2024年中国光伏技术发展报告简版

发展报告2023年我国光伏新增装机216.88GW，同比增长148.1%，创历史新高，占全球光伏新增容量六成以上；总装机609.5GW，同比增长55.2%，占全球总装机四成左右。光伏继上年超越风电后再次超越水电，成为我国仅次于火电的第二大电源。2023年我国太阳电池产量达545GW，产量连续16年位居全球首位，硅片、电池、组件出口再创新高，光伏产品成为我国出口“新三样”之一。2024年新年致辞中习近平主席特别在市场、产业快速发展驱动下，我国光伏技术不断创新突破，与国际先进水平保持同步竞争态势。科技部、国家能源局、工信部等部门持续开展科技支持，为光伏良西门子法）和硅烷法技术和能耗指标达到国际先进水平，多次装料拉晶技术（RCz）仍是主要的生产方式，结合颗粒硅料的连续直拉单晶技术（CCz）持续取得进展。n型晶体硅钙钛矿叠层太阳电池、铜锌锡硫基薄膜太阳电池、有机太阳电池等转换效率屡创世界纪录。多层次立体光伏应用体系不断丰富，大型地面电站、分布式光伏、海上漂浮式光伏、天基/空间太阳能系统、山地光伏电站等多元化应用模式蓬勃发展。本报告对2023年我国光伏技术进展和发展趋势进行了系统总结，包含多晶硅料及硅片、晶体硅电池与组件、薄膜电池与组件、新型电池与组件、系统集成及应用、功率变换器及平衡部件、数智化技术、标准及实证测试技术等章节，旨在客观描绘我国报告由中国可再生能源学会光伏专业委员会组织，四十余位专家学者参与编写。2024年中国光伏技术发展报告简版三氯氢硅法（改良西门子法）和硅烷法继续作为主要的多晶硅生产方法，各自具有成本效益和环境友好的优点。主流工艺三氯氢硅法单炉年产量可达600-1000吨，单线产能为5万吨/年和10万吨/年，综合电耗50kWh/kg-Si至56kWh/kg-Si，综合能耗≤8.1kgce/kg-Si；硅烷法颗粒硅采用产能为5000吨/年的FBR反应器，每个单元配置4台FBR反应器，组合形成2万吨/年颗粒硅模块。两种方法技术和能耗指标硅片切割技术方面，晶体硅片呈现大片化、薄片化、n型化和半片化的特点。182mm以上尺寸硅片占据主流，并还在进一步提升市场份额。硅片厚度逐渐降低，p型辅料方面，随着硅片尺寸增大，直拉法用石英坩埚尺寸增长迅速，导致高纯石英砂消耗量日趋增长。坩埚中外层使用的低端高纯石英砂已基本实现国产化，但内层高纯石英砂仍需进口。目前国内企业正在致力于寻找更优质的矿藏和发展提纯新技术。环境影响的最小化以及市场竞争力的增强等。预计这些技术的持续发展将推动太阳能2.晶体硅太阳电池及组件技术2023年是n型电池大发展的一年。以TOPCon电池为主的n型电池所占市场份额1 2024年中国光伏技术发展报告简版率达到25.5%，有些经过改进的效率最高的HJT电池产线平均效率达到25.8%~26%。池技术全面导入到大规模量产中，HJT电池的配套技术不断创新。硅片方面开始探索CCZ拉棒技术的产业化导入，这使得n型硅片的电阻率更加均匀，并且通过100%使用颗粒硅达到降本的目的；切片技术方面在大规模量产中使用半片切割技术、边皮切割技术、TOPCon头尾料等，这些措施大大降低了HJT电池的硅片成本。2023年HJT电池规模量产的硅片厚度已经降到120μm，比2022年降低了10μm，进一步降低了成本；电池技术方面，除了双面微晶导入到量产中之外，还将银包铜电极、0BB电池技将光转膜和丁基胶封边技术导入到大规模量产中，提高了HJT组件的可靠性，而且还提高了组件的功率。通过这一系列新技术的导入量产，使得HJT组件具有了进一步的使得电池成本较高。目前国内有两家企业已经实现了规模量产，但是产品的良率和成3.薄膜太阳电池及组件技术铜铟镓硒（CIGS）太阳电池方面，实验室常规单结电池效率达到23.6%，由瑞典Evola/Uppsala大学获得。柔性电池和双面电池是CIGS发展新方向，柔性电池效率达22024年中国光伏技术发展报告简版研究院杨春雷课题组在柔性金属基底上也实现了22.3%的认证效率。刚性基底双面电6.61%的顶部和底部效率。在组件方面，常铜锌锡硫基（CZTS（Se薄膜太阳电池研究取得重要进展。2023年5月，中国科学院物理研究所孟庆波团队创造14.9%的CZTSSe电池效率，刷新了世界纪录，该团队在1cm2电池方面也创造了12.1%的世界纪录效率。此外，得益于对溶液化学及其CZTSSe晶体合成路径的理解，国内多个研究团队将CZTSSe效率提升至14%以上。3截至目前，Sb2Se3和Sb2S3太阳能电池转换效率仍然维持2022年达到的最高值10.57%4.新型太阳电池技术钙钛矿太阳电池效率提升快、预期制造成本低，成为最具潜力的新型光伏技术。2023年，研究者们通过改进钙钛矿材料的化学组成和晶体结构等工作，实现了效率的显著提升。技术创新重点包括使用混合阳离子和阴离子策略来优化带隙及稳定性、通3 2024年中国光伏技术发展报告简版国内多家企业积极开展钙钛矿太阳电池产业化技术开发，如杭州纤纳光电公司、无锡极电光能、苏州协鑫光电、仁烁光能等；同时，以中国三峡集团、华能集团等为件获得10.01%的转换效率和30.53%的平均透过率；浙江大学1cm2的柔性有机太阳量子点太阳电池方面，我国在多种类型的量子点太阳电池的科学研究都达到了国际水平。2023年的研究重点在于优化量子点的合成方法和表面修饰，以提高光伏性能和稳定性。技术创新包括开发新型铅硫族量子点和钙钛矿量子点材料，以及通过界面工程改善电荷传输。华南农业大学创造了铅硫族量子点敏化太阳能电池15.2%的认证率。台湾科技大学制备了效率为8.96%的量子点敏化太阳能电池，连续工作150小时后仍能保持原始效率的90%；铅硫族量子点太阳能电池实现10.5%的光电转换效率，叠层太阳电池技术通过结合不同带隙的半导体材料，有效拓宽了太阳电池对太阳光谱的吸收范围，减少了热弛豫损失。2023年的研究进展包括钙钛矿/晶硅叠层太阳42024年中国光伏技术发展报告简版率突破了33.9%。全钙钛矿叠层太阳电池已经实现了29.1%认证效率。目前已报道钙2T和4T叠层太阳电池分别获得了24.27%和25.19%的效率。全有机叠层太阳电池的新型太阳电池的种类较多，新型硅基太阳电池仍然以硅作为主要的光吸收层，将杂化太阳电池的稳定性、能级调控、界面钝化；TMO/Si异质结界面的能级匹配；硅纳米线的制备、光学调制和基于硅纳米线的径向异质结太阳电池；新型铁电材料化合物薄膜太阳电池。未来，随着新型硅基太阳电池和新型铁电太阳电池转换效率和和稳定5.光伏系统集成与应用技术2023年，受光伏组件价格持续下降、中美等国家地面大型光伏系统复苏反弹、现等因素叠加影响，全球光伏总装机达1552.3GW，同比增长31.8%；中国新增装机光伏应用体系不断丰富。地面大型光伏电站在部分地区逐步向基地化转变，系统送出架构及控制方式成为研究焦点；分布式光伏系统渗透率持续增加，光伏集群呈现接入电压低、单点容量大、建设规模散特征，分布式光伏系统集群划分、参与电网调压调频调峰研究取得新进展；天基/空间太阳能概念火热依旧，多场景天基/空间太阳能应用不断提出，无线微波能量传输技术实现实验室验证，空间激光能量传输技术也取得新突破；基于新型n型组件的山地光伏电站正在建设，适应于山地光伏应用的光伏产品开始研发；漂浮式光伏系统潜力不断挖掘，系统应用从内陆水上逐渐向近岸甚至深5 2024年中国光伏技术发展报告简版远海延伸。我国在近海桩基式及漂浮式海上光伏实证方面取得突破，同时全球首个深远海漂浮风电与海洋牧场养殖一体化项目也在我国落地，我国成为全球海上漂浮光伏2023年，光伏系统应用继续从单一场景向复合场景演化，互补、复合、和谐、共2023年，基于新型光伏电池的系统应用不断落地，全球首个兆瓦级钙钛矿光伏电站已在中国投入商业应用，德国百兆瓦级n型TOPCon型组件光伏电站建设完成，全适应海洋特殊环境的双面双玻高效单晶异质结组件将配置6.光伏功率变换器及平衡部件技术在光伏并网逆变技术方面，目前主要还是采用基于电网电压锁相的电流型控制技术，为适应新型电力系统的发展，光伏并网技术研究在弱网适应性、宽频谐振抑制和其在快速功率控制、高效MPPT、强电网下稳定运行控制、故障穿越和有功备用电网出了虚拟双源叠控技术，使变流器和储能系统能够动态发挥两类技术的优势，更好地支撑新型电力系统运行。华润电力联合华为数字能源共同开展了基于构网型电压源主动支撑新型电力系统技术路线的光储系统测试验证科研项目，通过光伏和储能系统协调控制，具备等效的惯量和无功补偿能力，主动支撑弱电网故障暂态稳定运行。中国电科院和青海电科院基于高比例新能源环境中的电网安全稳定，高标准地完成了构网系统并联稳定性、高/低电压单次/连续故障穿越、一次调频及惯量响应特性等一系列中国科学院电工研究所原创性提出全直流并网技术，可以有效解决谐波谐振、无功传在逆变器和平衡部件产品开发方面，阳光电源集中式光伏逆变器采用模块化集成62024年中国光伏技术发展报告简版方案，实现了集中式光伏逆变器单机最大输出功率10120kW。阳光电源最新研发的直流2000V高压逆变器在陕西榆林成功投运，这是2000V系统在世界范围内第一次并网实证，标志着光伏系统成功从1500V进阶至2000V。在MLPE变换器方面，大恒能源采用第三代半导体GaN，系统转换效率高达97.55%。在光伏支架方面，晶澳科技为适应双面组件安装，采用的新型固定支架方案，可大大增加整体结构的稳定性。国内光伏跟踪支架技术在2023年蓬勃发展，国强兴晟、上海摩昆，天合、中信博、华为等公不断提高支架跟踪精度、结构稳定性、运行长期耐久性和气候环境适应性等。柔性支架向大跨度、高净空发展，通威联合中南大学，首创了3索结构，在大风压环境中，7.光伏电站全生命周期数智化技术光伏电站的DEPCO数智化技术指的是光伏电站从规划到运营的全流程数智化技过数智化系统技术创新，赋能光伏电站全生命周期降本增效，最终实现光伏电站从规大型光伏电站智能评估关键技术包括GIS平台底座、图斑识别、地物识别等，智能设计关键技术包括建结构数字化建模、电气数字化建模、多目标复杂系统非线性规研发了多款智能化评估设计软件，如SolarStation、iSolarTool、Candela3D等，主要功分布式光伏电站智能评估设计关键技术除了大型电站智能评估设计已经提到的GIS国外以TraceSoftware为代表、国内以阳光新能源、坎德拉等为代表，研发了多化评估设计软件，如Archelios、iSolarBP、CandelaRoof等，通过无人机建模技术获取现场数据，自动实现组件排布，基于专业财务模型，评估项目投资收益，并能实现电7 2024年中国光伏技术发展报告简版光伏电站的智能建造技术开始发展。地面电站的智能建造技术，在国外已经达到了自动化的水平，国内还处在半自动化到自动化的阶段，以及智能化的初步探索期；8.光伏发电标准及实证测试技术光伏组件的结构安全要求及测试安全要求；光伏阵列的设计要求；光伏组件绝缘材料的柔性聚合物正面和背面结构；地面光伏组件设计鉴定重测导则；光伏系统的直流电我国发布光伏相关标准共11项，发布的标准提出的技术要求主要针对：光伏光热用玻璃相关要求；沙漠光伏电站基本资料、设备设施、施工、验收和运行维护等；光伏组件氨腐蚀试验、动态机械载荷试验；光伏电站气象观测及资料审核、订正；光伏在光伏发电实证测试技术方面，为提升光伏部件及系统运行性能评价的准确性，国内外均开展了光伏户外实证技术研究及户外实证场的建设。依托国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划项目，中科院电工研究所、中国电力科学研究院有限公司等科研单位在我国七种典型气候环境、多种光伏应用场景下建设了光伏系统实证测试平台，实现光伏部件及系统的户外运行性能监测与评价；同时，各发电集团也开展光伏户外实证平台建设，其中国家电力投资集团有限公司在黑龙江大庆建设了光储一体化实证实验平台，并每半年发布监测数据。随着海上光伏项目的开展，部分企业已逐步开展海上光伏实证，国家电投山东能源发布我国首个近海桩基固定式海上光伏实证成82024年中国光伏技术发展报告简版9.太阳电池中国效率表钛矿单结电池组件、钙钛矿/硅叠层电池、有机单结电池、有机单结电池组件和砷化附表1列出了2023年太阳电池中国最高效率进展情况。表中收录了晶体硅、钙钛2023年，我国钙钛矿/硅叠层电池最高效率取得突破性进展。隆基绿能自主研发的钙钛矿/硅叠层电池效率达到33.89%，这是目前全球钙钛矿/硅叠层电池效率的最高纪录。此前该电池效率的世界纪录是33.7%，由沙特国王科技大学于2023年5月份晶体硅太阳电池方向，隆基绿能自主研发的HBC电池，获得27.09%的电池转换效率，创造了单结晶