2023年中國光伏技術進展綜述

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20240521.03 文章編號：1003-0417（2024）07-08-12

摘 要：2023年中國光伏技術發展迅速，從晶體硅、硅片、晶體硅太陽電池及其光伏組件、薄膜太陽電池及其光伏組件、新型太陽電池、光伏發電系統集成與應用、光伏功率變換器及平衡部件、光伏電站全生命周期數智化技術、光伏發電標準及實證測試、太陽電池光電轉換效率等方面對2023年中國光伏技術發展情況進行了系統總結，客觀描繪了中國光伏技術創新地圖全貌。得到以下結論：1） 三氯氫硅法（改良西門子法）和硅烷法技術的能耗指標達到國際先進水平，多次裝料拉晶（RCz）技術仍是主要的硅棒生產方式，結合顆粒硅料的連續直拉單晶（CCz）技術持續取得進展。2） n型太陽電池的市場份額快速增加，TOPCon太陽電池大規模量產，HJT太陽電池產能持續增加，BC太陽電池實現批量生產。晶體硅太陽電池、鈣鈦礦太陽電池、鈣鈦礦/硅疊層太陽電池、CZTSSe薄膜太陽電池、有機太陽電池等太陽電池的光電轉換效率屢創世界紀錄。3） 多層次立體化光伏發電應用體系不斷豐富，大型地面光伏電站、分布式光伏電站、海上漂浮式光伏電站、天基/空間光伏發電系統、山地光伏電站等多元化應用模式蓬勃發展。

關鍵詞：光伏發電；太陽電池；光伏組件；光電轉換效率；系統集成

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A

0" 引言

大力發展可再生能源已成為全球能源革命和應對氣候變化的主導方向和一致行動。近年來，光伏發電作為重要的可再生能源發電技術取得了快速發展。2023年中國光伏發電新增裝機容量達216.88 GW，同比增長148.1%，創歷史新高，占全球光伏發電新增裝機容量的60%以上；截至2023年，中國光伏發電累計裝機容量達609.5 GW，同比增長55.2%，占全球光伏發電累計裝機容量的40%左右，繼2022年超越風電后再次超越水電，成為中國僅次于火電的第二大電源。在此背景下，本文對2023年中國光伏產業鏈上下游各環節技術現狀進行系統總結。

1" 晶體硅和硅片

晶體硅技術的發展顯示出了光伏產業的快速發展，尤其是單晶硅技術出現了顯著進步。全球能源結構的調整促使光伏發電在未來能源系統中占據越來越重要的地位。單晶硅太陽電池因其光電轉換效率較高和生產成本較低的優勢，已成為市場主流。作為光伏產業的重要參與者，中國通過擴大單晶硅的生產規模和采用先進技術，穩固了單晶硅在全球太陽電池用晶體硅市場的領先地位。

在硅料生產與研發方面，中國表現突出，新增多晶硅產能顯著提高，且增加了全球供應量。三氯氫硅法（改良西門子法）和硅烷法仍為主要的多晶硅生產方法，這兩種方法的技術和能耗指標均達到國際先進水平，且均具有成本效益高和環境友好的優點。采用主流工藝的三氯氫硅法的單爐年產量可達600～1000 t，單線年產能為5萬和10萬t/年，綜合電耗為50～56 kWh/kg-Si，綜合能耗小于等于8.1 kgce/kg-Si；硅烷法制備顆粒硅采用年產能為5000 t的流化床反應器（FBR），每個單元配置4臺FBR，組合形成年產能2萬t的顆粒硅模塊。

單晶硅提拉技術方面，多次裝料拉晶（RCz）技術仍是主要的單晶硅提拉技術。此外，結合顆粒硅的連續直拉單晶（CCz）技術持續取得進展，采用該技術得到的單晶硅棒產能比常規技術得到的單晶硅棒產能高，且生產成本低、硅片電阻率分布均勻；該技術更適用于n型硅棒，目前該技術已批量應用于制備重摻磷母合金硅棒。

硅片切割技術方面，硅片呈現大片化、薄片化、n型化和半片化的特點。182 mm以上尺寸硅片占據主流，且其市場份額還在進一步提升。硅片厚度逐漸降低，p型硅片的厚度為130～140 μm，n型隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）太陽電池的硅片厚度為110～120 μm，異質結（HJT）太陽電池的硅片厚度達到100～110 μm。

輔料方面，隨著硅片尺寸增大，直拉法用石英坩堝的尺寸也迅速增長，導致高純石英砂的消耗量日趨增長。石英坩堝中層和外層使用的低端高純度石英砂已基本實現國產化；但內層使用的高端高純度石英砂仍需進口。目前國內多家企業正在致力于尋找更優質的礦藏或發展提純新技術，以進行內層高端高純度石英砂的研發。

總體來說，2023年晶體硅及硅片技術的進展體現在生產效率的提高、成本的降低、環境影響的最小化及市場競爭力的增強等方面。

2" 晶體硅太陽電池及其光伏組件

2023年是n型太陽電池大發展的一年，其中，n型TOPCon太陽電池的市場份額達到30%，相較于p型發射極和背面鈍化（PERC）太陽電池，其已具備明顯性價比優勢；HJT太陽電池具備性能優勢，并處于持續降本中。

2023年已建成的TOPCon太陽電池生產線的產能為400 GW左右，此類太陽電池生產線的平均光電轉換效率達到25.6%左右。此類太陽電池主要的改進技術包括背表面拋光技術、正表面選擇性發射極（SE）技術、背表面鈍化膜的減薄工藝、正表面激光輔助燒結技術（LECO）等，其中前3項改進技術已應用到大規模量產中，而第4項改進技術還處在中試階段。這些改進的技術使TOPCon太陽電池的光電轉換效率提高了0.3%～0.4%。182半片72版型TOPCon光伏組件的功率在480 W左右。

2023年，已建成的HJT太陽電池生產線的產能約為40 GW，實現量產出貨量5 GW左右；該類太陽電池生產線的平均光電轉換效率達到25.5%，有些經過技術改進的HJT太陽電池的生產線平均光電轉換效率達到25.8%～26.0%。210半片132版型HJT光伏組件的功率為710 W，最高功率可達到755 W。雙面微晶技術全面導入到HJT太陽電池大規模量產中，HJT太陽電池的配套技術不斷創新。HJT太陽電池用硅片方面開始探索CCz硅棒技術的產業化導入，這將使n型硅片的電阻率分布更加均勻，并且將通過100%使用顆粒硅來達到降本的目的；對于硅片切片技術，將在大規模量產中使用半片切割技術和邊皮切割技術，并將采用TOPCon太陽電池用硅片的頭尾料等，以便于通過這些措施來大幅降低HJT太陽電池的硅片成本。2023年量產的HJT太陽電池的硅片厚度已降至120 μm，比2022年的值降低了10 μm，進一步降低了成本。除了將雙面微晶技術導入到HJT太陽電池量產中之外，還將銀包銅電極、無主柵（0BB）太陽電池技術導入到量產中，并已開始無銦靶材的中試實驗；另外，鋼板印刷技術已中試成功，在2024年開始進入量產階段，該技術將使HJT太陽電池的光電轉換效率提升0.2%，預計2024年HJT太陽電池會成為一種重要的晶體硅太陽電池技術而占有更大的市場份額。在HJT光伏組件方面，光轉膜和丁基膠封邊技術已導入到大規模量產中，提高了HJT光伏組件的可靠性，而且還提高了此類光伏組件的功率；通過這些新技術導入量產光伏組件中，HJT光伏組件將擁有更大的競爭優勢。

2023年已建成的背接觸（BC）太陽電池生產線的產能為30 GW左右。BC太陽電池的光電轉換效率較高，但是工藝步驟較長，導致此類太陽電池的制備成本較高。目前中國有兩家企業已實現了此類太陽電池的量產，但產品的良率和成本仍舊存在較大挑戰。

3" 薄膜太陽電池及其光伏組件

銅銦鎵硒（CIGS）太陽電池方面，由瑞典Evola公司與瑞典Uppsala大學制備的常規單結CIGS太陽電池的實驗室光電轉換效率達到23.6%。柔性和雙面發電是CIGS太陽電池的新發展方向，由瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）制備的柔性CIGS太陽電池的光電轉換效率達到22.2%[1]，中國科學院深圳先進技術研究院的楊春雷課題組在柔性金屬基底上也實現了22.3%的柔性CIGS太陽電池認證光電轉換效率[2]。剛性基底的雙面CIGS太陽電池的頂部和底部入射效率分別達到19.77%和10.89%，柔性基底雙面CIGS太陽電池也取得了15.36%和6.61%的頂部和底部入射效率[3]。在CIGS光伏組件方面，由德國Avancis機構制備的商業化常規CIGS光伏組件的光電轉換效率達到20.3%[4]，由美國Ascent Solar公司制備的柔性CIGS光伏組件的光電轉換效率達到了17.73%[5]，中國尚越光電科技股份公司也實現了17.75%的CIGS光伏組件光電轉換效率[6]。

銅鋅錫硫硒（CZTSSe）薄膜太陽電池研究取得重要進展。2023年5月，中國科學院物理研究所孟慶波團隊創造了14.9%的CZTSSe薄膜太陽電池光電轉換效率，刷新了世界紀錄；此外，該團隊在面積為1 cm2的CZTSSe薄膜太陽電池上也創造了12.1%光電轉換效率的世界紀錄 [7]。此外，得益于對溶液化學反應及CZTSSe晶體合成路徑的理解，中國多個研究團隊將CZTSSe薄膜太陽電池的光電轉換效率提升至14%以上。南京郵電大學辛顥團隊在透明FTO基底上制備了CZTSSe薄膜太陽電池，其認證的光電轉換效率達到11.43%[8]；該團隊還首次報道了面積為10.5 cm2的CZTSSe薄膜光伏組件，其光電轉換效率達到4.25%。

2023年，碲化鎘（CdTe）薄膜太陽電池光電轉換效率的世界紀錄提升至22.4%[9]。美國First Solar公司兩次小幅度打破CdTe薄膜太陽電池的光電轉換效率世界紀錄（22.3%和22.4%），其Series 7 CdTe薄膜光伏組件的功率達到550 W，基于CuRe技術的年均光電轉換效率衰減率降至0.2%，進一步提升了此類光伏組件的功率和長期穩定性[9]。中國小面積CdTe薄膜太陽電池的實驗室光電轉換效率達到21%，大面積CdTe薄膜光伏組件的光電轉換效率超過17%。全球CdTe薄膜光伏組件的年度出貨量和累計裝機容量均分別超過16和60 GW。

銻基硫系化合物（Sb2Se3，Sb2（S，Se）3和Sb2S3）薄膜太陽電池方面，主要研究集中于吸收層性質改善、異質結界面與背界面調控及新型結構設計方面。截至2023年底，Sb2Se3和Sb2S3薄膜太陽電池的光電轉換效率仍維持2022年達到的最高值（10.57%和8.00%）[10-11]。2023年，武漢大學肖旭東團隊通過溶劑輔助水熱法制備出高質量Sb2（S，Se）3吸收層，將Sb2（S，Se）3薄膜太陽電池的光電轉換效率從10.70%提升至10.75%。

4" 新型太陽電池

4.1nbsp; 鈣鈦礦太陽電池

鈣鈦礦太陽電池的光電轉換效率提升速度快、預期制造成本低，成為最具潛力的新型光伏發電技術。2023年，研究人員通過改進鈣鈦礦材料的化學成分和晶體結構等，實現了鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率的顯著提升。鈣鈦礦太陽電池主要的技術創新研究包括使用陽離子和陰離子混合策略來優化帶隙及穩定性、通過界面工程減少非輻射復合損失，以及空氣環境中高效鈣鈦礦太陽電池的制備技術突破等方面。

根據材料的不同，鈣鈦礦太陽電池可分為全無機鈣鈦礦太陽電池、有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池兩種。全無機鈣鈦礦太陽電池的發展時間較短，其具有較高的光電轉換效率及相較于有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池更好的熱穩定性和電性能，成為鈣鈦礦太陽電池領域的關注熱點之一。有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池因其高光電轉換效率、低成本及可調的電性能而受到廣泛關注。

目前，美國西北大學和加拿大多倫多大學聯合制備的單結鈣鈦礦太陽電池以26.1%的光電轉換轉換效率打破了世界紀錄，且該紀錄獲得美國國家可再生能源實驗室（NREL）的認證[12]；中國科學院寧波材料技術與工程研究所制備的柔性鈣鈦礦太陽電池獲得最高光電轉換效率（24.08%）[13]；極電光能有限公司（下文簡稱為“極電光能”）制備得到的面積為809.9 cm2的鈣鈦礦光伏組件以18.6%的光電轉換效率打破了世界紀錄，且該紀錄獲得日本電氣安全環境研究所（JET）的認證。

中國多家企業積極開展鈣鈦礦太陽電池技術產業化開發，比如：杭州纖納光電科技股份有限公司（下文簡稱為“杭州纖納”）、極電光能、昆山協鑫光電材料有限公司、仁爍光能（蘇州）有限公司等；同時，以中國長江三峽集團有限公司、中國華能集團有限公司等為代表的能源電力企業均有布局鈣鈦礦太陽電池領域。

4.2" 有機太陽電池

2023年有機太陽電池的研究主要集中在開發新型的高性能給體和受體材料，以及優化器件結構以提高器件的光電轉換效率方面。此類太陽電池的技術創新包括采用A-DA' D-A型小分子受體和聚合物給體。中國科學院大學的三元有機太陽電池獲得19.22%的光電轉換效率（認證的光電轉換效率為18.80%）；南開大學首次實現了有機太陽電池的光電轉換效率超過18%，且太陽電池以其初始性能80%的運行時間T80達到5000 h以上；華南理工大學制備的半透明有機太陽電池獲得10.01%的光電轉換效率和30.53%的平均透過率；浙江大學制備的1 cm2柔性有機太陽電池的光電轉換效率達到了15.56%，且該電池在彎曲半徑為4 mm的情況下彎曲10萬次后無光電轉換效率衰減；蘇州大學制備的36 cm2大面積有機太陽電池實現了13.47%的光電轉換效率。未來，有機太陽電池的研究將繼續探索新型材料和器件結構設計，推動其在可穿戴和柔性電子領域的應用。

4.3" 量子點太陽電池

中國在多種量子點太陽電池的科學研究方面都達到了國際水平。2023年此類太陽電池的研究重點在于優化量子點的合成方法和表面修飾，以提高其電性能和穩定性。技術創新包括開發新型的鉛硫族量子點和鈣鈦礦量子點材料，以及通過界面工程改善電荷傳輸。華南農業大學創造了鉛硫族量子點敏化太陽電池，獲得了15.2%的光電轉換效率認證紀錄。北京航空航天大學制備的鈣鈦礦量子點太陽電池實現了16.53%的光電轉換效率。臺灣科技大學制備了光電轉換效率為8.96%的量子點敏化太陽電池，連續工作150 h后仍能保持原始光電轉換效率的90%；此外，該校制備的鉛硫族量子點太陽電池實現了10.5%的光電轉換效率，并在未封裝條件下空氣中放置4000 h后仍能保持原始光電轉換效率的89%。

未來，量子點太陽電池的研究將繼續探索更多的材料組合和器件結構設計，以提高此類太陽電池的光電轉換效率和穩定性。

4.4" 疊層太陽電池

疊層太陽電池通過結合不同帶隙的半導體材料，有效拓寬了太陽電池對太陽光譜的吸收范圍，減少了熱弛豫損失。2023年疊層太陽電池的研究主要是提升鈣鈦礦/硅疊層太陽電池和全鈣鈦礦疊層太陽電池的光電轉換效率，其中，隆基綠能科技股份有限公司（下文簡稱為“隆基綠能”）制備的鈣鈦礦/硅疊層太陽電池認證的光電轉換效率突破了33.9%；全鈣鈦礦疊層太陽電池已經實現了29.1%的認證光電轉換效率。目前，已報道的鈣鈦礦/有機疊層太陽電池的最高光電轉換效率僅為24.47%，認證的最高光電轉換效率僅為23.1%。2023年德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）保持了鈣鈦礦/CIGS兩端疊層太陽電池24.2%的光電轉換效率紀錄。韓國漢陽大學制備的2T和4T鈣鈦礦/砷化鎵（GaAs）疊層太陽電池分別獲得了24.27%和25.19%的光電轉換效率。中國科學院化學研究所制備出光電轉換效率為20.27% 的疊層有機太陽電池，中國計量科學研究院認證值為20.0%。

4.5" 其他新型太陽電池

新型太陽電池的種類較多，新型硅基太陽電池仍以硅作為主要的光吸收層，將化合物與硅形成異質結接觸，實現載流子的分離，比如：聚二氧乙基噻吩（PEDOT）：聚苯乙烯磺酸根陰離子（PSS）/Si雜化太陽電池、過渡金屬氧化物（TMO）/Si異質結太陽電池。

2023年新型太陽電池的研究重點在于：1） PEDOT：PSS/Si雜化太陽電池的穩定性、能級調控、界面鈍化；2） TMO/Si異質結太陽電池界面的能級匹配；3） 硅納米線的制備、光學調制和基于硅納米線的徑向HJT太陽電池的制備；4） 新型鐵電材料化合物薄膜太陽電池的制備。未來，隨著新型硅基太陽電池和新型鐵電太陽電池光電轉換效率和穩定性的提升，未來新型太陽電池技術定會脫穎而出。

5" 光伏發電系統的集成與應用

2023年，受光伏組件價格持續下降、中美等國大型地面光伏電站復蘇反彈、歐盟和中國的分布式光伏發電增長強勁、“光伏+”場景不斷拓展等因素的疊加影響，全球光伏發電總裝機容量達1552.3 GW，同比增長31.8%[14]；中國新增光伏發電裝機容量為216.88 GW，再創歷史新高，占全球新增光伏發電裝機容量的60%以上[15]。

2023年，光伏發電系統應用呈“立地、頂天、上山、下海/水”等發展態勢，多層次立體式應用體系不斷豐富。大型地面光伏電站在部分地區逐步向基地化轉變，光伏發電系統輸電架構及控制方式成為研究焦點；分布式光伏發電的滲透率持續增加，其集群呈現接入電壓低、單點容量大、建設規模散的特征，分布式光伏發電集群劃分，參與電網調壓、調頻、調峰研究取得新進展；天基/空間太陽能的概念依舊火熱，多場景天基/空間太陽能應用不斷提出，無線微波能量傳輸技術實現實驗室驗證，空間激光能量傳輸技術也取得新突破；基于新型n型光伏組件的山地光伏電站正在建設，適用于山地光伏電站的光伏產品開始研發；漂浮式光伏發電系統的潛力不斷得到挖掘，且此類光伏發電系統的應用場景從內陸的水上逐漸向近海岸，甚至是向深遠海延伸。中國在近海岸樁基式光伏發電系統及漂浮式海上光伏發電系統方面取得實證性突破，同時全球首個將風電、光伏發電和深海養殖融合為一體的深遠海漂浮風電與海洋牧場養殖一體化項目在中國落地，使中國成為深遠海漂浮式光伏發電系統技術發展及應用的先行者。

2023年，光伏發電系統應用繼續從單一場景向復合場景演化，互補、復合、共生的“光伏+農/漁/林/交通業”等復合系統獲得越來越多關注。尤其是利用光伏發電制氫逐步成為國家減排降碳路線的共識之一；另外，光伏發電與生態治理/修復相結合的方式，為包括中國在內的有關國家提供了光伏治沙、光伏礦山生態修復等生態治理新思路。

2023年，基于新型太陽電池的光伏發電系統不斷落地，全球首個兆瓦級鈣鈦礦光伏電站已在中國投入商業化應用；在德國，采用n型TOPCon光伏組件的百兆瓦級光伏電站建設完成；在保加利亞，全球最大的百兆瓦級HJT光伏電站正在建設；中國首款具有完全自主知識產權、適應海洋特殊環境的雙面雙玻HJT單晶硅光伏組件將配置于中廣核煙臺招遠400 MW海上光伏發電項目。

6" 光伏功率變換器及平衡部件

1）在并網光伏逆變技術方面，目前主要還是采用基于電網電壓鎖相的電流型控制技術，為適應新型電力系統的發展，并網光伏逆變技術在弱電網適應性、寬頻諧振抑制和慣性支撐能力等方面取得研究進展。陽光電源股份有限公司（下文簡稱為“陽光電源”）與合肥工業大學合作研發的電壓控制型逆變器，在功率快速控制、高效最大功率點跟蹤（MPPT）、強電網下穩定運行控制、故障穿越和有功備用電網支撐技術方面取得成果，不僅滿足并網光伏逆變器的國家標準，并能明顯提高弱電網的適應能力。

此外，陽光電源還將電流型和電壓型（跟網型和構網型）控制技術相結合，開發出了虛擬雙源疊控技術，使變流器和儲能系統能夠動態發揮各自優勢，更好地支撐新型電力系統運行。華潤電力控股有限公司聯合華為數字能源技術有限公司共同開展了基于構網型電壓源主動支撐新型電力系統的光儲系統測試驗證項目，光伏發電系統和儲能系統通過協調控制，具備了等效的慣量和無功補償能力，可主動支撐弱電網故障下電力系統的暫態穩定運行。中國電力科學研究院和國網青海省電力公司電力科學研究院針對高比例新能源下的電網安全穩定運行，高標準地完成了構網系統并聯穩定性、高/低電壓單次/連續故障穿越、一次調頻及慣量響應特性等一系列測試，也是全球首次構網型光儲系統并網性能的現場測試。

在光伏中壓直流變換器方面，中國科學院電工研究所提出原創性全直流并網技術，該技術可有效解決諧波諧振、無功傳輸等交流匯集和輸送存在的問題，實現了高效并網。

2）在逆變器和平衡部件產品開發方面，陽光電源的集中式光伏逆變器采用模塊化集成方案，實現了集中式光伏逆變器10120 kW的單機最大輸出功率；此外，該公司最新研發的直流2000 V高壓逆變器在陜西省榆林市某光伏發電項目中成功投運，這是2000 V光伏發電系統在世界范圍內的第1次并網實證，標志著光伏發電系統電壓成功從1500 V進階至2000 V。

在組件級電力電子（MLPE）變換器方面，大恒能源股份有限公司推出了組逆一體化光伏發電系統SolarUnit，通過將光伏組件與逆變器一體化集成設計，并采用第3代半導體氮化鎵（GaN），逆變器的轉換效率高達97.55%。

在光伏支架方面，晶澳太陽能科技股份有限公司為適應雙面光伏組件的安裝，采用了新型固定式光伏支架方案，該方案可大幅增加整體結構的穩定性。2023年，國內跟蹤式光伏支架得到蓬勃發展，江蘇國強興晟能源科技股份有限公司、上海摩昆新能源科技有限公司、天合光能股份有限公司、江蘇中信博新能源科技股份有限公司、華為技術有限公司等公司在此類光伏支架多點支撐設計、驅動裝置優化、多點平行驅動、智能跟蹤人工智能（AI）算法等方面取得成果，不斷提高其跟蹤精度、結構穩定性、長期運行耐久性和氣候環境適應性等。柔性支架向大跨度、高凈空方向發展，通威集團有限公司聯合中南大學首創了3索式柔性支架，在大風壓環境中，其跨度能接近60 m，可抗13級風，滿足國土資源復合利用的需求。

7" 光伏電站全生命周期的數智化技術

光伏電站全生命周期的數智化技術是指光伏電站從規劃到運營的全過程采用數智化技術，包括開發、設計、供應鏈、建造、運維與運營5個環節，通過數智化技術賦能光伏電站全生命周期降本增效，最終實現光伏電站從規劃到運營的全流程無人化愿景。

大型光伏電站的智能評估技術包括地理信息系統（GIS） 平臺底座技術、圖斑識別技術、地物識別技術等，智能設計技術包括建筑物結構的數字化建模、電氣系統的數字化建模、多目標復雜系統的非線性規劃和優化等。國外知名的光伏電站評估設計軟件有PVsyst、PVcase、Helioscope等，且已得到廣泛應用。2023年以來，國內外研究團隊研發了多款光伏電站智能化評估、設計軟件，例如：SolarStation[16]、iSolarTool、Candela3D[17]等，主要功能包括陰影分析、光伏組件排布、光伏方陣劃分等。

分布式光伏電站的智能評估、設計技術除可采用大型光伏電站通常采用的智能評估、設計技術外，還包括Archelios、iSolarBP、CandelaRoof等國內外企業研究的軟件，可通過無人機建模技術獲取現場數據，自動實現光伏組件排布；基于專業財務模型，評估項目投資收益；并能實現光伏電站的智能化詳細設計。

光伏電站數字化供應鏈主要采用WMS[18]、TMS[19]等通用的信息化系統，這些系統發展相對成熟，結合光伏電站供應鏈特點進行優化適配，可滿足光伏電站供應鏈的需求。

光伏電站的智能建造技術開始發展。地面光伏電站的智能建造技術，國外已達到自動化水平；國內還處在半自動化到自動化階段，以及智能化的初步探索期；分布式屋頂光伏電站的智能建造技術目前還處在人工及半自動化階段。

在光伏電站的智能運維與運營技術方面，2023年以來，基于深度學習的光伏電站輸出功率預測取得了較為顯著的進展，預測結果具有較高的準確性。增強現實技術（AR）在光伏電站智能運維與運營中也得到初步應用。基于深度學習的光伏組件故障診斷取得了廣泛應用，利用AI圖像識別，對光伏組件故障進行自動化診斷，故障識別準確率達到97%以上。新的光伏組件灰塵清洗技術，比如：激光清洗、聲波除塵、電除塵等，正在逐步涌現。

8" 光伏發電標準及實證測試

2023年，國際標準化組織（ISO）發布3項光伏發電相關標準，IEC TC82共發布12項光伏發電相關標準。這些標準內容主要針對標準光伏器件的分類、選擇、包裝、標記、校準和維護，光伏組件的結構安全要求及測試安全要求，光伏陣列的設計要求，光伏組件絕緣材料的柔性聚合物正面和背面結構，地面光伏電站用光伏組件的安全鑒定、重測導則，光伏發電系統的直流電弧測試等。

中國共發布11項光伏發電相關標準，主要針對光伏發電用玻璃的相關要求，沙漠光伏電站的基本資料、設備設施、施工、驗收和運行維護等，光伏組件氨腐蝕試驗、動態機械荷載試驗，光伏電站氣象觀測及資料審核、訂正，光伏電站跟蹤系統及光伏支架的檢測，光伏組件電致發光（EL）檢測、紅外熱成像（TIS）檢測等。

在光伏發電實證測試方面，為提升光伏部件及系統運行性能評價的準確性，國內外均開展了光伏發電戶外實證研究及戶外實證平臺的建設。依托國家重點研發計劃項目、國家科技支撐計劃項目，中國科學院電工研究所、中國電力科學研究院有限公司等科研單位在中國7種典型氣候條件、多種光伏發電應用場景下建設了光伏發電系統實證測試平臺，實現光伏部件及系統的戶外運行性能監測與評價；同時，各發電集團也開展了光伏發電戶外實證平臺的建設，其中，國家電力投資集團有限公司在黑龍江省大慶市建設了國家光伏、儲能實證實驗平臺，并每半年發布1次監測數據。隨著海上光伏發電項目的開展，部分企業已逐步開展海上光伏發電實證，國家電力投資集團有限公司山東分公司發布中國首個近海樁基固定式海上光伏發電實證成果。

未來，戶外光伏發電實證技術將實現對更多種類光伏部件、更多類型光伏發電系統及更多“光伏+”項目的測試。

9" 太陽電池中國最高效率

2023年8月和12月，中國可再生能源學會光伏專業委員會（CPVS）分別啟動“太陽電池中國最高效率”征集活動，共收到光伏企業、科研單位提交的12份太陽電池及光伏組件光電轉換效率檢測報告。經CPVS專家委員會審定，產生《2023年太陽電池中國最高效率表》，該表涵蓋晶體硅、鈣鈦礦、鈣鈦礦/硅疊層、有機和GaAs 5大類太陽電池，共包括8種太陽電池及光伏組件類型，分別為背接觸異質結（HBC）單晶硅太陽電池、p-TOPCon單晶硅太陽電池、單結鈣鈦礦太陽電池、單結鈣鈦礦光伏組件、鈣鈦礦/硅疊層太陽電池、單結有機太陽電池、單結有機光伏組件和3結GaAs太陽電池。2023年太陽電池中國最高效率表如表1所示。表中：da為限定輻照面積的簡稱。

2018—2023年不同類型太陽電池的中國最高光電轉換效率進展如圖1[20]所示。

由圖1可知：與2022年太陽電池中國最高光電轉換效率相比，2023年，中國鈣鈦礦/硅疊層太陽電池的最高光電轉換效率取得突破性進展。隆基綠能自主研發的鈣鈦礦/硅疊層太陽電池光電轉換效率達到33.89%，這是目前此類太陽電池光電轉換效率的世界紀錄。此前該類太陽電池的光電轉換效率世界紀錄是由沙特國王科技大學于2023年5月創造的33.7%。

晶體硅太陽電池方面，隆基綠能自主研發的HBC單晶硅太陽電池，獲得27.09%的光電轉換效率，創造了單結晶體硅太陽電池光電轉換效率的新世界紀錄，這是繼2022年隆基綠能創造26.81%的單結晶體硅太陽電池的光電轉換效率世界紀錄后的又一次突破。隆基綠能的p-TOPCon單晶硅太陽電池的光電轉換效率達到25.40%。

鈣鈦礦太陽電池（光伏組件）方面，中國科學院半導體研究所獲得26.00%的單結鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率世界紀錄；極電光能41片太陽電池串聯的單結鈣鈦礦光伏組件的光電轉換效率達到19.50%。

有機太陽電池（光伏組件）方面，上海交通大學取得突破，將單結有機太陽電池的光電轉換效率世界紀錄提升到19.22%；浙江大學/浙江能豐光電科技有限公司/杭州纖納聯合制作的7片太陽電池串聯的單結有機光伏組件（迷你型）的光電轉換效率達到15.70%。

GaAs太陽電池方向，江蘇宜興德融科技有限公司將3結GaAs太陽電池的光電轉換效率從2017年的34.50%提升到35.50%。

10" 結論

本文從晶體硅、硅片、晶體硅太陽電池及其光伏組件、薄膜太陽電池及其光伏組件、新型太陽電池、光伏發電系統集成與應用、光伏功率變換器及平衡部件、光伏電站全生命周期的數智化技術、光伏發電標準及實證測試、太陽電池光電轉換效率等方面對2023年中國光伏技術發展情況進行了系統總結。得到以下結論：

1） 三氯氫硅法（改良西門子法）和硅烷法技術的能耗指標達到國際先進水平，多次裝料拉晶（RCz）技術仍是主要的硅棒生產方式，結合顆粒硅料的連續直拉單晶（CCz）技術持續取得進展。

2） n型太陽電池的市場份額快速增加，TOPCon太陽電池大規模量產，HJT太陽電池產能持續增加，BC太陽電池實現批量生產。晶體硅太陽電池、鈣鈦礦太陽電池、鈣鈦礦/硅疊層太陽電池、CZTSSe薄膜太陽電池、有機太陽電池等太陽電池的光電轉換效率屢創世界紀錄。

3） 多層次立體化光伏發電應用體系不斷豐富，大型地面光伏電站、分布式光伏電站、海上漂浮式光伏電站、天基/空間光伏發電系統、山地光伏電站等多元化應用模式蓬勃發展。

通過對2023年中國光伏技術發展情況進行梳理后發現，中國光伏技術已步入快速發展的軌道，技術創新能力不斷提升，產業鏈上下游配套能力日益完善，為光伏技術進一步大規模應用提供了堅實的支撐。

未來，中國需要繼續加速推進光伏技術創新與產業化升級，同時加快不同類型光伏發電項目的落地實施，不斷提高太陽電池、光伏組件的光電轉換效率和光伏發電系統的穩定性，并降低平準化度電成本，以支持更加安全、可靠、高效的新型能源體系的建設。

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Overview of China's PV Technology Progress in 2023

Wang Yibo1，Zhao Ying2，Wang Lei3，Wang Wenjing4，Xin Hao5，Li Meicheng6，Mao Meiqin7，Su Jianhui7，Zhang Yanhu8，Dong Yinghua9，Lyu Jun10，Li Hailing1

（1. Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；

2. College of Electronic Information and Optical Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China；

3. State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；

4. Anhui Huasun Energy Co.，Ltd，Xuancheng 242000，China；

5. State Key Laboratory of Organic Electronics and Information Displays，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210023，China；

6. North China Electric Power University，Beijing 102206，China；

7. Energy Research Institute of Hefei University of Technology，Hefei 230009，China；

8. Sungrow Renewables Development Co.，Ltd.，Hefei 230093，China；

9. State Key Laboratory of Renewable Energy Grid-Integration，China Electrical Power Research Institute，Nanjing 210003，China；

10. Nanjing University，China Electrical Power Research Institute，Nanjing 210023，China）

Abstract：In 2023，China's PV technology has developed rapidly. This paper systematically summarizes the development of China's PV technology in 2023 from the aspects of c-Si and silicon wafers，crystalline silicon solar cells and their PV modules，thin-film solar cells and their PV modules，new solar cells，integration and application of PV power generation systems，PV power converters and balance components，digital technology for the entire lifecycle of PV power stations，PV power generation standards and empirical testing，and photoelectric conversion efficiency of solar cells. It objectively depicts the overall map of China's PV technology innovation. The following conclusions have been drawn：1） The energy consumption indicators of the trichlorosilane method （improved Siemens method） and the silane method technology have reached the international advanced level，and the recharged czocharlski technology （RCz） is still the main silicon rod production method. The continuous czochralski monocrystal （CCz） technology combined with granular silicon materials continues to make progress. 2） The market share of n-type solar cells is rapidly increasing，TOPCon solar cells are being mass-produced，HJT solar cell production capacity continues to increase，and BC solar cells are achieving mass production. The photoelectric conversion efficiency of solar cells such as c-Si solar cells，perovskite solar cells，perovskite/c-Si stacked solar cells，CZTSSe thin film solar cells，and organic solar cells has repeatedly set world records. 3） The multi-level and three-dimensional PV power generation application system is constantly enriching，and diversified application models such as large-scale ground PV power stations，distributed PV power stations，offshore floating PV power stations，space-based/space PV power generation systems，and mountain PV power stations are flourishing.

Keywords：PV power generation；solar cells；PV modules；photoelectric conversion efficiency；system integration

收稿日期：2024-05-21

通信作者：王一波（1977—），男，博士、研究員，主要從事可再生能源發電系統及裝備技術方面的研究。wyb@mail.iee.ac.cn