美国加州大停电，是可再生能源发电惹的祸

容量400GW。从本质上为说，加州公用事业规模的光伏市场是一个光伏+储能市场，规划的储能系统的总装机容量超过400GW，研究团队指出，电池储能系统的持续时间平均达到2.5小时以上，这将使这些储能系统的总储能容量超过1TWh。

前几天，正当大盘指数加速杀跌之际，有一个板块在悄然崛起，逆市大涨5%，并彻底火了起来！

板块概念叫BIPV。

之所以会受到市场资金追捧，主要原因有两个：一是两会期间频繁提到的碳中和，BIPV刚好算得上碳中和的分支；二是来自于光伏龙头隆基股份的对建筑企业的一项收购。

BIPV究竟是什么呢？

BIPV是光伏领域的某一细分赛道，英文全称叫Building Attached Photovoltaic，是指光伏建筑一体化，即人们将光伏产品集成到建筑上的一种技术。

BIPV是相对于BAPV而言的，BAPV是建筑上安装的太阳能光伏发电系统，说白了就是在房屋表面外加安装的太阳能电池板。而BIPV比较特殊，既有建筑的功能，又能充当“发电站”。怎么理解？BIPV是直接将太阳能电池板变成建筑材料的一部分，比如制造成门窗、墙面、阳台、屋顶等。目前最广为人知的典型BIPV就是特斯拉屋顶。

说起来，BIPV与BAPV目标都是依靠建筑表面进行太阳能发电，而两者也是仅一字之差，但它们从设计到集成再到建筑物过程实质有很大不同。

BIPV产品竞争优势在哪？从目前来看，BIPV产品迭代已经经历了三个发展阶段：

第一代BIPV：光伏组件（硅基电池）通过简单支撑或直接贴合在建筑表面。

第二代BIPV：光伏组件（薄膜电池）具备建材属性，能够替代传统玻璃、屋顶瓦片和水泥墙。

第三代BIPV：对第二代进行优化，同时加入智能电网技术。

从各种技术的特点和BIPV的要求对比来看，第一代发电效果差，缺乏美感。第二代外观有所改善，但需要大量的电力变换装置和连线结构来满足供电要求，维护起来非常麻烦。第三代在第二代的基础上进行了改良，降低了维护成本，同时进一步追求美学设计及定制化需求，是当前发展主流。

从经济性方面考虑，BIPV还存在替代收益和发电效益优势。一是建筑建造时采用BIPV组件可以节省对应面积的建材成本；二是BIPV发电的自发自用节省了业主的电费。更重要的是，BIPV的产品价格和安装成本可以摊进被它取代的建筑材料和工程中，降低整体成本。这是过去采取BAPV这种方案所不具备的。

不过，BIPV仍有一些问题是目前需要面对的。例如，BIPV安装角度不尽相同的话，就会导致发电能力有所削弱。而且关于材料寿命方面，现在的光伏组件质保期在20-30年时间内，相比建筑材料仍然不够。

此外，设计还需要考虑建筑的艺术美学，当两个完全不同的领域知识揉在一起的时候，对设计师而言成了很大挑战。

虽然BIPV这段时间很火，但它并不是近两年才出现的。实际上，最早使用BIPV的领域可以追溯到上世纪军备竞赛的卫星和国际空间站。在当时，卫星上的电源供应系统便是BIPV最早的雏形。

1967年，日本MSK公司将透明前后板加工成半柔性和轻量化光伏组件粘贴在屋顶和墙面上，BIPV技术迎来了第一次商业应用。

但真正让BIPV进入全球视野的是1991年德国慕尼黑举行的一次建筑行业展会。在展会期间，旭格公司将光伏组件和艺术空间设计相结合首次推出了“光电幕墙”。

由于这种既环保又新奇的玩意勾起了大部分人的兴趣，之后德国、美国、西班牙、中国等部分国家纷纷建成了一批BIPV建筑。比如德国柏林中央车站、世博中国馆、日本京瓷总部、上海拉斐尔云廊以及嘉兴秀洲光伏 科技 馆......

从目前来看，BIPV的应用已经从早期单一的屋顶拓展到建筑的方方面面，如光伏常规屋顶或透明采光屋顶、幕墙、遮阳板、站台、电子树等场景。其中，光伏屋顶是市场份额最大的BIPV产品，占到BIPV总收入约60%。据统计，2020年全球六大主要企业在工商业屋顶应用的BIPV产量就高达709MW。此外，建筑玻璃幕墙是第二大的BIPV产品。

进入21世纪，减排成为全球共识，新能源有了更多用武之地。

光伏是全球第三大电力供给方式，随着度电成本不断降低，各类场景应用层出不穷。BIPV正好作为光伏细分赛道，得到全球主要国家重点关注。

自2000年以来，欧美和日本开始出台相关政策，将BIPV列入重点发展目标。

由于早期BIPV使用的是晶硅电池，而且产品安装方式是通过简单支撑或贴合在房屋表面的，太过缺乏美感，再加上光伏组件受技术成本导致价格相对昂贵，最终市场迟迟没有迎来爆发。

2010年之后，BIPV产品技术经过几轮迭代，无论经济性还是适用性有了很大改善，部分消费者逐步接受这种产品。与此同时零能耗建筑、低碳社区、智慧城市的发展，BIPV产业走向成熟。

2016年，受益加州政策，特斯拉通过收购SolarCity（美国户用太阳能系统安装商），从光伏屋顶切入了BIPV业务，期间面向欧美住宅陆续发布BIPV产品第一代和第二代Solar Roof。至此，BIPV开始真正受到欧美地区人们的欢迎。

不同于欧美这些国家，我国BIPV本世纪初期起步，在2004年深圳园博园和北京天普工业园首次引入BIPV理念。

尽管BIPV起步晚，但实际上BIPV产业在2010年的时候就有了蓄势待发的迹象。奈何当时欧美对中国光伏的阻击，以及国内光伏产业配套不够完善，导致BIPV面临制造成本高、技术积累不成熟、确实政策扶持等难题，最终很难发展起来。

直到最近两年，我国光伏产业站在世界前列，BIPV产业才开始具备了大规模产业化发展的良好基础。

根据IMSIA数据统计，2019年全球BIPV总装机量为1.15GW，渗透率仅有1%。

整体看来，全球BIPV市场处于起步时期，距离规模化发展尚远。

然而近年随着全球各国减排目标不断提升，建筑迈向近零能耗是未来发展趋势，BIPV产业发展在逐渐加快。此背景下，全球BIPV市场规模也随之“水涨船高”。

Grand View Research机构乐观估计，全球BIPV市场规模将在2025年达到367.4亿美元。

实际上，我国发展BIPV产业要取得的经济价值要远高于那些发达国家。

我国是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一，除东北的少数地区外，其他地区年平均日照时数都在2600小时以上，充足的日照使得BIPV发电效益并不差。

早在2009年我国就启动了“太阳能屋顶计划”，并在当年开展了111个太阳能光电建筑应用示范项目，装机容量达到91MW。到了2011年，我国光电建筑装机容量已为535.6MW。

2019年“电改”加速后，BIPV有了更多参与竞争的机会。同期，中国成立首个BIPV联盟，通过政策引导+资本助力，攻克“卡脖子”技术，拉开了BIPV发展新时代序幕。

此外，“十四五”规划以及“碳中和”也在明确指出煤炭消费达峰甚至负增长的目标。这意味着光伏迎来重要发展时机，BIPV在迎来最强风口！

以2018年为例，我国BIPV的市场累计安装规模仅为1.1GW左右，市场规模预计不足50亿。根据国家统计局数据，我国每年的建筑竣工面积在40亿平方米左右，若按照2%的BIPV渗透率，仅新建建筑的年增量空间就在一千亿以上，远高于目前的市场容量。

BIPV的整个产业链共分为三部分：上游光伏电池生产企业、中游BIPV系统集成商、下游BIPV应用。从整个产业链分布的情况看，中游的BIPV系统集成服务有望成为利润最丰厚的环节。

隆基股份和特斯拉是当前布局BIPV的两大巨头。隆基股份面对的是ToB市场，特斯拉是ToC市场。

上面已经提到过，特斯拉是通过收购本土太阳能系统安装商进入BIPV赛道。2019年10月，特斯拉推出Solar Roof第三代。第三代Solar Roof使用黑色纹理玻璃制成新型瓷砖，将组件和屋顶一体化，面向欧美住宅和其它市场的高端住宅市场。

BIPV在未来达到万亿市场规模是必然发展趋势，马斯克曾多次公开表示，太阳能屋顶会成为特斯拉继电动车后的另一个核心业务。

除特斯拉以外，国内光伏组件巨头隆基股份依托在BAPV累积的经验，进军BIPV市场。2019年6月，隆基股份开始建设首座BIPV工厂，2020年8月发布首款BIPV产品“隆顶”。其他光伏企业，如晶科、汉能、中信博、英利能源等也在纷纷推出自己的BIPV产品。

不过随着光伏平价临近，“补贴驱动”向“需求驱动”转变，BIPV会重新迎来新发展契机。届时，具有品牌、渠道、集中度等优势的龙头企业机会明显。

下面是主要BIPV厂商梳理：

特斯拉（TSLA）： 全球BIPV光伏龙头，主打太阳能发电屋顶BIPV产品Solar Roof，目前已经推出第三代。

隆基股份（601012）： 国内BIPV光伏龙头，对标特斯拉。2019年才开拓BIPV市场，2020年就推出“隆顶“、”隆锦“等BIPV产品，面向工商业屋顶客户供货。公司规划未来5年BIPV收入要达百亿级别。

中信博（688408）： BIPV业务尚处于起步阶段。2016年研发BIPV系统，作了充分的技术和市场积累。2017年推出第一款BIPV产品——智顶。2019年承接国内江西唯美陶瓷40.9MW、江苏东方日升3MWBIPV项目，当年贡献百万级别收入规模。2020年公司推出智顶迭代产品，BIPV业务进一步成熟。

（文章来源于：解析投资）

目前人类能源消费结构中，石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源占到了人类能源供给量的80％以上。但常规矿物质能源储量有限，如果无节制的开采，全球将很快面临能源短缺危机。另外常规矿物质能源使用后排放大量的CO2、SO2、核废料等威胁着人类生存环境。近年来，全球性的气候变暖，两极冰川融化，海平面上升，自然灾害频繁发生，生物多样性消失，酸雨范围越来越广，高空臭氧层空洞扩大等现象，都是因为人类大量使用并依赖传统能源所造成。

资料来源：中国可再生能源发展战略研讨会论文集

图表1 世界及中国主要能源资源使用年限

发展环保可再生能源是解决上述问题的最有效途径，也是人类能否在地球上永续生存下去的关键要素。在诸多可再生能源中，太阳能是唯一可以大量替代传统能源的能源。而在太阳能产业中，光伏产业由于其具有的诸多优点，是可再生能源中发展最快的产业，无疑也是最具有发展前景的产业。

资料来源：IEA（国际能源署）报告《Renewable Information2010》

图表2 1990～2008年世界可再生能源供给的年增长率

一、光伏产业的特点

太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源。光伏发电是利用太阳能将光子转化为电子的一个纯物理过程，转化过程不排放任何有害物质，其特点如下：

充足性：据美国能源部报告（2005年4月）世界上潜在水能资源4.6TW（1TW＝1012W），经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2～4TW；生物质能3TW；海洋能不到2TW；地热能大约12TW；太阳能潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。

安全性：运行可靠、使用安全；发电规律性强、可预测（调度比风力发电容易）。

广泛性：生产资料丰富（地壳中硅元素含量位列第二）、建设地域广（荒漠、建筑物等）、规模大小皆宜。

免维护：使用寿命长（20～50年、工作25年效率下降20%）、免维护、无人值守。

清洁性：无燃料消耗、零排放、无噪声、无污染、能量回收期短（0.8～3.0年）。

二、光伏产业发展历程

世界上最早开始研究太阳能要追溯于1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应，并由爱因斯坦在1904年对其做出了理论解释，且很快得到实验证实；1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅光伏电池；1959年第一个光电转换效率为5％的多晶硅光伏电池问世； 1960年，晶硅光伏电池发电首次并入常规电网；1969年世界上第一座光伏发电站在法国建成；1975年美国制作出非晶硅光伏电池；1980年代初，光伏电池开始规模化生产；1983年美国在加州建立了当时世界上最大的光伏电厂；1983年世界光伏组件产量达21.3MW（1MW＝106W），光伏产业显露雏形。1990年以后，在能源危机和全球气候变暖的压力下，可再生能源越来越受到关注，德、美、日等国政府相继提出了光伏发电的“光伏屋顶计划”、“新阳光计划”等，在政府的政策法规和行动计划推动下，全球光伏产业以一个朝阳产业的面貌高速成长，同时太阳能光伏发电被誉为世界十种能源中发展最快的能源。

1990年以后全球光伏市场的发展和转移经过三个阶段。第一阶段，1996年之前，美国光伏市场占全球市场份额达32.1%，年复合增长率达25%，当之无愧地成为世界光伏市场中心。第二阶段，1996～2002年间，日本光伏市场保持了35%的年均增长，一跃成为光伏市场最大消费国，近年日本市场小幅回落，但销售的存量仍位居世界前列，2007年光伏电站存量达1GW（109W）左右。第三阶段，2003至今，欧盟成为绝对的市场主力，这得益于德国和西班牙等国的光伏补贴政策，快速刺激了欧盟市场中心的形成，目前我国有近80%的光伏产品出口至欧盟地区。

资料来源：EPIA（欧洲光伏产业协会，世界规模最大的太阳能光伏行业协会）

图表3 2009年光伏产品按地区安装比例

三、光伏发电技术发展趋势

目前已经进入商业化竞争的光伏发电产业按电池技术路线分类主要分为晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和聚光光伏电池。其中晶体硅光伏电池是目前发展最成熟的在应用中居主导地位。

太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅光伏电池、多元化合物薄膜光伏电池、聚合物多层修饰电极型光伏电池、纳米晶光伏电池、有机光伏电池等。

图表4 光伏电池分类及规模化生产转化效率

1．多元化合物薄膜光伏电池

多元化合物薄膜光伏电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜光伏电池等。

硫化镉、碲化镉薄膜光伏电池的效率较非晶硅薄膜光伏电池效率高，成本较晶体硅光伏电池低，并且也易于大规模生产，但镉有剧毒，会对环境造成严重污染，因此并不是最理想的光伏电池。

砷化镓（GaAs）III-V族化合物光伏电池的转换效率可达40%。GaAs 化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。

铜铟硒薄膜光伏电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率也较高。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展光伏电池的一个重要方向。唯一问题是材料来源，铟和硒都是稀有元素，因此这类电池的发展必然受到限制。

2．聚合物多层修饰电极型光伏电池

聚合物多层修饰电极型光伏电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个光伏电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备光伏电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是晶体硅光伏电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。

3．纳米晶光伏电池和有机光伏电池

纳米晶光伏电池转化效率可达10%，有机光伏电池转化效率可达6%，转换效率还比较低，这两类电池还处于研究探索阶段，短时间内不可能大规模商业化应用。

4．聚光太阳电池

聚光光伏电池最大优点就是高转换效率（30%～40%），以及较小的占地面积。聚光光伏发电系统主要由高效聚光太阳电池、高性能的聚光跟踪系统、有效的电池散热系统组成。由于高效聚光光伏电池的技术路线尚未定型，聚光光伏发电规模化产业链也未形成，高性能的聚光跟踪系统和有效的电池散热系统的成本控制难度大，因而聚光光伏发电暂无优势可言。

5．晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池

关于“晶硅”和“薄膜”孰优孰劣的讨论也很多。从市场表现来看，05年起“薄膜”市场份额开始不断增加，到09年达到了18%（数据来源：Solarbuzz），趋势相当可观。而且正是从09年开始，发展“薄膜”的呼声也越来越高：一方面硅晶电池刚刚经历了“硅”价巨幅波动的事件导致各大厂家受损；另一方面，美国的FirstSolar公司异军突起，把薄膜电池推上了新高度。2010年，国内很多地方都上了薄膜项目，而一旦开始生产薄膜电池，问题也就暴露出来。

首先是技术门槛问题。“晶硅”技术经历了多年发展，已经进入成熟期，国内几个大型企业已经熟练掌握了晶硅电池的技术，并且有了自己的技术创新和突破。而薄膜电池则不同，技术仍在不断发展变化，特别是非硅薄膜电池技术，材料和工艺上都有很多技术难关，国内的大多数企业并不具备足够的水平，还都只是探索阶段，却要面临在薄膜电池技术领先的FirstSolar公司和已经技术成熟的晶硅电池双重压力，发展困难可想而知。

其次是资金门槛问题。薄膜电池的设备投入比晶硅电池大，而且所有配套设备都依靠进口。随着薄膜电池技术不断发展，生产设备也随之更新换代，很容易造成设备投资上的浪费。

近年来晶硅组件价格一路走低，与薄膜组件的价格已经很接近，薄膜组件的价格优势已不再明显。但“晶硅”对比“薄膜”仍然存在高的转换效率和较长的使用寿命的优势。事实上，一些原打算开展薄膜电池项目的企业，现在也都把项目放缓（尚德、英利），所以薄膜电池想要真的发展，还是需要一定的时间。

单晶硅光伏电池与多晶硅光伏电池相比转化效率高（单晶18～20%、多晶16～18%）、成本高，由于其成本控制难度大，全面胜出的可能性不大。

6．太阳能光热发电

除光伏发电外达到工程应用水平的还有太阳能光热发电。太阳能光热发电的建设和运行门槛很高，我国在太阳能光热发电部件研发上还几乎是空白：曲面反光镜，高温真空管，有机朗肯循环发电机组，斯特林发电机组等。此外，与光伏发电不同，光热发电对于环境也有更高要求：必须直射光，而且需要水冷却，这样在荒漠地区，就无法满足。我国目前太阳能光热发电尚处于研究示范阶段，光热发电与常规电厂结合成互补电站，独立稳定工作的不多（示范项目：江苏江宁县70kW示范电站，863计划北京延庆1MW实验电站）。由于技术障碍，我国在5～10年内都会处于试验示范阶段，光热发电不会成为主导潮流。

结论

从技术成熟度、转化效率及材料来源几方面综合判断，未来5～10年太阳能发电技术占主流的仍为晶体硅（以多晶硅为主）和非晶硅薄膜光伏技术。目前市场占有率：多晶硅电池52%，单晶硅电池38%，非晶硅薄膜电池8%，其他化合物薄膜电池2%。发展非晶硅薄膜光伏技术，还不宜盲目扩大规模，还是应该重点放在研究上，深入掌握核心技术。

10KWX10=100度

每天大约100度电。

但是肯定会有损耗的。每天发电大约80度左右

什么是光伏产业

光伏产业，简称PV(photovoltaic)。是指利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为“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。

光伏产业的简介

直接把太阳能转换成电能的产业叫做做光伏产业，光伏的来历就是“光生伏打”效应，也就是光产生电。目前的光伏产业主要分晶硅光伏和非晶硅光伏。晶硅光伏是以多晶硅为原料，生产太阳能电池并利用太阳能进行发电。大致的流程是：提炼高纯度多晶硅--生产硅片--生产电池片--把电池片组装成组件--用组件进行发电。非晶硅光伏大体都一样，但原料不是多晶硅。如使用薄膜。

光伏产业属于新能源领域，在太阳能利用中包含了光热和光电两种主要的形式。光热利用比较普及，比如屋顶的太阳能真空管热水器；光电应用也叫光伏发电(Photo-voltage Generation,PV)是新能源中最具规模开发和商业化发展前景的发电方式,目前由于成本和技术原因，尚未完全市场化，近年来，依靠欧美日等国家的政府补贴，发展速度很快。

光伏产业的背景和发展

率先利用太阳能发电的是发达的欧美国家和日本。自1969年世界上第一座太阳能发电站在法国建成，太阳能发电的比例在欧美国家逐渐提高，太阳能光伏技术也得到了不断发展。其中，欧盟是世界上光伏发电量最大的地区。在2008年，这个区域占全球光伏发电量的80%。而德国和西班牙的光伏发电总量总和约占欧盟的84%，是名副其实的光伏发电强国。这些成就要归功于欧盟近20年来持续推动光伏产业发展。欧盟预计在2020年，太阳能光伏发电将占欧盟总发电量的12%。

日本也是太阳能发电的强国，而且使用范围非常广，一般家庭都可以使用太阳能光伏装置发电。他们的做法是，通过政府补贴，鼓励家庭购买家用的光伏发电装置。每个家庭通过光伏发电装置产生的剩余电量可以卖给政府或电力公司。这使日本的光伏发电量不断提高，也使日本的能源利用率大幅提升。

美国虽然在光伏发电技术上较早起步，但由于以往美国政府对光伏发电并不重视，以至美国的光伏发电的发电量和技术革新不如欧盟和日本。但随着美国奥巴马政府出台一系列鼓励发展新能源的政策，美国在光伏发电产业上大有后来居上的势头。现在，美国的不少州出台了《可再生能源配额标准》。以加州为例，凡在住屋、商业建筑或公用建筑屋顶上安装太阳能设备的家庭或企业，都可获得州政府的多项补助，其中包括享受30%的减税优惠，减少30%的安装成本等。

1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔意外地发现，用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。

定义

是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

当两种不同材料所形成的结受到光辐照时，结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光子的能量，产生数量相等的正﹑负电荷，随后这些电荷分别迁移到结的两侧，形成偶电层。光生伏打效应虽然不是瞬时产生的，但其响应时间是相当短的。

发现者

1839年，法国物理学家A. E. 贝克勒尔意外地发现，用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。

当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得PN结两边出现电压，叫做光生电压。使PN结短路，就会产生电流。

行业主要上市公司：隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等

本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量

全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar

photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

光伏发电行业技术概况

1、技术原理及类型

(1)光伏发电行业技术原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。

(2)光伏发电种类

光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。

2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线

光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。

晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。

薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。

叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。

光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动

光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。

光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升

近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。

光伏发电行业技术发展现状

1、光伏发电行业技术科研投入现状

(1)国家重点研发计划项目

据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。

注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。

(2)A股上市企业研发费用

光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。

2、光伏发电技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。

注：统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词，其中，光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多，说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。

(3)专利聚焦领域

从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。

主要光伏电池技术对比分析

从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。

注：平均转换效率均只记正面效率。

光伏发电行业技术发展痛点及突破

1、光伏发电行业技术发展痛点

(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低

由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。

据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。

(2)薄膜电池量产转换效率低

薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。

2、光伏发电行业技术发展突破

(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率

相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。

(2)钙钛矿电池可实现高转换效率

钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。

光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效

2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。

可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。

融资租赁与光伏电站结合的模式

引导语：融资租赁与光伏电站是如何结合的?有哪几种模式?下面是相关的分析资料，欢迎大家阅读学习。

国内电站运营商在融资环节引入融资租赁模式,对民营企业在分布式电站领域突破融资瓶颈具有重要意义。一方面可以融合取得项目批复公司与民间资本双方的优势，另一方面也可以解决PPP模式中公共设施的服务性、长期性和民间资本的获利性两方面需求。更为重要的是，融资租赁模式可以较为妥善的解决政府与企业的利益分割问题。

融资租赁对光伏行业的意义

融资租赁是指出租人与承租人签订租赁合同,与设备供应商签订购买合同,由供应商交付租赁物给承租人,承租人向出租人支付租金的模式。租赁本质上是为了使用资产而非获得资产,天然兼具服务和融资模式。光伏电站的开发运营类似于经营性物业,现金流稳定,适合引入融资租赁模式。融资租赁可优化运营商的资产负债结构和盈利模式,在提高杠杆的同时保持较高的信用评级。

——Solarcity模式

以Solarcity、SunRun和Sungevity为代表的公司在美国加州和新泽西等地区开展光伏租赁业务,为用户提供光伏系统的设计、安装和维护,通过收取客户的租赁费,在未来20年内获得持续稳定的.现金流。对于用户,通过该模式能以低成本或零成本获得光伏发电系统,并在未来使用中减少电费支出。在融资环节,Solarcity与Google、产业资本等投资的基金通过合资、转租和返租的形式,解决了租赁模式在初期高投入导致的资金短缺问题。各类基金在合作中可享有政府补贴及项目的投资收益,参与积极性高。在运营环节,用户以出让屋顶为代价可获取低电价的优惠,电力公司也能获得(收购-销售)电价差的效益。

Solarcity的租赁模式对国内有

借鉴意义，但近期难以推广

不同于美国的ITC、加速折旧税盾和绿色电力证书(REC),国内的FIT和度电补贴政策红利在产业链上的分配不均衡。电站开发商和系统集成商是主要受益者,但投资方和终端用户参与动力有限。美国加州等地的日照资源和销售电价“双高”,是推广理想地区。但国内销售电价和日照资源呈负相关,影响电站收益率。超过85%的美国居民拥有独栋住房,而国内城市以商品房住宅为主,农村的用电需求和经济相对较差,也限制Solarcity模式在国内的推广。国外资金成本低,7-8%收益率有吸引力,国内则不然。

融资租赁公司可为电站的建设运营提供直租和售后回租的服务,中电投和爱康科技率先开展光伏电站融资租赁业务。我们认为,租赁模式可提高电站项目的财务杠杆比例(二次加杠杆),提升资金使用效率,对电站运营商突破融资瓶颈具有重要意义。虽然资金成本的上升影响短期利润释放,但IRR和ROE都有一定提升。此外,光伏企业还能与融资租赁公司合资成立电站运营平台,类似Solarcity与基金合作并进行利润分成的模式,在国内尚未有先例。

1直接租赁模式

2售后回租模式

3经营性租赁模式

4经营性售后回租模式

融资租赁案例

中电投集团旗下的上海融联租赁对中电投云南子公司的20MW地面电站开展了直租业务,爱康科技将持有80%股权的子公司青海蓓翔65MW电站资产出售给福能租赁,后者再把资产返祖给青海蓓翔运营。

总体而言,国内电站运营商在融资环节引入融资租赁模式,对民营企业在分布式电站领域突破融资瓶颈具有重要意义。Solarcity的成功与美国的特殊政策、电力、资源和经济环境密不可分,其模式在国内暂时难以模仿,带来更多的是融资模式创新的思考,有待政策配套和电力价格体系的完善。

首先说必然的不稳定，白天才能发电，晚上不能；夏天发电多，冬天发电少（通常）。

然后再说那些不确定性导致的不稳定。晴天发电多，雨雪天发电少，无遮挡发电多，有遮挡（比如云朵）发电少。

我也是刚发现很多人对这些不确定性认识并不深刻。只是下意识地知道发电量是无法精确估算的。其实更要命的是这些不确定导致了光伏无法作为主电源直接给负载供电的。说的再直白点，如果市电停电了，你家屋顶的光伏电站是不能继续发电用来应急的。

光伏发电的确便宜，平准化度电成本可能3毛钱都不到（LCOE），不过如果让这个电变成大家可以随便用的稳定供电成本就会高不少，度电成本翻一倍是起步，翻四五倍也不奇怪。这是美国加州2016/10/22的用电曲线，蓝线是加州电力负载，橘线是电力负载减去灰线(光伏发电)和风电的净负载，蓝色跟橘色曲线合起来看起来像只鸭子，所以叫「鸭子曲线」。

太阳能是种间歇性能源，白天，尤其是中午时段，是光伏发电最强的时刻，太阳一下山，发电量骤减，此时是下班时刻，各种家电打开，正需用电，就会造成问题。

一个地区的光电占比越高，鸭肚子越大或鸭脖子越细(傍晚用电)，造成的电力调度问题就会越大。

中午发电如果超过用电量，要设法消耗；傍晚则要快速将电能缺口补上，以免大停电。

美国是用天然气发电调节，燃气机组启动快速，适合短时间内填补电力缺口。

然而美国是天然气生产大国，多到可以出口，中国则要进口，此方法不适用中国，况且中国的光伏发电跟用电不在同一地。

中国光伏发电主要区域在西部，跟东部有时差，因此鸭子曲线的问题较小，主要是光伏发电受天气影响很大，并且峰值时段集中，没法稳定供给，依然要靠储能调节。

首先，确定你家房子是否适合安装住宅太阳能系统。要安装屋顶太阳能系统，必须先评估屋顶的牢固程度、面积以及向阳性。房子的大小对安装成本的影响不大，不过在预估精确的成本之前，必须确定家庭消耗的总电量以及太阳能电力所占的比例。

根据美国能源信息管理局（EIA）于2009年采集的数据，美国一个普通家庭平均每月消耗的电力是908千瓦时。家用太阳能系统的平均规模是2KW到5KW。不算补贴和税收减免，住宅太阳能系统的平均成本在15，000美元到40，000美元之间。

安装太阳能系统所节省的电费不仅受当地传统能源的成本影响，也受当地政府为太阳能安装所提供的补贴和税收减免的影响。全美所有的安装太阳能的市民都可以享受联邦政府的税收减免激励方案，但各地的州政府和地区政府所提供的激励方案会有所不同。

联邦政府以税收减免的形式提供的激励方案可为一个住宅太阳能系统的安装减少30%的成本。有些州提供的是现金补贴。

大多数的州政府都要求公用事业公司投资可再生能源，尤其是太阳能电力。为了达到规定的能源目标，公用事业公司通常为安装太阳能系统的客户提供补贴、激励、贷款和回购方案。市镇政府也会提供额外的激励计划，如加州前十大太阳能城市。

通过回购方案，太阳能系统的安装成本可进一步降低。很多州政府为每兆瓦时的太阳能电力提供一个可再生太阳能证书。这种证书可以在太阳能市场上出售，也可以卖回给公用事业公司。通常一个证书的价格为600美元以上。

一些公用事业公司还提供其他的激励计划，如电力回馈政策，即从安装了太阳能系统的用户那买回多余的电力。

个案研究：佛罗里达州盖恩斯维尔

在佛罗里达州的大部分城市，公用事业公司所提供的用于补贴计划的资金在今明两年就要用完了。

盖恩斯维尔却是个例外。Gainesville Regional Utility （GRU）的住宅太阳能客户可以获得高达7，500美元的补贴。GRU提供的补贴是以太阳能系统的效率为基础，通过测量住宅所在地阳光的总量，为阳光最充足的地区的业主提供每瓦1.5美元的补贴。能效较低的地区可能获得每瓦1.15美元的补贴。

GRU的安装了家用太阳能系统的客户还可以选择将所有的太阳能电力以每千瓦时0.32美元的价格卖回给GRU。客户也可以将家庭用不完的剩余太阳能电力卖回给GRU，这样也可以获得一定的补贴。此外，GRU还向有意愿安装太阳能系统的客户提供年息为6%的太阳能贷款。

全美推行的各种激励计划使预估太阳能安装成本变得很困难，要想知道安装成本的精确估计，最好让专业的太阳能承包商进行免费评估。