中國粉體網訊 太陽能作為重要的新能源，目前主要通過光伏發電的形式被利用，滿足社會發展提出的綠色環保、節能減排等要求。所謂太陽能光伏發電，實際就是利用半導體界面光生伏特效應將太陽能轉換為電能的技術，能源生產過程具有低污染、低消耗等特點。
光伏發電系統由太陽能電池、逆變轉換裝置、蓄電池等多個部分構成，根據需要安裝光伏電池板后，電池能夠感受光吸收，通過化學能產生自由移動帶電離子，在自由閉合電路中移動，進而產生電流。
光伏 圖源：pixabay
1、我國光伏領域核心技術分析
我國太陽能光伏領域的技術發展過程主要是以半導體器件為基礎、光電轉換技術為重點、光伏照明及太陽能電池相關技術為熱點、光伏建筑一體化等應用技術為擴展方向而逐步發展。在目前的發展成熟期，重要技術領域幾乎向全時期技術發展重點領域靠齊，即我國太陽能光伏技術體系逐漸在這一時期成型主要涉及太陽能熱系統、照明裝置及系統、電能存儲裝置、一般清潔等。
在成熟期，半導體器件代表領域的交叉影響貢獻率已經明顯下降，光能與電能的轉換、照明裝置及系統、太陽能電池相關的技術領域占據整個技術系統的核心地位。
2、光伏TOPCon單晶硅電池技術發展現狀
伴隨技術發展，人們開始使用多晶硅、單晶硅和薄膜太陽能電池有效提高電池光能轉換效率，并且降低了發電和生產成本。
目前，我國光伏電池組件技術從材料到設備已構建起成熟完整的產業鏈，產業化量產技術達到全球領先水平。目前，已開發出PERC晶體硅電池、TOPCon單晶硅電池、HJT單晶硅電池、IBC單晶硅電池等多種晶體硅光伏電池。
其中，具有更高效率極限（28.2%～28.7%）的隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon，N型）電池成為研究重點，其效率極限高于目前主流的HIT電池（效率約為25%）與PERC電池（理論極限效率為24.5%），是最接近晶體硅太陽能電池理論極限效率（29.43%）的晶硅電池。
TOPCon電池結構
目前晶科能源N-TOPCon實驗室的效率已達到26.10%。量產效率方面，以晶科能源和晶澳科技為首的“雙晶”中試線上的量產效率分別達到了24.70%與24.80%，先導智能官微公告GW級TOPCon量產效率突破25%，較目前PERC頭部企業23.8%的量產效率提高了1%左右。此外，TOPCon與現有主流PERC產線兼容，在面臨大規模PERC產線設備資產折舊計提壓力的情況下，通過升級改造產線，可以延長設備的使用周期，從單GW產線投資分析看，轉型為TOPCon路線需增加2.2億～2.5億元，而轉型為HJT路線需增加4億～4.5億元，使得TOPCon技術在降低成本和提高效率方面的優勢更加明顯。
此外，大尺寸、薄片化和N型，已在業內逐漸達成共識，有望成為下一代主流路線。大尺寸主要與高功率有關，要實現700w+組件功率，需要使用210mm大尺寸組件。中國光伏行業協會預測，到2030年，210mm尺寸硅片將占據70%的市場份額。而薄片化能有效減少單片耗硅量，從而降低生產成本，也是重要發展趨勢。據測算，如行業內全規格單晶硅片從175μm全面轉換到160μm厚度，預計可節省6.8%的硅使用量。
在光伏行業技術快速迭代的背景下，TOPCon電池兼顧了成本和光電轉化效率，是未來光伏電池生產技術發展的主流方向之一。
3、光伏電池用石英砂市場展望
光伏產業需要消耗大量的高純石英,生產1kg適合制造太陽能電池的硅,需要約15kg高純石英。在單晶硅的生產過程中高純石英砂的消耗要高出單晶硅產量的5%左右。
我國高純石英砂消費結構
但目前光伏電池環節的虧損正愈發突出，其是否還能繼續帶動高純石英砂產業快速發展？剛剛結束的2023年，光伏產業鏈價格就整體呈波動下行態勢。不過，光伏價格下行風險在P型硅料或組件為代表的舊技術端，更加明顯。以N型為代表的新技術路線，作為未來的行業主流，有望率先走出下行周期。
2022年-2023年中國單晶硅片（182mm/165μm）現貨價格（平均價）走勢圖（單位：美元/片）
據粉體網編輯了解，硅業分會對電池環節的描述是“目前成本控制較好的電池企業做N型電池片略有毛利”。近期，N型硅片開工較為穩定，硅料企業維持正常交付，甚至出現了個別“催單”N型硅料的現象。受市場需求推動，硅料企業普遍重新調整了N型硅料生產占比，一線大廠的N型硅料比例已超50%，且仍有持續提升的趨勢。目前來看，N型硅料產能尚未完全覆蓋下游需求，處于緊缺狀態，推測N型硅料價格維持堅挺，并可能出現小幅度反彈。
結語
我國太陽能光伏產業相關技術發展已經步入成熟階段，先進且成熟的核心技術有望帶動產業鏈向好，這是“科技是第一生產力”的最好注釋。
參考來源：
劉子龍，等：TOPCon光伏電池技術研究進展綜述，中國聯合工程有限公司
侯麗新，等：鈣鈦礦光伏電池產業化進展和挑戰，中國樂凱集團有限公司
趙璞，等：基于專利分析的我國太陽能光伏領域核心技術識別及演化研究，中國地質大學（北京）
張艷紅，等：高純石英的發展現狀、消費及市場預測，中國建筑材料工業規劃研究院
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(中國粉體網編輯整理/昧光)
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