大家好！今天让小编来大家介绍下关于光伏技术课题研究_太阳能光伏发电技术的发展趋势的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.太阳能光伏技术的目录2.太阳能光伏发电技术的发展趋势
太阳能光伏技术的目录
第一单元 概述/1
课题一 太阳能光伏发电系统的基本原理及运行方式/2
课题二 太阳能光伏发电系统的组成/6
课题三 国内外太阳能光伏发电现状及前景/8
练习与提高/12
第二单元 太阳能电池/13
课题一 太阳能电池特点及原理/14
课题二 太阳能电池的种类/20
课题三 太阳能电池制造工艺/33
课题四 太阳能电池的特性/41
练习与提高/48
第三单元 太阳能电池组件及方阵/49
课题一 太阳能电池组件的构造/50
课题二 太阳能电池组件的封装/54
课题三 太阳能电池组件生产工艺流程/56
课题四 太阳能电池组件的种类/59
课题五 太阳能电池方阵/69
练习与提高/72
第四单元 蓄电池/73
课题一 光伏系统所用的蓄电池/74
课题二 并网系统用蓄电池的选择/78
课题三 独立电源系统用蓄电池的选择/80
课题四 蓄电池的安装/83
练习与提高/84
第五单元 直流-交流逆变器/85
课题一 逆变器的概述/86
课题二 光伏发电系统中逆变器的原理与实现/89
课题三 逆变器功率器件的选择/94
课题四 逆变器产品实例/98
课题五 逆变器的安装、使用及维护/103
练习与提高/104
第六单元 功率控制器/105
课题一 功率控制器概述/106
课题二 功率控制器类型/108
课题三 功率调节器概述/111
课题四 功率调节器的保护功能/114
课题五 功率调节器的种类和选择方法/118
练习与提高/121
第七单元 相关设备和部件/122
课题一 旁路元件和防止逆流元件/123
课题二 接线箱/125
课题三 交流侧的设备/128
课题四 防雷措施/130
练习与提高/134
第八单元 光伏系统设计/135
课题一 光伏系统的组成和原理/136
课题二 光伏系统的分类与介绍/139
课题三 光伏系统太阳能电池方阵的容量设计/145
课题四 蓄电池设计方法/152
课题五 蓄电池和光伏组件方阵设计的校核/159
课题六 计算斜面上的太阳辐射并选择最佳倾角/161
课题七 光伏系统的硬件设计/166
课题八 太阳能光伏系统性能分析/172
课题九 光伏系统设计软件介绍/178
练习与提高/180
第九单元 太阳能光伏电源系统的生产/181
课题一 设计文件/182
课题二 工艺文件/186
课题三 整机装配工艺流程/188
课题四 太阳能光伏电源系统生产/190
课题五 太阳能光伏电源系统生产工艺简介/193
练习与提高/205
第十单元 太阳能光伏电源系统生产工艺实例简介/206
课题一 原材料、外购件检验规范/207
课题二 直流灯生产工艺规范/209
课题三 功率控制器生产工艺规范/211
课题四 太阳能光伏电源系统生产线检测规程/214
课题五 成品检验规程/217
练习与提高/222
第十一单元 光伏发电系统安装与调试/223
课题一 安装太阳能电池方阵/224
课题二 安装蓄电池/227
课题三 安装功率控制器和逆变器/228
课题四 光伏系统布线/229
课题五 光伏系统安装调试大纲/231
课题六 光伏系统的安装及维护/233
练习与提高/234
附录/235
附录一 我国主要城市的辐射参数表/235
附录二 光伏行业名词解释和术语/237
主要参考文献/244
太阳能光伏发电技术的发展趋势
上一篇文章发出之后，与朋友们又有了一些新的讨论。
整体上，大家能够清晰的感受到我对于光伏行业未来发展的看好。但这并不是说光伏行业目前已经很完美，甚至没有缺点。
事实上，光伏行业在过去十数年、甚至更长久的时间里，经历了太多的风风雨雨。
这个朝阳行业曾经像磁石一般，吸引着人才、技术与资本的蜂拥而至，并成就过中国福布斯富豪榜的首富。然而，随潮水落去，它也曾让英雄般的名字跌落神坛，无数投资者因此血本无归。
事物皆有两面，我们就来看看光伏的另外一面。
与朋友们讨论下来，主要的短板有这么五个：占地方、靠补贴、难消纳、不环保和不连续。篇幅关系，我们准备分成两篇，第一篇探讨前两个短板：占地方和靠补贴，后三个留到下一篇。
光伏发电的原理，来自于 光生伏特效应 。
一块暴露的半导体材料，阳光中的光子与之接触后会有一部分转化为电子。由于半导体内部材质的不均匀或者掺有杂质，不同的部位会产生不同数量的电子，有的地方多一些，有的地方少一点。电子数量的不同，使得不同部位之间产生了电压（电位差）。这个时候，如果以导电体将存在电位差的不同部位相连接，电流就形成了。
从最根本的角度来看，地球上绝大部分能源的最终来源，都是太阳。以煤炭、石油为代表的化石能源，来自于远古的动植物。植物依赖阳光进行光合作用，将水和二氧化碳转化为碳水化合物，这构成了所有动物的底层食物来源。
风能来自于大气运动，水能来自于水汽循环所带来的降雨，这背后的根本推动力还是太阳照射带来的温度变化。
这些天然存在的一次能源，经过各种形式的发电机转化为人类最重要的二次能源电力，再经由电网输送到千家万户，驱动着现代生活中所必不可少的各种电力设备和家用电器。
所以，光伏发电从一开始就带着人类十分美好的期盼，因为它避免了中间环节，可以直接从太阳能转换成为电能。
在光伏行业，最核心的研究课题就是 光电转换效率 ，即照射到太阳能面板上的光照有多少可以转换成电流。这个核心指标，驱动着整个行业不断的取得一个又一个技术进步。
既然是指标，就要计算。而要计算，就得有个标准。地球上即使是相同的时节，由于所处的地理纬度不同，太阳照射的强度差别会很大。高纬度的阳光常常照在身上却感受不到多少温暖，而此时赤道地区的阳光却能将人皮肤灼伤。所以，为了能够一致的做比较，光伏人将光电效率定义标准化了：
同时，规定了检测的条件：太阳能工作温度为25℃±2℃，以及照射强度为1000 W/M2。
看不懂也没关系，只要知道 转换效率越高越好 就行了，因为这意味着同样的光照条件下，可以发出更多的电量。
目前，学术界的研究认为，以晶体硅为材料的太阳能电池转换效率的 理论极限约为29%左右 。为了缩小与理论极限的差距，近年来在主流的P型单晶电池领域，晶科能源和隆基乐叶交替向世界纪录发起新的冲击。最新的记录由隆基乐叶在2019年1月16日创下， 转换效率为24.06% 。
在实际发电的时候，一片一片的太阳能电池片需要连接起来，构成一个发电的基本单元，这个单元就叫做组件。
我们来感受一下，一个组件所能够发出的电量，以目前较为典型的60片310Wp的单晶PERC组件为例。由于我国日照时间的不同，将全国划分为三类资源区，在计算中我们以二类资源区的中值1500小时/年作为参考。
即单个组件每年可以发电465度，按照家庭每天用电5度计算， 大概可供90天左右 。如果保障一个家庭的全年供电，大概需要4-5个组件。
当然，这是理想的情况，光伏发电受日照和环境温度的共同影响，而且随着使用年限的增加，发电能力会逐渐下降。
根据晶科能源的产品手册，我们大致可以看出，刚安装好的新组件初始发电功率实际为97%，经过12年使用后下降到90%，最终到达产品使用年限25年时进一步下降至80%。
这个组件有多大呢？根据产品手册的数据，长度为1.67米，宽度为1.00米，厚度为35毫米。这意味着，需要占地1.67平方米。也就是说，保障家庭每天5度的用电量，大概需要有1.67 * 4 = 6.68 平米的空旷空间。实际安装时，由于组件并不是平铺，而是有一定的倾斜角度，实际占地应该要少一些。
与之对比，我们以装机容量60万千瓦、火电设备利用小时4300小时/年、厂用电率4.34%的典型火力发电厂为例：
折合530万个组件的年发电量，按照每块1.67平米计算，约合886.37万平米，折合8.86 平方公里。
我们再做个极端测试，根据中国电力企业联合会报告，2018年我国全 社会 用电量 6.84 万亿千瓦时，假如全部采用上述的60片光伏组件来发电，大概需要占地 68400 / 24.68 * 8.86 = 2.46 万平方公里。大约占去了我国的960万平方公里国土面积的 0.26% 。
这就是光伏最大的短板， 单位面积发电量太低 ，远远不能够与火电相比。
理解了这一点，就能够理解为什么很多人仍然不看好光伏，因为光伏发电需要占用大量的土地面积，而我国的土地整体上是稀缺的，且价格不菲。
经过上面的计算，我们对光伏发电有了新的印象： 占地方 。
那在怎样的场景中，这个短板不是那么明显呢？
有这么几类：第一类，在我国的大西北，地广人稀、日照充足，适合建设大规模的光伏地面电站；在全世界范围内，符合这个特征的地方，还是挺多的，比如中东、北非、澳大利亚、美国的中西部等。
第二类，工业厂房、园区的屋顶。这些地方，本来就闲置在那里，利用起来装上光伏，完全不需要额外的土地成本。于是乎，我们看到京东的物流园、高铁的站台、谷歌的数据中心、甚至是苹果公司新建的总部大楼，都在屋顶装上了光伏。
第三类，以矿山的塌陷区、湿地、鱼塘、湖泊为代表，将光伏组件通过漂浮载体或者固定支架放置在这些区域。上市公司之中，阳光电源有不少漂浮载体的业务，而通威股份更是利用其深耕水产饲料的优势，搞起了渔光互补。
第四类，以农业大棚为载体，在其外部加上光伏，棚内搞种植，棚外搞发电，称之为农光互补。所发出来的电力，还能够为农业自动化提供能源。
在以上几类中，土地的成本较低、甚至可以忽略，所以只要光伏发电自身的成本能够有竞争优势，其应用就不可限量。毕竟，即使不考虑化石能源的不可再生因素，我国较高的工商业电价和居民电价本身就会对于低价的其他电力来源有着强烈的需求。
与单位面积发电量的不懈斗争，转换成了一个又一个的 光伏技术创新 。
这个过程最大的技术路线变革，是单晶电池片对于多晶的取代。所谓单晶，就是晶体硅中每一个硅原子都排列的整整齐齐，良好的晶体性质使得单晶有着更高的光电转换效率。
但这是有成本的，通过直拉法或者区熔法小心翼翼生成的单晶硅棒，成本一直居高不下，在和通过较低成本的铸锭法就能生成的多晶硅锭的竞争中处于下风。
近年来，隆基股份在单晶技术上连续取得突破，一方面通过拉晶设备的国产化和技术改进不断降低硅棒的生产成本，另一方面通过引入金刚线切割技术，大幅度的降低了硅片切割的成本，并通过硅片薄化技术进一步提高了出片率。
目前，电池片环节，单晶PERC技术引领了高效电池的产能升级，再叠加诸如双面双玻、半片等组件环节的诸多技术突破，共同将量产的高效光伏组件转换效率提升到 22% 以上。
这场单多晶的对决，让双方都突破了自我。
就在昨天，天合光能宣布其研发的高效N型单晶电池高达24.58%，创下了大面积TopCon电池效率最新的世界纪录。同一天，阿特斯发布新闻公告，其研发的高效多晶太阳能电池的转换效率达到22.28%，创造了新的大面积多晶电池的世界纪录。
似乎只在高 科技 领域才会有的百家争鸣，近年来在光伏行业正在不断上演。
就这样，随着 组件的转换效率 变得 越来越高，单位面积发电量 也就 越来越多， 而对于 土地的需求 也变得 相对减弱。
所以，有朝一日，像曾经风靡大江南北的太阳能热水器一样，家家的屋顶都变成了太阳能组件，也并非完全不可能。
作为新兴的可再生能源技术，光伏的产业化之路一直受到各国政府的高度重视。
实际上，在光伏成就无锡尚德的创始人施正荣先生以186亿元成为2006年中国大陆的新首富时，就是靠着欧洲、特别是德国政府对于光伏的大力补贴。
最终，市场证明靠着过度补贴成长起来的巨头，在补贴退去的时候也会推倒它们。时至今日，施正荣先生早已淡出人们的视角，尽管他仍然在这个行业里奋斗着。
在行业的起起落落之中，仍然有一些企业家在坚守，正是他们的坚持让这个行业迎来了新生。
在之前的文章中，我们通过对比火电龙头华能国际与光伏发电企业龙头协鑫新能源的财报数据，对于光伏发电成本做了推演。在数据的背后，光伏发电平价上网的脚步声正变得越来越清晰。
而这一天的到来，将会让很多的光伏发电项目，不再依赖国家补贴。
5月22日，国家发改委、能源局公布2019年第一批风电、光伏发电平价上网项目，其中光伏平价项目合计 14.78 GW 。
在全球市场上，平价上网项目也越来越多。2017年2月，日本丸红与晶科能源联合竞标阿布扎比大型光伏电站，累计装机1.18GW，中标电价为每度电2.42美分，折合人民币不到 0.17元 。
尽管光伏行业的企业一直在坚守，补贴的拖欠确实也对企业经营造成了实实在在的影响。
2018年，我国可再生能源补贴的缺口超过了1400亿元，这不可避免的会影响光伏补贴的及时发放。
光伏电站作为资本密集型的企业形态，由于不能够及时收到国家补贴导致运营资金的巨大压力，这会顺着产业链层层向上游传递。体现在财务数据上，就是光伏产业链上中游企业巨大的应收账款。
黑鹰光伏做过一个统计，截至2019年末，78家主要光伏公司应收账款和应收票据合计达到了1717.67亿元，大约是同期净利润的 8.03倍 。
所以，我们看到全球第二大光伏电站运营商协鑫新能源从去年开始，就在不断出售资产，开始了断臂求生。
2019年5月23日，协鑫新能源向云南能投集团一口气出售了19座国内正在运营的光伏电站，以换取资金减轻债务压力。这19座电站合计977MW，相当于其持有的全部7300MW光伏电站的13.38%。在此之前，协鑫新能源已经连续多次出售了合计760MW的光伏电站。和这次一样，接盘的都是能够以较低成本融资的国资企业。
这从一个侧面反映了， 如果能够以较低的利率融资，光伏电站的资产在当下已经具备相当的吸引力 。
所以，随着平价上网的到来，越来越多的光伏发电项目，可以在不依赖国家补贴的情况下运营。而这些电站的运营利润，将和其融资成本密切相关。
换句话说，后补贴时代， 融资成本的高低，才是决定光伏电站盈利质量的关键变量 。
未完待续。
行业主要上市公司：隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注：统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词，其中，光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多，说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注：平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效
2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
行业主要上市公司：隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注：统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词，其中，光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多，说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注：平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效
2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》
