中国期货业协会：新湖专题光伏技术发展简史一（16页）.pdf

1、新湖专题：光伏技术发展简史（一）新湖专题：光伏技术发展简史（一）一、在碳中和背景下，光伏产业在我国能源结构中的地位愈发重要在全球气候变暖大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。2020 年 12 月 12 日，习近平总书记在气候雄心峰会上提出“3060”碳达峰碳中和目标，并强调：“到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12亿千瓦以上。”2022 全年光伏发电量为 42

2、76 亿千瓦时，同比增长 30.8%，约占全国全年总发电量的 4.9%。图表图表 1 1：全国光伏发电量（亿千瓦时）及发电比重（：全国光伏发电量（亿千瓦时）及发电比重（%）资料来源：同花顺，新湖期货研究所2022 年全国新增光伏并网装机容量 87.41GW。累计光伏并网装机容量达到392.6GW，新增和累计装机容量均为全球第一。预计 2023 年光伏新增装机量超过 95GW，累计装机有望超过 487.6GW。图表图表 2 2：全国太阳能光伏发电装机累计容量（：全国太阳能光伏发电装机累计容量（G GW W）资料来源：中国光伏行业协会，新湖期货研究所根据“十四五”现代能源体系规划，太阳能产业的发展

3、将在这个五年计划内得到提速。我国将重点在中部与东部进行分布式光伏建设；在黄河上游、新疆、冀北等地大力发展多能互补清洁能源基地建设。同时提高光伏发电功率预测水平，开展光伏发电制氢示范，积极完善并网标准体系推广光伏发电与建设一体化应用。进入“十四五”至今，国家能源局、国家发改委、财政部、住建部发布了一大波利好政策支持光伏产业发展，也给五年计划光伏产业后续的健康有序发展打下了良好的政策基调，更凸显了光伏发电产业在我国能源结构和战略中扮演着越来越重要的地位。本文意在通过对光伏技术的梳理和回顾，来介绍光伏技术的历史沿革，便于让光伏相关大宗商品的业者更好地了解光伏行业的起源、演变和发展规律。二、光伏发电的

4、基本原理是利用半导体的光生伏特效应光伏发电的工作原理是光伏技术的基石，了解光伏发电的原理更便于梳理光伏技术的发展和演变。光伏发电的基本原理是利用半导体的光生伏特效应（PhotovoltaicEffect，PV），其本质是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。在该效应中，光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。在实际应用中，采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将 P 型半导体与 N型半导体制作在同一块半导

5、体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为 P-N 结。而太阳光照在半导体 P-N 结上，形成新的空穴-电子对，在 P-N 结电场的作用下，空穴由 N 区流向 P 区，电子由 P 区流向 N 区，接通电路后就形成电流。图表图表 4 4：光伏效应原理图：光伏效应原理图资料来源：LGC Green Energy，新湖期货研究所三、根据最新的行业技术迭代分类，光伏可分为三代关于目前主流的光伏的三代分类，不得不提及“太阳能之父”的马丁格林（Martin Green）教授。澳大利亚新南威尔士大学教授马丁格林为澳大利亚科学院院士，在光伏领域做出了杰出贡献，是全球太阳能电池领域的权威，被誉

6、为“太阳能之父”先后被授予多项国际奖项，曾获得 2002 年诺贝尔环境奖。马丁格林率先提出了“第 3 代太阳能电池”的概念。在此前，他已明确一代硅基太阳能电池性能的理论极限，并带领团队展示出了效率不断逼近该极限的电池装置，并作为先行者推动了以类卡诺循环太阳能转换效率为目标的“第三代”光伏的发展。在格林的理论中，结晶硅型属于第 1 代太阳能电池，非晶硅型等薄膜太阳能电池属于第 2 代太阳能电池，而第三代光伏电池是有潜力克服单带隙太阳能电池功率效率 31-41%的 Shockley-Queisser 辐射效率极限的太阳能电池。图表图表 5 5：三代光伏技术（分别基于晶圆、薄膜和先进薄膜）的效率和成