圖1. 光伏行業產業鏈

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從技術上來看，光伏產業鏈上游涉及的技術有多晶硅制備工藝、單晶硅拉棒技術、多晶鑄錠技術和晶硅切片技術。產業鏈中游涉及的技術有電池技術。產業鏈下游涉及的技術有光伏電站并網技術、光伏電站發電性能評估技術和光伏智能化數據平臺技術。

光伏產業鏈的上游包括晶體硅原料和硅片。作為產業鏈的最上游的晶硅制造，目前這個環節的技術要求很高，具有一定的技術壁壘和壟斷性。目前制備多晶硅的工藝技術主要有改良西門子法，硅烷法和冶金法三類。

改良西門子法是在西門子法的基礎上增加了尾氣回收和四氯化硅氫化工藝，實現了生產過程的閉路循環，既可以避免劇毒副產品直接排放污染環境，又實現了原料的循環利用、大大降低了生產成本（針對單次轉化率低)，如下圖所示。

圖2. 改良西門子法生產工藝流程：

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硅烷法是指利用高純度硅烷在反應器中熱分解為高純度硅。硅烷法可以分為兩類，較早出現的是硅烷西門子法（Silane Siemens)，即用硅烷(SiH4）而非TCS作為CVD還原爐的原料，通過硅烷的熱分解和氣相沉積來生產高純度多晶硅棒料，REC旗下的REC Silicon公司采用過此方法生產電子級多晶硅；

后來出現了另一類方法——硅烷流化床法(Silane FBR)，以STC、H2、冶金硅和HCI為原料在流化床(FBR）高溫(500℃以上，不算很高）高壓（20bar以上）下氫化生成TCS，TCS通過一系列歧化反應后制得硅烷氣，將硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床（FBR）反應爐內進行連續熱分解反應，生成粒狀多晶硅。

在三種生產工藝中，改良西門子法為目前的主流方法，根據ITRPV的預計，由于成本控制的潛力因素，未來硅烷流化床法將逐步取代改良西門子法的份額，在2025年旗鼓相當，共同成為主流的制備方法，如下圖所示。

圖3. 硅烷流化床法生產工藝流程

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硅片制造是晶硅制造的下一個環節，也屬于整個產業鏈的上游層面。與晶硅制造環節不同，該環節為資本密集型，技術含量不高，產品工藝與投入設備相關，可分為單晶硅片和多晶硅片。

硅片成本中，多晶硅成本占比較高，且多晶硅價格變動較為頻繁，因此成本核算中，將硅片成本分為硅成本和非硅成本。而單晶和多晶的成本差別主要體現在拉棒和鑄錠成本的差別上，一直以來，多晶對于單晶的成本優勢建立在鑄錠相對于拉棒更高的效率上。

切片環節單多晶的切片成本大致相似，與選擇的切割方式有關，金剛線切片的成本低于砂漿切片，而單晶的金剛線切片成本略低于多晶金剛線切片。目前，單晶切片基本已經普及金剛線切片，多晶正由砂漿切片向金剛線切片過渡，且速度非常快。

目前在光伏市場上，太陽能電池主要是晶硅類產品，也有小部分薄膜類產品。晶硅電池包括單晶硅和多晶硅兩類。從電池轉換效率來看，常規多晶量產轉換效率在18.8%，結合黑硅技術效率約19.2%。

常規單晶效率在20-20.2%，而PERC單晶組件相比常規組件，每瓦發電量高出2.5%-3%，高發電量主要得益于弱光性能好、功率溫度系數低、工作溫度低等等，當然還有低衰減。因此在系統成本方面，可以節省電纜、支撐結構、逆變器、安裝以及土地成本，最后給用戶帶來高收益。

成本降低與技術進步，使得單晶性價比優勢顯著。目前，我國單晶電池比多晶電池的轉換效率平均高2%左右。而即使完成金剛線和黑硅改造，多晶成本優勢依舊不明顯。隨著拉晶成本逐步降低，單晶高性價比凸顯。

硅片價格大趨勢下行，短期內供需的錯配導致波動出現，長期趨勢取決于成本下降。2016年以來，單多晶價差有拉大的趨勢，一方面反映了單多晶不同程度的供需情況，另一方面也是由于單晶路線下游電池和組件端的高效化進展神速。

未來單晶電池比多晶電池具有更大的效率提升空間和更快的實現速度，效率差距將進一步擴大。

因此，單晶技術路線通過提升效率降低光伏發電成本的過程中占據更大市場份額，如下圖所示。

圖4. 光伏晶硅電池中單多晶市場份額對比

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最后，薄膜電池一般是在玻璃、不銹鋼等物質表面附上幾微米厚的感光材料制成。

主要優勢有：

(1)薄膜電池使用原材料少、制造工藝簡單、耗能少、可大面積連續生產，并可采用玻璃或不銹鋼等低成本材料作為襯底。

(2)可制成能彎曲的柔性產品，應用范圍廣。

(3）弱光性好，在輻照度較低的情況下也會有功率輸出。

主要劣勢有：

(1）薄膜電池的光電轉化率偏低，轉化效率最高的銅錮硒量產效率也只能達到15%，硅基薄膜電池更是量產效率在10%以下。

(2）薄膜電池的設備和技術投資是晶硅電池的數倍。

來源：中衍資訊

原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：從晶硅電池到薄膜電池：光伏電池工藝概況