大家好！今天让小编来大家介绍下关于光伏bipv技术_BIPV市场研究：光伏领域超级细分赛道，潜在规模万亿的问题，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.bipv什么意思?2.BIPV市场研究：光伏领域超级细分赛道，潜在规模万亿
3.太阳能光伏发电技术的发展趋势
bipv什么意思?
BIPV是指光伏建筑一体化，是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑外表面来吸收太阳能以提供电力。
太阳能（solar energy），是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式：辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
介绍:
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
BIPV市场研究：光伏领域超级细分赛道，潜在规模万亿
摘要：随着太阳能光伏发电系统的大量推广应用，光伏与建筑相结合（BIPV）近年来得到了迅速的发展。本文介绍了光伏与建筑相结合的特点及其发展，提出了屋顶并网光伏发电系统的设计要点及其计算方法，并对实例进行了分析。指出光伏发电与建筑相结合将成为光伏应用最重要的领域之一，也将为越来越多的建筑师所接受并投入实际使用。作为庞大的建筑产业与潜力巨大的光伏发电结合点的（BIPV），有着十分广阔的发展前景。
关键词：（BIPV）；并网系统；光伏方阵
随着人们对环境污染和化石燃料储量逐渐枯竭的日益重视，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面必须实施可持续发展的战略决策。已成为人们的共识。有人提出“21 世纪建筑”的特点之一是“建筑物产生能量”，在可再生能源迅速发展的今天，这个观念已经成为现实。
近年来，太阳能光伏发电应用的规模及范围正在迅速扩大，其中与建筑行业相结合已成为当前的热门领域，随着太阳电池价格的不断下降和制造技术的飞速发展，光伏发电与建筑相结合必将成为光伏应用最重要的领域之一。
1．光伏与建筑相结合（BIPV）的形式
1.1 光伏系统与建筑相结合
将一般的光伏方阵安装在建筑物的屋顶或阳台上，可以配备蓄电池独立供电，也可以通过逆变控制器输出端与公共电网并联，共同向建筑物供电，这是光伏系统与建筑相结合的初级形式。
1.2 光伏器件与建筑相结合
光伏组件与建筑材料融为一体，采用特殊的材料和工艺手段，将光伏组件做成屋顶、外墙、窗户等形状，可以直接作为建筑材料使用，既能发电，又可作为建材，一举两得，能够进一步降低发电成本[1]。
2 光伏与建筑相结合的优点
光伏与建筑相结合应用时，通常采用并网发电的方式，这类系统与独立光伏系统相比，有其突出的优点。
2.1 电能互补
光伏方阵在有日照时所发出的电能，供给建筑物内负载使用，如有多余，可反馈给电网。在阴雨天或晚间，则由电网向负载供电。因此系统不必配备储能装置，这样，可以降低系统造价，也免除了维护和更换蓄电池的麻烦，同时还增加了供电的可靠性。
2.2 充分利用电能
在并网光伏系统中，可以随时向电网存取电能，不受蓄电池荷电状态的限制，所以在设计太阳电池方阵倾角时，可以取全年能接收到太阳辐照量所对应的角度。以限度地发挥太阳电池方阵的发电能力。
2.3 就地供电
光伏方阵一般可以安装在闲置的屋顶或阳台上，不必占用宝贵的土地资源，也不影响人们的日常生活。同时可以就地供电，不需要另外架设输电线路，避免了长距离输配电所造成的线路损耗。这种分散供电的模式具有很多优点，逐渐发展后，最终将改变目前单一的集中供电模式。
2.4 调峰作用
由于天热时空调、制冷等设备利用率高，耗电量大，因此每年夏天都是用电高峰期。同时夏天的太阳辐射强度大，太阳电池方阵所发的电能也多。正好可以起到调峰作用]。
3．光伏与建筑相结合的发展简史
由于光伏与建筑相结合有着巨大的市场潜力，各国很早就开始了研究开发。早在1979 年，美国太阳联合设计公司（SDA）在能源部的支持下，研制出了面积为0.9m×1.8m 的大型光伏组件，建造了户用屋顶光伏实验系统。并于1980 年在MIT 建造了有名的“Carlisle House”，屋顶安装了7.5kw 光伏方阵，并结合被动太阳房及太阳能集热器，除了供电外，还提供热水和制冷。
20 多年前日本三洋电气公司研制出了瓦片形状的非晶硅太阳电池组件，每一块能输出2.7 瓦，但由于价格太贵，性能也不太稳定，而未能大量推广。后来各国经过不断的开发改进，陆续推出了多种形式的（BIPV）产品，到1997 年就已经安装了数兆瓦。特别是美国和欧盟先后实施了“百万屋顶”计划，日本计划到2010 年光伏系统的装机容量要达到5GW[2]，这些都极大地推动了光伏与建筑相结合技术的发展。现在世界上规模的是德国慕尼黑展览中心的屋顶光伏系统，第一期安装的光伏系统容量为1 MW[3]，后来又增加了一倍，达到了2MW。
4．光伏与建筑相结合系统的特点
4.1 组件的要求
与一般的平板式光伏组件不同，（BIPV）组件既然兼有发电和建材的功能，就必须满足建材性能的要求，如：隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观，还要具有足够的强度和刚度，不易破损，便于施工安装及运输等。为了满足建筑工程的需要，已经研制出了多种颜色的太阳电池组件，以供建筑师选择，使得建筑物色彩与周围环境更加和谐协调。根据建筑工程的需要，已经生产出多种满足屋顶瓦、外墙、窗户等性能要求的太阳电池组件。其外形不单有标准的矩形，还有三角形、菱形、梯形、甚至是不规则形状。也可以根据要求，制作成组件周围是无边框的，或者是透光的，接线盒可以不安装在背面而在侧面。
4.2 容量的确定
对于并网光伏系统，由于不受到蓄电池容量的限制，并且有公共电网作为后盾，确定光伏方阵容量时，不必像独立光伏系统那样一定要经过严格的优化设计，只要根据负载的要求和投资情况经过适当计算就可决定[4]。对于一般家庭使用，通常太阳电池方阵容量的范围为1~5 千瓦。
4.3 方阵倾角
在独立光伏系统中，光伏方阵要尽量朝向赤道倾斜安装，与水平面之间的倾角要经过严格的计算，以达到光伏方阵输出的极大性和均衡性[5]。而在并网光伏系统中，只要考虑光伏方阵输出的极大性即可。然而在实际应用中，往往因为要服从于建筑物外形的需要，方阵可能会有各种朝向，倾角也可能从0~900 都有，这就需要光伏和建筑设计师共同协商，兼顾的双方的需要，妥善解决。
4 .4 计量电表
家庭使用的并网光伏系统中，光伏方阵所发出的电能，主要供给用户负载使用，多余部分输入电网，用户负载所消耗的电能，也是由光伏方阵和公共电网共同供应。原则上可以用一块电表来进行计量，电网供电时电表正转，光伏方阵向电网馈电时电表反转。实际上由于各国政府对于开发利用新能源大多实行优惠政策，目前太阳能发电的上网电价要远大于用户的用电电价，常常用两块电表来分别计量，所以有“买入”电表和“卖出”电表的区别。
4.5 逆变和控制器
太阳电池方阵所发出的是低压直流电，要与电网连接，必须变换成220 伏、380 伏甚至更高电压的交流电，而且对于电能质量如：电压、波动、频率、谐波和功率因素等参数都有严格的要求。为了保证电网、设备和人生安全，还必须配备并网检测保护装置，如对于处理：过/欠电压、过/欠频率、电网失电（防孤岛效应）、恢复并网、直流隔离、防雷和接地、短路保护、断路开关、功率方向保护等都有明确的规定。所以逆变和控制器是并网光伏系统的关键设备。
5．实例分析
我们在上海市莘庄工业园“生态建筑办公样板楼”的屋顶上安装了一套5 千瓦光伏并网发电系统，系统主要由以下几个部分组成。示意图如下
5.1 光伏方阵
根据屋顶的结构情况，将光伏方阵分为5 个子方阵，每个子方阵由12 块85 瓦的单晶硅太阳电池组件串联而成，然后将5 个子方阵输出端并联。总功率为5100 瓦，工作电压210 伏。
按照上海地区的长期气象统计资料进行计算，得到上海地区全年接收太阳辐射量所对应的倾角为220，而屋顶斜面的坡度为200，只要把上端抬高7.5 厘米即可。同时还要考虑子方阵与屋面之间要留有一定空隙，以便通风降温。
5.2 逆变控制柜
光伏方阵输出的是210 伏直流电，通过逆变器变换成220 伏交流电，波形为50 周正弦波。供给办公楼内用电，同时与电网并联。有多余电能时可以输入电网，控制器具有必要的并网安全及保护功能。
5.3 数据采集及显示系统
为了进行分析研究，配备了一定的数据采集系统，可以记录和显示方阵的工作电压、电流和功率，输出的交流电压及功率，以及累计发电量等参数。
此外还有开关箱等多种附件。
5.4 光伏系统发电量计算
并网光伏系统发电量计算较为简单，各月发电量为
其中：Q 为当月发电量，N 是当月天数，H 为该月太阳平均辐照量，P 是光伏方阵功率，η1为方阵到逆变控制器的输出效率，包括组件失配损失、线路损耗、灰尘覆盖、温升等损失，η2 为逆变控制器的效率。
将上海地区的太阳辐射资料代入。
由此得出全年发电量为5263.2 kwh，平均每天可以发电14.4 kwh。
6. 结束语
据统计，现在建筑物消耗的能量大约占总能耗的一半以上，美国提出的目标是新建的建筑物要减少能源消耗50%，并逐步对现有的1500 万座建筑物进行改造，使其减少能耗30%。其中重要的措施之一就是推广光伏与建筑相结合的屋顶并网光伏系统。
当然，光伏发电和建筑原来是完全互不相关的两个不同的领域，要将两者结合在一起，还有很多问题需要解决。但是随着科技的进步，（BIPV）新产品还将不断涌现，光伏系统的大规模应用，将促使其价格进一步下降，光伏发电与建筑相结合将成为光伏应用最重要的领域之一，也将为越来越多的建筑师所接受并实际使用。作为庞大的建筑产业与潜力巨大的光伏发电结合点的（BIPV），是光伏系统的应用由偏远农村地区进入城市的重要标志，有着十分广阔的发展前景。
太阳能光伏发电技术的发展趋势
前几天，正当大盘指数加速杀跌之际，有一个板块在悄然崛起，逆市大涨5%，并彻底火了起来！
板块概念叫BIPV。
之所以会受到市场资金追捧，主要原因有两个：一是两会期间频繁提到的碳中和，BIPV刚好算得上碳中和的分支；二是来自于光伏龙头隆基股份的对建筑企业的一项收购。
BIPV究竟是什么呢？
BIPV是光伏领域的某一细分赛道，英文全称叫Building Attached Photovoltaic，是指光伏建筑一体化，即人们将光伏产品集成到建筑上的一种技术。
BIPV是相对于BAPV而言的，BAPV是建筑上安装的太阳能光伏发电系统，说白了就是在房屋表面外加安装的太阳能电池板。而BIPV比较特殊，既有建筑的功能，又能充当“发电站”。怎么理解？BIPV是直接将太阳能电池板变成建筑材料的一部分，比如制造成门窗、墙面、阳台、屋顶等。目前最广为人知的典型BIPV就是特斯拉屋顶。
说起来，BIPV与BAPV目标都是依靠建筑表面进行太阳能发电，而两者也是仅一字之差，但它们从设计到集成再到建筑物过程实质有很大不同。
BIPV产品竞争优势在哪？从目前来看，BIPV产品迭代已经经历了三个发展阶段：
第一代BIPV：光伏组件（硅基电池）通过简单支撑或直接贴合在建筑表面。
第二代BIPV：光伏组件（薄膜电池）具备建材属性，能够替代传统玻璃、屋顶瓦片和水泥墙。
第三代BIPV：对第二代进行优化，同时加入智能电网技术。
从各种技术的特点和BIPV的要求对比来看，第一代发电效果差，缺乏美感。第二代外观有所改善，但需要大量的电力变换装置和连线结构来满足供电要求，维护起来非常麻烦。第三代在第二代的基础上进行了改良，降低了维护成本，同时进一步追求美学设计及定制化需求，是当前发展主流。
从经济性方面考虑，BIPV还存在替代收益和发电效益优势。一是建筑建造时采用BIPV组件可以节省对应面积的建材成本；二是BIPV发电的自发自用节省了业主的电费。更重要的是，BIPV的产品价格和安装成本可以摊进被它取代的建筑材料和工程中，降低整体成本。这是过去采取BAPV这种方案所不具备的。
不过，BIPV仍有一些问题是目前需要面对的。例如，BIPV安装角度不尽相同的话，就会导致发电能力有所削弱。而且关于材料寿命方面，现在的光伏组件质保期在20-30年时间内，相比建筑材料仍然不够。
此外，设计还需要考虑建筑的艺术美学，当两个完全不同的领域知识揉在一起的时候，对设计师而言成了很大挑战。
虽然BIPV这段时间很火，但它并不是近两年才出现的。实际上，最早使用BIPV的领域可以追溯到上世纪军备竞赛的卫星和国际空间站。在当时，卫星上的电源供应系统便是BIPV最早的雏形。
1967年，日本MSK公司将透明前后板加工成半柔性和轻量化光伏组件粘贴在屋顶和墙面上，BIPV技术迎来了第一次商业应用。
但真正让BIPV进入全球视野的是1991年德国慕尼黑举行的一次建筑行业展会。在展会期间，旭格公司将光伏组件和艺术空间设计相结合首次推出了“光电幕墙”。
由于这种既环保又新奇的玩意勾起了大部分人的兴趣，之后德国、美国、西班牙、中国等部分国家纷纷建成了一批BIPV建筑。比如德国柏林中央车站、世博中国馆、日本京瓷总部、上海拉斐尔云廊以及嘉兴秀洲光伏 科技 馆......
从目前来看，BIPV的应用已经从早期单一的屋顶拓展到建筑的方方面面，如光伏常规屋顶或透明采光屋顶、幕墙、遮阳板、站台、电子树等场景。其中，光伏屋顶是市场份额最大的BIPV产品，占到BIPV总收入约60%。据统计，2020年全球六大主要企业在工商业屋顶应用的BIPV产量就高达709MW。此外，建筑玻璃幕墙是第二大的BIPV产品。
进入21世纪，减排成为全球共识，新能源有了更多用武之地。
光伏是全球第三大电力供给方式，随着度电成本不断降低，各类场景应用层出不穷。BIPV正好作为光伏细分赛道，得到全球主要国家重点关注。
自2000年以来，欧美和日本开始出台相关政策，将BIPV列入重点发展目标。
由于早期BIPV使用的是晶硅电池，而且产品安装方式是通过简单支撑或贴合在房屋表面的，太过缺乏美感，再加上光伏组件受技术成本导致价格相对昂贵，最终市场迟迟没有迎来爆发。
2010年之后，BIPV产品技术经过几轮迭代，无论经济性还是适用性有了很大改善，部分消费者逐步接受这种产品。与此同时零能耗建筑、低碳社区、智慧城市的发展，BIPV产业走向成熟。
2016年，受益加州政策，特斯拉通过收购SolarCity（美国户用太阳能系统安装商），从光伏屋顶切入了BIPV业务，期间面向欧美住宅陆续发布BIPV产品第一代和第二代Solar Roof。至此，BIPV开始真正受到欧美地区人们的欢迎。
不同于欧美这些国家，我国BIPV本世纪初期起步，在2004年深圳园博园和北京天普工业园首次引入BIPV理念。
尽管BIPV起步晚，但实际上BIPV产业在2010年的时候就有了蓄势待发的迹象。奈何当时欧美对中国光伏的阻击，以及国内光伏产业配套不够完善，导致BIPV面临制造成本高、技术积累不成熟、确实政策扶持等难题，最终很难发展起来。
直到最近两年，我国光伏产业站在世界前列，BIPV产业才开始具备了大规模产业化发展的良好基础。
根据IMSIA数据统计，2019年全球BIPV总装机量为1.15GW，渗透率仅有1%。
整体看来，全球BIPV市场处于起步时期，距离规模化发展尚远。
然而近年随着全球各国减排目标不断提升，建筑迈向近零能耗是未来发展趋势，BIPV产业发展在逐渐加快。此背景下，全球BIPV市场规模也随之“水涨船高”。
Grand View Research机构乐观估计，全球BIPV市场规模将在2025年达到367.4亿美元。
实际上，我国发展BIPV产业要取得的经济价值要远高于那些发达国家。
我国是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一，除东北的少数地区外，其他地区年平均日照时数都在2600小时以上，充足的日照使得BIPV发电效益并不差。
早在2009年我国就启动了“太阳能屋顶计划”，并在当年开展了111个太阳能光电建筑应用示范项目，装机容量达到91MW。到了2011年，我国光电建筑装机容量已为535.6MW。
2019年“电改”加速后，BIPV有了更多参与竞争的机会。同期，中国成立首个BIPV联盟，通过政策引导+资本助力，攻克“卡脖子”技术，拉开了BIPV发展新时代序幕。
此外，“十四五”规划以及“碳中和”也在明确指出煤炭消费达峰甚至负增长的目标。这意味着光伏迎来重要发展时机，BIPV在迎来最强风口！
以2018年为例，我国BIPV的市场累计安装规模仅为1.1GW左右，市场规模预计不足50亿。根据国家统计局数据，我国每年的建筑竣工面积在40亿平方米左右，若按照2%的BIPV渗透率，仅新建建筑的年增量空间就在一千亿以上，远高于目前的市场容量。
BIPV的整个产业链共分为三部分：上游光伏电池生产企业、中游BIPV系统集成商、下游BIPV应用。从整个产业链分布的情况看，中游的BIPV系统集成服务有望成为利润最丰厚的环节。
隆基股份和特斯拉是当前布局BIPV的两大巨头。隆基股份面对的是ToB市场，特斯拉是ToC市场。
上面已经提到过，特斯拉是通过收购本土太阳能系统安装商进入BIPV赛道。2019年10月，特斯拉推出Solar Roof第三代。第三代Solar Roof使用黑色纹理玻璃制成新型瓷砖，将组件和屋顶一体化，面向欧美住宅和其它市场的高端住宅市场。
BIPV在未来达到万亿市场规模是必然发展趋势，马斯克曾多次公开表示，太阳能屋顶会成为特斯拉继电动车后的另一个核心业务。
除特斯拉以外，国内光伏组件巨头隆基股份依托在BAPV累积的经验，进军BIPV市场。2019年6月，隆基股份开始建设首座BIPV工厂，2020年8月发布首款BIPV产品“隆顶”。其他光伏企业，如晶科、汉能、中信博、英利能源等也在纷纷推出自己的BIPV产品。
不过随着光伏平价临近，“补贴驱动”向“需求驱动”转变，BIPV会重新迎来新发展契机。届时，具有品牌、渠道、集中度等优势的龙头企业机会明显。
下面是主要BIPV厂商梳理：
特斯拉（TSLA）： 全球BIPV光伏龙头，主打太阳能发电屋顶BIPV产品Solar Roof，目前已经推出第三代。
隆基股份（601012）： 国内BIPV光伏龙头，对标特斯拉。2019年才开拓BIPV市场，2020年就推出“隆顶“、”隆锦“等BIPV产品，面向工商业屋顶客户供货。公司规划未来5年BIPV收入要达百亿级别。
中信博（688408）： BIPV业务尚处于起步阶段。2016年研发BIPV系统，作了充分的技术和市场积累。2017年推出第一款BIPV产品——智顶。2019年承接国内江西唯美陶瓷40.9MW、江苏东方日升3MWBIPV项目，当年贡献百万级别收入规模。2020年公司推出智顶迭代产品，BIPV业务进一步成熟。
（文章来源于：解析投资）
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》
