不同的雙層玻璃封裝的剛性薄膜光伏組件，從而實(shí)現(xiàn)部分代替玻璃幕墻，而采用不銹鋼和聚合物襯底的柔性薄膜光伏組件可用于建筑屋頂?shù)刃枰煨偷牟糠帧?/span>

一方面，薄膜太陽(yáng)電池具有漂亮的外觀，且能夠發(fā)電；另一方面，用于薄膜太陽(yáng)電池的透明導(dǎo)電薄膜 (TCO) 能很好地阻擋外部紅外射線的進(jìn)入和內(nèi)部熱能的散失，而雙層玻璃中間的 PVB 或 EVA 能夠有效隔斷能量的傳導(dǎo)，起到與低輻射玻璃相同的功能 [2]。在土地價(jià)格昂貴的地區(qū)，BIPV 是解決土地成本過(guò)高和減少電力輸送路徑的最佳方案。

2) 承載能力較弱的屋頂市場(chǎng)。薄膜光伏組件具有輕量化的特點(diǎn)，因此在一些不適宜安裝晶體硅光伏組件的屋頂上仍能夠架設(shè)采用薄膜光伏組件的光伏發(fā)電系統(tǒng)。以漢能生產(chǎn)的柔性銅銦鎵錫(CIGS) 薄膜光伏組件為例，其每平方米重量不超過(guò) 4 kg，非常適用于工業(yè)廠房、物流倉(cāng)儲(chǔ)、機(jī)場(chǎng)、車站、展館、體育場(chǎng)館等荷載較小的輕鋼屋頂；而常規(guī)晶體硅光伏組件每平方米的重量超過(guò)11 kg，不適用于這些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國(guó)約 80% 的工業(yè)廠房及倉(cāng)庫(kù)屋頂為輕鋼屋頂，其中荷載余量小于 15 kg/m2 的屋頂占 86%，無(wú)法安裝采用傳統(tǒng)的晶體硅光伏組件或玻璃基光伏組件的光伏發(fā)電系統(tǒng)，因此該市場(chǎng)是輕薄柔性薄膜光伏組件的獨(dú)占市場(chǎng)。按 2014 年統(tǒng)計(jì)的存量及增量屋頂面積中 20% 的安裝面積計(jì)算，薄膜光伏組件的需求大于 50 GW。

3) 移動(dòng)能源市場(chǎng)。由于薄膜太陽(yáng)電池可以使用不銹鋼或聚合物襯底來(lái)生產(chǎn)柔性薄膜光伏組件，因此通過(guò)將薄膜發(fā)電技術(shù)與電子信息產(chǎn)品、交通工具 ( 如輪船、房車等 )、戶外用品、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域的數(shù) 10 種產(chǎn)品相結(jié)合，可以創(chuàng)造出具有廣闊市場(chǎng)前景的新興市場(chǎng)，即移動(dòng)能源市場(chǎng)。

但目前上述 3 種市場(chǎng)的應(yīng)用空間較為有限，主要體現(xiàn)在：1) BIPV 市場(chǎng)中，光伏組件與建材相結(jié)合，與建筑的設(shè)計(jì)、施工方面的結(jié)合更緊密，但相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)管措施尚空缺，也尚未形成成熟的商業(yè)模式，目前僅在部分商用與公用建筑上有示范性應(yīng)用，離大規(guī)模應(yīng)用階段尚需一段時(shí)間。與此同時(shí)，在碳達(dá)峰、碳中和背景下，最具有增長(zhǎng)潛力的 BIPV 市場(chǎng)，晶體硅光伏組件企業(yè)也在積極進(jìn)入，憑借其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)搶占柔性薄膜光伏組件的應(yīng)用市場(chǎng)空間。

2) 承載能力較弱的屋頂市場(chǎng)在整個(gè)光伏市場(chǎng)所占份額并不高。3) 移動(dòng)能源市場(chǎng)雖然整體量大，但單體規(guī)模小，以瓦為單位，且產(chǎn)品價(jià)格偏高，僅面向特殊需求，總體來(lái)看其市場(chǎng)需求在吉瓦量級(jí)。綜上所述可知，薄膜光伏組件的應(yīng)用市場(chǎng)空間相對(duì)有限。

從光伏行業(yè)當(dāng)前的實(shí)際情況也能看到，除美國(guó) First Solar 公司外，大部分薄膜光伏組件企業(yè)為百兆瓦量級(jí)，年均出貨量不超過(guò) 100 MW，這與晶體硅光伏組件企業(yè)動(dòng)輒 10 GW 以上的出貨量相比差距明顯。

從技術(shù)角度對(duì)各種太陽(yáng)電池技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1) 目前薄膜太陽(yáng)電池的性價(jià)比較低。目前已經(jīng)量產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)電池，包括硅基薄膜太陽(yáng)電池、CIGS 薄膜太陽(yáng)電池、碲化鎘 (CdTe) 薄膜太陽(yáng)電池、砷化鎵 (GaAs) 薄膜太陽(yáng)電池等，在產(chǎn)品性價(jià)比上均無(wú)法同晶體硅太陽(yáng)電池相競(jìng)爭(zhēng)。目前，相較于晶體硅太陽(yáng)電池，硅基薄膜太陽(yáng)電池在產(chǎn)品性能與生產(chǎn)成本方面均無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，且其技術(shù)提升空間有限，因此相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)相繼減產(chǎn)或退出了該領(lǐng)域。

GaAs 薄膜太陽(yáng)電池具有超高光電轉(zhuǎn)換效率，單結(jié)的實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 29.1%，雙結(jié)的實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 32.9%，六結(jié)的實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到39.2%；但 GaAs 薄膜太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本較高，目前主要應(yīng)用在對(duì)成本不敏感的軍事、航空航天等領(lǐng)域。主流的量產(chǎn)薄膜太陽(yáng)電池，如 CIGS 薄膜太陽(yáng)電池和 CdTe 薄膜太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率均低于晶體硅光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率。

有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池的制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但受光電轉(zhuǎn)換效率較低的影響，近些年來(lái)發(fā)展緩慢，導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)換效率提升空間有限。疊層太陽(yáng)電池的工藝復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化面臨較大難題。因此，在與晶體硅光伏組件重合的市場(chǎng)領(lǐng)域，薄膜太陽(yáng)電池的競(jìng)爭(zhēng)力較弱。

2020-2030 年各種太陽(yáng)電池及光伏組件技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率的變化趨勢(shì)如表 4 所示。

2) 薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)的封閉性特點(diǎn)使其在競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。晶體硅光伏組件的市場(chǎng)占有率高、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且參與企業(yè)眾多，僅在中國(guó)就有上千家企業(yè)，通過(guò)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步為晶體硅太陽(yáng)電池的技術(shù)創(chuàng)新與成本下降貢獻(xiàn)了力量，科研機(jī)構(gòu)也相繼轉(zhuǎn)向高效晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)的研發(fā)。

而薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)由于前期投入大、技術(shù)門檻高、產(chǎn)業(yè)鏈短，并且工藝高度集成于設(shè)備，使參與企業(yè)屈指可數(shù)，近幾年更是有多家企業(yè)相繼退出薄膜太陽(yáng)電池的研發(fā)和生產(chǎn)，如中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司、德國(guó)的Wurth Solar 公司等。該類太陽(yáng)電池技術(shù)的封閉性特點(diǎn)使其生產(chǎn)工藝掌握在少部分企業(yè)手中，相對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池而言，薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)進(jìn)步的推手力量單薄，這為薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)發(fā)展帶來(lái)了一定風(fēng)險(xiǎn)。

眾所周知，在平板顯示行業(yè)發(fā)展初期，盡管等離子顯示 (PDP) 技術(shù)相對(duì)薄膜晶體管液晶顯示 (TFT-LCD) 技術(shù)有較大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但正是由于后者的參與企業(yè)數(shù)量多、范圍廣，而前者僅有日本松下公司一家企業(yè)在推動(dòng)，最終導(dǎo)致PDP 技術(shù)被市場(chǎng)淘汰。同樣，薄膜太陽(yáng)電池也需要警惕此類市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，薄膜太陽(yáng)電池尚不足以撼動(dòng)晶體硅太陽(yáng)電池的市場(chǎng)主流地位。

1.6 鈣鈦礦太陽(yáng)電池有較大發(fā)展?jié)摿?，但商業(yè)化仍有技術(shù)問(wèn)題待解決

2009 年首次制得鈣鈦礦太陽(yáng)電池時(shí)，其光電轉(zhuǎn)換效率僅為 3.8%，經(jīng)過(guò) 10 余年的發(fā)展，鈣鈦礦太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率已高達(dá)25.5%，鈣鈦礦 / 硅疊層太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到 29.52%，其光電轉(zhuǎn)換效率增速在太陽(yáng)電池行業(yè)中獨(dú)樹(shù)一幟。鈣鈦礦太陽(yáng)電池除光電轉(zhuǎn)換效率高且提升迅猛之外，還兼具原材料豐富、成本低、技術(shù)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、制造過(guò)程低碳環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

近期的相關(guān)研究更是提升了鈣鈦礦太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性和大面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，使該太陽(yáng)電池技術(shù)成為太陽(yáng)電池領(lǐng)域中最令人期待也是最重要的技術(shù)新方向之一。但鈣鈦礦太陽(yáng)電池及光伏組件的商業(yè)化仍存在障礙，具體體現(xiàn)在：

1) 大尺寸鈣鈦礦光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率亟待提升。目前，擁有較高光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽(yáng)電池的尺寸均極小，因此如何把大尺寸、組件級(jí)別的鈣鈦礦光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率提升到與小尺寸時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率持平，同時(shí)使光伏組件保持一定的性能穩(wěn)定性，是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)心的問(wèn)題。

2) 材料本身的光致衰減問(wèn)題仍待突破。造成鈣鈦礦光伏組件性能不穩(wěn)定的因素主要包括鈣鈦礦在濕熱環(huán)境下其晶相傾向于由立方相(高性能)向斜方相 ( 低性能 ) 轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致光伏組件的電性能下降；在長(zhǎng)期光照情況下，鈣鈦礦容易發(fā)生離子遷移，使其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起該類光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率降低。由于這屬于鈣鈦礦材料本身的特性，解決難度很大。

3) 商業(yè)化鈣鈦礦太陽(yáng)電池和光伏組件的開(kāi)發(fā)面臨挑戰(zhàn)。制作中等尺寸 ( 面積約為 10 cm2) 的光伏組件可使用絲網(wǎng)印刷、涂布和蒸發(fā)等方法，但大尺寸的鈣鈦礦太陽(yáng)電池和光伏組件的生產(chǎn)對(duì)工藝的速度、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性都有更高的要求，這使進(jìn)一步提高鈣鈦礦光伏組件的面積面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。

另外，鈣鈦礦光伏組件在不同領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)還需要考慮到特別的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的限制因素，包括基底類型、堆疊方式、各種材料、相應(yīng)的沉積方法、互聯(lián)和封裝條件，以及耐用性等因素。因此，總體來(lái)看，鈣鈦礦太陽(yáng)電池及光伏組件的商業(yè)化前景仍有很多障礙需要克服。

2 結(jié)論

本文基于當(dāng)前涌現(xiàn)出的各類光伏發(fā)電技術(shù)路線，對(duì)未來(lái)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了判斷及預(yù)測(cè)，并得出相關(guān)結(jié)論，以期為光伏企業(yè)選擇自身的技術(shù)路線提供參考。

1) PERC 晶體硅太陽(yáng)電池是目前市場(chǎng)占有率最高的太陽(yáng)電池類型，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，且仍有進(jìn)步空間。

2) n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)是未來(lái)太陽(yáng)電池技術(shù)的重要發(fā)展方向。

3) n-TOPCon 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)是有望快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)。

4) HJT 單晶硅太陽(yáng)電池技術(shù)是有望在未來(lái)2～3 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 n 型晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)。

5) 薄膜太陽(yáng)電池有其特殊應(yīng)用場(chǎng)景，但仍不足以撼動(dòng)晶體硅太陽(yáng)電池在市場(chǎng)中的主流地位。

6) 鈣鈦礦太陽(yáng)電池有較大發(fā)展?jié)摿?，但商業(yè)化仍有技術(shù)問(wèn)題待解決。