2023年中国光伏技术进展综述

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20240521.03 文章编号：1003-0417（2024）07-08-12

摘 要：2023年中国光伏技术发展迅速，从晶体硅、硅片、晶体硅太阳电池及其光伏组件、薄膜太阳电池及其光伏组件、新型太阳电池、光伏发电系统集成与应用、光伏功率变换器及平衡部件、光伏电站全生命周期数智化技术、光伏发电标准及实证测试、太阳电池光电转换效率等方面对2023年中国光伏技术发展情况进行了系统总结，客观描绘了中国光伏技术创新地图全貌。得到以下结论：1） 三氯氢硅法（改良西门子法）和硅烷法技术的能耗指标达到国际先进水平，多次装料拉晶（RCz）技术仍是主要的硅棒生产方式，结合颗粒硅料的连续直拉单晶（CCz）技术持续取得进展。2） n型太阳电池的市场份额快速增加，TOPCon太阳电池大规模量产，HJT太阳电池产能持续增加，BC太阳电池实现批量生产。晶体硅太阳电池、钙钛矿太阳电池、钙钛矿/硅叠层太阳电池、CZTSSe薄膜太阳电池、有机太阳电池等太阳电池的光电转换效率屡创世界纪录。3） 多层次立体化光伏发电应用体系不断丰富，大型地面光伏电站、分布式光伏电站、海上漂浮式光伏电站、天基/空间光伏发电系统、山地光伏电站等多元化应用模式蓬勃发展。

关键词：光伏发电；太阳电池；光伏组件；光电转换效率；系统集成

中图分类号：TM615 文献标志码：A

0" 引言

大力发展可再生能源已成为全球能源革命和应对气候变化的主导方向和一致行动。近年来，光伏发电作为重要的可再生能源发电技术取得了快速发展。2023年中国光伏发电新增装机容量达216.88 GW，同比增长148.1%，创历史新高，占全球光伏发电新增装机容量的60%以上；截至2023年，中国光伏发电累计装机容量达609.5 GW，同比增长55.2%，占全球光伏发电累计装机容量的40%左右，继2022年超越风电后再次超越水电，成为中国仅次于火电的第二大电源。在此背景下，本文对2023年中国光伏产业链上下游各环节技术现状进行系统总结。

1" 晶体硅和硅片

晶体硅技术的发展显示出了光伏产业的快速发展，尤其是单晶硅技术出现了显著进步。全球能源结构的调整促使光伏发电在未来能源系统中占据越来越重要的地位。单晶硅太阳电池因其光电转换效率较高和生产成本较低的优势，已成为市场主流。作为光伏产业的重要参与者，中国通过扩大单晶硅的生产规模和采用先进技术，稳固了单晶硅在全球太阳电池用晶体硅市场的领先地位。

在硅料生产与研发方面，中国表现突出，新增多晶硅产能显著提高，且增加了全球供应量。三氯氢硅法（改良西门子法）和硅烷法仍为主要的多晶硅生产方法，这两种方法的技术和能耗指标均达到国际先进水平，且均具有成本效益高和环境友好的优点。采用主流工艺的三氯氢硅法的单炉年产量可达600～1000 t，单线年产能为5万和10万t/年，综合电耗为50～56 kWh/kg-Si，综合能耗小于等于8.1 kgce/kg-Si；硅烷法制备颗粒硅采用年产能为5000 t的流化床反应器（FBR），每个单元配置4台FBR，组合形成年产能2万t的颗粒硅模块。

单晶硅提拉技术方面，多次装料拉晶（RCz）技术仍是主要的单晶硅提拉技术。此外，结合颗粒硅的连续直拉单晶（CCz）技术持续取得进展，采用该技术得到的单晶硅棒产能比常规技术得到的单晶硅棒产能高，且生产成本低、硅片电阻率分布均匀；该技术更适用于n型硅棒，目前该技术已批量应用于制备重掺磷母合金硅棒。

硅片切割技术方面，硅片呈现大片化、薄片化、n型化和半片化的特点。182 mm以上尺寸硅片占据主流，且其市场份额还在进一步提升。硅片厚度逐渐降低，p型硅片的厚度为130～140 µm，n型隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）太阳电池的硅片厚度为110～120 µm，异质结（HJT）太阳电池的硅片厚度达到100～110 µm。

辅料方面，随着硅片尺寸增大，直拉法用石英坩埚的尺寸也迅速增长，导致高纯石英砂的消耗量日趋增长。石英坩埚中层和外层使用的低端高纯度石英砂已基本实现国产化；但内层使用的高端高纯度石英砂仍需进口。目前国内多家企业正在致力于寻找更优质的矿藏或发展提纯新技术，以进行内层高端高纯度石英砂的研发。

总体来说，2023年晶体硅及硅片技术的进展体现在生产效率的提高、成本的降低、环境影响的最小化及市场竞争力的增强等方面。

2" 晶体硅太阳电池及其光伏组件

2023年是n型太阳电池大发展的一年，其中，n型TOPCon太阳电池的市场份额达到30%，相较于p型发射极和背面钝化（PERC）太阳电池，其已具备明显性价比优势；HJT太阳电池具备性能优势，并处于持续降本中。

2023年已建成的TOPCon太阳电池生产线的产能为400 GW左右，此类太阳电池生产线的平均光电转换效率达到25.6%左右。此类太阳电池主要的改进技术包括背表面抛光技术、正表面选择性发射极（SE）技术、背表面钝化膜的减薄工艺、正表面激光辅助烧结技术（LECO）等，其中前3项改进技术已应用到大规模量产中，而第4项改进技术还处在中试阶段。这些改进的技术使TOPCon太阳电池的光电转换效率提高了0.3%～0.4%。182半片72版型TOPCon光伏组件的功率在480 W左右。

2023年，已建成的HJT太阳电池生产线的产能约为40 GW，实现量产出货量5 GW左右；该类太阳电池生产线的平均光电转换效率达到25.5%，有些经过技术改进的HJT太阳电池的生产线平均光电转换效率达到25.8%～26.0%。210半片132版型HJT光伏组件的功率为710 W，最高功率可达到755 W。双面微晶技术全面导入到HJT太阳电池大规模量产中，HJT太阳电池的配套技术不断创新。HJT太阳电池用硅片方面开始探索CCz硅棒技术的产业化导入，这将使n型硅片的电阻率分布更加均匀，并且将通过100%使用颗粒硅来达到降本的目的；对于硅片切片技术，将在大规模量产中使用半片切割技术和边皮切割技术，并将采用TOPCon太阳电池用硅片的头尾料等，以便于通过这些措施来大幅降低HJT太阳电池的硅片成本。2023年量产的HJT太阳电池的硅片厚度已降至120 μm，比2022年的值降低了10 μm，进一步降低了成本。除了将双面微晶技术导入到HJT太阳电池量产中之外，还将银包铜电极、无主栅（0BB）太阳电池技术导入到量产中，并已开始无铟靶材的中试实验；另外，钢板印刷技术已中试成功，在2024年开始进入量产阶段，该技术将使HJT太阳电池的光电转换效率提升0.2%，预计2024年HJT太阳电池会成为一种重要的晶体硅太阳电池技术而占有更大的市场份额。在HJT光伏组件方面，光转膜和丁基胶封边技术已导入到大规模量产中，提高了HJT光伏组件的可靠性，而且还提高了此类光伏组件的功率；通过这些新技术导入量产光伏组件中，HJT光伏组件将拥有更大的竞争优势。

2023年已建成的背接触（BC）太阳电池生产线的产能为30 GW左右。BC太阳电池的光电转换效率较高，但是工艺步骤较长，导致此类太阳电池的制备成本较高。目前中国有两家企业已实现了此类太阳电池的量产，但产品的良率和成本仍旧存在较大挑战。

3" 薄膜太阳电池及其光伏组件

铜铟镓硒（CIGS）太阳电池方面，由瑞典Evola公司与瑞典Uppsala大学制备的常规单结CIGS太阳电池的实验室光电转换效率达到23.6%。柔性和双面发电是CIGS太阳电池的新发展方向，由瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）制备的柔性CIGS太阳电池的光电转换效率达到22.2%[1]，中国科学院深圳先进技术研究院的杨春雷课题组在柔性金属基底上也实现了22.3%的柔性CIGS太阳电池认证光电转换效率[2]。刚性基底的双面CIGS太阳电池的顶部和底部入射效率分别达到19.77%和10.89%，柔性基底双面CIGS太阳电池也取得了15.36%和6.61%的顶部和底部入射效率[3]。在CIGS光伏组件方面，由德国Avancis机构制备的商业化常规CIGS光伏组件的光电转换效率达到20.3%[4]，由美国Ascent Solar公司制备的柔性CIGS光伏组件的光电转换效率达到了17.73%[5]，中国尚越光电科技股份公司也实现了17.75%的CIGS光伏组件光电转换效率[6]。

铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池研究取得重要进展。2023年5月，中国科学院物理研究所孟庆波团队创造了14.9%的CZTSSe薄膜太阳电池光电转换效率，刷新了世界纪录；此外，该团队在面积为1 cm2的CZTSSe薄膜太阳电池上也创造了12.1%光电转换效率的世界纪录 [7]。此外，得益于对溶液化学反应及CZTSSe晶体合成路径的理解，中国多个研究团队将CZTSSe薄膜太阳电池的光电转换效率提升至14%以上。南京邮电大学辛颢团队在透明FTO基底上制备了CZTSSe薄膜太阳电池，其认证的光电转换效率达到11.43%[8]；该团队还首次报道了面积为10.5 cm2的CZTSSe薄膜光伏组件，其光电转换效率达到4.25%。

2023年，碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池光电转换效率的世界纪录提升至22.4%[9]。美国First Solar公司两次小幅度打破CdTe薄膜太阳电池的光电转换效率世界纪录（22.3%和22.4%），其Series 7 CdTe薄膜光伏组件的功率达到550 W，基于CuRe技术的年均光电转换效率衰减率降至0.2%，进一步提升了此类光伏组件的功率和长期稳定性[9]。中国小面积CdTe薄膜太阳电池的实验室光电转换效率达到21%，大面积CdTe薄膜光伏组件的光电转换效率超过17%。全球CdTe薄膜光伏组件的年度出货量和累计装机容量均分别超过16和60 GW。

锑基硫系化合物（Sb2Se3，Sb2（S，Se）3和Sb2S3）薄膜太阳电池方面，主要研究集中于吸收层性质改善、异质结界面与背界面调控及新型结构设计方面。截至2023年底，Sb2Se3和Sb2S3薄膜太阳电池的光电转换效率仍维持2022年达到的最高值（10.57%和8.00%）[10-11]。2023年，武汉大学肖旭东团队通过溶剂辅助水热法制备出高质量Sb2（S，Se）3吸收层，将Sb2（S，Se）3薄膜太阳电池的光电转换效率从10.70%提升至10.75%。

4" 新型太阳电池

4.1nbsp; 钙钛矿太阳电池

钙钛矿太阳电池的光电转换效率提升速度快、预期制造成本低，成为最具潜力的新型光伏发电技术。2023年，研究人员通过改进钙钛矿材料的化学成分和晶体结构等，实现了钙钛矿太阳电池光电转换效率的显著提升。钙钛矿太阳电池主要的技术创新研究包括使用阳离子和阴离子混合策略来优化带隙及稳定性、通过界面工程减少非辐射复合损失，以及空气环境中高效钙钛矿太阳电池的制备技术突破等方面。

根据材料的不同，钙钛矿太阳电池可分为全无机钙钛矿太阳电池、有机-无机杂化钙钛矿太阳电池两种。全无机钙钛矿太阳电池的发展时间较短，其具有较高的光电转换效率及相较于有机-无机杂化钙钛矿太阳电池更好的热稳定性和电性能，成为钙钛矿太阳电池领域的关注热点之一。有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因其高光电转换效率、低成本及可调的电性能而受到广泛关注。

目前，美国西北大学和加拿大多伦多大学联合制备的单结钙钛矿太阳电池以26.1%的光电转换转换效率打破了世界纪录，且该纪录获得美国国家可再生能源实验室（NREL）的认证[12]；中国科学院宁波材料技术与工程研究所制备的柔性钙钛矿太阳电池获得最高光电转换效率（24.08%）[13]；极电光能有限公司（下文简称为“极电光能”）制备得到的面积为809.9 cm2的钙钛矿光伏组件以18.6%的光电转换效率打破了世界纪录，且该纪录获得日本电气安全环境研究所（JET）的认证。

中国多家企业积极开展钙钛矿太阳电池技术产业化开发，比如：杭州纤纳光电科技股份有限公司（下文简称为“杭州纤纳”）、极电光能、昆山协鑫光电材料有限公司、仁烁光能（苏州）有限公司等；同时，以中国长江三峡集团有限公司、中国华能集团有限公司等为代表的能源电力企业均有布局钙钛矿太阳电池领域。

4.2" 有机太阳电池

2023年有机太阳电池的研究主要集中在开发新型的高性能给体和受体材料，以及优化器件结构以提高器件的光电转换效率方面。此类太阳电池的技术创新包括采用A-DA' D-A型小分子受体和聚合物给体。中国科学院大学的三元有机太阳电池获得19.22%的光电转换效率（认证的光电转换效率为18.80%）；南开大学首次实现了有机太阳电池的光电转换效率超过18%，且太阳电池以其初始性能80%的运行时间T80达到5000 h以上；华南理工大学制备的半透明有机太阳电池获得10.01%的光电转换效率和30.53%的平均透过率；浙江大学制备的1 cm2柔性有机太阳电池的光电转换效率达到了15.56%，且该电池在弯曲半径为4 mm的情况下弯曲10万次后无光电转换效率衰减；苏州大学制备的36 cm2大面积有机太阳电池实现了13.47%的光电转换效率。未来，有机太阳电池的研究将继续探索新型材料和器件结构设计，推动其在可穿戴和柔性电子领域的应用。

4.3" 量子点太阳电池

中国在多种量子点太阳电池的科学研究方面都达到了国际水平。2023年此类太阳电池的研究重点在于优化量子点的合成方法和表面修饰，以提高其电性能和稳定性。技术创新包括开发新型的铅硫族量子点和钙钛矿量子点材料，以及通过界面工程改善电荷传输。华南农业大学创造了铅硫族量子点敏化太阳电池，获得了15.2%的光电转换效率认证纪录。北京航空航天大学制备的钙钛矿量子点太阳电池实现了16.53%的光电转换效率。台湾科技大学制备了光电转换效率为8.96%的量子点敏化太阳电池，连续工作150 h后仍能保持原始光电转换效率的90%；此外，该校制备的铅硫族量子点太阳电池实现了10.5%的光电转换效率，并在未封装条件下空气中放置4000 h后仍能保持原始光电转换效率的89%。

未来，量子点太阳电池的研究将继续探索更多的材料组合和器件结构设计，以提高此类太阳电池的光电转换效率和稳定性。

4.4" 叠层太阳电池

叠层太阳电池通过结合不同带隙的半导体材料，有效拓宽了太阳电池对太阳光谱的吸收范围，减少了热弛豫损失。2023年叠层太阳电池的研究主要是提升钙钛矿/硅叠层太阳电池和全钙钛矿叠层太阳电池的光电转换效率，其中，隆基绿能科技股份有限公司（下文简称为“隆基绿能”）制备的钙钛矿/硅叠层太阳电池认证的光电转换效率突破了33.9%；全钙钛矿叠层太阳电池已经实现了29.1%的认证光电转换效率。目前，已报道的钙钛矿/有机叠层太阳电池的最高光电转换效率仅为24.47%，认证的最高光电转换效率仅为23.1%。2023年德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）保持了钙钛矿/CIGS两端叠层太阳电池24.2%的光电转换效率纪录。韩国汉阳大学制备的2T和4T钙钛矿/砷化镓（GaAs）叠层太阳电池分别获得了24.27%和25.19%的光电转换效率。中国科学院化学研究所制备出光电转换效率为20.27% 的叠层有机太阳电池，中国计量科学研究院认证值为20.0%。

4.5" 其他新型太阳电池

新型太阳电池的种类较多，新型硅基太阳电池仍以硅作为主要的光吸收层，将化合物与硅形成异质结接触，实现载流子的分离，比如：聚二氧乙基噻吩（PEDOT）：聚苯乙烯磺酸根阴离子（PSS）/Si杂化太阳电池、过渡金属氧化物（TMO）/Si异质结太阳电池。

2023年新型太阳电池的研究重点在于：1） PEDOT：PSS/Si杂化太阳电池的稳定性、能级调控、界面钝化；2） TMO/Si异质结太阳电池界面的能级匹配；3） 硅纳米线的制备、光学调制和基于硅纳米线的径向HJT太阳电池的制备；4） 新型铁电材料化合物薄膜太阳电池的制备。未来，随着新型硅基太阳电池和新型铁电太阳电池光电转换效率和稳定性的提升，未来新型太阳电池技术定会脱颖而出。

5" 光伏发电系统的集成与应用

2023年，受光伏组件价格持续下降、中美等国大型地面光伏电站复苏反弹、欧盟和中国的分布式光伏发电增长强劲、“光伏+”场景不断拓展等因素的叠加影响，全球光伏发电总装机容量达1552.3 GW，同比增长31.8%[14]；中国新增光伏发电装机容量为216.88 GW，再创历史新高，占全球新增光伏发电装机容量的60%以上[15]。

2023年，光伏发电系统应用呈“立地、顶天、上山、下海/水”等发展态势，多层次立体式应用体系不断丰富。大型地面光伏电站在部分地区逐步向基地化转变，光伏发电系统输电架构及控制方式成为研究焦点；分布式光伏发电的渗透率持续增加，其集群呈现接入电压低、单点容量大、建设规模散的特征，分布式光伏发电集群划分，参与电网调压、调频、调峰研究取得新进展；天基/空间太阳能的概念依旧火热，多场景天基/空间太阳能应用不断提出，无线微波能量传输技术实现实验室验证，空间激光能量传输技术也取得新突破；基于新型n型光伏组件的山地光伏电站正在建设，适用于山地光伏电站的光伏产品开始研发；漂浮式光伏发电系统的潜力不断得到挖掘，且此类光伏发电系统的应用场景从内陆的水上逐渐向近海岸，甚至是向深远海延伸。中国在近海岸桩基式光伏发电系统及漂浮式海上光伏发电系统方面取得实证性突破，同时全球首个将风电、光伏发电和深海养殖融合为一体的深远海漂浮风电与海洋牧场养殖一体化项目在中国落地，使中国成为深远海漂浮式光伏发电系统技术发展及应用的先行者。

2023年，光伏发电系统应用继续从单一场景向复合场景演化，互补、复合、共生的“光伏+农/渔/林/交通业”等复合系统获得越来越多关注。尤其是利用光伏发电制氢逐步成为国家减排降碳路线的共识之一；另外，光伏发电与生态治理/修复相结合的方式，为包括中国在内的有关国家提供了光伏治沙、光伏矿山生态修复等生态治理新思路。

2023年，基于新型太阳电池的光伏发电系统不断落地，全球首个兆瓦级钙钛矿光伏电站已在中国投入商业化应用；在德国，采用n型TOPCon光伏组件的百兆瓦级光伏电站建设完成；在保加利亚，全球最大的百兆瓦级HJT光伏电站正在建设；中国首款具有完全自主知识产权、适应海洋特殊环境的双面双玻HJT单晶硅光伏组件将配置于中广核烟台招远400 MW海上光伏发电项目。

6" 光伏功率变换器及平衡部件

1）在并网光伏逆变技术方面，目前主要还是采用基于电网电压锁相的电流型控制技术，为适应新型电力系统的发展，并网光伏逆变技术在弱电网适应性、宽频谐振抑制和惯性支撑能力等方面取得研究进展。阳光电源股份有限公司（下文简称为“阳光电源”）与合肥工业大学合作研发的电压控制型逆变器，在功率快速控制、高效最大功率点跟踪（MPPT）、强电网下稳定运行控制、故障穿越和有功备用电网支撑技术方面取得成果，不仅满足并网光伏逆变器的国家标准，并能明显提高弱电网的适应能力。

此外，阳光电源还将电流型和电压型（跟网型和构网型）控制技术相结合，开发出了虚拟双源叠控技术，使变流器和储能系统能够动态发挥各自优势，更好地支撑新型电力系统运行。华润电力控股有限公司联合华为数字能源技术有限公司共同开展了基于构网型电压源主动支撑新型电力系统的光储系统测试验证项目，光伏发电系统和储能系统通过协调控制，具备了等效的惯量和无功补偿能力，可主动支撑弱电网故障下电力系统的暂态稳定运行。中国电力科学研究院和国网青海省电力公司电力科学研究院针对高比例新能源下的电网安全稳定运行，高标准地完成了构网系统并联稳定性、高/低电压单次/连续故障穿越、一次调频及惯量响应特性等一系列测试，也是全球首次构网型光储系统并网性能的现场测试。

在光伏中压直流变换器方面，中国科学院电工研究所提出原创性全直流并网技术，该技术可有效解决谐波谐振、无功传输等交流汇集和输送存在的问题，实现了高效并网。

2）在逆变器和平衡部件产品开发方面，阳光电源的集中式光伏逆变器采用模块化集成方案，实现了集中式光伏逆变器10120 kW的单机最大输出功率；此外，该公司最新研发的直流2000 V高压逆变器在陕西省榆林市某光伏发电项目中成功投运，这是2000 V光伏发电系统在世界范围内的第1次并网实证，标志着光伏发电系统电压成功从1500 V进阶至2000 V。

在组件级电力电子（MLPE）变换器方面，大恒能源股份有限公司推出了组逆一体化光伏发电系统SolarUnit，通过将光伏组件与逆变器一体化集成设计，并采用第3代半导体氮化镓（GaN），逆变器的转换效率高达97.55%。

在光伏支架方面，晶澳太阳能科技股份有限公司为适应双面光伏组件的安装，采用了新型固定式光伏支架方案，该方案可大幅增加整体结构的稳定性。2023年，国内跟踪式光伏支架得到蓬勃发展，江苏国强兴晟能源科技股份有限公司、上海摩昆新能源科技有限公司、天合光能股份有限公司、江苏中信博新能源科技股份有限公司、华为技术有限公司等公司在此类光伏支架多点支撑设计、驱动装置优化、多点平行驱动、智能跟踪人工智能（AI）算法等方面取得成果，不断提高其跟踪精度、结构稳定性、长期运行耐久性和气候环境适应性等。柔性支架向大跨度、高净空方向发展，通威集团有限公司联合中南大学首创了3索式柔性支架，在大风压环境中，其跨度能接近60 m，可抗13级风，满足国土资源复合利用的需求。

7" 光伏电站全生命周期的数智化技术

光伏电站全生命周期的数智化技术是指光伏电站从规划到运营的全过程采用数智化技术，包括开发、设计、供应链、建造、运维与运营5个环节，通过数智化技术赋能光伏电站全生命周期降本增效，最终实现光伏电站从规划到运营的全流程无人化愿景。

大型光伏电站的智能评估技术包括地理信息系统（GIS） 平台底座技术、图斑识别技术、地物识别技术等，智能设计技术包括建筑物结构的数字化建模、电气系统的数字化建模、多目标复杂系统的非线性规划和优化等。国外知名的光伏电站评估设计软件有PVsyst、PVcase、Helioscope等，且已得到广泛应用。2023年以来，国内外研究团队研发了多款光伏电站智能化评估、设计软件，例如：SolarStation[16]、iSolarTool、Candela3D[17]等，主要功能包括阴影分析、光伏组件排布、光伏方阵划分等。

分布式光伏电站的智能评估、设计技术除可采用大型光伏电站通常采用的智能评估、设计技术外，还包括Archelios、iSolarBP、CandelaRoof等国内外企业研究的软件，可通过无人机建模技术获取现场数据，自动实现光伏组件排布；基于专业财务模型，评估项目投资收益；并能实现光伏电站的智能化详细设计。

光伏电站数字化供应链主要采用WMS[18]、TMS[19]等通用的信息化系统，这些系统发展相对成熟，结合光伏电站供应链特点进行优化适配，可满足光伏电站供应链的需求。

光伏电站的智能建造技术开始发展。地面光伏电站的智能建造技术，国外已达到自动化水平；国内还处在半自动化到自动化阶段，以及智能化的初步探索期；分布式屋顶光伏电站的智能建造技术目前还处在人工及半自动化阶段。

在光伏电站的智能运维与运营技术方面，2023年以来，基于深度学习的光伏电站输出功率预测取得了较为显著的进展，预测结果具有较高的准确性。增强现实技术（AR）在光伏电站智能运维与运营中也得到初步应用。基于深度学习的光伏组件故障诊断取得了广泛应用，利用AI图像识别，对光伏组件故障进行自动化诊断，故障识别准确率达到97%以上。新的光伏组件灰尘清洗技术，比如：激光清洗、声波除尘、电除尘等，正在逐步涌现。

8" 光伏发电标准及实证测试

2023年，国际标准化组织（ISO）发布3项光伏发电相关标准，IEC TC82共发布12项光伏发电相关标准。这些标准内容主要针对标准光伏器件的分类、选择、包装、标记、校准和维护，光伏组件的结构安全要求及测试安全要求，光伏阵列的设计要求，光伏组件绝缘材料的柔性聚合物正面和背面结构，地面光伏电站用光伏组件的安全鉴定、重测导则，光伏发电系统的直流电弧测试等。

中国共发布11项光伏发电相关标准，主要针对光伏发电用玻璃的相关要求，沙漠光伏电站的基本资料、设备设施、施工、验收和运行维护等，光伏组件氨腐蚀试验、动态机械荷载试验，光伏电站气象观测及资料审核、订正，光伏电站跟踪系统及光伏支架的检测，光伏组件电致发光（EL）检测、红外热成像（TIS）检测等。

在光伏发电实证测试方面，为提升光伏部件及系统运行性能评价的准确性，国内外均开展了光伏发电户外实证研究及户外实证平台的建设。依托国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划项目，中国科学院电工研究所、中国电力科学研究院有限公司等科研单位在中国7种典型气候条件、多种光伏发电应用场景下建设了光伏发电系统实证测试平台，实现光伏部件及系统的户外运行性能监测与评价；同时，各发电集团也开展了光伏发电户外实证平台的建设，其中，国家电力投资集团有限公司在黑龙江省大庆市建设了国家光伏、储能实证实验平台，并每半年发布1次监测数据。随着海上光伏发电项目的开展，部分企业已逐步开展海上光伏发电实证，国家电力投资集团有限公司山东分公司发布中国首个近海桩基固定式海上光伏发电实证成果。

未来，户外光伏发电实证技术将实现对更多种类光伏部件、更多类型光伏发电系统及更多“光伏+”项目的测试。

9" 太阳电池中国最高效率

2023年8月和12月，中国可再生能源学会光伏专业委员会（CPVS）分别启动“太阳电池中国最高效率”征集活动，共收到光伏企业、科研单位提交的12份太阳电池及光伏组件光电转换效率检测报告。经CPVS专家委员会审定，产生《2023年太阳电池中国最高效率表》，该表涵盖晶体硅、钙钛矿、钙钛矿/硅叠层、有机和GaAs 5大类太阳电池，共包括8种太阳电池及光伏组件类型，分别为背接触异质结（HBC）单晶硅太阳电池、p-TOPCon单晶硅太阳电池、单结钙钛矿太阳电池、单结钙钛矿光伏组件、钙钛矿/硅叠层太阳电池、单结有机太阳电池、单结有机光伏组件和3结GaAs太阳电池。2023年太阳电池中国最高效率表如表1所示。表中：da为限定辐照面积的简称。

2018—2023年不同类型太阳电池的中国最高光电转换效率进展如图1[20]所示。

由图1可知：与2022年太阳电池中国最高光电转换效率相比，2023年，中国钙钛矿/硅叠层太阳电池的最高光电转换效率取得突破性进展。隆基绿能自主研发的钙钛矿/硅叠层太阳电池光电转换效率达到33.89%，这是目前此类太阳电池光电转换效率的世界纪录。此前该类太阳电池的光电转换效率世界纪录是由沙特国王科技大学于2023年5月创造的33.7%。

晶体硅太阳电池方面，隆基绿能自主研发的HBC单晶硅太阳电池，获得27.09%的光电转换效率，创造了单结晶体硅太阳电池光电转换效率的新世界纪录，这是继2022年隆基绿能创造26.81%的单结晶体硅太阳电池的光电转换效率世界纪录后的又一次突破。隆基绿能的p-TOPCon单晶硅太阳电池的光电转换效率达到25.40%。

钙钛矿太阳电池（光伏组件）方面，中国科学院半导体研究所获得26.00%的单结钙钛矿太阳电池光电转换效率世界纪录；极电光能41片太阳电池串联的单结钙钛矿光伏组件的光电转换效率达到19.50%。

有机太阳电池（光伏组件）方面，上海交通大学取得突破，将单结有机太阳电池的光电转换效率世界纪录提升到19.22%；浙江大学/浙江能丰光电科技有限公司/杭州纤纳联合制作的7片太阳电池串联的单结有机光伏组件（迷你型）的光电转换效率达到15.70%。

GaAs太阳电池方向，江苏宜兴德融科技有限公司将3结GaAs太阳电池的光电转换效率从2017年的34.50%提升到35.50%。

10" 结论

本文从晶体硅、硅片、晶体硅太阳电池及其光伏组件、薄膜太阳电池及其光伏组件、新型太阳电池、光伏发电系统集成与应用、光伏功率变换器及平衡部件、光伏电站全生命周期的数智化技术、光伏发电标准及实证测试、太阳电池光电转换效率等方面对2023年中国光伏技术发展情况进行了系统总结。得到以下结论：

1） 三氯氢硅法（改良西门子法）和硅烷法技术的能耗指标达到国际先进水平，多次装料拉晶（RCz）技术仍是主要的硅棒生产方式，结合颗粒硅料的连续直拉单晶（CCz）技术持续取得进展。

2） n型太阳电池的市场份额快速增加，TOPCon太阳电池大规模量产，HJT太阳电池产能持续增加，BC太阳电池实现批量生产。晶体硅太阳电池、钙钛矿太阳电池、钙钛矿/硅叠层太阳电池、CZTSSe薄膜太阳电池、有机太阳电池等太阳电池的光电转换效率屡创世界纪录。

3） 多层次立体化光伏发电应用体系不断丰富，大型地面光伏电站、分布式光伏电站、海上漂浮式光伏电站、天基/空间光伏发电系统、山地光伏电站等多元化应用模式蓬勃发展。

通过对2023年中国光伏技术发展情况进行梳理后发现，中国光伏技术已步入快速发展的轨道，技术创新能力不断提升，产业链上下游配套能力日益完善，为光伏技术进一步大规模应用提供了坚实的支撑。

未来，中国需要继续加速推进光伏技术创新与产业化升级，同时加快不同类型光伏发电项目的落地实施，不断提高太阳电池、光伏组件的光电转换效率和光伏发电系统的稳定性，并降低平准化度电成本，以支持更加安全、可靠、高效的新型能源体系的建设。

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Overview of China's PV Technology Progress in 2023

Wang Yibo1，Zhao Ying2，Wang Lei3，Wang Wenjing4，Xin Hao5，Li Meicheng6，Mao Meiqin7，Su Jianhui7，Zhang Yanhu8，Dong Yinghua9，Lyu Jun10，Li Hailing1

（1. Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；

2. College of Electronic Information and Optical Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China；

3. State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；

4. Anhui Huasun Energy Co.，Ltd，Xuancheng 242000，China；

5. State Key Laboratory of Organic Electronics and Information Displays，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210023，China；

6. North China Electric Power University，Beijing 102206，China；

7. Energy Research Institute of Hefei University of Technology，Hefei 230009，China；

8. Sungrow Renewables Development Co.，Ltd.，Hefei 230093，China；

9. State Key Laboratory of Renewable Energy Grid-Integration，China Electrical Power Research Institute，Nanjing 210003，China；

10. Nanjing University，China Electrical Power Research Institute，Nanjing 210023，China）

Abstract：In 2023，China's PV technology has developed rapidly. This paper systematically summarizes the development of China's PV technology in 2023 from the aspects of c-Si and silicon wafers，crystalline silicon solar cells and their PV modules，thin-film solar cells and their PV modules，new solar cells，integration and application of PV power generation systems，PV power converters and balance components，digital technology for the entire lifecycle of PV power stations，PV power generation standards and empirical testing，and photoelectric conversion efficiency of solar cells. It objectively depicts the overall map of China's PV technology innovation. The following conclusions have been drawn：1） The energy consumption indicators of the trichlorosilane method （improved Siemens method） and the silane method technology have reached the international advanced level，and the recharged czocharlski technology （RCz） is still the main silicon rod production method. The continuous czochralski monocrystal （CCz） technology combined with granular silicon materials continues to make progress. 2） The market share of n-type solar cells is rapidly increasing，TOPCon solar cells are being mass-produced，HJT solar cell production capacity continues to increase，and BC solar cells are achieving mass production. The photoelectric conversion efficiency of solar cells such as c-Si solar cells，perovskite solar cells，perovskite/c-Si stacked solar cells，CZTSSe thin film solar cells，and organic solar cells has repeatedly set world records. 3） The multi-level and three-dimensional PV power generation application system is constantly enriching，and diversified application models such as large-scale ground PV power stations，distributed PV power stations，offshore floating PV power stations，space-based/space PV power generation systems，and mountain PV power stations are flourishing.

Keywords：PV power generation；solar cells；PV modules；photoelectric conversion efficiency；system integration

收稿日期：2024-05-21

通信作者：王一波（1977—），男，博士、研究员，主要从事可再生能源发电系统及装备技术方面的研究。wyb@mail.iee.ac.cn