2023年4月報告執筆人(以姓氏筆畫排序):鄒應萍趙德威梁廣興程基寬報告編輯：黨的二十大報告提出“積極穩妥推進碳達峰碳中和”,強調“實現碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革”。回顧2022年，國家發展改革委、能源局等九部門印發了《“十四五”可再生能源發展規劃》。習總書記多次提到了“碳達峰、碳中和”目標，以及構建以新能源為主體的新型電力系統的國家戰略部署。明確加快發展可再生能源、實施可再生能源替代行動，是推進能源革命和構建清潔低碳、安全高效能源體系的重大舉措，是保障國家能源安全的必然選擇。大力發展可再生能源，已成為我國能源轉型和應對氣候變化的重大戰略方向。在此背景下，我國太陽電池產品年產量達到3億千瓦，我國光伏總裝機容量達到3.92億千瓦，我國多晶硅產量、組件產量連續位居全球首位，光伏新增裝機量、累計裝機量亦連續位居全球首位。在政策引導驅動下，我國光伏技術可以同步參與國際競爭并達到國際領先水平，也成為我國推動能源變革的重要引擎。在國家重點研發計劃、國家自然科學基金等國家科技計劃及其他政府性資金、社會資金的共同支持下，我國光伏技術取得了較快增長，2022年主要進展總結如下。(1)太陽電池實驗室效率多次刷新世界紀錄，其中包括隆基綠能公司制備的異質結 (HJT)電池最高效率達到26.81%,南京大學全鈣鈦礦疊層太陽電池認證效率29.0%,中國科學院物理研究所的銅鋅錫硫基效率達到13.6%等世界紀錄，有機電池、硒(硫)化銻電池、砷化鎵電池、量子點電池等一些電池的實驗室效率也達到了世界先進水平，為航空航天、低碳建筑、柔性電子等領域應用光伏產品進行了技術儲備。(2)晶體硅電池產業化技術進展較大，TOPCon電池規模量產，異質結電池導入微晶技術。三氯氫硅法、硅烷法技術和能耗指標達到國際先進水平。主流光伏用單晶硅棒的長度已經突破5000mm,單晶硅片向著大尺寸、n型化、薄片化方向發展。(3)2022年，全球光伏系統集成與應用具有大范圍、多場景、多模式、高水平特點，集中式/分布式兼容并容形勢進一步鞏固，光伏系統逐步呈現入“水(海)”升“空”新趨勢，“光伏+”應用場景不斷豐富，光伏制氫等成為促進全球光伏集成消納的新業態。(4)光伏發電標準和測試技術方面，我國發布的光伏發電相關國家標準和行業標準已超過120項，并深入參與國際標準的編制；為提升光伏部件及系統運行性能評價的準確性，中科院電工研究所、中國電力科學研究院有限公司、國家電力投資集團有限公司等建設了一批戶外實證平臺，對光伏組件部件系統開展耐候性研究。本技術報告由中國可再生能源學會光伏專業委員會組織，四十余位專家學者參與編寫，對2022年我國光伏技術進展和發展趨勢進行了系統總結，覆蓋了多晶硅、硅片、電池、組件、逆變器、系統等產業鏈主要環節，旨在描繪我國光伏技術創新地圖全貌。然而，由于報告編制時間較短，作者水平有限，難免有所疏漏，請讀者特別鳴謝中節能太陽能科技(鎮江)有限公司、陽光新能源開發股份有限公司對本報告編制給予的贊助支持!22023年4月1.晶體硅材料和硅片多晶硅材料制備技術方面，我國重點發展規模化多晶硅材料制備技術。2022年主流工藝三氯氫硅法單線產能以5萬噸/年為主，綜合電耗60kWh/kg-Si,綜合能耗8.9kgce/kg-Si;硅烷法顆粒硅采用產能為5000噸/年的FBR反應器，每個單元配置4臺FBR反應器，組合形成2萬噸/年顆粒硅模塊。兩種方法技術和能耗指標達到國際先進水平。單晶硅提拉技術方面，硅棒的直徑及長度進一步得到提升，我國目前主流光伏用單晶硅棒的長度已經突破5000mm,并且配置了優化升級的強制冷卻裝置，大幅提升晶體生長速度，單晶爐內/外部配置多次投料裝置，可在不停爐的情況下多次內部/外部加料，提高了生產效率，降低了能耗，晶體生長達到1爐2~10根的生長水平。熱場尺寸也在向更大的方向發展，從18寸、24寸、26寸、28寸、32寸發展至36寸，坩堝裝料量提升至1000kg左右。單晶硅片向著大尺寸、n型化、薄片化方向發展，PERC、TOPCON、HJT電池所用的硅片主流厚度達到150硅片切割技術方面，受硅料價格上漲的影響，金剛線切片技術出現兩個重要發展，一是金剛線細線化，2022年，碳鋼的母線線徑下降至36μm,已接近碳鋼母線切割的線徑極限；二是金剛線材料開始嘗試鎢鋼絲代替高碳鋼絲，22年底國內廈門鎢業、中鎢高新等企業已具備300億米/年的鎢絲線母線產能；美暢、岱勒、聚成等金剛線企業已具備鎢絲金剛線批量生產能力。目前鎢絲金剛線主流線徑為32、34μm,部分鎢絲金剛線企業已小部分量產28、30μm鎢絲金剛線，線徑相較主流碳鋼線有較明顯的優勢。2.晶體硅太陽電池及組件晶體硅電池最重要的研究進展是隆基綠能公司制備的異質結(HJT)電池最高效率達到26.81%,打破了由日本Kaneka公司在2015年創造的HBC電池上得到2的26.76%的世界紀錄，尤其值得注意的是隆基公司的電池是在商業化尺寸硅片上制備的太陽電池效率紀錄，具有產業化價值。TOPCon電池實現大規模量產，產能達到80GW左右，產量達到28GW左右。TOPCon電池國際認證世界效率25.4%,國內在實驗室和產線效率上均取得較大突破。2022年TOPCon技術工藝路線成熟，良率提升至95%以上，達到與PERC組件相比更具競爭性的成本。HJT電池實現了單面微晶HJT電池產業化，產線平均效率達到25%,制備的組件功率比同版型PERC電池效率高出40~50W。雙面微晶電池技術導入中，效率仍有提升空間。2022年HJT電池實驗室效率不斷突破，除隆基先后實現26.5%及26.81%的世界效率外，邁為公司與澳大利亞Sundrive公司的銅電極HJT電池效率達到26.41%,表明電鍍銅技術的潛力。背結技術的進一步產業化。2022年導入量產的主要是有三種背結(BC)技術，主要是黃河水電的IBC技術、隆基公司的HPBC技術、愛旭公司的ABC技術，到2022年底還未見到該類產品大量出貨，成本仍是核心問題。3.薄膜太陽電池銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池方面，剛性基底電池和組件紀錄效率保持23.4%和19.64%,柔性基底電池紀錄效率保持21.4%。雙面CIGS電池效率達到19.77%(頂)和10.89%(底),鈣鈦礦/CIGS的兩端疊層電池認證效率達到24.2%。我國柔性基底小面積CIGS電池認證效率達到21.81%。碲化鎘(CdTe)薄膜電池方面，全球CdTe電池組件出貨量達到10GW。我國小面積電池效率達到20%,大面積組件效率提升至17%。美國FirstSolar公司電池紀錄效率保持22.1%,新型大尺寸高穩定組件效率達到19.3%。銅鋅錫硫基(CZTS)薄膜電池方面，我國保持領先優勢，中國科學院物理研究所獲得了13.6%的電池認證效率，創造了CZTSSe電池效率新紀錄。銻基硫系薄膜電池方面，我國保持先發優勢，硒硫化銻(Sb?(S,Se)?)電池紀錄效率達到10.7%,硫化銻(Sb?S?)電池紀錄效率達到8.0%,剛性基底硒化銻(Sb?Se?)電池紀錄效率達到10.57%,柔性基底Sb?Se?電池紀錄效率達到8.43%。4.新型太陽電池新型太陽電池主要包括鈣鈦礦太陽電池、有機太陽電池、量子點太陽電池、疊層太陽電池及其它仍處在實驗研究階段和產業化前沿的太陽電池。在鈣鈦礦電池方面，我國單結鈣鈦礦太陽電池的效率整體上國際領先。單結鈣鈦礦太陽電池的最高效率紀錄為25.7%,由韓國蔚山國家科學技術研究所獲得，我國中科院半導體所獲得了25.6%的NREL認證效率。穩定性方面，我國在技術上處于領先地位，華中科技大學印刷電池可以通過IEC61215:2016標準，在55±5℃下最大功率點工作9000小時沒有明顯的性能衰減。產業化方面，我國在企業產能布局及技術突破方面都領先于國際水平，無錫極電光能科技有限公司于2022年12月創造了百平方厘米級電池18.2%的效率紀錄(面積~756cm2,由JET認證),中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司于2022年12月創造了18.5%的千平方厘米級鈣鈦礦光伏模組效率紀錄(面積~3500cm2,由泰爾實驗室認證);協鑫光電2022年5月生產的尺寸為1×2m2的全球最大尺寸鈣鈦礦組件己經下線；多家企業產線建成并陸續投產。在有機薄膜電池方面，我國引領了該領域的發展，多次刷新NREL效率紀錄。中國科學院大學三元有機太陽電池獲得19.22%的效率(認證效率18.8%)。穩定性方面，我國研究進展處于國際領先水平，南開大學首次實現了光電轉換效率超過18%的同時T?。超過5000h的穩定性。柔性、大面積和半透明方面，我國達到國際水平，華南理工大學制備半透明器件獲得10.01%的轉換效率和30.53%的平均透過率，光利用率為3.05%;浙江大學1cm2的柔性有機太陽電池效率達到了15.56%,彎曲半徑為4mm的情況下彎曲100000次后無效率衰減；蘇州大學在36cm2的大面積有機太陽能電池模塊中實現了13.47%效率。在量子點電池方面，我國在多種類型的量子點太陽電池的科學研究都達到了4國際水平。華南農業大學創造了鉛硫族量子點敏化太陽能電池15.2%的認證紀錄；北京航空航天基于鈣鈦礦量子點的太陽能電池器件實現了16.53%的轉化效率。穩定性方面，我國也達到了國際水平，臺灣科技大學制備了效率為8.96%的量子點敏化太陽能電池，連續工作150小時后仍能保持原始效率的90%;鉛硫族量子點太陽能電池實現10.5%的光電轉換效率，并在未封裝條件下空氣中放置4000小時保持89%的起始效率。在疊層太陽電池方面，我國在鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層上世界領先，我國南京大學制備的全鈣鈦礦疊層太陽電池認證效率達到29.0%(JET認證);鈣鈦礦/硅疊層太陽電池的最高認證效率為32.5%,由德國柏林亥姆霍茲研究中心(HelmholtzZentrumBerlin,HZB)獲得，我國北京曜能科技有限公司研發的2T鈣鈦礦/晶硅疊層電池效率獲得突破，達到32.44%;蘇州大學制備的無機鈣鈦礦/有機疊層太陽電池轉換效率為23.17%(孔徑面積0.062cm2)和21.69%(孔徑面積1.004cm2),也處于國際領先水平。5.光伏系統集成與應用技術2022年，全球光伏行業迎來里程碑式發展，累計裝機突破10億千瓦，較上年增長24.3%。中、美、日、印、德、澳、韓、意、西及巴西為2022年十大光伏市場，總裝機約占全球八成。我國新增裝機8740萬千瓦，同比增長28.1%,光伏累計裝機3.9億千瓦，成為我國第三大電源。光伏系統集成與應用技術重點圍繞大規模、高比例、多元化發展趨勢，進一步發展了集中式和分布式光伏系統技術，光伏制氫等“光伏+”應用技術不斷豐富，支撐了一批光伏系統集成應用新業態。在集中式光伏電站方面，國際上提出了多種MMC接口大型光伏集成方案，并提出了最高可提升15%發電量的垂直式光伏陣列排列新模式。我國開發了基于AI組串逆變器IV曲線在線診斷技術，實際應用可提高電站發電量超3%,實現了國內無儲能支撐的新能源電壓源機組運行，驗證了無儲能構網型新能源機組“自同步電壓源控制技術”。在分布式光伏系統方面，國際上發展了“社區光伏”消納模式，開發了考慮負荷分類的光伏集成，設計了適用于屋頂應用的垂直光伏產品。我國開發了“高層住宅陽臺光伏解決方案”及戶用電站優化設計方案，單電站設計時間可縮短至10分鐘。在光伏復合系統方面，全球農光互補光伏電站市場增長12.3%,水面漂浮光伏新增裝機超50%,“光伏+”多樣化應用場景在全球蓬勃發展，中、美、歐、英、日制定或更新了天基太陽能發展路線圖。我國建成了全球首個深遠海風光同場海上光伏系統，30多個“光伏+交通”、“光伏+通信”、光儲直柔等項目示范應用，設計了雙電壓等級農村光儲直柔集成架構及能量管理系統，天基太陽能地面驗證系統達到了微波發射功率2081瓦、傳輸距離55米、效率15.5%。光儲氫系統方面，國際上分別提出了適用于離網光儲及并網光儲充系統的三端口DC-DC變換新拓撲和新型集成拓撲，國內外均研發了面向大中小型系統的全系列光儲產品，我國戶用光儲部分產品技術指標已達到國際領先水平。全球綠氫電解槽裝機達140萬千瓦，較上年增長1.72倍，正在研發單槽產氫量4460標準立方米/小時的19.5兆瓦堿性電解槽；我國光伏風電制氫項目新增58項，配套建設光伏約1400萬千瓦。6.光伏功率變換器及平衡部件在逆變器技術發展方面，針對光伏并網高滲透率引起的系統穩定性問題及電網主動支撐要求，構網型逆變技術研究正逐步受到關注。采用基于阻抗自適應的構網型逆變技術及雙模式自適應切換逆變控制策略，進行了實驗驗證和示范應用。針對多逆變器電站協調控制問題，提出了一種基于多逆變器光伏電站的分層模式控制技術和基于無源性理論的分布式協同穩定控制技術，可有效提升系統對復雜電網變化的適應能力。針對高效率、低成本大型光伏電站的需要，開展了光伏中壓發電單元模塊化技術及裝備研究，兩臺集裝箱式6兆瓦樣機完成了35千伏掛網運行的實證研究，該級聯型中壓光伏逆變器具備300路6MPPT。在逆變器產品發展方面，集中式逆變器、組串式逆變器和光儲逆變器在單機功率等級、功率密度和功能等方面變化不大。微型逆變技術有所發展，推出了采用交流耦合的戶用儲能系統，該系統把電池和基于微逆技術的雙向變換器進行了集成。7.光伏系統運行與維護技術智能化運維已成為光伏運維技術的必然趨勢，可大幅提高發電量和運維效率。智能化運維技術可分為數字化運維和智能化設備兩方面。數字化運維包括健康度診斷、隱裂檢測、熱斑掃描、串并聯失配檢測等，智能化設備包括智能除灰、智能除草、智能除雪、智能驅鳥和無人機巡檢及感知技術等。健康度診斷主要是在智能算法方面，基于迭代優化的序列模式挖掘算法，具有一定的先進性，可以直觀展示電站運行維護情況。故障識別主要是在借助于無人機搭載高清相機，實現故障識別自動化，提高檢測效率，以及基于機器視覺的人工智能技術，基于大數據分析的串并聯失配檢測技術，可使故障識別精度達到95%以上。光功率預測技術，主要進展是基于歷史天氣數據和發電數據，通過神經網絡、機器學習、深度學習等智能算法組合，實現高精度數值天氣預報。智能清掃方面，主流的清掃機器人有干掛式和履帶式，干掛式的特點是沿著組件邊框行走，在相鄰支架間安裝橋架幫助機器人跨排。履帶式的特點是在履帶式移動底盤上配備清掃裝置，通過高速轉動的毛刷來對表面進行清潔，可實現高精度定位、自主規劃最優路徑、全自動清洗等。無人機巡檢及感知技術主要在故障智能精確識別、故障智能精準定位、智能算法等方面取得了一定的進展，故障識別準確率達到97%以上，故障漏檢率低于8.國內外光伏發電標準及實證測試技術在光伏發電標準方面，截至2022年底，我國的全國太陽能光伏能源系統標準化技術委員會(SAC/TC90)已發布光伏領域相關國家及行業標準32項；中國電力企業聯合會已發布光伏領域相關國家及行業標準94項，2022年度發布光伏領域相關行標3項。國際標準化組織(ISO)已發布光伏領域相關標準7項，2022年度發布光伏領域相關標準3項；國際電工委員會(IEC)TC82工作組已發布光伏領域相關標準194項，2022年度發布光伏領域相關標準29項。在光伏發電實證測試技術方面，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戶外實證技術研究及戶外實證場的建設。在國內，依托國家重點研發計劃項目、國家科技支撐計劃項目，中科院電工研究所、中國電力科學研究院有限公司等單位在全國各典型氣候區內建設了光伏系統實證測試平臺；同時，各發電集團也依托其投資光伏電站，開展光伏戶外實證平臺建設，其中國家電力投資集團有限公司在黑龍江大慶建設了光儲一體化實證實驗平臺于2022年12月發布了前三季度運行報告。附件.太陽電池中國效率表自2022年8月中國可再生能源學會光伏專業委員會啟動CPVS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23份太陽電池效率檢測報告，包括單晶硅異質結(HJT/SHJ)電池、單晶硅TOPCon電池、鈣鈦礦單結電池、鈣鈦礦/晶硅疊層兩端電池、鈣鈦礦/晶硅疊層四端電池、鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層兩端電池共6種太陽電池類型。經CPVS專家委員會審定，產生2022年CPVS太陽電池中國最高效率進展表(附表1)和進展圖(附圖1)。單位中文備注隆基隆基隆基隆基Microquanta,7cells隆基隆基Nankai,Perovskite/HJT2-te隆基四川大學27.18%隆基227.18%隆基26.41%邁為Sundrive27.87%南大天合,29.55%隆基29.10%南大仁爍,29.55%隆基29.10%南大仁爍28.20%南大仁爍29.10%漢能26.50%隆基29.10%漢能26.50%隆基-Si(multi-N-TOPCON單面)△Si(multi-N-TOPCON雙面)2626.40%四川大學25.56%半導體所2626.25.11%漢能85%漢能2624.87%晶科40%南京大學.85%漢能2624.87%晶科40%南京大學.30%隆基26.81%隆基26.56%隆基25.90%隆基25.47%隆基23.32%半導體所25%天合24.58%天合25.41%晶科26.12%隆基25.25.41%晶科26.12%隆基25.40%晶科24.50%南大仁爍23.40%南開大學24.10%天合23.80%阿特斯24.03%隆基22.92%僅能22.20%南京大學20.56%漢能23.20%微系統所22.60%天合22.00%晶科 21.70%南京大學21.80%杭州纖納21.21.70%南京大學21.80%杭州纖納20.10%無錫極電28cells)20.90%半導體所23.10%隆基28cells)18.04%杭州纖納1818.04%杭州纖納-Perovskite/Si(2-termina-Perovskite/Si(2-terminaPerovskite/Perovskit→Perovskite/Perovski16.48%華南理工14.30%杭州纖納14.30%杭州纖納12.96%南京郵電大學士Perovskite/Perovskite(minimodu11.56%南京郵電大學20172018201920202021