1 引言
2008年-2018年，我国光伏产业经历了跌宕起伏的十年 。虽然面临国际市场的波动以及我国光伏企业自身发展的种种难题 ，但不可否认 ，过去十年我国光伏产业始终在蓬勃发展，从2005-2008 年的快速发展到2008-2009 年的首度调整，从2009-2011 年的逆势爆发式增长到2011-2013年的再度调整 ，从2014年-2017年的光伏产业回暖到2018年“531新政”严寒 ，光伏企业就像大海上的一叶扁舟起起伏伏，随着潮起潮落 ，几家欢喜几家愁 。但不可否认的光伏产业始终在进步、光伏技术始终在提高 ，过去十年，光伏组件 、光伏发电成本下降超过90% ，光伏产品不断推陈出新 ，光伏发电技术正得到世界各国的广泛应用与认可。
2光伏产业链构成
光伏发电是利用太阳光中的可见光形成光电子，通过半导体吸附并形成电流从而实现发电的过程。以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条称之为“光伏产业 ” ，包括高纯多晶硅原材料生产 、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等 。光伏产业作为国家战略性新兴产业 ，是我国可参与国际竞争的优势产业之一，近年来发展迅猛 ，已形成材料 、电池组件到系统应用较为完整的产业链 。基于光伏产业 、技术、市场等多个层面 ，光伏产业产业链通常划分为三个部分：上游材料产业 、中游电池和组件产业以及下游系统终端产业。光伏产业是半导体技术和新能源需求相结合的衍生产物，涉及半导体 、电子、能源 、建材等众多领域 。光伏产业链如图1所示 。
图1 光伏产业产业链结构图
除上图所示中，上游光伏材料还涉及半导体材料和辅助材料 ，中游电池组件还包含聚光电池与组件和新型高效电池与新型光伏组件 ，下游终端应用还涵盖光伏建筑 、光伏照明、光伏通信电源以及光伏小型商品等。
相对于光伏产业链对应的是光伏产业价值链，早在2009年 ，文嫮等学者对价值链各环节市场结构对利润分布的影响展开了研究 ，发现太阳能光伏产业产业链各环节价值链均依托自有的研发 、制造和营销活动，当市场活动越趋向于完全竞争 ，该环节产业就越趋于利润薄弱 ，获取利润的能力也就越弱 。Fang Zhang, Kelly Sims Gallagher等对全球光伏产业价值链进行了全面分解，确定了影响光伏技术转移和扩散的主要因素,发现清洁能源技术的创新是可以通过全球和国家创新过程以及全球光伏价值链上的知识交流来实现的 。周方开等发现光伏产业价值链存在不同环节供需平衡 、高附加值环节发展薄弱等问题。刘吉成等也根据光伏产业以晶体硅太阳能研发和生产为主线 ，结合光伏产业价值链提出了以硅材料提炼和硅片生产等供应链为上游、以电池片生产和组件封装等制造链为中游 、以光伏发电系统集成及光伏应用产品生产销售为下游的光伏产业结构构成 ，并发现光伏产业链中光伏发电系统及产品应用等下游环节的增值能力最为稳定，其次是以硅片生产和提纯的上游环节附加值较高 ，最后才是中游制造业 。
3 产业发展情况
近年来 ，光伏产业在多晶硅 、硅片、电池、 组件 、系统应用等领域取得了高速发展，光伏企业的产品也多集中在硅材料 、硅片、电池片和电池组件以及应用系统方面 。以下从5个方面介绍了光伏产业发展情况：
3. 1 多晶硅产业情况
2018年，全国多晶硅产能超过万吨的企业有 10 家 ，产能利用率保持在较高水平 ，产量超过 25万吨。世界前十多晶硅企业中有6家为中国企业，以Wacker 、GCL协鑫 、OCI、新疆能源 、新疆大全 、通威永祥、洛阳中硅 、Hemlock 、HK silicon、亚洲硅业等为首的光伏企业2018年多晶硅总产能约为44.7万吨 ，约占全球总产能的71.2% 。2019年上半年 ，全球太阳能多晶硅在产企业16家，产能56.3万吨 ，产量24.1万吨；中国在产企业13家 ，有效产能40.9万吨，产量15.4万吨 ，产业进一步向中国转移 。据统计 ，2019年上半年中国净出口量约6.7万吨，国内总供应量达到约22.1万吨 ，国内硅片的产量约60GW ，多晶硅消费量21万吨，供需基本平衡，且略有富余。
目前多晶硅制备的主流方法主要有两种 ，包括三氯氢硅法与硅烷法 ，其中三氯氢硅法由于技术持续提升 、投资和生产成本持续降低应用最为广泛。据中国光伏行业协会发布的中国光伏产业发展路线图预测未来随着硅烷法颗粒硅生产趋于稳定，采用硅烷法制备多晶硅的市场份额将会增多 ，但未来5年内仍不会超过10% 。不同方法多晶硅产量/产能占比如表1所示 。
表1 多晶硅产业不同方法产量占比
在政策的推动与引领下 ，提质 、降本、增效成为产业发展共识，据统计 ，2019年上半年全球产量24.1万吨多晶硅中 ，超过60%用于单晶生产，目前已有多家企业调整生产工艺 ，满足电子级和太阳能单晶硅工艺要求 ，随着单晶扩产速度的提升，单晶占比将进一步提高 ，预计2019年下半年在产企业中单晶硅用多晶硅量占比有望超过70%。
图2 多晶硅产业价格变化趋势
此外价格与市场销售情况成为了多晶硅产业的主要驱动力 。据硅业分会统计2019年上半年多晶硅产业价格变化如图2所示 ，第一季度多晶硅密料与单晶硅密料价格存在较大波动，第二季度以来价格趋于平稳，但6月份以后 ，由于铸锭单晶订单激增与多晶企业的产能复苏 ，单多晶用料价格趋势有一定“分化 ”：单晶用料在继续受供应紧张的情形下，单晶用料市场上涨氛围较重 ，二线主流多晶硅厂单晶致密料成交价小幅上扬；而多晶用料方面 ，目前随着国内三家检修企业陆续复产，多晶用料市场整体供应充足 ，下游采购厂商开始有观望的情绪 ，多晶用料签单竞争加大，多晶用料价格有下滑趋势 。
多晶硅行业的发展受技术竞争的影响较大 ，多晶硅制备的核心技术包括还原装备升级、还原过程气体净化循环利用 、冷氢化流化床工艺 、优化提纯工艺、TCS合成工艺 、DCS反歧化工艺 、热量及物料的高效回收工艺。但随着技术的进步、装备大型化及企业投资大幅降低等变化 ，供应方面低成本产能陆续投产将迫使高成本产能退出市场，多晶硅成本中的能源价格与规模跃升为主要影响因素 。
3. 2 硅片产业情况
2018年全球硅片产量约为161.2GW ，硅片产能同比2017年增长31.8% 。其中单晶硅片产能大幅增长约占总产能44.7% ，同比2017年增长67%。2014-2018年全球硅片产能/产量情况如图3所示 。
图3 2014-2018年全球硅片产能与产量
据中国光伏行业统计，2018年中国大陆产能约为146.4GW，约占全球总产能的90.8% 。2018年全球前十大生产企业为中国企业 ，总产能118.9GW ，约占全球全年总产能的73.8%，可见全球硅片行业陆续向中国集聚 ，产业集中度进一步提高。此外 ，2019年单晶产出首次高于多晶，市场占比约为62% ，且预计未来五年单晶产出将继续增加 ，将持续蚕食多晶市场占有率 。
随着硅片制备技术的发展，目前制备太阳能晶体硅的方法主要有三种 ，分别是：铸锭技术 、拉棒技术和直接法硅片技术 。其中 ，铸锭技术是将多晶硅料放在坩埚中熔融，通过控制热场或坩埚底部通冷源的方法形成一定的温度梯度 ，导致熔融硅料固液面的移动从而形成硅锭的过程。拉棒技术是将某一特定晶向的Si seed(籽晶）棒插入熔融状态Si下 ，并慢慢向上拉起晶棒或使晶棒沿棒长方向逐步移动,形成一根和seed相同晶向晶柱的过程。直接法硅片技术是将多晶硅投入硅片生长汇中，通过加热使硅料熔化，之后将其表层冷却结晶直接成长出多晶硅片 。
成本方面 ，随着硅料成本的降低趋于稳定 ，降低硅片生产成本的方向转向了非硅成本方面 。主要从硅片的制备方法和制备工艺出发，制备工艺优化多从硅棒拉速 、热场及功率选择、投料量 、硅片尺寸 、硅片切割技术及辅材选取等方面出发。目前技术的发展进入了缓冲阶段 ，铸锭单晶技术、大尺寸硅片技术 、金刚线切割技术发展速度较快 ，预计将成为了未来发展的主流方向 。
3. 3 晶硅电池片产业情况
2018年，全球电池片产量约113.6GW,同比2017年增长8.9% 。我国电池片产量约为87.2GW ，同比2017年增长21.1% ，约占全球总产量的 76.8%，产业集中度进一步提高。 据统计 ，2019年组件全球需求超过120GW ，其中中国市场约占28%，越南 、欧洲、美洲等海外需求逐步增高 。
近年来 ，电池片技术的持续进步 ，高效电池技术成为了发展的重心，出现了铝背场电池（AL-BSF）、P型背面钝化电池（PERC） 、N型双面钝化电池（PERT） 、交指式背接触电池（IBC)、隧穿氧化层钝化接触电池（TOPCon） 、薄膜硅/晶硅异质结电池（HJT）以及高效电池的金属化技术等多项技术 。据中国光伏行业协会统计数据，2018年-2025年不同电池技术市场占比变化趋势如图4所示。
图4 不同电池技术市场占比变化趋势
从图4可以看出 ，未来市场结构变化明显 ，主要是由于PERC电池技术的投资成本低 、产线兼容率高、效率提升明显等特点，国内各电池片制造企业纷纷扩产或升级PERC电池产线 ，且随着P型双面PERC电池技术的成熟 ，预计未来几年PERC电池片将成为市场的主导 。
在电池片转换效率方面，2018年 ，规模生产的单多晶电池基本采用高效技术 ，其中多晶电池全面应用黑硅技术，单晶领域则大规模普及 PERC 技术 ，预计 2-3 年内在多晶领域也将全部由 PERC 技术替代 。据统计 ，2018年规模化生产的多晶硅电池平均转换效率约19.2%，使用 PERC电池技术的单晶和多晶黑硅电池效率分别提升至21.8%和20.3% ，N型PERT单晶电池平均转化效率为21.5% ，不同类型电池片的平均转换效率如图5所示。
图5 不同电池类型平均转化效率
3. 4 组件产业情况
2018年，全国组件产量达到 85.7GW，同比2017年增长 14.3%,以晶硅组件为主 。组件产量超过2GW的企业有11家 ，其产量占总产量的62.3% ，集中度进一步提高 。
光伏组件的成型需要经过电池组件原材料/辅材选取 、电池组装 、裁剪、电池片筛选 、电池片测试 、单片焊接、串焊 、叠层 、层压、修边/装框/粘结接线盒、组件测试等十几项工艺。2019年光伏组件开启了4.0时代，组件的应用方式向多元化发展 ，叠瓦 、拼片 、双面、叠片 、半片 、多主栅等技术层出不穷 ，其目的都是提高组件效率。半片MBB和高密度组件作为高效组件的两种技术路线，由于其优异性能 ，未来将会是高效组件技术的重要发展方向 。
高密度组件技术是指通过减小电池片之间的间距 ，在相同的组件面积下放置更多的电池片，从而提升组件功率和效率 。随着技术的发展高密度组件技术涌现出了叠瓦组件、叠片焊接 、无缝焊接 、拼片、板块互联等技术 ，呈现百花齐放的局面。叠瓦技术是指叠瓦组件利用切片技术将栅线重新设计的电池片切割成数片（通常1切5或1切6） ，将每小片叠加排布，用特殊的专用导电胶材料将其焊接成串 ，再经过串并联排版后层压成组件 。叠片技术是通过焊带进行电池片“叠瓦”式的互联 ，进行负间距串焊，从而消除了电池片间距，使得相同面积的组件可多放入电池片从而提高组件效率 。拼片组件技术是在电池片的正面采用三角焊带 ，背面采用超柔扁焊带 ，实现双焊带超柔无缝互联。板块互联组件，是指组件的单元由串升级为板块 ，通过压缩将组件电池的间隙 ，实现组件的空间高效利用 。
组件效率及功率是决定一种组件产品性价比的主要因素之一，光伏电池组件功率的提升一定程度上会增加电池组件的转换效率 。从图6可以看出不同类型电池组件中背接触N型单晶电池组件功率和转换效率最高分别达到了340W和20.8%。单 、多晶组件平均转换效率分别达到19%和17.6% 。从图7可以看出2018-2019年300-350W成为了出口组件的主要部分 ，且组件大功率化趋势比较明显 ，2019年350w以上组件出口占比已超过1/4 。
图6 2018年不同类型电池组件功率和转换效率
图7 2018-2019年光伏组件功率分布与出口占比情况
3. 5 光伏市场情况
2018 年全国新增光伏并网装机容量达到 44GW，同比2017年下降 17%。累计光伏装机并网容量超过 174GW 。新增和累计装机容量均为全球第一 。全年光伏发电量约为1800亿千瓦时 ，约达到全国全年总发电量的 2.6%。
据中国机电产品进出口商会统计 ，2019年上半年我国光伏产品（包括硅片10.97 、电池片8.65和组件94.96）总出口额114.58亿美元，出口数量和金额均同比大幅增长 ，亚洲地区是最大的出口市场 ，越南、荷兰 、日本 、澳大利亚、印度等前五大市场占比约50%。据统计，2014-2018年组件出口情况如图8所示 。
图8 2014-2018年光伏组件出口情况
2018年组件出口总金额约137.5亿美元，出口数量约44.8GW ，组件均价约0.31美元/W ，出口呈现量增价跌的趋势 。
光伏电价市场方面由于市场存在阶段性供需不平衡的情况下，市场价格存在一定波动 ，随着未来更多的新型商业模式将出现 ，如智慧用能增值服务、AI智能服务 、分布式发电运维服务等，分布式市场化交易将成为实现平价上网主要的发展方向。此外 ，未来交易的类型也将更加多样化 ，包括微电网 、综合能源系统等 。且未来市场之间也将更加融合，中长期交易市场、现货市场 、辅助服务市场多方发力 、相辅相成 。
