本文的核心數據:光伏發電板塊上市公司的R&D費用；發表的關於光伏發電的論文數量
全文統計口徑說明:1)論文發表數統計以“太陽能光伏”和“太陽能”為單位
光伏”為關鍵詞，選擇“中國”和“論文”進行篩選。2)統計時間截至2022年8月29日。3)如果有什麽特殊的統計口徑，會在圖表底部做壹個說明。
光伏發電產業技術綜述
1，技術原理和類型
(1)光伏發電行業技術原理
光伏發電是壹種利用半導體界面的光伏效應將光能直接轉化為電能的技術，其發電原理如下。
(2)光伏發電的類型
光伏發電壹般分為集中式發電和分布式發電兩大類。集中式發電主要是大型地面光伏系統；分布式發電主要用於商業/工業和建築屋頂。
2.技術全景:主要是光伏電池的技術路線。
光伏發電產業產業鏈的中遊是電池芯片、電池組件和系統集成，其中各種光伏電池技術是關鍵技術路線。根據半導體材料的不同，光伏電池技術主要包括晶體矽電池、薄膜電池、疊層和新結構電池(第三代電池)。
晶體矽電池是最早研究和應用的第壹代太陽能電池技術。按材料的形態可分為單晶矽電池和多晶矽電池，其中單晶矽電池按基矽片的摻雜可分為P型電池和N型電池。目前應用最廣泛的單晶PERC電池是P型單晶矽電池，而拓普康、HJT、IBC等新型太陽能電池技術主要是指N型單晶矽電池。
薄膜光伏電池分為矽基薄膜電池和化合物薄膜電池，以銅銦硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)等化合物薄膜電池為代表。
疊層和新結構電池包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池等。
電池技術路線演進驅動下的光伏發電產業技術發展
光伏發電產業的技術發展主要是由光伏電池技術路線的演進推動的。從以矽基電池為代表的第壹代光伏電池，到以銅銦硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)薄膜電池為代表的第二代光伏電池，光伏電池技術目前已經發展到第三代，主要包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池等。
光伏發電產業技術政策背景:政策加持與技術水平提升
近年來，我國出臺了壹系列與光伏發電技術和研發相關的政策。行業通過政策引導，加快了光伏發電技術的推廣和創新，促進了光伏發電產業的快速發展。
光伏發電產業技術發展現狀
1.光伏發電行業技術研究投資現狀
(1)國家重點R&D計劃項目
根據已公布的國家重點R&D項目，從2018到2021，我國與光伏發電技術相關的國家重點R&D項目有15個。
註:2019年，與光伏發電技術相關的R&D國家重點項目未公布。
(2)a股上市公司的R&D費用
經過多年的發展，光伏發電行業已經有了相對成熟的產品，但行業整體R&D投資水平相對較高。從a股市場來看，從2017到2021，中國光伏板塊上市公司R&D費用總額逐年增加。2022年壹季度，光伏板塊上市公司R&D費用總額約為281.1.3億元。
2、光伏發電技術研究與創新成果
(1)發表論文數
從光伏發電的論文發表數量來看，2010以來，我國光伏發電的論文發表數量呈逐年上升趨勢，可見光伏發電的研究熱情持續高漲。截至2022年8月，國內已發表光伏發電論文18289篇。
註:統計時間截至2022年8月。
(2)技術創新的熱點
通過創新詞雲，了解光伏發電行業最熱門的技術關鍵詞，分析該技術領域最新的重點研發課題。該技術領域約5000件專利中最常見的關鍵詞由智慧芽提取，其中光伏組件、太陽能、光伏板、太陽能電池板、光伏發電、太陽能電池板、逆變器等關鍵詞。涉及大量專利，說明光伏發電行業的研發和創新集中在光伏組件和光伏板。
(3)專利焦點領域
從光伏發電專利焦點領域來看，目前光伏發電專利焦點領域明顯，主要集中在太陽能、光伏板、太陽能電池、光伏組件等。
主要光伏電池技術的對比分析
從技術角度看，矽、砷化鎵、磷化銦、碲化鎘、銅銦硒多組分化合物(銅銦鎵硒是典型代表)是可選光伏材料中綜合性能最好的壹組。它們各種性能的優劣直接導致了光伏電池技術百花齊放的現狀。
註:平均轉換效率僅記錄為正效率。
光伏發電產業技術發展的痛點與突破
1，光伏發電行業的技術發展痛點
(1)矽基光伏電池:P型電池轉換效率低。
光伏電池的光電轉換效率直接影響整個光伏系統的效益，所以光伏電池的光電轉換效率非常重要，光電轉換效率的提高主要依靠技術升級。目前，晶體矽光伏電池面臨著轉換效率低的問題，尤其是P型電池。
根據哈梅林太陽能研究所(ISFH)的數據，PERC電池的理論極限效率為24.5%，PERC生產線的量產效率已經達到23%，逐漸接近理論極限效率。
(2)薄膜電池轉換效率低。
薄膜光伏電池具有低衰減、重量輕、材料消耗低、制備能耗低的特點，適合建築組合(BIPV)。但是薄膜電池面臨著量產轉換效率低，性價比低的問題。
2.光伏發電產業技術發展取得突破
(1)N型電池技術突破P型電池極限轉換效率。
與P型電池相比，N型電池技術具有少子壽命長、無光致衰減、弱光效應好、溫度系數小、轉換效率高等優點。面對P型電池的理論效率極限，N型電池技術可以突破P型電池的理論效率極限，實現更高的轉換效率。根據中國光伏產業協會(CPIA)的數據，2022-2023年，N型電池技術的平均轉換效率可以達到PERC電池的理論極限效率(24.5%)。
(2)鈣鈦礦電池可以實現較高的轉換效率。
鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導體作為光吸收材料的第三代太陽能電池。鈣鈦礦材料比晶體矽材料具有更強的光吸收，因此鈣鈦礦電池可以實現高轉換效率。鈣鈦礦電池除了轉換效率高，還具有價格低、投資小、制備簡單等優點。
光伏發電產業技術發展方向和趨勢:降本增效
2022年8月，工信部等五部門聯合發布的《加快電力裝備綠色低碳創新發展行動計劃》提出，用5至8年時間，以太陽能裝備為重點，推進拓普康、HJT、IBC等晶體矽太陽能電池技術、鈣鈦礦和疊層電池組件的產業化，開展新型高效低成本光伏電池技術的研究和應用。
可以看出，未來光伏發電技術將朝著降本增效的方向發展。壹方面，由於現有的光伏電池正逐漸接近最高理論轉換效率，轉換效率更高的電池將成為光伏電池技術的發展方向；另壹方面，光伏組件轉換效率的提高和制造成本的降低是降低光伏電站建設成本並最終降低光伏發電成本的關鍵因素。
前瞻碳中和戰略研究院聚焦碳中和領域的政策、技術和產品，瞄準國際科技前沿，服務國家重大戰略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有計劃的科學研究，推動碳中和技術成果的轉化和推廣，為企業創新尋找技術突破口，為各級政府提供二氧化碳排放峰值和碳中和的戰略路徑管理咨詢和技術咨詢。院長許文強博士畢業於美國加州大學柏克萊分校。20多年來壹直深耕低碳清潔能源、綠色材料等領域的基礎研究、產品開發和產業化。他擁有55項專利和33篇論文，已將30多種產品投放市場，創造了50億元的商業價值，專註於氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。
以上數據參考前瞻產業研究院《光伏發電行業技術趨勢前瞻與投資價值戰略咨詢報告》。
行業主要上市公司:隆基股份(601012)；京奧科技(002459)；晶科能源(688223)；通威股份(600438)；天合光能(688599)等。
本文的核心數據:光伏發電板塊上市公司的R&D費用；發表的關於光伏發電的論文數量
全文統計口徑說明:1)論文發表數統計以“太陽能光伏”和“太陽能”為單位
光伏”為關鍵詞，選擇“中國”和“論文”進行篩選。2)統計時間截至2022年8月29日。3)如有特殊統計口徑，會在圖表底部註明。
光伏發電產業技術綜述
1，技術原理和類型
(1)光伏發電行業技術原理
光伏發電是壹種利用半導體界面的光伏效應將光能直接轉化為電能的技術，其發電原理如下。
(2)光伏發電的類型
光伏發電壹般分為集中式發電和分布式發電兩大類。集中式發電主要是大型地面光伏系統；分布式發電主要用於商業/工業和建築屋頂。
2.技術全景:主要是光伏電池的技術路線。
光伏發電產業產業鏈的中遊是電池芯片、電池組件和系統集成，其中各種光伏電池技術是關鍵技術路線。根據半導體材料的不同，光伏電池技術主要包括晶體矽電池、薄膜電池、疊層和新結構電池(第三代電池)。
晶體矽電池是最早研究和應用的第壹代太陽能電池技術。按材料的形態可分為單晶矽電池和多晶矽電池，其中單晶矽電池按基矽片的摻雜可分為P型電池和N型電池。目前應用最廣泛的單晶PERC電池是P型單晶矽電池，而拓普康、HJT、IBC等新型太陽能電池技術主要是指N型單晶矽電池。
薄膜光伏電池分為矽基薄膜電池和化合物薄膜電池，以銅銦硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)等化合物薄膜電池為代表。
疊層和新結構電池包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池等。
電池技術路線演進驅動下的光伏發電產業技術發展
光伏發電產業的技術發展主要是由光伏電池技術路線的演進推動的。從以矽基電池為代表的第壹代光伏電池，到以銅銦硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)薄膜電池為代表的第二代光伏電池，光伏電池技術目前已經發展到第三代，主要包括有機太陽能電池、銅鋅錫硫化物電池、鈣鈦礦太陽能電池等。
光伏發電產業技術政策背景:政策加持與技術水平提升
近年來，我國出臺了壹系列與光伏發電技術和研發相關的政策。行業通過政策引導，加快了光伏發電技術的推廣和創新，促進了光伏發電產業的快速發展。
光伏發電產業技術發展現狀
1.光伏發電行業技術研究投資現狀
(1)國家重點R&D計劃項目
根據已公布的國家重點R&D項目，從2018到2021，我國與光伏發電技術相關的國家重點R&D項目有15個。
註:2019年，與光伏發電技術相關的R&D國家重點項目未公布。
(2)a股上市公司的R&D費用
經過多年的發展，光伏發電行業已經有了相對成熟的產品，但行業整體R&D投資水平相對較高。從a股市場來看，從2017到2021，中國光伏板塊上市公司R&D費用總額逐年增加。2022年壹季度，光伏板塊上市公司R&D費用總額約為281.1.3億元。
2、光伏發電技術研究與創新成果
(1)發表論文數
從光伏發電的論文發表數量來看，2010以來，我國光伏發電的論文發表數量呈逐年上升趨勢，可見光伏發電的研究熱情持續高漲。截至2022年8月，國內已發表光伏發電論文18289篇。
註:統計時間截至2022年8月。
(2)技術創新的熱點
通過創新詞雲，了解光伏發電行業最熱門的技術關鍵詞，分析該技術領域最新的重點研發課題。該技術領域約5000件專利中最常見的關鍵詞由智慧芽提取，其中光伏組件、太陽能、光伏板、太陽能電池板、光伏發電、太陽能電池板、逆變器等關鍵詞。涉及大量專利，說明光伏發電行業的研發和創新集中在光伏組件和光伏板。
(3)專利焦點領域
從光伏發電專利焦點領域來看，目前光伏發電專利焦點領域明顯，主要集中在太陽能、光伏板、太陽能電池、光伏組件等。
主要光伏電池技術的對比分析
從技術角度看，矽、砷化鎵、磷化銦、碲化鎘、銅銦硒多組分化合物(銅銦鎵硒是典型代表)是可選光伏材料中綜合性能最好的壹組。它們各種性能的優劣直接導致了光伏電池技術百花齊放的現狀。
註:平均轉換效率僅記錄為正效率。
光伏發電產業技術發展的痛點與突破
1，光伏發電行業的技術發展痛點
(1)矽基光伏電池:P型電池轉換效率低。
光伏電池的光電轉換效率直接影響整個光伏系統的效益，所以光伏電池的光電轉換效率非常重要，光電轉換效率的提高主要依靠技術升級。目前，晶體矽光伏電池面臨著轉換效率低的問題，尤其是P型電池。
根據哈梅林太陽能研究所(ISFH)的數據，PERC電池的理論極限效率為24.5%，PERC生產線的量產效率已經達到23%，逐漸接近理論極限效率。
(2)薄膜電池轉換效率低。
薄膜光伏電池具有低衰減、重量輕、材料消耗低、制備能耗低的特點，適合建築組合(BIPV)。但是薄膜電池面臨著量產轉換效率低，性價比低的問題。
2.光伏發電產業技術發展取得突破
(1)N型電池技術突破P型電池極限轉換效率。
與P型電池相比，N型電池技術具有少子壽命長、無光致衰減、弱光效應好、溫度系數小、轉換效率高等優點。面對P型電池的理論效率極限，N型電池技術可以突破P型電池的理論效率極限，實現更高的轉換效率。根據中國光伏產業協會(CPIA)的數據，2022-2023年，N型電池技術的平均轉換效率可以達到PERC電池的理論極限效率(24.5%)。
(2)鈣鈦礦電池可以實現較高的轉換效率。
鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導體作為光吸收材料的第三代太陽能電池。鈣鈦礦材料比晶體矽材料具有更強的光吸收，因此鈣鈦礦電池可以實現高轉換效率。鈣鈦礦電池除了轉換效率高，還具有價格低、投資小、制備簡單等優點。
光伏發電產業技術發展方向和趨勢:降本增效
2022年8月，工信部等五部門聯合發布的《加快電力裝備綠色低碳創新發展行動計劃》提出，用5至8年時間，以太陽能裝備為重點，推進拓普康、HJT、IBC等晶體矽太陽能電池技術、鈣鈦礦和疊層電池組件的產業化，開展新型高效低成本光伏電池技術的研究和應用。
可以看出，未來光伏發電技術將朝著降本增效的方向發展。壹方面，由於現有的光伏電池正逐漸接近最高理論轉換效率，轉換效率更高的電池將成為光伏電池技術的發展方向；另壹方面，光伏組件轉換效率的提高和制造成本的降低是降低光伏電站建設成本並最終降低光伏發電成本的關鍵因素。
前瞻碳中和戰略研究院聚焦碳中和領域的政策、技術和產品，瞄準國際科技前沿，服務國家重大戰略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有計劃的科學研究，推動碳中和技術成果的轉化和推廣，為企業創新尋找技術突破口，為各級政府提供二氧化碳排放峰值和碳中和的戰略路徑管理咨詢和技術咨詢。院長許文強博士畢業於美國加州大學柏克萊分校。20多年來壹直深耕低碳清潔能源、綠色材料等領域的基礎研究、產品開發和產業化。他擁有55項專利和33篇論文，已將30多種產品投放市場，創造了50億元的商業價值，專註於氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。
以上數據參考前瞻產業研究院《光伏發電行業技術趨勢前瞻與投資價值戰略咨詢報告》。