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技术上扬长避短,突破晶硅电池极限效率——专访上海交通大学沈文忠教授
168 2025-05-19


中国粉体网讯  由中国粉体网主办的“2025国际硅材料产业展览会”于4月23-25日在南京国际博览中心成功举办。展会期间,我们邀请到上海交通大学沈文忠教授做客“对话”栏目,畅谈太阳能光伏产业化前沿技术及发展。




中国粉体网:您怎么看待当下的太阳能光伏产业?您认为产业发展趋势和前景如何?


沈教授:光伏产业在过去20年的发展历程跌宕起伏,如今又陷入新的低谷。回顾这20年,行业曾多次经历低谷,但每次低谷过后都能迎来快速发展,因此我对光伏行业的前景依然充满信心。


你或许会问,这种判断的依据是什么?为实现“双碳”目标,光伏发电在全社会用电量中的占比必须达到50%以上。目前,光伏发电占比虽已达8.5%,但距离50%的目标仍有巨大的发展空间。


那么,这份信心究竟从何而来?我认为,最大的底气在于光伏发电不仅绿色环保,更重要的是,其成本已成为全球最低,远低于火电和水电成本。


由此可见,光伏行业的发展前景十分广阔。一方面,有政策的大力支持;另一方面,经过过去20年的发展,光伏产业已取得了令人瞩目的成绩。尤其是在136号文推动电价全面市场化交易后,光伏行业如同成年独立的个体,摆脱了对补贴和电网支持的依赖,能够依靠市场化交易实现自主发展。虽然当下可能会经历一些阵痛,但从长远来看,未来20年乃至更长时间,光伏行业必将迎来持续向好的发展,值得我们满怀信心期待。


中国粉体网:沈教授,您认为TOPCon、HJT、BC等当前主流技术,在未来3-5年能否突破效率瓶颈?要实现突破要做哪些技术方面的创新?


沈教授:这三种技术是当前行业内的热门技术,各企业间存在争论,都宣称自家技术更为优异。事实上,每种技术都独具特点,而各企业也都致力于提升效率、降低成本。由此,我们可以看到行业呈现出一种良性竞争、蓬勃发展的可喜局面。关于每种技术的突破路径,在此就不一一详述了。


正如我在报告中提及的,我认为未来两三年,这三种技术将走向融合发展。这三种技术各有优劣,通过融合其优缺点,有望使晶硅电池的量产极限效率达到27.5%左右的水平。从理论上来说,三种技术的融合发展,正是实现晶硅电池终极技术方案的关键所在,并且预计在两三年内就能看到成果。


目前,国内外已有众多企业布局相关研发工作。今年,行业更是创造了27.8%的新的世界纪录。尽管这种融合发展是一个全新概念,但在过去一年中,其发展势头极为迅猛。


大家都已充分认识到,这三种技术的融合发展是必然趋势。而这项技术能够如此快速地推进产业化,主要得益于国内已搭建起完善的产业化平台。这使得企业开展融合发展变得更为便捷。从全产业链来看,无论是装备、材料、制造,还是智能制造环节,都已迈入全新发展阶段,为技术的融合与产业化提供了有力支撑。因此,相较于以往推广一项技术可能需要三五年甚至更长时间,此次三种技术的融合发展或许在两三年内,甚至不到两年就能实现。


中国粉体网:光伏+储能被视为前沿的能源产业破局之道,对此您怎么看?您认为二者有哪些融合发展的途径?


沈教授:是的,正如刚才所提到的国家136号文推动了光伏市场化交易。然而,光伏能源“靠天吃饭”,受太阳光照影响,发电具有较大的波动性。因此,光伏作为一种高性价比的能源产品,只有与储能相结合,才能实现更稳健的发展。在136号文发布后,光伏与储能协同发展的趋势,将为储能行业带来重大发展机遇。


我认为,储能的发展主要有两种路径。其一,是电化学储能,可应用于低碳园区甚至零碳园区的建设,通过虚拟电厂智能化调配等相关技术实现高效运作。其二,是与氢能相结合。氢能作为热门的二次能源,利用光伏产生的低价电力(甚至是弃电,成本可低至每度电一毛钱以下)来制取氢气,并进一步合成氨、醇类等合成燃料。这些合成燃料不仅实现了零碳排放,环保优势显著,而且性价比高,能够替代传统化石能源,为未来运输等行业的发展提供助力。以上便是储能发展的两种重要方式。


中国粉体网:那么除了储能,光伏产业还有哪些技术革新趋势?


沈教授:我认为,当前光伏发展面临的最大挑战在于,光伏发电的优先考量不再是单纯追求发电量最大化。我们知道,光伏发电量最大的时段通常在中午,但在中国许多地区,乃至国外部分地区,此时的光伏电力往往只能作为补充,甚至会出现负电价的情况。


这一现状促使光伏发电的安装场景发生了新的变化,不再局限于传统的最佳倾角安装方式。例如,在土地资源极为宝贵的东部地区,竖装可能是一种非常好的选择。东部地区应用场景丰富,竖装模式具备广阔的发展空间。得益于双面电池技术,无论是晶硅电池还是其他类型电池,都能够实现双面发电。采用竖装方式,在早晚时段也能有效发电,更好地满足电网的用电需求,实现电力供需的合理匹配。这种应用场景的转变,正成为光伏发展的新趋势。


当然,追求高效率与高发电能力始终是光伏发电的核心目标,也是行业发展的永恒主题。在提升效率、提高双面发电率的同时,进一步降低成本同样至关重要。未来,集成电池技术有望成为行业发展方向,因为该技术能够突破晶硅电池29.4%的理论效率极限,将发电效率提升至30%以上。目前,相关研发工作正在快速推进,但距离实现大规模产业化,预计仍需五年以上时间。


中国粉体网:沈教授,目前智能制造十分活跃,您认为它能给太阳能光伏产业化带来哪些发展助力?企业应该如何取舍这方面的建设?


沈教授:在光伏领域,自动化与智能化发展的话题由来已久。光伏行业能实现如此高的性价比,很大程度上得益于在自动化层面的大量投入。如今,几乎所有光伏装备都实现了自动化运作。以光伏生产为例,设备运转速度可达每小时一万片以上,部分环节甚至能达到每小时两三万片。在这样大规模的生产流程中,自动化与智能化发挥着关键作用。基于此,行业内相继打造了众多黑灯工厂、无人工厂,甚至是灯塔工厂,充分展现了自动化与智能化的深度应用成果。


未来,人工智能与光伏的融合将成为必然趋势。一方面,人工智能在光伏制造环节已有广泛应用;另一方面,其在光伏安装及运维环节同样潜力巨大。在智能化应用场景中,不仅涵盖数据采集,还包括结合天气情况进行的智能决策。


正如前文所说,随着光伏市场化交易的推进,电价将呈现出随时间波动的特点。这就要求我们通过虚拟电厂智能化手段,将发电量控制与市场化交易价格紧密关联起来。可以预见,未来光伏发电的市场表现将如同股票市场,会因政策调整、天气变化和时间推移而产生波动。因此,在自动化基础上进一步深化智能化发展至关重要。尤其是在全面推进市场化交易后,光伏行业的智能化发展必将迎来更为广阔的空间。


中国粉体网:采访到此结束,感谢沈教授接受我们的采访。

沈教授:好,谢谢大家。