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。
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。
对光伏行业有重大影响的法律法规及产业政策情况如下表所示:
从历史发展脉络上看，我国光伏产业先后经历了政策驱动期、过渡期以及市场驱动期。
在光伏行业发展初期，受技术水平和制造成本影响，光伏行业依靠政府补贴支持，行业景气度与补贴政策紧密相关。
2019 年以来，在中央财政取消对新备案集中式、工商业分布式光伏发电项目补贴等一系列平价上网政策推动下，光伏行业逐步完成由政策驱动向市场驱动的转型，技术降本成为推动行业发展的关键因素。
随着技术水平的不断提升以及产业成本的持续下降，光伏产业已逐渐摆脱对政府补贴政策的依赖，进入健康、有序、可持续发展的阶段。
近年来行业政策的影响主要包括推动需求扩容、结构升级和各环节均衡发展，具体如下:
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。
根据 CPIA 数据，2021 年、2022 年我国光伏发电新增装机量分别达到54.88GW、87.41GW，同比增长约 13.86%、59.27%；2022 年末我国光伏发电累计装机量达到 392.61GW，2022 年光伏发电量为 4,276 亿千瓦时，同比增长30.76%，占全年总发电量的 4.9%。
2022 年以来，我国在光伏行业加快发展的同时，通过各项政策促进行业加快技术创新突破进程，并引导产业链各环节均衡发展，推动全产业链的结构升级。
相关政策明确要积极有序发展先进高效的光伏产品及技术，发展高纯硅料、大尺寸硅片技术，支持高效低成本晶硅电池生产，推动 N 型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力;推动能源电子产业链供应链上下游协同发展，形成动态平衡的良性产业生态，引导太阳能光伏、储能技术及产品各环节均衡发展，避免产能过剩、恶性竞争。
总体来看，国家政策法规对光伏产业的积极引导推动光伏行业快速发展和进步。
我国光伏行业已进入全面平价和市场化的新时代，形成良性竞争、健康有序、融合发展、创新应用的产业格局。
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。
A、技术进步助力平价上网实现，光伏发电经济性日益凸显
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。
B、实现碳中和目标和能源安全诉求迫切，提升光伏发电占比具有重要意义
近百年来，世界主要经济体二氧化碳排放迅速增长，据 Our World in Data 统计，2021 年，全球二氧化碳排放达到 371 亿吨。
碳排放量的迅速增长催生全球范围内对于新能源的需求。
全球迈向碳中和是气候变暖背景下的必经之路，也是地球可持续发展的必然选择。
根据 IRENA 统计，截至 2021 年 11 月，177 个国家(约占所有国家的 90%)表示正在考虑净零目标，净零排放的主要途径是发展可再生能源发电，其中光伏作为一种清洁、安全、高利用率、标准化可控化的能源，成为各国可再生能源中的一个重点发展方向。
截至 2021 年末，全球发电仍然以燃煤与天然气发电为主，且绝对规模呈现增长态势。
化石能源存在不可再生、分布不均衡等问题，将会对全球各国能源安全造成威胁，俄乌战争引发欧洲乃至全球进一步审视能源安全相关政策的适当性及充分性。
2022 年初，受俄乌战争影响，欧洲地区天然气等化石能源供应出现缺口，传统能源价格水涨船高，2022 年 5 月欧盟 Re Power EU 计划将“Fit for 55”计划中的可再生能源目标由 40%再次提升至 45%。
我国化石能源资源禀赋呈现“富煤贫油少气”特点，煤炭使用受碳中和目标约束，油气资源的对外依存度较高，包括提升光伏发电占比在内的电力绿色转型成为重要解决方案。
在前述背景下，为促进光伏行业健康、持续发展，光伏平价上网相关政策陆续推出。平价上网政策叠加技术进步驱动光伏产业链加速降本增效，光伏发电市场需求持续增加。
根据 CPIA 数据，在主要经济体的带动下，2020-2022 年全球光伏新增装机分别为 130GW、170GW 和 230GW，复合增长率为 33.01%。
根据中金公司预测，2023 年仍为光伏增长大年，光伏新增装机复合增速将维持高位，保守情况下预计国内装机 130-140GW，海外装机 170GW，全球需求同比增长 30%到 300-310GW；乐观情况下全球需求同比增速可能达到 40%-50%区间，全年新增装机量接近 350GW。
为满足巴黎气候目标，2030 年全球累计光伏装机容量需达到 5,200GW，结合 2022 年全球新增装机 230GW、2022 年末全球累计装机 1,156GW 测算，2030 年全球新增光伏装机量或将超过 IEA 预计的 630GW。
由此可见，终端装机市场未来需求持续旺盛，光伏行业发展前景广阔。
我国光伏企业在电池片环节具有突出优势，2021 年我国光伏电池片产量占全球总产量的比例达到 88.40%。
近年来，我国太阳能电池片产量规模逐年提升，增长率整体呈现上升趋势。
根据 CPIA 数据，2022 年我国电池片总产量约为 318GW，增长率高达 60.69%。
从产业集中度上看，根据 CPIA 统计数据，2020 年以来我国电池片行业集中度不断提高，行业头部效应明显。
太阳能电池生产工艺复杂、投资规模大，属于技术、资金密集行业，深厚技术底蕴和丰富生产工艺经验是电池厂商保持和加强市场竞争优势的关键。
2021 年产量位居前十位的厂商中，专业电池厂商市场份额呈现增长趋势，产量占当年总产量的比例达到 40%，在行业内占据重要地位。
电池片环节的技术升级创新和成本降低在全产业链中具有突出作用，是带动整体光伏行业不断突破扩容的重要驱动因素。
由此，进入光伏电池片行业的主要壁垒为技术壁垒、资金壁垒。
在技术进步和规模效应的影响下，只有紧跟技术进步趋势，保持对新技术的研发储备与产业化进度跟踪，才能选择合适的时机，适时投建先进产能；
同时，业内企业需要拥有足够的资金实力，从而扩大先进产能规模、发挥规模效应，并通过量产线工艺改进持续降本增效;最终凭借符合市场需求的先进产品、优良的产品质量和具有竞争力的成本，在行业内建立起稳固的市场口碑和客户资源。
晶硅电池技术仍占据主流市场，N 型电池市场份额将陆续提升
在技术产业化应用方面，因光伏发电价格需要与传统化石能源发电价格竞争，能够大规模产业化的太阳能电池通常都具有较高的性价比，晶硅电池仍是现阶段产业化发展的主流技术。
根据 2022 年实际市场份额及 2023-2024 年预测情况，P 型 PERC 电池是晶硅电池主要出货类型。
由于 N 型硅片具有较高的少数载流子寿命和较低的效率衰减，相对 P 型硅片制备的电池片而言转换效率更容易得到提升，N 型电池片市场份额逐渐扩大。
N 型电池片技术主要包括 TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)和 HJT(异质结)，TOPCon 技术已于 2022 年开始步入规模化量产阶段。
此外，IBC(交指式 背接触电池技术)将正负电极呈叉指状排列在电池背光面，可分别叠加TOPCon、HJT 技术形成 TBC、HBC 电池片，进一步提升转化效率。
当前晶硅电池的主要技术路线优劣势以及未来发展趋势如下:
如上表所示，目前 PERC 电池技术仍保持主流地位，N 型 TOPCon 电池技术取得突破，逐渐步入量产阶段，受益于设备投资成本的下降以及 N 型硅片制备技术的进步，N 型 TOPCon 电池在组件端和系统端逐渐表现出经济性，在 N 型电池技术中产业化发展相对迅速。
受各方面因素对量产经济性的影响，未来将出现 PERC 与各类 N 型电池技术并行发展的局面，CPIA 预测各类技术市场份额如下图所示:
一是市场需求存在广泛性，因光伏发电系统安装地在自然条件、经济发展状况以及项目地政策等多方面存在差异，各类组件的度电成本由此存在差异，使得不同安装地点对组件类型的选择有所不同，不同应用场景也存在一定需求偏好；
二是新技术量产经济性需要时间验证，光伏产业链在技术升级中存在一定的切换成本以及阶段性供需失衡，既有技术也会快速调整以应对竞争格局的变化，技术切换通常存在较长的过渡期间。
为适应和推动光伏发电的进一步大规模应用，在不断提升光电转换效率的同时，持续降低制备成本也是光伏电池片技术发展的重要趋势。
在硅片端，采用大尺寸硅片可以降低硅片和电池片单瓦人工及制造费用，目前 182mm、210mm 已成为主流尺寸;应用薄片化硅片可以有效降低单片硅片及电池片的制造成本，目前 P 型 PERC 电池、N 型 TOPCon 电池所使用硅片的主流厚度已分别降至 150μm、130μm。
在浆料端，通过推进浆料国产化、优化金属化技术、探索银包铜技术等各项措施，预期可降低银浆成本。
除在上述材料端持续降本外，提高产线自动化智能化水平、改进工艺以提升单线产出等方式可有效降低人工及制造费用。
下一代电池技术有助于进一步提升转换效率，目前尚处于实验室和小试验证阶段
由于本身结构特性的限制，硅材料能吸收太阳光谱的区间范围有限，利用硅材料制备而成的电池(晶硅电池)存在光电转换效率极限值，而越接近效率极限，所需要采用的新技术或工艺的难度越大，效率提升进展相对越缓慢。
由此，业界也开始研究通过钙钛矿等新的材料体系或者通过钙钛矿/晶硅叠层电池结构来提升转换效率，尚处于实验室和小试验证阶段。
A、碳中和目标与能源危机驱动下，光伏行业市场需求持续旺盛
随着技术进步和持续迭代，光伏行业已经进入平价上网时代。
在经济性基础上，碳中和目标与能源危机共同驱动光伏行业进入快速发展轨道。
光伏作为一种清洁、安全、高利用率、标准化、可控化的能源，成为各国可再生能源重点发展方向。
基于全球新能源发展规划、光伏发电成本以及各国政府的政策支持，光伏行业前景广阔，存在巨大确定性需求。
根据国际可再生能源机构(IRENA)2022 年 3 月发布的《世界能源转型展望》报告，要实现 1.5°C巴黎气候目标，到 2030 年全球在运太阳能光伏容量需达 5,200GW，到 2050 年全球太阳能光伏装机总量需超 14,000GW。
据 CPIA 与 IEA 统计，2022 年全球新增光伏装机230GW、累计光伏装机量 1,156GW，与 2030 年和 2050 年目标相比存在较大缺口。
在长期确定性需求的支撑下，光伏电池片行业面临广阔的市场空间。
B、优质产能稀缺及新技术更迭背景下，先进大尺寸电池片产品供不应求
在 2021 年开始的新一轮扩产周期中，由于上游原料紧缺压力，电池片环节扩产规模相对较小，使得 2022 年以来大尺寸电池供应阶段性偏紧，电池环节议价能力提升。
同时，电池片环节正处于新一轮技术更迭期，TOPCon 等新型技术不断取得突破，光伏企业对技术路线的充分研判及试验是投建量产线的前提。
2022 年第四季度以来，硅料价格因产能逐渐释放已步入下行轨道，硅片价格随之下降，上游原材料价格水平更趋合理，促进终端市场尤其是集中式地面电站装机规模扩容，为电池、组件环节厂商提供了良好的发展机遇。
在此背景下，掌握先进电池技术及产能的厂商，凭借其规模化量产产品的品质及成本竞争力，议价能力及产品消纳能力有望进一步提升。
我国光伏产业颇具国际竞争力，各环节产品在满足国内市场生产需求后用于外销。
但近年来，美国、印度、欧盟等光伏产品重要市场频频出台相关贸易保护政策，使我国光伏产品面临国际贸易摩擦风险。
美国方面，受中美贸易摩擦影响，美国对我国光伏企业施加多项限制措施，如“201 关税”、“301 关税”、反倾销关税等，要求我国出口的太阳能电池、组件等产品接受双反调查和其他审查。
印度主要通过关税保护本土制造厂商，自 2022 年 4 月起对我国进口电池片、组件分别征收 25%、40%的基本关税，以达到保护本土光伏产业发展的目的。
额外的关税成本使得印度市场组件成本提升，一定程度上抑制了光伏终端装机量。
欧盟于 2022 年 6 月及 9 月分别公布《反强迫劳动海关措施决议》与《欧盟禁止强迫劳动产品立法草案》，在此两法案的影响下我国光伏出口企业将来可能面临来自欧盟海关的审查合规风险，且海关拥有主动扣留特定地区产品的权利，将使我国光伏企业出口的经营风险升高。
根据 CPIA 数据，2022 年美国、印度、欧洲光伏装机容量分别约为18.6GW、14.0GW、41.4GW，合计约占全球光伏新增装机容量的 32%，是光伏组件主要需求市场之一。
与此同时，其本土组件厂商的产能规模、技术水平、产品竞争力相较我国厂商处于竞争劣势。美国、印度、欧洲光伏组件产能与当地装机需求相比存在较大缺口，需要大量进口组件产品，以满足市场装机需求。
综上，主要海外市场的贸易壁垒一定程度上增大了企业的经营风险，提高了应对成本；但考虑到目前欧美等主要需求市场新增光伏装机规模持续扩容，而自身尚不具备光伏产品的充分供给能力，前述市场对我国企业制造的光伏产品仍有较大需求。
我国光伏电池片厂商占据全球领先地位，部分厂商同时布局电池片、组件环节，其生产的电池片主要用于自制组件，不外售或仅少量外售电池片;部分专业化电池片生产厂商则以电池片外售为主。
根据 PV InfoLink 以外售出货量为统计口径的年度排名情况，中润光能与通威股份、爱旭股份、润阳股份在报告期各期均位列全球前五名，同属于第一梯队专业电池片厂商。
近年来，电池片行业呈现出“强者恒强”的马太效应，产业集中度逐步提升，头部企业市场份额持续扩大。
根据 CPIA、PV InfoLink 数据，行业内主要企业电池片产能、产量情况如下:
2020 年，受上半年全球海运受阻、光伏电站投资及安装工作难以开展影响，市场需求短期内受到影响，6 月底太阳能电池片价格较年初下跌近 20%。7 月份以来，随着市场需求逐步释放，太阳能电池片价格企稳回升。
2021 年，光伏产业链上下游产能错配造成硅料阶段性短缺，受上游硅料价格上涨向下传导的影响，太阳能电池片市场价格整体呈上涨趋势。
2022 年，全球光伏新增装机规模延续高速增长的良好态势，受需求拉动影响，下游组件厂商开工率显著回升，电池片环节成本上涨压力向下游传导顺畅，带动太阳能电池片价格在高位运行。
原文始发于微信公众号（艾邦光伏网）：光伏电池的分类及技术发展趋势
