瞻觀前沿

據(jù)最新一期《科學(xué)進展》雜志報道，美國理海大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新材料，可大幅提高太陽能電池板效率。使用該材料作為太陽能電池活性層的原型表現(xiàn)出80%的平均光伏吸收率、高光生載流子生成率以及高達190%的外量子效率(EQE)，而在傳統(tǒng)太陽能電池中，最大EQE為100%，這一指標遠遠超過了突破硅基材料的肖克利-奎瑟理論效率極限，并將光伏量子材料領(lǐng)域推向新高度。

研究人員表示，這項工作代表著在理解和開發(fā)可持續(xù)能源解決方案的一次重大飛躍。未來，這種創(chuàng)新方法將重新定義太陽能的效率和可及性。該材料效率的提升很大程度上歸因于獨特的中間能帶態(tài)，即位于材料電子結(jié)構(gòu)內(nèi)的特定能級。這使其成為太陽能轉(zhuǎn)換的理想選擇。

在新材料中，中間能帶態(tài)能夠捕獲傳統(tǒng)太陽能電池失去的光子能量。研究人員利用范德華間隙，即層狀二維材料之間的原子級小間隙，開發(fā)了這種新型材料。這些間隙可以限制分子或離子，材料科學(xué)家通常使用它們來插入或嵌入其他元素，以調(diào)整材料特性。

為了開發(fā)新材料，研究人員將零價銅原子插入到由硒化鍺和硫化錫組成的二維材料層之間。隨后，他們開發(fā)出可作為概念證明的原型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其快速響應(yīng)和提高效率有力地證明了銅插層作為量子材料在光伏應(yīng)用中的潛力，這為提高太陽能轉(zhuǎn)換效率提供了一條新途徑。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價值觀察

太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈一般包括上游的原材料，如硅片、銀漿、純堿、石英砂等，以及將原材料進行加工，制造成硅棒、硅錠和硅片等;中游分為兩大部分，光伏電池板及光伏組件;下游為太陽能電池，光伏的應(yīng)用領(lǐng)域，包括電站系統(tǒng)的集成和運行。目前中國太陽能行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈較為完整，市場需求量大。

研究人員開發(fā)出一種新型材料，可大幅提高太陽能電池板效率，表現(xiàn)出高達190%的外量子效率(EQE)。從太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——全球太陽能電池技術(shù)來源國分布：中國占比最高

目前，全球太陽能電池第一大技術(shù)來源國為中國，我國太陽能電池專利申請量占全球太陽能電池專利總申請量的42.31%;其次是日本，日本太陽能電池專利申請量占全球太陽能電池專利總申請量的20.70%。韓國和美國分別排名第三和第四，占比也均超過10%。

——LG電子株式會社奪得桂冠

全球太陽能電池行業(yè)專利申請數(shù)量TOP10申請人分別是LG電子株式會社、浙江愛旭太陽能科技有限公司、廣東愛旭科技有限公司、松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會社、鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會社、蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司、夏普株式會社、阿特斯陽光電力集團股份有限公司、太陽電子公司和天合光能股份有限公司。

其中，LG電子株式會社太陽能電池專利申請數(shù)量最多，為932項。浙江愛旭太陽能科技有限公司排名第二，其太陽能電池專利申請數(shù)量也超過600項。

——供給：太陽能電池產(chǎn)量不斷創(chuàng)新高

從我國太陽能電池生產(chǎn)數(shù)量來看，我國太陽能電池產(chǎn)量從2015年以來波動增長，2020年受疫情影響，行業(yè)產(chǎn)量增速也僅是較2019年小幅下降，2021年1-11月，我國太陽能電池產(chǎn)量已達到21113.5萬千瓦，已超過2020年全年的數(shù)據(jù)。

——需求：光伏發(fā)電裝機容量不斷增長

我國太陽能光伏行業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展迅速，尤其是2013年以來，在國家及各地區(qū)的政策驅(qū)動下，太陽能光伏發(fā)電在我國呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國光伏發(fā)電新增裝機容量為53.06GW，創(chuàng)歷史新高，2018年，受光伏531新政影響，各地光伏發(fā)電新增項目有所下滑，全年新增裝機容量為44.26GW，同比下降16.58%。受國家光伏行業(yè)補貼、金融扶持等政策影響，2020年及2021年光伏裝機量大幅回升。2020年，中國光伏新增裝機48.20GW，同比增長59.50%。2021年，中國光伏新增裝機創(chuàng)新高，達到54.88GW，同比增長13.96%。2022年，中國光伏新增裝機再創(chuàng)新高，達到87.41GW，同比增長59%。

據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013年以來，我國光伏發(fā)電累計裝機容量增長迅速。2013年，全國光伏發(fā)電累計裝機容量僅為19.42GW，到2019年已經(jīng)增長至204.58GW。在2013-2019年，全國光伏發(fā)電累計裝機容量已超過10倍增長。截至2021年，全國光伏發(fā)電累計裝機306.56GW，同比增長20.96%。2022年，全國光伏發(fā)電累計裝機393.97GW，同比增長29%。

——出口：太陽能電池出口數(shù)量不斷增長

從出口情況來看，我國是光伏產(chǎn)業(yè)大國，2015-2021年我國太陽能電池出口數(shù)量逐年增加，尤其是2019年，行業(yè)出口快速增長。根據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2015年我國太陽能電池出口數(shù)量僅有63249萬個，到了2019年增加到245273萬個，較2018年同比增長120.23%。截至2021年11月，我國太陽能電池出口數(shù)量已經(jīng)達到291927萬個，已超過2020年全年數(shù)量。

——太陽能電池產(chǎn)業(yè)將進入整合階段

十四五規(guī)劃提出要構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，推進能源革命，建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，提高能源供給保障能力。大力提升光伏發(fā)電規(guī)模，加快發(fā)展東中部分布式能源，建設(shè)一批多能互補的清潔能源基地，十四五期間非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右。

2021年5月11日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于2021年風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項的通知》，明確提出2021年全國風電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會用電量的比重達到11%左右，后續(xù)逐年提高，確保2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右。

隨著我國太陽能電池行業(yè)的快速發(fā)展，光伏技術(shù)的不斷成熟，太陽能電池產(chǎn)品發(fā)展將趨于智能化、輕量化和集成化;而行業(yè)補貼的不斷滑坡，將不斷促使行業(yè)的市場化發(fā)展，因此降低成本仍將是行業(yè)發(fā)展未來幾年的主題，并且在這一大背景下，行業(yè)整合將進一步加劇，企業(yè)間兼并重組事件數(shù)量預(yù)計將大幅增加。

 中國太陽能電池技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與太陽能電池關(guān)鍵技術(shù)強關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華東和華南地區(qū)，并且以江蘇、廣東省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局太陽能電池技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華東華南優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點關(guān)注江蘇省揚州市高郵市、廣東省深圳市福田區(qū)、龍華區(qū)、寶安區(qū)所處太陽能電池的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對于太陽能電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

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