2021年是我国开启碳中和计划的元年。随着“十四五”规划和2035年远景目标纲要的发布，光伏利好政策密集出台，促进产业规模迅速扩容。2021-2022年，“风光大基地”政策推动沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目，集中式光伏贡献稳定增长；“整县推进”政策结合建筑光伏一体化发展，分布式光伏装机规模稳步上升。

　　光伏产业链涵盖多晶硅料、硅片、电池片、组件以及电站五个环节。产业链以硅材料为主线，具体包括：上游为高纯度多晶硅料以及硅片生产；中游为光伏电池片及组件生产；下游为光伏发电的应用端即集中式和分布式电站。

　　太阳能电池产品太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，在满足一定条件的光照下可输出电压，并在有回路的情况下产生电流，完成由光能量到电能量的转化。太阳能电池片位于光伏产业链中游，是光伏发电系统的核心部件。

　　在各类太阳能电池中，晶硅太阳能电池凭借光电转换效率较高、工艺成熟、成本较低等优势，占据绝大部分市场份额。

　　晶硅太阳能电池工作的基础为PN结以及光生伏特效应。作为半导体材料，纯净的硅在室温下电导率较小。通过在硅中掺杂其他元素，可以调整硅的导电性能。例如，在硅晶体中掺入镓元素可制成P型半导体，掺入磷元素可制成N型半导体。在一块完整的硅片上运用掺杂工艺，可使两种半导体交界面附近区域形成PN结，构成电位差，形成内建电场。

　　当太阳光照射电池表面时，能量超过硅材料禁带宽度的光子会以本征吸收的方式被硅吸收，产生电子-空穴对。在PN结内建电场的作用下，电子向N区漂移，空穴向P区漂移，在电池的两端产生电压。给电池连接负载后，外电路形成闭合电路，对外输出能量。太阳能电池通过这种工作模式，将光能量转化成电能量。

　　从技术原理上，电池片效率提升主要围绕光生伏特效应的两个方面来展开。首先是提升电池对太阳光的吸收效率，其关键在于降低电池片表面对光的反射率，实践中主要通过绒面制备、沉积减反射膜、细栅线印刷、激光SE等工艺步骤降低光学损失。其次是提升电池对太阳光的转化效率，其关键在于减少内部电能损耗，实践中主要通过嵌入钝化材料、选择性掺杂、高密度栅线等技术手段来减少损耗，降低电学损失。

　　晶硅电池片按照所用衬底材料晶体结构的不同可分为单晶电池片和多晶电池片。近年来，单晶硅片、电池片和组件生产制造技术不断进步。相较于多晶产品，单晶组件转换效率较高，在提升光伏电站发电量的同时有效降低度电成本，市场份额大幅提升。

　　大尺寸技术通过有效提升组件功率、降低物流成本和电站安装成本，摊薄了单瓦生产、运输和安装成本，进而降低了终端度电成本。根据CPIA数据，2022年182mm及以上大尺寸硅片市场份额占比已达到82.8%，预计这一比例将在2023年进一步提升至93.2%。

　　晶硅太阳能电池按照衬底硅材料掺杂元素的不同，可分为P型电池（硅片掺镓）和N型电池（硅片掺磷）。

　　P型晶硅电池技术路线主要包括BSF（常规铝背场）和PERC（钝化发射极和背接触）。通过在背面附加钝化层，PERC电池有效减少光电损失并提升转换效率，2018年以来逐步替代BSF电池成为市场主流技术。

　　晶硅太阳能电池在光照下会产生光生载流子，其中少数载流子的寿命是决定电池效率的关键所在，硅片中的缺陷、金属杂质等对少数载流子的寿命有较大的影响。N型硅片中的少数载流子是空穴，对金属杂质的敏感度相对比较低，因此与P型硅片相比，N型硅片具有少数载流子寿命比较高的优势，也具有更好的抗光衰能力，由其制备而来的N型电池片具有更高的光电转换效率及长期稳定性。由此，N型电池已成为电池技术的重要发展方向。

　　根据CPIA数据，随着2022年下半年部分N型电池片产能陆续释放，2022年N型电池片市场占比上升至9.1%。N型电池技术主要包括TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）和HJT（异质结），TOPCon技术已成为当前N型技术主流路线。

　　除单一类型的电池片外，目前IBC电池技术作为平台型技术也在稳步发展，通过与PERC、TOPCon以及HJT技术叠加，可形成PBC、TBC以及HBC电池片，进一步提升转化效率。

　　单晶PERC太阳能电池片的生产过程包括制绒、扩散、激光SE、前氧化、碱抛、后氧化、镀膜、金属化、测试分检等主要工艺步骤。其具体工艺流程图如下：

　　使用碱溶液腐蚀硅片表面，将硅片表面反射率从35%降至10%以下，减少光的反射，提升短路电流，提升电池的转换效率

　　在高温下（＞800℃）磷原子扩散进入硅片表面形成PN结，PN结的内建电场能将光生载流子分离，对外输出电流

　　在硅片入光面形成透光区域轻掺杂、金属化区域重掺杂的结构，利用激光产生瞬时高温，对硅片表面的磷进行二次扩散，形成局部重掺杂区

　　修复激光SE扫描位置的氧化层，使得硅片入光面形成完整的氧化硅掩膜层，在碱抛反应过程起到保护作用

　　在氧化硅掩膜层的保护下，碱溶液只能腐蚀硅片背面和边缘的硅，对硅片的背面进行抛光，将硅片背面反射率从10%提升至40%以上，使表面更加平整，便于高品质钝化膜层的生长，减少表面悬挂键、降低表面复合，增加电池片长波吸收、提高电池的转换效率

　　先在硅片背面生长氧化铝钝化层和氮化硅保护层，降低背面复合，提升开路电压，再在正面生长氮化硅层，将硅片表面反射率从10%降至2%，提升电池的短路电流

　　金属化包括激光开槽、浆料印刷、高温烧结、电注入四个环节：激光开槽指使用激光去掉背面局部的氮化硅和氧化铝膜，使得铝浆可以和硅直接接触；浆料印刷指用丝网印刷的方法将银浆和铝浆印刷到电池片表面；高温烧结指在高温下银和铝与硅发生反应形成欧姆接触，可导出电流；电注入指对电池片进行退火处理，提升电池片的稳定性

　　分检测试包括颜色测试、效率测试、EL测试、分检四个环节：颜色测试指对电池片正面和背面的外观和颜色进行测试；效率测试指用太阳光模拟器对电池片的光电转换效率进行测试；EL测试指用红外相机拍摄电池片的电致发光图像，以检测太阳能电池的内部缺陷等异常；分检指利用前述测试数据对电池片进行性能等级分类

　　单晶N型TOPCon太阳能电池片的生产过程包括制绒、硼扩散、激光SE、退火、碱抛、PE-poly、退火、RCA、镀膜、金属化、测试分检等主要工艺步骤。其具体工艺流程图如下：

　　高温环境下硼原子扩散进入N型硅片表面形成PN结，PN结的内建电场能将光生载流子分离，对外输出电流

　　使用等离子体化学气相沉积法，先通过N2O与Si的反应在硅片表面沉积约2nm厚的SiO2膜，再通过SiH4、H2和PH3反应原位掺杂沉积Poly-Si薄膜

　　对等离子体化学气相沉积法生长的Poly-Si薄膜进行高温退火处理，提升薄膜的品质，提高电池的转换效率

　　使用链式去PSG刻蚀去除硅片边缘及正面的氧化层，裸露出绕镀的PolySi，刻蚀过程中电池背面的氧化硅层用水膜进行保护，然后采用槽式刻蚀对硅片进行处理，背面的氧化硅可作为掩膜层保护背面Poly-Si膜，边缘及正面的Poly-Si膜被刻蚀液腐蚀去除

　　先用原子层沉积法通过TMA和H2O的反应，在硅片表面沉积形成氧化铝薄膜，对电池的正表面进行钝化，再使用等离子化学气相沉积法在电池正面和背面制备氮化硅薄膜，以降低电池正面对入射光的反射率，并保护电池背面的Poly-Si薄膜

　　金属化包括浆料印刷、高温烧结、光注入三个环节：浆料印刷指用丝网印刷的方法将银浆和银铝浆印刷到电池片表面；高温烧结指在高温下浆料与硅发生反应形成欧姆接触；光注入指对电池片进行退火处理，提升电池片的稳定性

　　组件的生产过程包括焊接、叠层、层压、装框、清洗、测试、分档包装等主要工艺步骤，具体工艺流程图如下：

　　2006年至2011年，光伏行业处于发展启动期，以德国为首的欧洲各国推出政府补贴政策促进光伏产业发展，推动光伏发电在规模和技术方面实现突破。2012年至2021年，光伏行业进入发展过渡期，各国通过产业政策驱动，叠加行业技术进步，带动产业链各环节降本增效，市场逐渐形成自发需求，产业规模持续扩大，光伏行业由政策驱动逐步转向市场驱动。

　　2021年至今，得益于光伏行业的技术进步和成本改善，当前全球大部分地区光伏发电成本已低于煤电价格，光伏产业发展的内生经济性动力显著；在各国能源安全需求与碳中和目标的驱动下，光伏发电成为不少国家具备竞争优势的能源形式，光伏开始进入平价上网新周期。

　　当前，光伏行业多个环节集中度高，我国企业抓住战略机遇，持续提升技术水平、促进产业升级、扩大国内市场，凭借技术与成本优势，2021年各主要环节产量均占据全球市场主要份额，全球光伏产业重心进一步向我国转移。

　　随着技术不断进步，光伏发电成本持续降低，光伏行业逐步摆脱对补贴政策的依赖。2021年，光伏行业发电成本较十年前降幅约90%，全球大部分地区光伏发电成本已与煤电基准价相当。

　　根据CPIA数据，2022年全投资模型下地面光伏电站在1,800小时、1,500小时、1,200小时、1,000小时等效利用小时数的平准化度电成本分别为0.18元/度、0.22元/度、0.28元/度、0.34元/度，即便在上述最低等效利用小时数的情况下，光伏平准化度电成本也已低于2022年全国煤电基准价平均值0.38元/度，光伏发电经济性日益凸显，市场需求持续增加。

　　2022年第四季度以来，产业链各环节发展更趋成熟，随着上游硅料产能释放，硅料及硅片价格回调，叠加本环节技术持续创新升级，预计光伏发电成本仍有较大下行空间，经济性驱动力持续增强，最终推动光伏发电更大规模、更多场景应用的实现。

　　近百年来，世界主要经济体二氧化碳排放迅速增长，据OurWorldinData统计，2021。