中国是全球最大的光伏生产国,光伏生产市场发展分析
光伏电池是一种对光有响应并能将光能转化为电能的器件。光伏发电所用的太阳能具有普遍性、清洁性、长久性等特点,属于可再生能源。近几年全球光伏发电量占比持续提升,2017年达到1.9%。根据国际可再生能源署(IRENA)数据,截至2018年底,全球光伏发电累计装机量达480GW,2009-2018年增长了20倍。根据国际能源署(EIA)预测,2030年全球光伏累计装机量有望达到1721GW(2018-2030年复合增速约11%),到2050年将进一步增加至4670GW(2030-2050年复合增速约5%)。光伏发电有望在未来成为主要的发电方式之一。
光伏电池主要分为晶硅电池和非晶硅电池(太阳能薄膜电池)。目前,晶硅电池占绝对比重(90%左右),本篇报告主要探讨晶硅电池的生产技术的创新和对应设备。晶硅电池产业链包括硅料(多晶硅)、硅片、电池片、组件、系统五个环节。其中上游为硅料、硅片,中游为电池片、组件,下游为光伏发电系统。
硅料:当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。多晶硅料是生产多晶硅片和单晶硅片的直接材料。
硅片:硅料可以进一步加工成硅片,硅片分为单晶硅片和多晶硅片。
电池片:硅片可以进一步加工成电池片。电池片正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴,内部的PN结作用是将光激发的自由电子输送给N型硅,将自由空穴输送给P型硅,形成电流。
组件:将不同规格的光伏电池片组合在一起称作组件。该过程需将电池片先串联获得高电压,再并联获得高电流,然后通过一个二极管(防止电流回输)输出。
系统:将光伏组件、逆变器等零部件组合起来,构成最后的光伏发电系统。
根据CPIA(中国光伏行业协会)数据,2018年我国多晶硅、硅片、电池片、组件有效产能分别达116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW,产量分别为77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW(其中多晶硅产能和产量分别为38.7万吨和25.9万吨,折算成GW)。2018年我国多晶硅、硅片、电池片、组件产量占全球总产量的比重分别为58%、90%、73%、72%。我国是全球最大的光伏生产国。
2010-2018年,我国多晶硅、硅片、电池片、组件产量分别增加了4倍、8倍、7倍和6倍多。我国光伏行业仍处于成长期,未来发展空间巨大。
全球光伏生产中心建立的背后是,我国诞生了一批知名的光伏制造企业。如在多晶硅领域的江苏中能、新特能源、新疆大全;硅片环节的协鑫、隆基、中环;电池片和组件领域的晶澳、晶科、天合等。我国包揽了多晶硅、硅片、电池片、组件四大环节前十名公司的绝大多数。
图表:我国诞生了众多全球领先的光伏制造企业
资料来源:公开资料整理