2025年中国光伏技术发展报告

2025年 中 国 光 伏 技 术 发 展 报 告中国可再生能源学会中国可再生能源学会光伏专业委员会2025 年 4 月 顾问：赵玉文报告主编：赵颖李美成李海玲报告执笔人：第一章汪雷王文静辛颢张彦虎董颖华第二章汪雷原帅严大洲第三章王文静第四章辛颢李伟民沈凯第五章李美成方国家赵德威刘烽高中亮第六章苏建徽李明王诗语杨颖王环第七章茆美琴丁勇第八章张彦虎罗德俊韦安孙德亮李信鹏第九章陈晓溪董颖华秦筱迪赵超第十章王文静附录：李海玲报告编辑：何梦园 李美成苏建徽茆美琴汪晨杨德仁陈涛叶轩立马万里陈永华庄加才江才刘霄陈朋朋张锐张纯笑陈志磊李红涛李源 序 言2024 年作为新中国成立 75 周年的重要节点，既是 “十四五” 规划目标任务的攻坚之年，也是光伏产业从高速增长向高质量发展转型的决胜之年。2024 年我国光伏新增装机 277.57GW，同比增长 28.3%，再创历史新高。总装机量达 886GW，同比增长45%。太阳电池产量达 684.95GW，同比增长 15.7%，产量连续 17 年位居全球首位。多晶硅、硅片、电池、组件产量同比增速均超过 10%。国务院新闻办公室 8 月发布的《中国的能源转型》白皮书中，明确指出光伏发电成为清洁能源的主力军。这一战略定位标志着中国光伏正式成为国家能源安全与全球气候治理的核心支撑力量。政策体系与技术创新双轮驱动效应在 2024 年实现了连续多年领跑全球的产业优势，更在关键技术领域屡次刷新世界纪录。与国际先进水平保持同步竞争态势。科技部、国家能源局、工信部等部门持续对光伏科技给予支持，为光伏技术的研发和应用提供本报告对 2024 年我国光伏技术进展和发展趋势进行了系统总结，包含多晶硅料及硅片、晶体硅电池与组件、硫族化合物薄膜电池及组件、新型电池与组件、光伏功率变换器及平衡部件、系统集成应用、数智化技术、标准及实证测试技术、太阳电池中国最高效率、我国重大科技进展等章节，旨在客观描绘出我国光伏技术的创新全貌。报告由中国可再生能源学会光伏专业委员会组织，四十余位专家学者参与编写。由于报告编制时间较短，难免有所疏漏，欢迎批评指正。在本报告编制过程中，阳光新能源开发股份有限公司、深圳先进材料研究院、暨南大学、中国科学技术大学等单位对本报告编制提供数据支持，特此致谢！ 了强大支撑。2025 年 4 月 1第一章 光伏技术进展概要1.1 晶体硅材料和硅片技术进展2024年，晶体硅材料及其硅片技术在多方面取得了显著进展。全球多晶硅产能和产量持续增长，其中2024年全球多晶硅投产总产能约为301万吨/年，产量约202.7万吨。中国在全球多晶硅生产中占据主导地位，产量约182万吨，占全球的90%。多晶硅生产主要采用三氯氢硅法(改良西门子法)和硅烷法。三氯氢硅法的技术进步集中在还原炉大型化、冷氢化处理四氯化硅、副产物综合利用、精馏系统优化等方面。单炉年产量可达600-1000吨，综合电耗介于48至56 kWh/kg-Si之间。硅烷法主要用于生产颗粒硅，其优势在于低温分解、低能耗连续生产。REC公司重启了美国生产线，但因市场原因宣布停产。国内企业则实现了规模化生产，颗粒硅总产能达44.8万吨/年，解决了“氢跳、熔体浑浊”等问题。直拉单晶硅片技术方面，重点在于氧浓度控制和电阻率均匀化。研究表明，高间隙氧浓度会导致n型TOPCon电池出现同心圆缺陷，影响效率。通过磁场控氧与工艺控氧两种方法，如双加热器方案，可以有效降低氧含量。此外，隆基绿能公开了基于Sb掺杂的n型硅片发明专利，提高了电阻率均匀性。外延光伏硅片技术作为新兴方向，受到了欧洲国家的关注和支持。NexWafe公司的EpiNex պ૗ΊລŜЬ༚Ҟ҆Ϥ技术可直接在衬底上生长单晶硅片，当前产品厚度为110-130微米，少子寿命达到4ms，使用该硅片制备的电池效率可达24%，展示了良好的应用前景。总体而言，晶体硅材料技术的发展趋势包括设备大型化、能耗降低、产品质量提升以及环保措施强化。未来，随着技术的进步，晶体硅材料将在光伏领域发挥更加重要的作用，推动太阳能发电成本下降，助力绿色能源的发展。1.2 晶体硅太阳电池及组件技术进展2024年TOPCon电池占据主流市场，HJT电池总产能水平与上一年持平，BC电池引起关注。2024年底，TOPCon电池的组件效率为22.8%，HJT电池的组件效率为23.02%，TBC电池的组件效率达到24.2%，反映了各种电池产业化效率的水平。2024年TOPCon技术的主要改进表现在两方面。一方面随着LECO技术的导入，前表面的发射区方阻不断提升，改善短波响应提高电池效率，但也发现部分公司的电池存在紫外衰减；另一方面改进是切割边缘钝化，被切割的电池片边缘被钝化后，组件功率可提升5W。2024年HJT电池在结构方面没有大的变化，仍旧延续了2023年导入量产的双面微晶的结构。但是这一年在很多细节方面做了改进，使得电池产线平均效率有0.7个百分点左右的提升。这些改进的要点如下：在PVD中采用高磁场强度的靶芯，从而减少了磁控溅射对与硅片的损伤；PVD采用更窄的支撑掩膜载板，减小电池背表面没有ITO镀膜区域的面积；采用钢板或镍板等金属印刷版，使得电池效率提升的同时，降低银浆的使用；更加慢速的PECVD沉积过程，改善产线电池的效率集中度。2024年BC电池有了很大的进步，创造了新的实验室效率纪录，得到了最高的组件效率，可产业化的效率优势被认可。但是在产业化方面，BC电池仍面临比较大的困难，主要是制造工艺较为复杂、成本较高。目前BC电池的规模化生产的技术路线并未完全确立，TBC、HBC、HTBC各有优缺点，各种技术与激光器的配合仍需要深入研究。1.3硫族化合物薄膜太阳电池及组件技术进展硫族化合物薄膜太阳电池是指以无机金属硫化物为光吸收层的一类太阳能电池，其中铜铟镓硒(CIGS)最高效率仍是去年的23.6%，该类电池产业集中在国内，但设备依赖进口，亟待突破技术与高端装备的国产化；碲化镉(CdTe)薄膜电池迎来了性能与产能双重突破，实验室效率纪录停滞七年后达到23.1%，国内小面积电池实验室效率达到21.28%，大面积组件效率达到17.5%，国内已完成多条产线扩建及超大面积组件量产，产能进一步扩张；铜锌锡硫硒(CZTSSe)电池发展迅速，单节电池效率提升到15.1%，组件电池实现第一个纪录效率10.1%，但与理论 2 3值仍然相去甚远，探究深能级缺陷形成的根源，并开发新策略从根本上抑制缺陷是实现其效率进一步突破的关键；硒硫化锑(Sb2(S,Se)3)电池的最高转换效率2024年达到10.81%，主要技术进步为体相和异质结界面缺陷调控，进一步提升其性能的关键，需要深入研究其深能级缺陷生成过程及一维链状结构对晶体生长的影响。1.4新型太阳电池技术进展2024年，新型太阳电池技术领域取得了显著进展，具体体现在以下几个方面：(1)钙钛矿太阳电池：单结钙钛矿太阳电池的实验室效率已突破26%，而钙钛矿叠层太阳电池的效率更是超过34%(1.0cm2)。此外，钙钛矿太阳电池的稳定性显著提升，已实现超过1000小时的光照稳定性。(2)有机太阳电池：新型非富勒烯受体材料的开发推动了有机太阳电池效率的快速提升，实验室效率已接近21%，显示出良好的商业化应用前景。(3)量子点太阳电池：在材料合成和器件结构设计方面取得重要突破，实验室效率已超过18%，展现出巨大的发展潜力。(4)叠层太阳电池：钙钛矿基叠层电池发展迅速，其中钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的最高认证效率已达到34.6%；全钙钛矿叠层太阳电池的最高认证效率已突破30%；钙钛矿/有机叠层太阳电池的最高效率已达26.7%(认证效率25.06%)。这些进展为下一代高效太阳电池的发展指明了方向。然而，尽管新型太阳电池技术在效率提升和稳定性改进方面取得了显著成果，但要实现大规模商业化应用，仍需克服诸多挑战，包括进一步提升效率、解决长期稳定性问题、控制材料成本与毒性、以及优化制备工艺等。1.5光伏功率变换器及平衡部件技术进展在光伏并网逆变器技术方面，有文献提出新型电网阻抗自适应双模式切换控制策略，通过融合跟网和构网两类逆变器的互补特性适应电网短路比变化；将锁相环与功率同步环相结合，有效应对电网阻抗的较大波动；基于无源性理论的分布式控制方法，通过将复杂的稳定性问题转化为并网变流器的模式切换问题，避免对精确数学模型的依赖。在光伏中压直流变换器技术方面，基于SiC器件的 ±10kV/500kW光伏直流升压变换器，实现光伏到中压直流转换效率99.3%，功率密度650kW/m3；研制的基于IGBT器件的±30kV/5MW直流变换器，直流升压比达60，功率密度96.6kW/m3。在产品进展方面，国内厂家推出的工商业组串式逆变器产品在400V交流电压下转换效率达到了98.8%；在柔性跟踪支架技术方面取得新进展，通过多排联动结构与AI算法实现抗风45m/s、±60°的跟踪角度与8%的发电量提升。国外厂家推出了集成夜间PID修复功能的微型逆变器，并支持200%直流过载。 պ૗ΊລŜЬ༚Ҟ҆Ϥ现有的逆变器产品虽然可以满足当前大规模光伏并网发电应用需要，但新技术所提方法在产品中还未体现，未来光伏逆变技术将会继续围绕高密度、高效率、智能化、电网适应性、稳定性和主动支撑能力等方向深入研究，并实现产品和工程的实际应用。1.6 光伏系统集成应用与技术进展2024年，全球各类光伏系统预计新增544GW，总装机突破2TW。其中中国累计装机886GW，各类别光伏系统集成应用中，中国均处于领先地位，如中国集中式及分布式光伏系统分别占全球新增的50%及48.6%。直流化、构网型地面光伏电站集中送出方案得到试点应用，并提出了多种新型10GW级光伏柔直超远距离集中送出方案。提出了适应光伏交-直流混合汇集组网的隔离三端口电能路由器，可降低22%的器件成本、49%的子模块电容储能及50%的功率转换损耗；同时，“社区太阳能”、“虚拟电厂”等分布式光伏利用新模式成功落地，基于深度学习等的功率预测技术将预测精度MAPE指标提升0.63%~10.28%，改进的集群划分与控制技术有效解决了规模化分布式光伏接入时电压越限、调压任务分配不均等问题，分布式光伏系统逐步具备“可观、可测、可调、可控”能力。此外，提出了新型圆柱形模块化天基光伏系统构型、多架构自适应可重构空间光伏阵列及适用于月球阴影区域等特殊场景的激光能量传输方案，开发的N型漂浮光伏系统组件功率最高可到725W，效率达23%，还提出了绳网“Rope Mesh”新型漂浮光伏系统结构及海上垂直双面光伏模块PVSails，光伏系统应用继续向“上天”、“入海”拓展。光伏建筑一体化应用方面，新型集成导流器与防雷接地功能的导流导电一体化设计可提升发电量约2.5%；光伏制氢方面，提出了基于激励电场重塑的碱性电解槽最优功率脉宽调制策略，在48%最小电解效率约束条件下，可将电解槽运行范围由28%~100%额定功率扩展至20%~100%额定功率。未来需继续协调光伏及与之复合系统间的平衡，结合智能化技术，实现对系统的精细化管理，促进发电量与其他产品产量的双提升及资源高效利用。1.7光伏电站数智化技术进展2024年光伏发电仿真技术通过建立高精度3D模型和突破关键模型链，提升了复杂场景下的仿真精度，并推出了国产仿真软件iSolarSim，复杂场景下仿真精度比国外先进水平平均提升了2%以上。PIM4D技术则在电站全息建模和建造动态仿真方面取得进展，实现了电站建造过程的动态模拟和施工策划优化，提升了电站设计和建造的效率与精度，目前PIM4D技术在国内应用尚不成熟，电站全息建模和建造仿真技术仍需进一步完善。 4 5AI地物识别技术在大型地面电站评估中应用，识别精度和交并比分别达到90%和85%以上，未来AI地物识别技术需进一步提升识别精度和种类。分布式电站评估中，复杂屋顶和园区级资源同步评估技术提升了评估效率3倍以上。智能设计方面，点云分割和屋顶轮廓提取技术提升了屋顶识别精度，电气数字化建模实现了综合寻优，组件智能串线技术提升了设计效率和准确性。大型