电子离合器
摘要：化石能源燃烧发电过程是我国CO2排放的主要来源之一。在碳中和、碳达峰的“双碳”目标下，大力发展可再生能源等低碳或零碳能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统，成为能源领域技术变革的战略方向，其中光伏发电是公认的我国未来可再生能源发电的主要方式之一。本文重点对我国光伏发电的开发现状、存在问题、关键技术、未来趋势及发展策略等进行简要论述，分别对晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池（硅基、砷化镓、铜铟镓硒、碲化镉）、钙钛矿太阳能电池、其他新型太阳能电池（有机、染料敏化、量子点）等关键技术进行了详细论述，以期为我国光伏发电产业的快速发展及高效安全的清洁能源新体系构建提供方向引导。 关键词：可再生能源；光伏发电；关键技术；未来趋势；发展策略
随着环境问题的日益突出，传统能源转型的问题受到了世界广泛关注，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，我国政府明确表态二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。以此为背景，我国将新能源产业作为“十四五”期间的重点工作之一。太阳能光伏产业作为新能源产业结构体系中发展较为成熟的产业，在碳中和背景下的规模将
进一步扩大，并成为“双碳”目标得以实现的重要保证[1]。太阳能光伏产业的发展是我国推动能源结构转型的重要保障，随着环境问题日益严峻，我国通过优化产业结构体系加快太阳能光伏产业的发展，在不断出台保障政策的同时，产业规模不断扩大，相关技术体系日益完善，产业配套更加健全。
1光伏发电现状及存在问题
2020年我国可再生能源开发利用规模达6.8亿吨标煤，居世界第一，相当于替代煤炭量约10亿吨，减少CO2排放量约17.9亿吨。可再生能源发电量为2.2万亿千瓦时，占全社会用电量的29.5%，发电装机总规模9.3亿千瓦，占总装机比重42.4%。其中水电3.7亿千瓦、风电2.8亿千瓦、光电2.5亿千瓦、生物质发电2952万千瓦，分别连续16年、11年、6年及3年居全球第一。总体来讲，我国整体可再生能源利用水平持续提升，发电成本不断下降，技术装备水平大幅提升，光电、风电、水电等多项技术位居世界前列。光伏产业已成为我国最具核心竞争力的战略新兴产业之一，光伏发电将成为我国未来发电的主要方式之一。2020年我国光伏新增并网装机容量48.2GW，同比增长60%，累计并网装机容量253GW，新增和累计装机容量均为全球第一。2020年我国光伏发电量0.26万亿千瓦时，约占全国全年总
发电量的3.5%，光伏利用率98%。光伏累计发电量近0.93万亿千瓦时，折合标煤2.9亿吨，减排CO27.4亿吨。我国光伏领域多项技术位居世界第一，不断刷新电池效率世界纪录，光伏产业占世界主导地位，为全世界供应了超过90%的硅片、超过70%的电池片及组件。近十年来光伏发电成本不断下降，发电项目单位千瓦平均造价下降了75%左右。
2关键技术及未来趋势
2.1晶硅太阳能电池
当前我国晶硅太阳能电池技术最成熟，应用最广，占据主要市场份额。2020年我国多晶硅产量39.2万吨，硅片产量约161.3GW，电池片约134.8GW，组件约124.6GW。当前多晶硅1kgSi平均还原电耗为49kWh、平均综合电耗为66.5kWh、平均综合能耗11.5kg标煤，且未来随着技术进步均将进一步下降。在成本方面，2020年万吨级三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本约为1.02亿元/千吨，新投电池片生产线设备已基本国产化，投资成本约为22.5万元/MW，组件生产线设备已全部实现国产化，投资成本约为6.3万元/MW。未来随着电池光电转换效率的提高、设备性能及产能的提升，成本将进一步降低。目前已开发多种晶硅太阳能电池，其中单晶硅实验室太阳能电池最高光电转化效率为26.1%，异质结
硅（HJT）26.7%，多晶硅为23.3%。
2.2薄膜太阳能电池
哺乳衫
薄膜太阳能电池相比晶硅太阳能电池具有材料消耗少、能耗低、成本低、可柔性、重量轻、弱光性好、可透光等优势，在BIPV、分布式电站、移动电源、便携式可穿戴等领域具有广阔的应用前景，目前占据10%左右的市场份额。传统的薄膜太阳能电池主要包括硅基、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）等。硅基薄膜太阳能电池包括非晶硅、微晶硅等薄膜太阳能电池，但当前相比晶硅太阳能电池从电池性能及成本上无明显优势，技术提升空间相对较为有限。GaAs具有最高的转换效率、带隙合适、吸收效率高、抗辐照能力强、耐高温等优点，在空间应用、无人机等领域具有很大的发展前景。目前单结单晶及薄膜GaAs电池实验室最高光电转换效率分别为27.8%及29.1%。
3未来发展策略
线性相位
我国光伏发电目前多项技术世界领先，但对于实现“双碳”目标及未来能源体系转型，仍要大力推进现有技术的创新及下一代太阳能电池关键核心技术的开发。一方面需要大力推进
现有晶硅太阳能电池包括PERC技术等，提高效率、降低成本、开发双面PERC技术等，充分发挥晶硅太阳能电池在大规模并网光伏电站、装机容量等方面的优势，同时加快TOPCon、HJT、叠层等晶硅太阳能电池新技术开发，突破技术瓶颈，提高技术成熟度、增加产能、降低成本等[2]ca3780>缺氧池。另一方面要着重加快薄膜太阳能电池CIGS、CdTe等的提效降本、工艺技术进步、设备性能提升、量产产能等，同时开发材料替代技术、电池循环回收技术等，加速薄膜太阳能电池市场份额的大幅提升及在BIPV、分布式电站、移动电源等领域的大规模应用。对于具有产业化前景的PSC，需大力推动加速其产业化进程，加快电池长期稳定性、大面积工艺、设备产线、工程示范、规模化量产等核心技术突破，积极开发新型高效叠层太阳能电池关键技术、大面积制备工艺、组件量产、设备产线等。
4结语及展望
实现碳中和是我国重大发展战略目标，碳中和倒逼能源体系清洁化转型、产业技术变革升级、促进社会全面绿转型，对于能源领域是挑战更是重大机遇。在国家科技的顶层设计及战略引领下，在社会经济能源安全正常保障的前提下，大力推动光伏技术快速发展，自主创新开发新一代颠覆性变革技术，为构建高效安全的清洁能源新体系奠定技术基础，在实践中不断前行，将为我国碳中和目标的实现提供重要支撑。
参考文献
[1]叶红,程露,何嘉琪,等. "碳中和-新乡村"视角下广东乡村分布式光伏构建模式探索[J]. 南方建筑,2021(4):74-81.
[2]何杨,何继江,姜希猛. 碳中和愿景下,光伏项目招标模式探究[J]. 中国能源,2021,43(10):36-40,62.
