圖 1 2023-2030 年中國光伏新增裝機(jī)預(yù)測

　　(單位：GW，資料來源：CPIA)

　　在2月16日由中國光伏行業(yè)協(xié)會 ( CPIA)主辦的研討會 上，中國光伏行業(yè)協(xié)會名譽(yù)理事長王勃華作我國光伏行業(yè)發(fā) 展報(bào)告指出，2022年中國光伏新增裝機(jī)87.41GW，同比增 長59.3%，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到95 - 120GW，2030年將達(dá)到 120- 140GW(圖1)。與此同時(shí)，全球新能源成長仍然在加 速中，世界主要市場中新能源的發(fā)電占比都有所提升，2023 年全球光伏裝機(jī)樂觀預(yù)計(jì)將達(dá)到330GW，至2030年則有望 達(dá)到516GW(圖2)。

圖 2 2023-2030 年全球光伏新增裝機(jī)預(yù)測

　　(單位：GW，資料來源：CPIA)

　　毋庸置疑，中國光伏行業(yè)已經(jīng)處于全球領(lǐng)先地位，但這 并不意味著就可以安于現(xiàn)狀，在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期更要鍛長板、 補(bǔ)短板，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高經(jīng)濟(jì)性分析能力。當(dāng)前，在平 價(jià)上網(wǎng)政策的驅(qū)動下，中國光伏發(fā)電將進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的新 階段，以光伏為代表的新能源不僅是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中 和”的重要路徑，也必將成為未來綠色能源的主力軍。

　　從最近一段時(shí)期的市場狀況來看，進(jìn)入2023年，硅料價(jià) 格在春節(jié)前已開始企穩(wěn)回升，加之春節(jié)假期期間硅片企業(yè)的 原料消化殆盡，令節(jié)后第一周硅料采購需求大幅增加，支撐 硅料價(jià)格延續(xù)上漲走勢。隨著本輪硅料環(huán)節(jié)博弈的階段性結(jié) 果陸續(xù)落地，預(yù)計(jì)硅料價(jià)格有望穩(wěn)中有降，產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格將開 啟下行通道，刺激行業(yè)需求爆發(fā)。

　　多種技術(shù)路線齊頭并進(jìn)

　　光伏電池生產(chǎn)本質(zhì)上類似于低端的半導(dǎo)體制造，從始至 終，電池技術(shù)變革的主旋律就是——降本增效。而就在2022 年，僅僅用了一年左右的時(shí)間，光伏電池技術(shù)的演進(jìn)就迅速 朝著N型邁進(jìn)，市場趨勢日漸明朗。

　　N型硅襯底太陽能電池是在N型半導(dǎo)體材料上注入硼， 從而形成 P+/N 型結(jié)構(gòu)，具備高少子壽命與無光致衰減特 性，以及較高的LCOE(平準(zhǔn)化電力成本)優(yōu)勢，這些使得N型 TOPCon、HJT硅異質(zhì)結(jié)、IBC電池成為了近年來最受關(guān) 注的新型高效電池技術(shù)路線的代表。去年11月中旬，隆基綠 能宣布收到德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)的最新認(rèn)證報(bào) 告，報(bào)告顯示，隆基綠能自主研發(fā)的硅異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達(dá) 到26.81%——這是該公司在一個(gè)多月時(shí)間內(nèi)分別以26.74%、 26.78%、26.81%，不斷刷新硅太陽能電池效率新紀(jì)錄的標(biāo) 志，顯示出N型光伏電池時(shí)代已然來臨。

圖 3 2022-2030 年不同電池技術(shù)路線
市場占比變化趨勢(資料來源：CPIA)
( 注：TOPCon 和異質(zhì)結(jié)電池市場占比：
2021 年 3%；2022 年 8.9%；2023 年 21.1%)

圖 4 2022-2023 年不同尺寸硅片占比變化趨勢(資料來源：CPIA)
    (注：  182mm+210mm 尺寸占比：2021 年 45%；
2022 年 82.8%；2023 年 93.2%)

圖 5 光伏電池技術(shù)路線分類

　　根據(jù)CPIA的統(tǒng)計(jì)預(yù)測，2021年TOPCon和HJT異質(zhì)結(jié)技 術(shù)電池的市場占比約為3%，2022年約為8.9%，而到了2023 年，這一數(shù)據(jù)將一躍達(dá)到21.1%左右(圖3)，顯而易見地，N 型電池將逐漸成為“碳達(dá)峰，碳中和”過程中光伏發(fā)電的主流 技術(shù)。

　　從國內(nèi)廠商的發(fā)展動向來看，現(xiàn)階段，以隆基綠能、晶科 能源、通威股份、天合光能等為主的一批中國光伏組件龍頭企 業(yè)正在緊鑼密鼓地布局自己的N型產(chǎn)品產(chǎn)線，由此掀起了光伏 電池組件領(lǐng)域的新一輪產(chǎn)線建設(shè)熱潮。

　　在TOPCon電池方面，晶科能源、通威股份、天合光能等 頭部電池、組件廠商更多傾向選擇TOPCon路線，TOPCon電 池及組件的產(chǎn)能也遠(yuǎn)高于HJT、IBC等。這是因?yàn)門OPCon電池 生產(chǎn)可以在原來PERC電池產(chǎn)線的基礎(chǔ)之上進(jìn)行改建和補(bǔ)充， 而HJT生產(chǎn)線則需要重新建設(shè)。而在HJT產(chǎn)線的投建上，據(jù)統(tǒng) 計(jì)，目前通威股份建有1GW HJT中試線，隆基綠能建有多條 HJT中試線，同樣具備HJT儲備的東方日升也只建設(shè)了0.5GW 的HJT電池生產(chǎn)線。

　　2022年11月初，隆基綠能首次發(fā)布HPBC產(chǎn)品， 量產(chǎn)轉(zhuǎn)換 效率超過25%;今年初公司宣布擬將20億元增資子公司西咸樂 葉，后者為隆基綠能HPBC電池項(xiàng)目的實(shí)施主體，這一項(xiàng)目電 池工藝將導(dǎo)入公司自主研發(fā)的HPBC高效電池技術(shù)，形成年產(chǎn) 29GW單晶高效電池的產(chǎn)能目標(biāo)，顯示出隆基綠能對該類電池 技術(shù)的信心。

　　此外，正在建設(shè)的新型電池產(chǎn)線還包括鈣鈦礦疊層電池， 這兩者相當(dāng)于與HJT結(jié)合后的升級，電池轉(zhuǎn)換效率能實(shí)現(xiàn)再次 飛躍。

　　直驅(qū)技術(shù)助力高精密制造

　　從2022年四季度開始，N型光伏高效電池?cái)U(kuò)產(chǎn)與設(shè)備招標(biāo)提速，加快催化設(shè)備訂單。目前直線電機(jī)、直線模組、DD馬 達(dá)、直線驅(qū)動器等直驅(qū)技術(shù)類產(chǎn)品已被大量運(yùn)用在硅片加工 環(huán)節(jié)的劃片機(jī)、光伏電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的激光摻雜SE設(shè)備、絲 網(wǎng)印刷機(jī)、檢測分選機(jī)、 光伏組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)的串焊機(jī)等設(shè)備 上，科爾摩根、橫川機(jī)器人、奧茵紳、智贏智能等一批直驅(qū) 企業(yè)都是該領(lǐng)域內(nèi)的佼佼者。

　　例如，無論是PERC電池，還是TOPCon電池，都需要采 用到激光摻雜SE工藝(Selective Emitter，選擇性發(fā)射極技 術(shù))，這一技術(shù)已經(jīng)成為2020年以后新增PERC+電池產(chǎn)能的 標(biāo)配。SE技術(shù)與PERC 技術(shù)的結(jié)合，增強(qiáng)了電池對太陽光中 紫外光和紅外光的吸收，使得PERC電池效率突破22%以上。 隨著大尺寸時(shí)代的到來，182mm和210mm的大尺寸硅片進(jìn) 一步提升了對激光消融和摻雜整幅面均勻性的要求。

　　TOPCon激光摻雜SE工藝是在電池硼擴(kuò)散面金屬電極與 硅片的接觸區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s(P++)，而非金屬接觸區(qū)域?qū)?現(xiàn)輕摻雜(P+)， 此結(jié)構(gòu)可有效降低金屬區(qū)的接觸電阻及金 屬復(fù)合，提高開路電壓，促進(jìn)電池提效;并且，TOPCon激 光SE硼摻雜較 PERC SE磷摻雜工藝難度更大，激光設(shè)備價(jià)值 量也更高。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2023年TOPCon SE摻雜設(shè)備的市場空間約為9. 3億元，2024年約為13. 3億 元。

　　在激光開模摻雜的應(yīng)用中，定位精度和高速啟停是比較 關(guān)鍵的指標(biāo)。定位精度和高速啟停主要由電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電機(jī) 反饋的分辨率及精度以及電機(jī)本身的安裝誤差決定。因此， 電機(jī)的性能直接影響激光開模摻雜機(jī)的性能。為了滿足市場 日益提高的生產(chǎn)力和生產(chǎn)品質(zhì)需求，科爾摩根KBM無框直 驅(qū)電機(jī)搭配AKD伺服驅(qū)動器的直驅(qū)技術(shù)解決方案被成功應(yīng) 用在激光開模摻雜機(jī)設(shè)備中，滿足了大慣量負(fù)載(負(fù)載慣量 0.32kg*m2) 完成快速定位的要求， 同時(shí)也滿足了設(shè)備定位 精度和高速啟停兩方面的性能提升需求，出色的運(yùn)動控制系 統(tǒng)性能及品質(zhì)為設(shè)備的長生命周期提供了保障，降低了設(shè)備 的綜合成本。

　　此外，運(yùn)動控制技術(shù)在光伏電池生產(chǎn)中業(yè)發(fā)揮著十分 重要的作用。例如在光伏電池片檢測分選機(jī)部分，整套系統(tǒng) 可分為背面?zhèn)鬏敊C(jī)構(gòu)、雙供料抓取機(jī)構(gòu)、抓取電池片放置機(jī) 構(gòu)、雙側(cè)供料盒傳輸機(jī)構(gòu)等四個(gè)部分，是專門為解決光伏電池片顏色差異及外觀缺陷進(jìn)行快速分選檢測而設(shè)計(jì)的。 采用松下光伏電池片分選機(jī)運(yùn)動控制方案：PLC控制系統(tǒng)為 FP0HM8N 8軸RTEX總線型; A6N伺服驅(qū)動器可錯(cuò)誤修正， 避免由于噪音引起Pulse矩形誤動作;FX-501+FD-42G+FX- MR3傳感器通過同軸光纖，投光光纖為中心，四周為受光光 纖，適用于高精度定位，克服了人工分選速度慢、難區(qū)分、 碎片率高等應(yīng)用難題。

　　激光加工工藝需求增大

　　光伏需求持續(xù)旺盛，全球裝機(jī)量有望保持高速增長， N型和鈣鈦礦電池等多種新一代光伏技術(shù)變革加快，令到單 GW光伏激光設(shè)備的價(jià)值量將實(shí)現(xiàn)提升，激光加工設(shè)備的市 場空間被進(jìn)一步打開。根據(jù)專業(yè)研究機(jī)構(gòu)的分析預(yù)測，IBC電 池用到的激光開槽設(shè)備的市場規(guī)模在近三年每年均保持在10 億元左右;2023年各種技術(shù)路線使用的激光轉(zhuǎn)印設(shè)備市場大 約為14億元、2024年約為24億元。

　　IBC為交指式背接觸電池，正負(fù)金屬柵線交叉排列在電 池背面，能夠最大限度地利用入射光，減少光學(xué)損失，具有 更高的短路電流和電池效率，且電池外形美觀，適合中高端 分布式光伏市場，具有較大的商業(yè)化前景。目前光伏龍頭隆 基綠能和愛旭股份主推應(yīng)用于分布式領(lǐng)域的XBC電池路線。

　　從工藝制程來看，隆基綠能的HPBC電池工藝流程相對 簡單，無需硼摻雜，省去了離子注入等設(shè)備，而精密化的背 面掩膜激光開槽是IBC電池生產(chǎn)的必需工藝。它要求在精密的 激光控制下，金屬接觸區(qū)的比例越小，復(fù)合越少，且N和P的 接觸孔區(qū)需要與各自的擴(kuò)散區(qū)精密對準(zhǔn)，避免漏電，同時(shí)還 要保持較高的絲網(wǎng)印刷對準(zhǔn)精度和印刷重復(fù)度，因此對于電 池背面圖案、柵線設(shè)計(jì)、激光加工控制精度等技術(shù)要求非常 高。在激光開槽設(shè)備中，運(yùn)用激光掃描振鏡控制系統(tǒng)能夠在高速運(yùn)動中仍保持精密控制精度，以及超高的往復(fù)重合度，確 保加工品質(zhì)。

　　另外，激光圖形轉(zhuǎn)印技術(shù)(Pattern Transfer Printing， PTP)是一種新型的非接觸式的印刷技術(shù)。該技術(shù)是先在有特 殊設(shè)計(jì)溝槽的透明載板上填充所需漿料， 再采用高功率激光 束進(jìn)行高速圖形化掃描， 將漿料從載板溝槽中轉(zhuǎn)移至電池表 面，形成柵線。這一非接觸技術(shù)在細(xì)柵印刷時(shí)無擠壓，突破了 傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的20μm線寬極限(激光轉(zhuǎn)印的柵線可做到15- 18μm)，同時(shí)印刷高度一致性、均勻性優(yōu)良，誤差在2μm， 可在電池片硅片上印刷更大高寬比的超細(xì)柵線，大幅節(jié)省漿料 耗量， 降低電池成本，提升光伏電池效率。激光轉(zhuǎn)印技術(shù)在 PERC、TOPCon、HJT、IBC等電池路線上都可應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化 發(fā)展優(yōu)勢明顯。在激光轉(zhuǎn)印設(shè)備的視覺檢測定位環(huán)節(jié)，目前多 采用的是激光振鏡控制系統(tǒng)進(jìn)行精度校正。

　　據(jù)悉，去年9月，帝爾激光宣布激光轉(zhuǎn)印訂單首臺設(shè)備正 式出貨，由中試驗(yàn)證進(jìn)入量產(chǎn)階段。

　　用戶側(cè)新能源微電網(wǎng)建設(shè)

　　除了硅電池制造之外，在后端的并網(wǎng)消納、儲能方案也是 當(dāng)前光伏新能源相關(guān)領(lǐng)域的建設(shè)重點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，全國 光伏發(fā)電利用率為98.3%，同比提高0.3個(gè)百分點(diǎn)，繼續(xù)保持較 高的利用水平，展望未來，在國家政策機(jī)制的保障下，新能源 的總體發(fā)展仍將保持較高的速度，新能源進(jìn)入電力市場消納是 大勢所趨。

　　而伴隨著近幾年國內(nèi)光伏、風(fēng)電新增裝機(jī)屢創(chuàng)新高，高比 例新能源并網(wǎng)、高比例電力電子裝置接入的“雙高”特征日益 明顯，導(dǎo)致電力系統(tǒng)電源與負(fù)荷結(jié)構(gòu)也正在發(fā)生著“質(zhì)”的變 化，電力系統(tǒng)電源與負(fù)荷的非線性、波動性、以及不平衡性顯 著增大，造成電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，引起諧波畸變、電壓波 動以及三相不平衡等問題，這些給電網(wǎng)的電能質(zhì)量及電網(wǎng)控制 保護(hù)的穩(wěn)定性帶來了較大的影響。

　　得益于在工業(yè)領(lǐng)域的多年耕耘，一些在電力電子技術(shù)專 業(yè)具有一定開發(fā)實(shí)力的工控廠商，著眼于工廠、制造企業(yè)的電 網(wǎng)負(fù)荷側(cè)控制、用電側(cè)儲能、EMS智慧能源管理等環(huán)節(jié)，打造 “源、網(wǎng)、荷、儲”聯(lián)動的低碳微電網(wǎng)解決方案。

　　例如，匯川技術(shù)目前已經(jīng)把工業(yè)自動化中的一百兆總線快速控制技術(shù)、毫秒級控制技術(shù)成功移植到了電網(wǎng)控制上，令 調(diào)節(jié)更快、反應(yīng)越快，讓這類復(fù)雜、多擾動的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 行。在能源管理業(yè)務(wù)的整體發(fā)展規(guī)劃上，匯川技術(shù)目前的業(yè)務(wù) 主要是儲能，聚焦發(fā)電側(cè)、網(wǎng)側(cè)和配電側(cè)的應(yīng)用，提供的產(chǎn)品 包括PCS儲能逆變器和升壓一體機(jī)等，公司的能源管理會基于 企業(yè)側(cè)客戶落地“數(shù)字化+PCS+EMS+設(shè)備工藝”綜合能源管 理解決方案。

　　在美的樓宇科技西區(qū)智慧工業(yè)城，采用美的工業(yè)技術(shù)合康 新能開發(fā)的低碳智能微電網(wǎng)解決方案，利用太陽能資源大幅度 提高了綠電發(fā)電量，另外，依托儲能系統(tǒng)，還實(shí)現(xiàn)了峰谷用電 資源的優(yōu)化配置，讓園區(qū)用上經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的“綠電”。經(jīng)初步測 算，園區(qū)通過光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年可減少二氧化碳排放量達(dá)到 237噸，而電站全生命周期內(nèi)減少二氧化碳排放量近六千噸之 多。

　　結(jié)語

　　光伏制造已成為時(shí)下眾多工控自動化企業(yè)大力開發(fā)的重點(diǎn) 細(xì)分目標(biāo)市場，但另一方面，在這條擁擠的賽道上，市場競爭 異常激烈，要想加入進(jìn)入光伏制造供應(yīng)鏈，需要承受較為嚴(yán)苛 的付款期，對于企業(yè)本身的資金鏈要求較高，同時(shí)這一市場對 產(chǎn)品價(jià)格也較敏感，這使得有的企業(yè)不得不采用降價(jià)策略以換 取市場。而在工業(yè)企業(yè)級光伏儲能應(yīng)用上，目前國內(nèi)儲能行業(yè) 的發(fā)展仍處于初級探索階段，儲能技術(shù)和產(chǎn)品的架構(gòu)體系還需 要不斷演進(jìn)與提升，企業(yè)商業(yè)盈利模式是目前業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn) 議題。中國光伏產(chǎn)業(yè)已走在世界前列，也必將為人類創(chuàng)造更加 美好的綠色未來!