我国科研团队刷新世界纪录 大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破 光伏组件行业发展现状分析报告

• 李波 2024年2月26日 来源：中研普华集团、央视财经、中研网 1227 80
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据南京大学消息，该校谭海仁教授课题组研制的大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破，经国际权威第三方机构测试，其稳态光电转化效率达24.5%，刷新此类组件的世界纪录，也为后续产业化发展打下技术基础。相关论文2月23日发表在国际学术期刊《科学》上。

据南京大学消息，该校谭海仁教授课题组研制的大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破，经国际权威第三方机构测试，其稳态光电转化效率达24.5%，刷新此类组件的世界纪录，也为后续产业化发展打下技术基础。相关论文2月23日发表在国际学术期刊《科学》上。

据谭海仁介绍，钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一。和传统晶硅材料相比，钙钛矿光伏组件更轻、更薄，具有可弯曲、半透明等良好特性，应用场景更丰富。近年来，谭海仁课题组一直致力于研究钙钛矿，取得小面积电池光电转化效率28%、大面积叠层组件光电转化效率21.7%等成果。

“叠层组件由带隙不同的子电池堆叠而成，窄带隙子电池能够吸收宽带隙子电池吸收不了的光，理论上，叠层组件的光电转化效率应该更高，21.7%这个结果显然不能令人满意。”论文共同第一作者、南京大学2019级直博生高寒告诉记者，实验室制备的小面积电池只有1平方厘米左右，而真正具有商用价值的是组件，所以必须突破大面积叠层组件的效率关。

难点在于窄带隙钙钛矿薄膜的生产工艺。“窄带隙钙钛矿薄膜的结晶过程太快，不好控制，大面积制备时，会出现薄膜不均匀的问题。而且钙钛矿的结晶过程上下不同步，容易导致薄膜的底部产生大量缺陷。”高寒说。

为了解决这个问题，谭海仁课题组在前驱体溶液中加入了甘氨酰胺盐酸盐，它能够减缓钙钛矿的结晶速率，将薄膜的制备时间延长到原来的10倍左右，并且能自发诱导修复底部缺陷。

高寒表示，用这种办法制造的窄带隙钙钛矿薄膜，与宽带隙钙钛矿薄膜结合后，所形成的叠层组件面积达20.25平方厘米。经过国际权威第三方机构测试，该组件取得24.5%的光电转化效率，相关数据被国际《太阳能电池效率表》收录，目前尚无同类组件打破该纪录。

谭海仁表示，此次突破为后续发展打下了技术基础，“我们还将不断尝试制备面积更大、效率更高的全钙钛矿光伏组件，向着产业化的目标踏实前进。”

由于单片太阳电池输出电压较低，加之未封装的电池由于环境的影响电极容易脱落，因此必须将一定数量的单片电池采用串、并联的方式密封成太阳电池组件，以避免电池电极和互连线受到腐蚀，另外封装也避免了电池碎裂，方便了户外安装，封装质量的好坏决定了太阳电池组件的使用寿命及可靠性。

太阳电池组件是由高效晶体硅太阳能电池片、超白布纹钢化玻璃、EVA、透明TPT背板以及铝合金边框组成。具有使用寿命长，机械抗压外力强等特点。太阳电池常规组件的结构形式有下列几种，玻璃壳体式结构、底盒式组件、平板式组件、无盖板的全胶密封组件。

由于单体太阳电池本身易破碎，易被腐蚀，若直接暴露在大气中，光电转化效率会由于潮湿、灰尘、酸雨等的影响而下降，以致损坏失效。因此,太阳电池一般都必须通过胶封、层压等方式封装成平板式构造再投人使用。太阳电池组件要求：①有一定的标称工作电流输出功率。

②工作寿命长，要求组件能正常工作20~30年，因此要求组件所使用的材料，零部件及结构，在使用寿命上互相一致，避免因一处损坏而使整个组件失效。③有足够的机械强度,能经受在运输、安装和使用过程中发生的冲突，振动及其他应力。④组合引起的电性能损失小，组合成本低。

光伏组件行业发展现状分析

进入“十四五”，我国风电机组、光伏组件将逐步迎来集中退役，随之面临关键部件的批量化处置问题。以光伏为例，我国是光伏组件制造和应用大国，组件产量占全球的四分之三以上，在应用方面，新增和累计装机容量均连续多年保持全球第一的地位。

截至2021年底，我国光伏累计装机容量已达到3.06亿千瓦，若以每块光伏组件300瓦、体积0.066立方米、重量19千克来计算，即使仅考虑目前我国已有的装机容量，当全部光伏电站25年运行期满后，废弃的光伏组件将产生约6700万立方米、约2000万吨的固体废物。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年国内光伏组件行业发展趋势及发展策略研究报告》显示：

光伏发电在很多国家已成为清洁、低碳、同时具备价格优势的能源形式，光伏开始进入全面平价期，全球光伏市场开启新一轮增长。

数据显示，2013年全球光伏累计装机容量为140.51GW，2022年全球光伏累计装机容量达1053.12GW。随着全球对可再生能源的需求继续增加，中国的光伏产业有望继续发展壮大。2022年我国光伏组件行业市场规模2699.04亿元，同比增长85.22%。

2022年我国光伏组件行业市场均价1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增长了14.7%。隆基、天合、晶科、晶澳等行业龙头纷纷进行垂直一体化布局。2022 年，光伏一体化龙头企业毛利率均高于10%。

中国政府加强对可持续发展的承诺，将光伏产业纳入可再生能源发展战略的核心。中国继续在技术研发和创新方面取得重要进展，推动了高效能太阳能电池和组件的市场份额。中国仍然是全球光伏组件生产的领导者，出口到世界各地，同时也在国内市场迅速增长。2022年我国光伏组件行业产量288.7GW，进口量3.5GW，出口量153.6GW，国内光伏组件行业需求量138.6GW。

政府政策、技术创新和全球市场需求的推动都在推动这一行业的不断壮大。随着全球对可再生能源的需求继续增加，中国的光伏产业有望继续发展壮大。

2022年我国光伏组件行业市场规模2699.04亿元，同比增长85.22%。2022年我国光伏组件行业市场均价1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增长了14.7%。

近年来下游需求持续向好、企业扩产意愿强烈。2017-2021年中国工业硅产量整体呈上升趋势，由2017年的220万吨增长至2021年的261万吨，增长幅度达到41万吨。

2022年上半年中国工业硅产量为143.6万吨，同比增长26.9%。虽然我国是全球最大的工业硅生产国、消费国和出口国，但仍存在高品质硅石依赖进口、供应保障不足、产业迭代升级困难的局面。

光伏组件行业发展前景及规划分析

国家能源局发布的《<关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案>案例解读》提及，推动退役风电机组、光伏组件回收处理技术和相关新产业链发展，实现全生命周期闭环式绿色发展。下一步，将加快政策与标准制定，尽快完善行业标准、技术规范、认证体系等，确立合理的商业模式。

国务院办公厅转发由国家发改委、国家能源局起草的《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》。《实施方案》锚定到2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的目标，重点针对影响新能源大规模、高比例发展的政策堵点、痛点、空白点等，提出切实可行、具备操作性的政策措施。

此后，国家能源局组织编写了案例解读材料， 对各政策点的背景、目的，已经出台措施及下一步政策落实方向等进行了详细阐述。

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