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在碳中和的背景下，中国正在主导全球光伏产业链。2023年国内光伏新增装机216.88GW，同比增长148.1%，累计装机规模609.5GW，多晶硅、硅片、电池和组件产量分别达到143万吨、622GW、545GW、499GW，同比增长都超过60%，全球占比80%以上，行业总产值超过1.75万亿元。
从1839年法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特效应(简称光伏现象)算起，世界太阳能的发展有了180多年的漫长历史。
1839年，19岁的法国科学家A.E.贝克雷尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时电流会加强，从而发现“光伏效应”。
1930年，郞格首次提出用“光伏效应”制造太阳能电池，使太阳能变成电能。
1941年，奥杜在硅上发现光伏效应。
1954年5月，美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池，这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池。
1958年，丁守谦领导了提拉硅单晶及测试，并于1959年9月15日，拉制出我国第一颗硅单晶。
20世纪60年代，光伏电池得到了广泛应用，特别是在空间探索领域，用于为卫星、空间站等提供电力。此外，在偏远地区和农村地区，光伏电池也被用于解决电力供应问题。
20世纪70年代，随着世界石油危机的爆发和环保意识的提高，人们开始意识到可再生能源的重要性。在此背景下，光伏技术得到了快速发展，并逐渐从实验室走向商业化。
1990年—2005年，世界光伏组件年平均增长率约15%，光伏技术已经成为一种具有经济竞争力的可再生能源形式
2005年，施正荣在无锡市政府的支持下创办的尚德电力，成为第一家在纽交所上市的光伏企业。此后，中国光伏产业迅速发展，成为全球光伏市场的领导者。
光伏发电原理
光伏本质是以半导体为基础，结合新能源需求应运而生的产业。衡量光伏产业发展状况有两个核心要素：度电成本（LCOE，Levelized Cost of Energy）和光电转换效率（IPCE,Monochromatic Incident Photon-to-electron Conversion Efficiency）。转换效率指光电的转换量，主要考量装机量和系统综合效率乘积，是衡量光伏有效使用率和弃光率减少比例的主要指标。
光伏产业链
按照光伏电池片的材质，可以分为两类：
一类是晶体硅光伏电池，包括单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池。
另一类是薄膜光伏电池，主要包括非晶硅光伏电池、碲化镉光伏电池以及铜铟镓硒光伏电池等。
晶体硅电池相对于薄膜电池起步更早、效率更高。随着技术进步和国内厂商的大规模扩产，晶体硅电池特别是单晶硅电池成了目前的主流。
下面的内容也是以晶体硅电池作为研究对象。
上游包括原料高纯度多晶硅材料的生产，单晶硅和多晶硅的制造，硅片的生产。 中游包括光伏电池，光伏组件（玻璃，支架等）以及逆变电器环节。 下游是光伏发电的应用端，包括光伏电站和分布式发电。
1、硅料
硅料导电性介于导体和绝缘体之间，是一种半导体材料，生产原材料主要是石英砂或者石英石，具有以下3个特性。
阻率特性，硅材料的电阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm之间，高纯未掺杂的无缺陷的晶体硅材料称为本征半导体，电阻率在10Ωcm以上。
P-N结特性，N型硅材料和P型硅材料相连，组成P-N结，这是所有硅半导体器件的基本结构，也是太阳电池的基本结构，具有单向导电性等性质。
光电特性，与其他半导体材料一样，硅材料组成的P-N结在光作用下能产生电流，如太阳电池。但是硅材料是间接带隙材料，效率较低，提高硅材料的发电效率正是目前人们所追求的目标。
硅料要变成硅片，还有一个很麻烦的步骤，就是“长晶”。长晶是利用Czochralski法或者Floatzone法技术，将高纯度的硅料融化成一个大熔液，然后缓慢旋转晶棒，直到它拉出单晶柱。硅料纯度越高，硅片的质量就越好。
硅料纯度主要分为两种，一种是6N标准，也就是纯度99.9999%，还有一种9N标准，纯度99.9999999%。之前P型电池，对纯度要求没那么高，所以主要用6N标准的硅料。芯片的底片也是硅料做的，由于集成度非常高，所以要用9N标准的硅料。不过现在光伏电池在向N型转型，纯度要求也更高了。
硅棒出来后，会经过“滚圆设备”加工成想要的圆形尺寸，最后用切割设备切片，就是硅片。
由于国内硅料企业的大规模扩产，以及海外的贸易壁垒，硅料产量严重过剩，价格下降非常明显。
N型硅料成交价6.5-7万元/吨，平均为6.81万元/吨，大降。
单晶复投料成交价6.1-6.5万元/吨，平均为6.27万元/吨，大降。
单晶致密料成交价5.9-6.2万元/吨，平均为6.04万元/吨，大降。
2、硅片
2010年至2023年，中国光伏硅片产量迅速增长，2023年中国光伏硅片产量达622GW，同比67.5%，连续8年保持全球占比在80%以上，是全球最重要的光伏硅片生产国。
硅片环节行业集中度高，隆基和TCL中环占比近50%。
由于前期利润空间较大，技术门槛不高，投产时间短，硅片制造环节新入局者众多，库存巨大，导致2023年硅片价格大幅下滑，盈利能力大幅下降，中小企业开始出现亏损。
而到了2024年3月中旬，M10单晶硅片成交均价降至1.95元/片，周环比跌幅为4.88%；N型单晶硅片成交均价降至1.87元/片，周环比跌幅为4.10%；G12单晶硅片成交均价降至2.74元/片，周环比跌幅为2.14%。
为了进一步降本促效，硅片呈现大尺寸、薄片化、N型硅片及CCZ技术的趋势。
3、电池
光伏电池一开始是采用Al-BSF技术，在2017年后，单晶PERC电池钝化膜取代了传统的全铝背场，让转化率提高了1%，成为主流，一直到现在都是主流。
不过PERC电池的理论转化率极限值是24.5%，目前量产的转化率平均已经达到23%。
隆基绿能量产转化率已经高达24.2%，晶澳科技也达到23.9%，正泰新能达到23.6%。
到了这个水平，意味着头部玩家已经没有多少增长空间，以目前的基础科学技术，又没办法突破理论极限值。
所以现在行业公认的是N型电池会成为主流，
通威股份已经连续6年电池出货量全球第一，在电池技术路线选择上，根本不存在什么选择，全都做，所有技术路线通威都在布局。
这里顺便说明一下，为什么我们通常看到组装好的电池片都是蓝色的。
准确的说多晶硅光伏电池片呈现蓝色，单晶硅光伏电池一般是黑色的，这是光照下反射薄膜层反射出来的颜色。光伏电池板主要吸收的是可见光中的绿色波长附近的光子，而蓝色波长的光被反射出来了，人的眼睛看到的自然就是蓝色。呈现黑色，是因为太阳光全都吸收了，没有反射，所以人的眼睛看到的就是黑色。
4、组件
组件是光伏产品最后一个环节，起到对电池片进行保护的作用技术难度也是最低的，所有做光伏电池的企业都会自己做组件。这也意味着，所以光伏产业链里面，组件企业是最多的，未来也是最惨的。
出货前四分别是：晶科能源、天合光能、隆基绿能和晶澳科技。
整个组件行业的产能，也一直在爬坡，导致价格下降显著。
共有34家企业参与投标，其中标段1有32家，标段2有33家企业参与。
标段1最低报价为0.795元/W，最高报价为0.929元/W，二者价差为0.134元/W，该最高报价为TOP 5企业。除1家企业低于0.8元/W，2家企业高于0.9元/W，其余企业报价均在0.83元/W以上。
标段2中，最低报价为0.893元/W，最高报价为1.003元/W，价差为0.11元。投标报价中，低于0.9元/W的企业共19家，高于0.9元/W的共有14家。
从投标均价来看，p型组件均价为0.86元/W，N型组件均价为0.907元/W ，二者价差在0.047元。这个报价已经接近企业成本线，二三线厂商面临出局的困境。
5、光伏电站
光伏电站是利用太阳光能、采用光伏电池、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。
按照发电方式的不同，可分为分布式光伏电站和集中式光伏电站。
分布式光伏发电，在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，一般建于户用屋顶、厂房顶和蔬菜大棚等地方，可就近发电、并网、转换、使用，可解决电力在升压及长距离输送过程中的损耗问题。
分布式光伏电压等级低，一般是380V电压并网。分布式光伏具有占地面积小、输送距离近、投资小、建设周期短等特点。
集中式光伏发电，是在沙漠、戈壁、山地、水面等场地集中建设的光伏电站，所获的电力直接并入国家电网，国家电网通过接入高压输电系统供给远距离负荷。应用形式包括大型地面电站、农光互补、林光互补、水光互补项目等。
集中式光伏电压等级高，一般为35KV或110KV电压并网。特点是占地面积大、输送距离远、投资大、建设周期长。
光伏电站投入大，运营周期长，收益主要有以下3点：
电费收益：光伏系统发电，每月均可节约一定的电费，换角度而言即是收入。
卖电收益：用户自用后多余的电可卖给国家，卖电的价格则按照当地燃煤脱硫机组标杆电价。
潜在收益：由于光伏发电来自于可再生能源，没有碳排放，可以申请绿证。1张绿证对应1,000度（1MWh）可再生能源电力，可额外增加约3万元收益。随着欧盟碳关税的落地，后期绿证价格只会越来越高。
6、光伏逆变器
光伏逆变器在整个光伏发电系统中比较重要。
相比光伏制造其他环节，逆变器同质化较低，可维持较高的利润率，同时随着新能源发电量占比快速提升和储能成本大幅下降，储能需求快速爆发，逆变器还拥有储能这一快速爆发的第二成长曲线，成长性更高，且无技术路线风险。
在光伏新增装机、存量项目替换、储能三重需求驱动下，2023/24年全球逆变器需求将达463/568GW，增速64%/23%，此后仍将多年保持在20%左右。 和光伏电池组件一样，国内厂商占据了绝对的龙头地位，全球出货占比超80%。
目前60千瓦以下的小功率组串式逆变器技术含量较低，产品同质化较为严重，但大功率尤其是100千瓦以上的逆变器，并非小功率产品的简单放大，具有一定技术门槛，仅有部分企业能生产。
可生产大功率组串式的企业如华为、阳光电源、固德威等将有更好的发展前景。
国内光伏发展现状
多晶硅、硅片、电池、组件等核心环节产能均已出现阶段性过剩。2023年全球需求约在460GW，而各环节的产能在1000GW左右，是需求的1-2倍，电池组件价格低于1元/W。
供给侧，产业扩张加速推进。过去两年，超两万亿元的巨量资本涌入光伏产业，使得光伏产业各环节的产能扩张已达两至三倍。隆基绿能、晶科能源、天合光能、通威股份等主要光伏龙头企业持续扩产，不少地方加大招商引资力度，将光储产业列为发展重点，在全球的本土化生产导向和高额补贴的双重刺激下，光伏产能不断扩大。 需求侧，我国大基地建设和分布式光伏应用稳步推进，推动光伏与储能装机量的快速提升。不过，国内受特高压输送线路及储能配套限制，电网消纳能力有限，短期内下游光伏装机需求难有跨越式增长。全球多国光伏新增装机同比大涨，欧美国家的固态储能需求近几年来快速释放，部分国家及地区也出台了相应的政策，以推动光伏装机进一步提升。
历经三年的供应链博弈，光伏产业链最终陷入跌跌不休的“价格战”，TOPCon组件价跌破1元/瓦，部分工厂被迫关停。新一轮中小光伏厂商破产潮预计在2024年到来。
产能的扩张，也使得光伏产业链成本下降，技术迭代更新的良性循环。
单晶硅取代多晶硅就是一个典型例子。2016年，单晶硅依然在市场居于弱势地位，甚至一度市占比不超过两成。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面，在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅，然而价格却曾经远低于多晶硅。
单晶硅价格逐渐打平多晶硅，目前市占比已超过90%。
从国内来说，由于除组件外的单瓦投资成本远低于欧美，内地光伏装机需求尤其是集中式需求对组件价格较为敏感，组件价格大跌极大地刺激了内地装机需求，同时大基地项目、可再生能源消费不纳入能耗双控、分布式整县推进等利好政策也推升需求。
从国际市场来说，除欧洲、北美等传统市场外，中东、南美等新兴市场初具规模。2023年最后一个月，京山轻机、振江股份等光伏配套设备企业先后宣布了出海建厂或海外订单进展。
或许各大厂商还在扩产的底气在于，伴随这一轮产能出清，熬出来就是赢家通吃，享受时代的超额红利。
