晶硅电池：引领光电高效时代，光伏产业应用新篇章 头豹词条报告系列

Leadleo.com 晶硅电池：引领光电高效时代，光伏产业应用新篇章头豹词条报告系列 孙 孙越·头豹分析师 2024-09-26未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 制造业/电气机械和器材制造业/输配电及控制设备制造/光伏设备及元器件制造 能源 行业： 行业定义 晶硅电池是一种利用晶体硅材料制成的太阳能电池，… AI访谈 行业分类 按照功能及应用场景的分类方式，晶硅电池行业可以… AI访谈 行业特征 晶硅电池的行业特征包括市场需求驱动、环保意识增… AI访谈 发展历程 晶硅电池行业 目前已达到4个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 晶硅电池行业规模暂无评级报告 AI访谈SIZE数据 政策梳理 晶硅电池行业相关政策5篇 AI访谈 竞争格局 AI访谈数据图表 摘要晶硅电池是一种高效率、可再生能源的产品，广泛应用于光伏发电领域。该行业的技术门槛较高，需要精确控制硅片的厚度，以确保电池的转换效率和使用寿命。随着全球可再生能源需求的快速增长，对晶硅电池的需求也在不断扩大。此外，环保意识的提升对晶硅电池行业的发展产生了深远影响，企业正在努力实现绿色生产，减少碳排放，并提高材料的利用效率。未来，随着光伏产业的规模持续扩大，晶硅电池的应用范围将进一步延伸，为行业的持续健康发展注入新的动力。 行业定义[1] 晶硅电池是一种利用晶体硅材料制成的太阳能电池，广泛应用于光伏发电领域。晶硅电池的生产过程包括将高纯度的硅原料在高温下熔融并制备成硅锭，随后通过精确切割和加工形成薄片，再经过多步骤的处理，如掺杂、光刻和电极制备，以确保其具备优异的光电转换性能。随着技术的进步，晶硅电池在生产过程中逐步引入先进的工艺，如PERC、TOPCon等新技术，以进一步提高转换效率和降低生产成本，使其在能源转型中占据重要 地位。 [1]1：https://cn.jssolar.c… 2：江苏锦尚新能源有限公司 行业分类[2] 按照功能及应用场景的分类方式，晶硅电池行业可以分为如下类别： 晶硅电池行业分类 P型电池 使用掺硼的硅片制备的太阳能电池，制作工艺相对简单，成本较低，长期以来是市场上的主导产品。应用场合广泛，从住宅到商业电站均有部署。技术成熟但接近其理论效率上限，整体市场份额正在减少。 N型电池 使用掺磷的硅片，具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点，被视为下一代主要技术，市场份额预计将因转化效率高而快速上升至50%以上。 PERC电池 钝化发射极和背面电池技术，使电池的效率提升0.5%-1%，单/多晶电池平均转换效率分别达到22.7%和19.4%，比传统Al-BSF有明显改善。目前在工业规模生产中占有重要位置，但已接近其效率极限。 晶硅电池分类 TOPCon电池 电池背面由一层超薄氧化硅（1~2nm）与一层磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜组成，二者共同形成钝化接触结构，拥有隧道氧化层和多晶硅薄膜的N型电池技术，提供更好的表面钝化，效率高。由于其潜在的高效率，市场前景广阔，尽管目前的产量还相对有限。 异质结电池 综合了N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用，拥有高效率和温度特性。目前量产效率普遍已在24%以上。虽然制造成本较高，但争议背后是对PERC成功产业化历程的不同理解，预计将在未来有更多的发展。 IBC/TBC电池 交叉指式背接触电池技术，将P/N结、基底与发射区的接触电极以交指形状做在电池背面，内部或背面接触的太阳能电池，具有高的效率和良好的美观性。用于需要优化空间使用和提高美学价值的高端应用，如建筑一体化。 [2]1：https://www.thepa… 2：https://www.sohu.… 3：搜狐网 行业特征[3] 晶硅电池的行业特征包括市场需求驱动、环保意识增强和持续的技术创新需求。 1市场需求驱动 随着对清洁能源的需求不断增加，光伏市场持续增长，推动了晶硅电池行业的快速发展。除了大型集中式 光伏电站的建设，分布式光伏晶硅电池在居民住宅、商业建筑、工业厂房等领域的应用也逐渐广泛。此外，在“一带一路”倡议等政策的推动下，中国晶硅电池企业积极开拓新兴市场，如东南亚、非洲、拉丁美洲等地区。这些地区的电力基础设施建设相对滞后，对清洁能源的需求潜力巨大，为中国晶硅电池行业 提供了广阔的市场空间。 2环保意识增强 环保政策的日益严格对晶硅电池行业的生产过程提出了更高的环保要求。晶硅电池生产过程中能源消耗较大，降低能源消耗不仅有助于减少企业的生产成本，也符合环保和可持续发展的要求。企业通过采用先进的节能技术和设备，优化生产流程和布局，提高能源利用效率。例如，在工厂设计中采用智能能源管理系统，实时监测和控制能源消耗；对生产设备进行节能改造，提高设备的能源转换效率；利用余热回收技术，将生产过程中产生的余热进行回收利用，用于供暖、热水供应等。 3持续的技术创新需求 为了提高电池的转换效率、降低成本并提升产品的竞争力，行业不断追求技术创新。一方面，主流技术如P型PERC电池技术在不断优化和改进，通过提升钝化工艺等手段提高开路电压，降低光损失，且转换效率仍有提升空间；另一方面，N型电池技术如TOPCon和HJT等也在快速发展，逐渐步入规模化量产阶段。这些新技术的研发和产业化应用需要大量的资金、人才和时间投入，对企业的技术实力和创新能力提出了很高要求。例如，TOPCon技术在实现产业化的过程中，企业需要攻克隧穿氧化层的制备、钝化接触的优化等技术难题，以提高电池的性能和良率。 [3]1：http://www.zhong… 2：TCL中环官网 启动期2000~2009 2000年初无锡尚德于、天合光能、英利绿色能源等企业相继成立，标志着中国光伏产业正式进入商 业化生产阶段。2007年中国晶硅电池产量达到1.1吉瓦，约占全球市场份额的35%。2008年全球金融危机促使中国政府推出经济刺激计划，支持国内光伏产业。2009年英利绿色能源在美国纽交所上 市，成为中国首个在美上市的光伏企业，其年产能达到600兆瓦。 此阶段开始有一定的自主研发能力，技术逐渐改进，市场逐步扩大。政府开始出台鼓励可再生能源发 展的政策，提供财政补贴和税收优惠，企业进入该领域，行业初具规模。 高速发展期2010~2019 2015年光伏发电“领跑者”计划启动，鼓励高效光伏技术的应用。2016年晶科能源成为全球最大的 太阳能组件供应商，年出货量达到6.65吉瓦。 此阶段技术水平显著提高，生产效率提升，成本逐步降低。国内外市场需求迅猛增长，应用范围扩大至电力、建筑等多个领域。政府出台一系列支持政策，推动行业快速发展，如光伏发电补贴等。行业 进入快速扩张期，企业数量剧增，市场竞争激烈。 成熟期2020~2024 发展历程[4] 晶硅电池行业其发展历程可以分为萌芽期、启动期、高速发展期和成熟期四个阶段。1974年-1999年为晶硅电池行业的萌芽期。此阶段晶硅电池研究正处于起步阶段，技术不成熟，市场需求少且行业规模小。2000 萌芽期1974~1999 中国开始研究太阳能技术，最早的晶硅太阳能电池研究始于1974年，由中国科学院物理研究所完 成。1983年，中国科学院长春光机所生产出了第一批多晶硅太阳能电池。1988年，中国年产晶硅电池不到1兆瓦，主要应用于小型照明设备和通信站。 此阶段国内技术尚不成熟，市场需求有限。主要应用于科研和小规模项目，市场需求较小。 年-2009年为晶硅电池行业的启动期。该阶段行业规模扩大，有自主生产力。2010年至2019年为晶硅电池行业发展的高速发展期，随着本土企业的深入研发，中国晶硅电池行业不断取得技术突破，国内外需求猛增。2020年至今，随着技术的不断提升以及国家政策的扶持，中国晶硅电池行业将拥有更加广阔的发展前景。 2020年全球碳中和目标推动下，中国晶硅电池产能继续增长，隆基股份成为全球最大的单晶硅生产商，年产能达到20吉瓦。2022年中国晶硅电池的产量达到165GW，占全球产量的70%以上，继续保持全球领先地位。国内市场需求稳中有升，2022年中国新增光伏装机容量达到了54.88GW，同比增加了48%。2023年，隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%，突破目前全球电池效率的最高纪录。 此阶段技术进一步创新和优化，中国在全球晶硅电池技术领域占据领先地位。市场需求趋于稳定，行业增速放缓，但市场规模依然庞大。企业之间进行兼并重组，产业集中度提高，形成几个大型龙头企业主导市场。 [4]1：https://solar.ofwee… 2：https://www.longi.… 3：https://www.longi.… 4：https://solar.in-en.… 5：国际太阳能光伏网 产业链分析 [13 晶硅电池行业产业链上游为原材料供应环节；产业链中游为晶硅电池生产环节；产业链下游为晶硅电池应用环节。[7] 晶硅电池行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 晶硅电池的生产成本中，原材料与能耗占据重要比例，其中多晶硅是影响成本的关键因素。 晶硅电池的主要原材料包括多晶硅、单晶硅、掺杂剂、导电浆料、抗反射涂层材料、胶膜、玻璃、接线盒、铝边框和其他辅助材料。这些原材料与能耗占生产成本的比例很高，分别达到50%与30%。在原材料中，多晶硅的成本占比最高，达到60%，远高于其他原材料的成本占比。此外，多晶硅也是电池制程中的关键材料，因此，多晶硅的价格波动会对电池制造成本产生重大影响。中国是全球最大的多晶硅生产国，但近年来多晶硅的有效产能和进口量有所波动，这也可能影响到电池行业的成本结构。另外，优化原料配比和提高硅片纯度，可以有效提升电 池的光电转换效率和寿命，从而提高产品的质量和市场竞争力。 晶硅电池生产正向低成本地区转移，大型企业拥有议价能力。 晶硅电池生产为应对东部沿海地区成本上升，向低成本地区转移。例如，隆基股份在2022年扩展了西部和东南亚产能，这帮助降低了生产成本并提升了市场竞争力。同时，市场集中度高使得大型企业如隆基股份具备强大的议价能力，通过规模效应和技术优势，在原材料采购中获得更优价格，从而加强了市场领导地位，并推动了其他企业在技术创新和成本控制方面的积极竞争。 随着对晶硅电池需求的增加，加大技术创新和优化产业链整合将成为促进晶硅电池产业发展的主要策略。 市场需求稳步增长，预计未来将持续扩大。全国晶硅电池产量超过545GW，同比增长64.9%；产品出口 上 中 39.3GW，同比增长65.5%。产品创新和市场竞争态势促使企业加强技术研发和长期战略规划，以保持竞争优势。产品创新，特别是针对特定应用领域的创新，是企业突围的关键。[7] 生产制造端 原材料供应 上游厂商 通威股份有限公司 新特能源股份有限公司 查看全部 隆基绿能科技股份有限公司 产业链上游 产业链上游说明 原材料和能耗是晶硅电池主要的生产成本。 从原材料细分市场来看，多晶硅占原材料成本比重达到60%，单晶硅达到20%，其他原材料成本占比不足20%。而单晶硅价格波动相对较小，因此多晶硅是电池制造成本的主要影响因素之一。多晶硅是一种高纯度的硅材料，是晶硅电池产业的关键原料。2023年，多晶硅环节全国产量超过143万吨，同比增长66.9%，中国的多晶硅产量占全球产量的比例为92.11%，中国多晶硅产能和产量位居世界前列。充足的多晶硅供应有助于降低原材料成本，从而降低晶硅电池的生产成本，提高市场竞争力。 硅片原料主要在纯度、掺杂均匀性及杂质控制等方面影响晶硅电池性能。 选用更高纯度的硅材料以及更优化的生产工艺，可有效提升电池的光电转换效率。原材料中，将多晶硅纯度控制在99.9999%以上，则电池的光电转换效率可以显著提升。硅材料的掺杂均匀性从90%提高到99%时，电池的转换效率会提升3%-5%，其使用寿命也可能增加10%-15%。另一方面