隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展,全球太陽能電池產(chǎn)量不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017-2022年,全球太陽能電池產(chǎn)量由104.3GW增長至323.48GW,年復(fù)合增長率為25.4%。2023年全球太陽能電池產(chǎn)量約為371.08GW。中國在全球太陽能電池產(chǎn)量中占據(jù)重要地位。近年來,得益于我國積極推行鼓勵新能源發(fā)展的優(yōu)惠政策,太陽能電池產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長勢頭。
中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,2017-2023年中國太陽能電池產(chǎn)量整體呈現(xiàn)逐年增加的趨勢,年復(fù)合增長率為33.75%。2024年上半年全國太陽能電池產(chǎn)量同比增長23.18%至28629.4萬千瓦。從我國主要省市太陽能電池占比來看,排名靠前的省份主要為江蘇省和浙江省,其產(chǎn)量占比合計超半數(shù)。具體來看,2023年江蘇省太陽能電池產(chǎn)量占比達(dá)32.34%;浙江省占比達(dá)22.5%。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國電池行業(yè)市場全景調(diào)研與投資預(yù)測報告》顯示:
太陽能電池,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片,又稱為“太陽能芯片”或“光電池”它只要被滿足一定照度條件的光照度,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic,縮寫為PV),簡稱光伏。
太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光伏效應(yīng)工作的晶硅太陽能電池為主流,而以光化學(xué)效應(yīng)工作的薄膜電池實(shí)施太陽能電池則還處于萌芽階段。
太陽能電池的工作原理基于光伏效應(yīng)。當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體材料(如硅)上時,光子被材料吸收并激發(fā)出電子-空穴對。在半導(dǎo)體PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下,電子和空穴被分離并分別向兩極移動,從而形成電流。這個過程中,太陽能被直接轉(zhuǎn)化為電能。
太陽能電池根據(jù)其使用的半導(dǎo)體材料不同,可以分為多種類型,主要包括:
硅基太陽能電池:這是目前應(yīng)用最廣泛的一類太陽能電池,包括單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽能電池。其中,單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高,但成本也相對較高;多晶硅太陽能電池成本較低,但轉(zhuǎn)換效率略遜于單晶硅;非晶硅太陽能電池則具有弱光響應(yīng)好、制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn),但穩(wěn)定性較差。
化合物半導(dǎo)體太陽能電池:這類電池使用砷化鎵、銅銦鎵硒等化合物半導(dǎo)體材料作為吸光層,具有轉(zhuǎn)換效率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但成本也相對較高。
染料敏化太陽能電池:這是一種新型太陽能電池,采用染料敏化TiO2納米晶薄膜作為光陽極,通過吸附在TiO2表面的染料分子吸收太陽光產(chǎn)生電子注入TiO2導(dǎo)帶,從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。這類電池成本低廉、制備工藝簡單,但轉(zhuǎn)換效率仍有待提高。
鈣鈦礦太陽能電池:近年來興起的一種高效太陽能電池,具有轉(zhuǎn)換效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn),但穩(wěn)定性問題仍需解決。
單晶硅太陽能電池是以高純的單晶硅棒為原料,是目前開發(fā)得最快的太陽能電池之一,廣泛應(yīng)用于空間和地面。單晶硅太陽電池的技術(shù)最為成熟,光電轉(zhuǎn)化效率最高,但成本相對較高。多晶硅太陽能電池則是以多品硅材料為基礎(chǔ),通過化學(xué)氣相沉積法等方法制備,其成本較低,效率高于非晶硅薄膜電池。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國電池行業(yè)市場全景調(diào)研與投資預(yù)測報告》顯示:
太陽能電池廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,主要包括:
光伏發(fā)電系統(tǒng):將太陽能電池板安裝在屋頂或開闊地帶,通過串聯(lián)或并聯(lián)方式組成光伏陣列,將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能供給家庭、企業(yè)等用戶使用。
便攜式電源:如太陽能充電器、太陽能手電筒等,利用太陽能電池為小型電子設(shè)備提供電能。
航空航天領(lǐng)域:太陽能電池板作為衛(wèi)星、空間站等航天器的電源系統(tǒng)之一,為其提供持續(xù)的電能供應(yīng)。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域:利用太陽能電池為農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、溫室大棚等提供電能支持,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色化和智能化。
隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾右约凹夹g(shù)的不斷進(jìn)步,太陽能電池產(chǎn)業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。未來,太陽能電池將更加注重提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本、增強(qiáng)穩(wěn)定性以及拓展應(yīng)用領(lǐng)域等方面的發(fā)展。同時,隨著智能電網(wǎng)、儲能技術(shù)等配套設(shè)施的不斷完善,太陽能電池的應(yīng)用將更加廣泛和深入。
太陽能電池作為一種清潔、可再生的能源利用方式,具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷拓展,太陽能電池將在全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。
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