一文看懂光伏产业链

　　碳达峰、碳中和等国家层面的政策频出，光伏等新能源产业正在快速发展，小编今天将带大家了解一下光伏产业链。

　　大家在生活中一定接触过不少使用光伏发电的产品，小到使用光伏电池的计算器，大到太阳能电池板的路灯、信号灯等。其实光伏发电的基本原理并不难，我们称之为“光伏效应”，简单来说就是光照能够使半导体的不同部位产生电位差，连通两级便可产生电流。

　　当然一部分小伙伴希望了解更深层次的原理，硅（Si）原子有四个稳定的电子，向硅晶体中掺入杂质磷（P）元素后便会形成自由电子浓度较高的“N型半导体”，而向硅晶体中加入杂质硼（B）后则会形成空穴浓度较高的“P型半导体”。当把两种半导体紧密连接在一起后，“不安分的”自由电子会想方设法从N型半导体去P型半导体里“钻空子（空穴）”。但是前排“钻了空子”的电子会挡着后边的自由电子继续钻空子，最后就会达成一个均衡的状态形成“PN结”。当光照在PN结上后被挡着的自由电子异常兴奋最终突破了前面挡路的自由电子，从而产生了电流，自此光能就转换成了可利用的电能。

　　当然上面讲到的一些晦涩难懂的原理，对我们梳理光伏产业链并无影响。那么我们回到正题：

　　数据来源：百度百科

　　一、首先来看光伏上游产业链：

　　1.1硅料

　　光伏基础原材料，硅石经过热还原反应形成工业硅也称金属硅，再将工业硅提纯成为多晶硅用于制造太阳能组件和电池板。

　　硅料的生产技术起源于德国西门子，称为西门子法，早期相关核心技术牢牢掌握在西方国家手中，已致国内光伏产业严重受制于海外硅料企业。2012年欧美“双反”后，多晶硅生产的国产化进程加速。到2020年国内多晶硅名义产能44万吨，占世界总产量的73%，彻底摆脱了受制于西方的局面。

　　多晶硅行业壁垒较高，主要体现在技术难度大、投资强度高、能耗大，所以规模效应明显，代表性的企业有通威股份、保利协鑫等。随着双碳目标的提出，提前布局新产能的头部企业先发优势将越发明显。

　　1.2硅片

　　多晶硅料经过加热、融化、拉晶或长晶等一系列步骤可以制成单晶硅棒或者多晶硅锭，再经过开方、切片即得到单晶硅片或多晶硅片。因单晶硅片性能更为优良，目前已经全面替代了多晶硅片。

　　从竞争格局看，硅片生产环节行业集中度高，形成隆基股份和中环股份“双寡头，隆中对”的格局。2020年单晶硅片出货量分布如下图所示：

　　二、中游产业链

　　2.1电池片

　　从硅片到电池片的工艺主要包括制绒-扩散-刻蚀-镀膜-丝网印刷-烧结-分选等步骤，简单来说就是把硅片变成小编前面提到的PN结，然后加上相关电路，同时通过镀膜等提升吸收光的能力，最后形成光伏电池。

　　光伏电池片是光伏组件最重要也是最基本的发电单元，因此光伏组件的质量很大程度上依赖于光伏电池片的好坏。相比于行业壁垒高的硅料、硅片环节，电池片环节行业集中度较低，竞争激烈。现阶段组件生产企业竞争越来越激烈，一些头部的垂直化一体大厂逐步提升自产电池的比例，以提升成本竞争力形成规模效应，这对一些专门生产电池的企业造成一定冲击。

　　2.2组件

　　光伏组件的制造工艺就是把光伏玻璃、串联的电池片等用EVA胶膜粘在一起，形成一个叠层，然后对叠层进行压合形成一个整体。之后再将这个叠层放入一个铝制边框中进行封装，经过检测、清洁等环节，组件就生产完毕了。

　　这其中就涉及到一些重要的辅料，这些细分行业往往拥有一定技术门槛。包括光伏玻璃，代表企业有福莱特等；再包括EVA胶膜，代表企业有福斯特等。

　　目前前十大组件厂商组件出货量约 114.1GW，占 2020 年全球总出货量的 81.5%，而 2018 年该占比为 72.1%。经过多年发展，光伏组件已经逐步实现国产化替代，并在国际市场上具有领先竞争力，目前国内组件厂商的全球竞争对手仅剩美国的First Solar公司和韩国的韩华公司。

　　三、下游产业链

　　3.1逆变器

　　逆变器是光伏发电系统的核心设备，上面提到的光伏组件所产生的直流电流需要通过逆变器才可转换为交流电供家用电器拟使用或者并网发电，可以说左手牵着光伏右手牵着电网。除了直流变换功能，逆变器还有自动运行停机、最大功率跟踪控制、自动电压调节等作用。

　　因此虽然逆变器在整套发电系统的成本占比不到10%，但是它的性能将直接决定光伏发电的稳定性和效率。

　　而逆变器的头部企业就包括了华为、阳光电源等，自德国企业SMA于1991年发明了逆变器，其后很长一段时间中，SMA都是行业内的霸主。但自2017年起，华为和阳光电源销售额联手超越SMA成为行业老大。而“隐形王者”华为也因为在逆变器、储能、数字化方面的领先技术，成功签约了沙特红海迄今全球规模最大的1300MWh储能项目。

　　3.2光伏电站

　　光伏产业链的末端，在这一环节光伏设备与电网连接输送电力，是光伏发电的应用场景，主要通过将光伏组件按照一定方式组装形成光伏阵列，再将其与逆变器、配电柜、控制系统等连接，最终汇入公共电网。

　　总结

　　通过对光伏产业链的梳理，我们可以看出，我国光伏产业的国产化比例逐步提升，一些头部企业已经牢牢掌握了行业领先技术。麦肯锡在一份调查报告中写到：相比于欧美、日本等发达国家，中国是光伏产业的后来者。但是，中国却用十几年的时间实现了这一领域从培育期、成长期到成熟期的追赶和超越，堪称弯道超车的典范。

　　目前，中国已经成为世界太阳能发电的龙头，拥有全球最大光伏发电全产业链集群、最大应用市场、最大投资国、最多发明和应用专利和最大产品出口国等一系列桂冠，从中可以看出中国在这一领域的实力。

　　而在一份中美创新实力对比的图中也可看出，中国在光伏产业的创新能力已经遥遥领先美国。

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　　作者：郭健

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