中国粉体网讯 太阳能作为重要的新能源，目前主要通过光伏发电的形式被利用，满足社会发展提出的绿色环保、节能减排等要求。所谓太阳能光伏发电，实际就是利用半导体界面光生伏特效应将太阳能转换为电能的技术，能源生产过程具有低污染、低消耗等特点。
光伏发电系统由太阳能电池、逆变转换装置、蓄电池等多个部分构成，根据需要安装光伏电池板后，电池能够感受光吸收，通过化学能产生自由移动带电离子，在自由闭合电路中移动，进而产生电流。
光伏 图源：pixabay
1、我国光伏领域核心技术分析
我国太阳能光伏领域的技术发展过程主要是以半导体器件为基础、光电转换技术为重点、光伏照明及太阳能电池相关技术为热点、光伏建筑一体化等应用技术为扩展方向而逐步发展。在目前的发展成熟期，重要技术领域几乎向全时期技术发展重点领域靠齐，即我国太阳能光伏技术体系逐渐在这一时期成型主要涉及太阳能热系统、照明装置及系统、电能存储装置、一般清洁等。
在成熟期，半导体器件代表领域的交叉影响贡献率已经明显下降，光能与电能的转换、照明装置及系统、太阳能电池相关的技术领域占据整个技术系统的核心地位。
2、光伏TOPCon单晶硅电池技术发展现状
伴随技术发展，人们开始使用多晶硅、单晶硅和薄膜太阳能电池有效提高电池光能转换效率，并且降低了发电和生产成本。
目前，我国光伏电池组件技术从材料到设备已构建起成熟完整的产业链，产业化量产技术达到全球领先水平。目前，已开发出PERC晶体硅电池、TOPCon单晶硅电池、HJT单晶硅电池、IBC单晶硅电池等多种晶体硅光伏电池。
其中，具有更高效率极限（28.2%～28.7%）的隧穿氧化层钝化接触（TOPCon，N型）电池成为研究重点，其效率极限高于目前主流的HIT电池（效率约为25%）与PERC电池（理论极限效率为24.5%），是最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率（29.43%）的晶硅电池。
TOPCon电池结构
目前晶科能源N-TOPCon实验室的效率已达到26.10%。量产效率方面，以晶科能源和晶澳科技为首的“双晶”中试线上的量产效率分别达到了24.70%与24.80%，先导智能官微公告GW级TOPCon量产效率突破25%，较目前PERC头部企业23.8%的量产效率提高了1%左右。此外，TOPCon与现有主流PERC产线兼容，在面临大规模PERC产线设备资产折旧计提压力的情况下，通过升级改造产线，可以延长设备的使用周期，从单GW产线投资分析看，转型为TOPCon路线需增加2.2亿～2.5亿元，而转型为HJT路线需增加4亿～4.5亿元，使得TOPCon技术在降低成本和提高效率方面的优势更加明显。
此外，大尺寸、薄片化和N型，已在业内逐渐达成共识，有望成为下一代主流路线。大尺寸主要与高功率有关，要实现700w+组件功率，需要使用210mm大尺寸组件。中国光伏行业协会预测，到2030年，210mm尺寸硅片将占据70%的市场份额。而薄片化能有效减少单片耗硅量，从而降低生产成本，也是重要发展趋势。据测算，如行业内全规格单晶硅片从175μm全面转换到160μm厚度，预计可节省6.8%的硅使用量。
在光伏行业技术快速迭代的背景下，TOPCon电池兼顾了成本和光电转化效率，是未来光伏电池生产技术发展的主流方向之一。
3、光伏电池用石英砂市场展望
光伏产业需要消耗大量的高纯石英,生产1kg适合制造太阳能电池的硅,需要约15kg高纯石英。在单晶硅的生产过程中高纯石英砂的消耗要高出单晶硅产量的5%左右。
我国高纯石英砂消费结构
但目前光伏电池环节的亏损正愈发突出，其是否还能继续带动高纯石英砂产业快速发展？刚刚结束的2023年，光伏产业链价格就整体呈波动下行态势。不过，光伏价格下行风险在P型硅料或组件为代表的旧技术端，更加明显。以N型为代表的新技术路线，作为未来的行业主流，有望率先走出下行周期。
2022年-2023年中国单晶硅片（182mm/165μm）现货价格（平均价）走势图（单位：美元/片）
据粉体网编辑了解，硅业分会对电池环节的描述是“目前成本控制较好的电池企业做N型电池片略有毛利”。近期，N型硅片开工较为稳定，硅料企业维持正常交付，甚至出现了个别“催单”N型硅料的现象。受市场需求推动，硅料企业普遍重新调整了N型硅料生产占比，一线大厂的N型硅料比例已超50%，且仍有持续提升的趋势。目前来看，N型硅料产能尚未完全覆盖下游需求，处于紧缺状态，推测N型硅料价格维持坚挺，并可能出现小幅度反弹。
结语
我国太阳能光伏产业相关技术发展已经步入成熟阶段，先进且成熟的核心技术有望带动产业链向好，这是“科技是第一生产力”的最好注释。
参考来源：
刘子龙，等：TOPCon光伏电池技术研究进展综述，中国联合工程有限公司
侯丽新，等：钙钛矿光伏电池产业化进展和挑战，中国乐凯集团有限公司
赵璞，等：基于专利分析的我国太阳能光伏领域核心技术识别及演化研究，中国地质大学（北京）
张艳红，等：高纯石英的发展现状、消费及市场预测，中国建筑材料工业规划研究院
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(中国粉体网编辑整理/昧光)
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