中国粉体网讯 随着煤炭、石油资源的短缺，太阳能逐渐走进人们视野。小到街边的路灯、房屋，大到工厂、沙漠、太空站，都已经开始使用太阳能发电。
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光伏是太阳能发电系统的简称，作为一种可持续发展的绿色行业，光伏产业正受到越来越多的关注。作为太阳能电池的原料之一，首先我们认识一下硅。
硅简介
硅是地壳中含量第二丰富的元素，地壳中约含26.3%，仅次于氧元素。硅是介于金属和非金属之间的半金属。
1823年，瑞典化学家贝采利乌斯首次分离出硅，命名为silicium，元素符号是Si。
在常温常压下，Si具有正四面体金刚石型晶体结构，晶体硅是间接带隙半导体,其带隙为1.12eV，计算可得晶体硅太阳电池的理论转换效率极限为29%，晶体硅的折射率为3.4，如果不做任何处理，40%的入射可见光将在前表面发生反射。
Si有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。无定形硅为黑色；晶体硅呈钢灰色，有明显的金属光泽、晶格和金刚石相同，硬而脆，能导电，但导电率不如金属且随温度的升高而增加，属半导体。
硅在光伏行业的应用
硅在光伏发电中，是绝对的C位，活跃于各个核心环节。
1硅料/硅锭环节
硅料是光伏产业链的核心原材料，是制约光伏产业链的瓶颈之一。
硅料是影响晶体硅电池系列产品成本的最主要因素。为了降低成本，减少硅材料的损耗，增加硅锭/硅棒尺寸、增加硅片尺寸和减薄硅片厚度将是光伏行业上游各环节不变的发展趋势。
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目前多晶硅锭的尺寸正从G6和G7逐步向G8发展，硅锭重量也从800kg逐渐增加至1000kg以上，根据ITRPV2020的预测，到2024年，多晶硅锭的重量或将提高至1200kg。
2022年以来，硅料价格维持上涨的态势。
2硅片环节
随着国内光伏发电量的持续增长，草原沙漠戈壁上闪烁着的成片光伏板越发常见。而硅片就是这一块块电池板的重要组成部分，它可以吸收太阳送来的光能，转换成电能，集中存储并送进千家万户。
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近几年光伏产业的硅片切割环节主要围绕着大尺寸硅片和薄片的方向发展。增加硅片尺寸可以提升组件功率、降低成本。行业内生产的硅片尺寸主要包括157mm、157.75mm和158.25mm等，目前正逐步向166mm、182mm、210mm等大尺寸推进。
此外，薄片化是硅片环节的另一发展趋势。近几年硅片厚度已从210μm、200μm降低到180μm、170μm，且仍在持续降低。
过去10年，光伏是国内发电成本下降最快的能源类型，成本累计下降约90%。能取得这样的成绩，最大的原因就是产出的硅片一直变薄、变大。目前，全世界最大、最薄的G12光伏硅片，正是在天津TCL中环工厂生产的。
3电池环节
传统的太阳能光伏电池是P型电池，而近年来，N型电池技术不断成熟，已经在产能和良品率两方面都实现了突破。
P型电池是以P型半导体为基础制成的P型硅片。由于P型硅片掺杂硼元素，且硼与硅杂质分凝系数相当，因此P型电池分散均匀度较容易控制，所以制备工艺相对简单，成本较低。
N型电池是以N型半导体为基础制成的N型硅片，N型硅片掺杂磷元素，磷与硅相溶性差，制备工艺相比P型硅片复杂得多，但是理论上N型电池光电转换效率可以更高，应用前景更好。
因此人们在努力提高和完善P型电池的同时，也投入更多的精力探索N型电池技术的突破。
4组件环节
光伏组件是光伏发电系统的核心。光伏组件是能单独提供直流电输出且最小不可分割的，具有封装及内部联结的光伏电池组合装置，也是面向下游终端的直接载体。
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从光伏组件的重要性来看，在硅片薄片化大趋势下电池片变得更易碎，组件封装可以有效避免电池碎裂，且更方便搬运和户外安装，因此组件封装质量的好坏将直接决定光伏电池的使用寿命及可靠性。
据中国光伏行业协会统计，中国光伏组件产量已连续15年位居全球首位，多晶硅产量连续11年位居全球首位，新增装机量连续9年位居全球首位，累计装机量连续7年位居全球首位。
电池片是光伏组件的核心部件，从功能来看，电池片是通过将硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片，决定了光伏系统的发电能力，原理是光生伏特效应和 PN 结。从电池片材料来看，可将光伏组件分为晶硅组件和薄膜组件两类。与薄膜组件相比，晶体硅组件在市场份额方面依然占有绝对的优势。根据 CPIA 数据，2021 年晶硅组件市场份额高达96.2%。
随着光伏行业的发展，市场对高效率高功率组件的需求也在持续上升。半片+多主栅+大尺寸硅片的双面组件技术或将会成为未来几年最具竞争力的技术。
硅：改变世界未来的能源中心
目前，中国是全球最大的电力消耗国，我们80%的能源来自化石燃料。
据碳中和目标，到2060年，中国只有14%的能源来自煤炭、石油和天然气，未来将有42%的能源来自太阳能和核能。全球正进入一个以太阳能为主的新能源时期，中国将迎来一场巨大的能源变革。
我们将进入由碳基能源向硅基能源转变的新能源时代。改变能源结构，远离化石燃料，同时引入一种新的经济模式，是一项不小的任务。
相当于在未来40年内，硅改变整个中国经济，乃至改变世界未来的能源中心。
参考来源：协鑫科技官网、中国粉体网
【1】晶体硅光伏产业现状及趋势研究
【2】工业微报.央视大型融媒体报道《智造中国》：河北从制造到智造推进产业升级天津加快建设先进制造研发基地
【3】况杰.太阳能光伏电池的新材料路线演进.
【4】光伏组件行业研究：大尺寸+N型+高功率为主旋律
（中国粉体网编辑整理/星耀）
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