助力碳中和，阳光下的机遇—— 中国光伏产业创新趋势报告

经过十年发展，中国毋庸置疑已经成为全球光伏产业龙头，并对全球低碳化转型做出了突出贡献。2020年9月，习近平总书记在联合国大会上做出中国二氧化碳的排放量将在2030年之前达到峰值以及在2060年前实现碳中和的承诺，使得中国的可再生能源行业进入“倍速阶段”。作为可再生能源行业中的主力军，我国的光伏产业将会在加速中国能源转型的道路上发挥更加重要的影响力。

光伏产业链从上游的硅料、硅片环节开始，延伸到下游的电站运维、光伏板回收，相关技术的专业知识涉及物理、化学、材料科学、电子通信、机械制造等多个学科，且跨度较大。涵盖光伏产业多个环节的技术创新趋势报告，一方面有助于专注于某些环节的业内人士了解上下游环节的技术现状，另一方面也期望可以为能源等相关领域的投资人提供一个全产业链的宏观图景。

报告的具体内容涵盖宏观政策、市场趋势，以及具体的技术创新趋势等等：

从宏观政策来看：中国的消纳保障机制以及发达国家提出的碳中和目标为中长期的光伏需求提供了支撑。中国的可再生能源配额消纳保障机制在2020年正式实施以后，将会在能源消费端发挥积极作用，助力上游光伏产业规模的持续扩大。消纳保障机制使得消纳责任归属更明确，激励地方政府大力扶持，促使企业直接增加新能源容量和促使电网企业完善电网规划，加强新能源跨区外送，进而直接达到增加光伏需求的目的；另一方面，随着欧盟提高2030年碳减排目标、日本、韩国相继提出远期碳中和目标，海外光伏市场需求未来也将迎来一波上涨。

从市场趋势来看：在电力消费端，配额制能够与绿证机制、可再生能源市场化交易等政策市场手段相互配合，共同促进光伏的生产与消纳，更好地发挥市场交易与强制约束的作用。而在发电端，2021年中国光伏发电将迎来全面平价上网，光伏技术创新将从全生命周期发电小时数、电站运维成本和系统造价成本三个维度带来的持续的度电成本下降。最后，即使去除国家光伏补贴收益后，光伏电站收益率仍十分可观，具有与固定收益类资产一样良好的稳定性，且兼具浮动收益类资产可能带来的高收益性，项目内部收益率在7%-10%左右。近年来，光伏发电站组件成本和其他建造成本持续下降，光伏发电站内部收益率呈上升趋势，具有良好的发展前景和投资价值。

除了从宏观政策以及市场的角度出发全面了解中国光伏产业的机遇之外，光伏产业各个环节之中的创新技术也是光伏行业的从业者以及光伏产业的投资者应该聚焦的话题。本报告借此机遇为行业内外梳理了光伏产业从上游的硅料到下游的电厂智能运维的八大环节的创新机遇，他们分别是：

硅料环节：提纯工艺

光伏行业对于硅料的纯度要求达到6N-9N级别。再加上光伏电池向N型电池发展的趋势，这使得行业对于上游的硅料的纯度也有了新的要求。相关的企业加大对于硅烷法等技术的研发以及投入，可以使得上游的硅料提纯工艺在光伏行业发展的潮流下再上新的台阶。                                               

硅片环节：高纯度石英砂

石英坩埚是单晶拉棒过程中装放多晶硅原料的一次性石英器件。生产石英坩埚的主要原料是高纯石英砂，而全球目前符合要求的矿源集中在个别地区，上游高端单晶硅片的生产面临“卡脖子”风险。因此国产高纯度人造工制二氧化硅，将在未来高纯度硅片的生产环节中扮演重要角色。

电池环节：钙钛矿电池

尽管晶硅电池单瓦成本近年快速下降，但晶硅电池的材料成本下降空间日趋缩小，同时电池效率已经逼近其理论极限。而钙钛矿电池的材料成本低廉，吸光性能突出，单结效率在短短十年间从3.8%提升到25.5%，有望成为下一代的主流电池技术。

组件回收处理

未来光伏行业面临的一大潜在难题就是太阳能光伏板的老化回收问题。然而，我国目前并没有出台光伏板回收的政策法规，专注于光伏板回收的企业也是寥寥无几。在其核心技术的研发方面，由于硅料在光伏板中占有比较大的比重，如果能从旧光伏板中提取出纯度较高的硅料在进行运用。这将会创造出较大的市场价值。

系统环节：追踪支架

与固定倾斜支架相比，目前单轴跟踪器可使电站的发电量的提升幅度在7%-37%的范围之间，双轴跟踪器最多能提高40%的发电量。追踪支架是一个软硬件结合的技术。在硬件方面，利用先进的材料确保支架的稳定性并且在不断追踪最合适的光照角度下保持支架结构的强度；在软件方面，追踪角度的精准测算。这都是今后在追踪支架环节上要突破的瓶颈问题。

应用开发环节：光伏建筑一体化

BIPV可以被视为工商业光伏屋顶项目开发模式的一种升级。最近，光伏行业的繁荣发展驱动了BIPV概念的快速回温。在优质屋顶资源日益紧俏的同时，光伏系统造价成本快速下降，使得BIPV组件开始具有直接替代工厂彩钢瓦屋顶的经济性。

运维环节：清洗机器人

对光伏清洗机器人的需求取决于客户对精细化运维的重视程度。传统上电站运维单位可以凭借经验和历史数据，来判断需要清洗的时点。而机器人自动高频率清洗带来的优势，难以在项目投运初期被定量直观地感受到。另外，运维单位自身预算有限，考核压力不大，面对较高的前期投资，就缺少足够的采购动力。这导致目前只有小部分污染特别严重的电站，才会配备清洗机器人，提高清洗频率，或者是用于示范用途。但是经过比较，机器人清洁的成本相比传统的清洁模式的成本仍然占有优势。

运维环节：运维无人机

中国无人机巡检市场还处在发展早期阶段，国内许多无人机巡检公司还停留在设备和技术层面，行业领先的国外公司已经将关注点转移到更加专业的软件和分析层面。国外运维精细化程度更高，更注重对故障发生前的筛查，以及积极开拓小型电站的业务。相对而言，目前国内的光伏电站运维受重视程度并不高。但随着光伏平价时代的到来，预计未来光伏运维会有更加精细化的需求，中国无人机光伏巡检的市场也会更加广阔。

本报告的研究方法以桌面文献研究为主，同时通过业内人士分享了解近期的光伏行业动态。光伏技术进步日新月异，由于团队专业知识有限，撰写内容难免有错误与疏漏，仅希望借此报告抛砖引玉，与更多行业同仁共同探讨光伏产业下一个十年的创新升级之路。

PowerLab由国际环保组织绿色和平联合加州清洁能源基金会创立，是国内第一个专注于可再生能源的非营利孵化器。在致力于孵化与赋能可再生能源创新创业团队和个人的基础上，PowerLab引入“开放式创新”的概念和实践，希望通过可再生能源产业的开放式创新，以场景赋能、协调创新等多种形式助力能源领域初创团队。