中國粉體網訊 隨著煤炭、石油資源的短缺，太陽能逐漸走進人們視野。小到街邊的路燈、房屋，大到工廠、沙漠、太空站，都已經開始使用太陽能發電。
圖片來源：Pexels
光伏是太陽能發電系統的簡稱，作為一種可持續發展的綠色行業，光伏產業正受到越來越多的關注。作為太陽能電池的原料之一，首先我們認識一下硅。
硅簡介
硅是地殼中含量第二豐富的元素，地殼中約含26.3%，僅次于氧元素。硅是介于金屬和非金屬之間的半金屬。
1823年，瑞典化學家貝采利烏斯首次分離出硅，命名為silicium，元素符號是Si。
在常溫常壓下，Si具有正四面體金剛石型晶體結構，晶體硅是間接帶隙半導體,其帶隙為1.12eV，計算可得晶體硅太陽電池的理論轉換效率極限為29%，晶體硅的折射率為3.4，如果不做任何處理，40%的入射可見光將在前表面發生反射。
Si有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。無定形硅為黑色；晶體硅呈鋼灰色，有明顯的金屬光澤、晶格和金剛石相同，硬而脆，能導電，但導電率不如金屬且隨溫度的升高而增加，屬半導體。
硅在光伏行業的應用
硅在光伏發電中，是絕對的C位，活躍于各個核心環節。
1硅料/硅錠環節
硅料是光伏產業鏈的核心原材料，是制約光伏產業鏈的瓶頸之一。
硅料是影響晶體硅電池系列產品成本的最主要因素。為了降低成本，減少硅材料的損耗，增加硅錠/硅棒尺寸、增加硅片尺寸和減薄硅片厚度將是光伏行業上游各環節不變的發展趨勢。
圖片來源：特變電工
目前多晶硅錠的尺寸正從G6和G7逐步向G8發展，硅錠重量也從800kg逐漸增加至1000kg以上，根據ITRPV2020的預測，到2024年，多晶硅錠的重量或將提高至1200kg。
2022年以來，硅料價格維持上漲的態勢。
2硅片環節
隨著國內光伏發電量的持續增長，草原沙漠戈壁上閃爍著的成片光伏板越發常見。而硅片就是這一塊塊電池板的重要組成部分，它可以吸收太陽送來的光能，轉換成電能，集中存儲并送進千家萬戶。
圖片來源：隆基股份
近幾年光伏產業的硅片切割環節主要圍繞著大尺寸硅片和薄片的方向發展。增加硅片尺寸可以提升組件功率、降低成本。行業內生產的硅片尺寸主要包括157mm、157.75mm和158.25mm等，目前正逐步向166mm、182mm、210mm等大尺寸推進。
此外，薄片化是硅片環節的另一發展趨勢。近幾年硅片厚度已從210μm、200μm降低到180μm、170μm，且仍在持續降低。
過去10年，光伏是國內發電成本下降最快的能源類型，成本累計下降約90%。能取得這樣的成績，最大的原因就是產出的硅片一直變薄、變大。目前，全世界最大、最薄的G12光伏硅片，正是在天津TCL中環工廠生產的。
3電池環節
傳統的太陽能光伏電池是P型電池，而近年來，N型電池技術不斷成熟，已經在產能和良品率兩方面都實現了突破。
P型電池是以P型半導體為基礎制成的P型硅片。由于P型硅片摻雜硼元素，且硼與硅雜質分凝系數相當，因此P型電池分散均勻度較容易控制，所以制備工藝相對簡單，成本較低。
N型電池是以N型半導體為基礎制成的N型硅片，N型硅片摻雜磷元素，磷與硅相溶性差，制備工藝相比P型硅片復雜得多，但是理論上N型電池光電轉換效率可以更高，應用前景更好。
因此人們在努力提高和完善P型電池的同時，也投入更多的精力探索N型電池技術的突破。
4組件環節
光伏組件是光伏發電系統的核心。光伏組件是能單獨提供直流電輸出且最小不可分割的，具有封裝及內部聯結的光伏電池組合裝置，也是面向下游終端的直接載體。
圖片來源：東方日升
從光伏組件的重要性來看，在硅片薄片化大趨勢下電池片變得更易碎，組件封裝可以有效避免電池碎裂，且更方便搬運和戶外安裝，因此組件封裝質量的好壞將直接決定光伏電池的使用壽命及可靠性。
據中國光伏行業協會統計，中國光伏組件產量已連續15年位居全球首位，多晶硅產量連續11年位居全球首位，新增裝機量連續9年位居全球首位，累計裝機量連續7年位居全球首位。
電池片是光伏組件的核心部件，從功能來看，電池片是通過將硅片加工處理得到的可以將太陽的光能轉化為電能的半導體薄片，決定了光伏系統的發電能力，原理是光生伏特效應和 PN 結。從電池片材料來看，可將光伏組件分為晶硅組件和薄膜組件兩類。與薄膜組件相比，晶體硅組件在市場份額方面依然占有絕對的優勢。根據 CPIA 數據，2021 年晶硅組件市場份額高達96.2%。
隨著光伏行業的發展，市場對高效率高功率組件的需求也在持續上升。半片+多主柵+大尺寸硅片的雙面組件技術或將會成為未來幾年最具競爭力的技術。
硅：改變世界未來的能源中心
目前，中國是全球最大的電力消耗國，我們80%的能源來自化石燃料。
據碳中和目標，到2060年，中國只有14%的能源來自煤炭、石油和天然氣，未來將有42%的能源來自太陽能和核能。全球正進入一個以太陽能為主的新能源時期，中國將迎來一場巨大的能源變革。
我們將進入由碳基能源向硅基能源轉變的新能源時代。改變能源結構，遠離化石燃料，同時引入一種新的經濟模式，是一項不小的任務。
相當于在未來40年內，硅改變整個中國經濟，乃至改變世界未來的能源中心。
參考來源：協鑫科技官網、中國粉體網
【1】晶體硅光伏產業現狀及趨勢研究
【2】工業微報.央視大型融媒體報道《智造中國》：河北從制造到智造推進產業升級天津加快建設先進制造研發基地
【3】況杰.太陽能光伏電池的新材料路線演進.
【4】光伏組件行業研究：大尺寸+N型+高功率為主旋律
（中國粉體網編輯整理/星耀）
注：圖片非商業用途，存在侵權請告知刪除！
