最新一版的《光伏报告》由来自弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的Simon Philipps博士和PSE Projects公司的Werner Warmuth联合编制。报告探讨了2020年年底德国、欧盟和全球(包括亚洲在内)光伏制造业的关键细节。
在PSE Projects公司的支持下,过去十年间,弗劳恩霍夫太阳能系统研究所一直在定期出版《光伏报告》。报告特别记录了过去几十年来光伏市场、太阳能电池、组件效率以及价格的发展情况。
研究显示,亚洲在全球光伏组件产能中的份额从2010年的82%增至2020年的92%,年产能在这十年间增长了7倍之多。最新版报告的主要发现如下。
2010-2020 ,装机复合年增长率34%
过去十年,全球光伏发电市场快速增长。2010年至2020年,包括离网项目在内的累计光伏装机容量复合年增长率为34%。
2020年,亚洲生产商占到了c-Si光伏组件总产能的95%。中国(大陆)占据领先地位,份额为67%。欧洲贡献了3%的份额;美国/加拿大贡献了2%。
2020年,欧洲在累计光伏装机容量中的份额达到了22%,2019年为24%。相比之下,中国的装机容量占比为33%。
重点看下德国市场,2020年,德国在全球累计光伏装机容量(707.5 GWp)中的占比约为7.6%(53.6 GWp),安装了约200万套光伏系统。2020年,德国的新装机容量约为5 GWp;2019年为4 GWp。2020年,光伏覆盖了德国电力总需求的9.2%,而所有可再生资源的占比约为45%。
太阳电池/组件效率各有突破
实验室电池效率记录为单晶硅的26.7%和多晶硅硅片技术的24.4%。
薄膜技术的最高实验室效率是CIGS(铜铟镓硒)的23.4%和CdTe(碲化镉)太阳电池的21.0%。钙钛矿电池的实验室效率为25.5%,创下记录。
在过去的十年中,商业硅片组件的平均效率从约15%提高到20%。与此同时,CdTe组件的效率从9%提高到19%。
在实验室里,性能最佳的组件是单晶硅组件,效率为24.4%。创纪录的效率表明,在生产层面存在着进一步提高效率的潜力。
实验室里,高密集度的多结太阳电池的当前效率高达47.1%。通过利用聚光器技术,组件效率已达到38.9%。
材料用量下降,关注能源回收
在过去的16年中,由于提高的效率、更薄的硅片、金刚线锯以及更大的硅锭,硅电池的材料用量已从约16克/Wp大幅降至约3克/Wp。
地理位置决定了光伏系统的能源回收期。取决于安装技术和电网效率,北欧的光伏系统需要大约1.2年时间来平衡输入能量,而南方光伏系统可在一年甚至更短的时间内平衡输入能量。
位于西西里岛的一处光伏系统使用的是硅基组件,其能源回收期约为一年,预设寿命为20年,这种系统可以生产的能量20倍于产生这一系统所需的能量。
逆变器
最先进的品牌产品逆变器的效率高达98%及以上。组串式逆变器的市场份额预计为64%。
这些逆变器主要用于150kWp以下的住宅、小型和中型商业光伏系统应用。集中式逆变器的市场份额约为34%,主要用于大型商业和公用事业系统。
市场中还有一小部分(约1%)属于微型逆变器(用于组件)。直流/直流转换器也被称为 "功率优化器",其市场份额预计为整个逆变器市场的5%。
趋势:数字化、重新供电、稳定电网和自用优化的新功能;储能;可取得非常高的效率、设计紧凑的创新半导体(SiC或GaN)的使用;1500V的最大直流串电压。
价格与经验曲线
在德国,一个10-100kWp的典型屋顶光伏系统的价格在1990年约为14000欧元/kWp。至2020年年底,此类系统的价格仅为1990年的7.4%。
30年期间,净价格回归了约92%。
经验曲线(也称为学习曲线)显示,在过去的40年里,组件的累计产能每增加一倍,组件价格就会下降26%。成本下降是规模经济和技术改进的结果。