正如中國光伏行業協會秘書長王世江所言，中國光伏產業在技術創新、產業配套、市場地位等方面持續形成全球競爭優勢，已具備最完整的產業鏈。即將過去的2021年，既是全面平價上網的啟航年，也是踐行“雙碳目標”的起始年，光伏產業技術創新和市場應用迎來新一輪跨越式發展。全球光伏裝機穩步上升，中國更是連續多年穩居全球首位。根據國家能源局發布的數據，截至2021年10月底，我國可再生能源發電累計裝機容量達到10.02億千瓦，突破10億千瓦大關，其中太陽能發電裝機2.82億千瓦。對所有光伏從業者而言，這都是一個了不起的成績。
裝機規模的提升，離不開中央和主管部門政策的推動，離不開社會各界對光伏產業的大力支持，也離不開相關企業和技術人員的辛勤付出。這一年，光伏產業鏈遭遇許多波折，面對著相當復雜的市場環境，也給諸多新技術提供的發展平臺，相關企業更是推出了許多高效新產品。接下來，請跟隨編輯的腳步，細數2021年產業鏈各環節的優秀產品，盤點各環節最高成就。
硅料環節——顆粒硅讓光伏更“綠”
眾所周知，大規模應用光伏、風電等可再生能源是實現碳達峰、碳中和目標的有效途徑。但在許多地區，光伏產業鏈上游的多晶硅仍被視為高耗能產業，受到種種限制。今年下半年各地加強“能耗雙控”，一定程度上導致多晶硅原材料供不應求，價格飛漲，對全年新增裝機規模造成了不可忽視的影響。
如何降低多晶硅提純環節能耗和碳排放?保利協鑫大力推廣的顆粒硅堪稱一劑良方。據介紹，與改良西門子法生產棒狀硅相比，顆粒硅可降低電耗近70%，生產效率更高。同時，顆粒硅的建設周期、生產流程更短，這意味著企業投資強度可降低30%，同時減少約70%的占地面積和68%的工人數量，單位投資年產值增加43%左右。對下游而言，顆粒硅無需破碎即可使用，不易混入雜質，這也便于下游企業實現智能制造。
據介紹，保利協鑫顆粒硅目前已實現萬噸級顆粒硅產能，得到了眾多硅片企業的青睞。未來，他們將建設四大生產基地，多晶硅總產能56萬噸，其中顆粒硅產能50萬噸。相關負責人強調，“近日，保利協鑫顆粒硅已獲得全球第一張由法國國家能源署頒發的碳足跡認證證書，為他們擴大市場規模增添了重要砝碼。相信顆粒硅能讓光伏產業更加綠色低碳，助力碳中和目標早日實現。”
硅片環節——超薄硅片助力產業鏈降本增效
對硅料、硅片環節而言，今年的熱詞無疑是“漲價”。據中國有色金屬工業協會硅業分會統計，單晶復投料價格最高曾達27.5萬元/噸。為了降低生產成本，光伏產業鏈各環節達成共識，開始使用更薄的硅片制作電池、組件，超薄硅片應運而生。
此前一度有觀點認為，210mm及更大尺寸硅片不適合采用170微米以下厚度，否則會出現碎片率上升、良率下降等情況。但在中環股份等龍頭企業看來，一切都不是問題。12月30日晚，中環股份發布P型單晶硅片最新報價，不再提供170微米、
165微米兩種厚度的產品價格，只發布160微米、150微米兩種厚度。顯然，越來越多的電池、組件企業開始接受160μm甚至更薄硅片，降低生產成本。
相關負責人表示，依托工業4.0柔性化制造及自身薄片技術儲備，在原材料價格持續高位的情況下，中環股份加速薄片研發和推廣，通過減薄硅片厚度緩解下游電池、組件客戶的成本壓力，助力光伏產業可持續健康發展。210產品在2021年底已完成由T170向T160的量產轉換，同等條件下硅片出片數增加4.57%，有效降低產業鏈成本。事實上，目前中環技術研發已具備T120生產能力，未來將持續推進T160以下薄片量產，保持210賽道的領先地位。
電池環節——N型電池百家爭鳴
“碳中和”背景下，行業對更高能量密度、更低度電成本的需求進一步提升。由于電池轉換效率是決定組件乃至光伏系統發電效率的關鍵因素，因此，大尺寸N型電池開始得到越來越多業內人士關注。多位技術專家表示，隨著PERC時代紅利的逐步消失，太陽能電池迎來了從P型到N型的轉型關鍵期。從材料角度，N型電池具有雜質少、純度高、少子壽命高、無晶界位錯缺陷以及電阻率容易控制等先天優勢。由于少子壽命高有利于對外輸出電流，因此，在同等光照條件下，N型電池轉換的光能更多，轉換效率更高。毫無疑問，N型電池已經成為后PERC時代光伏行業新的主流選擇。
但N型電池的技術路線并非只有一條。目前，TOPCon和異質結(HJT)成了多數企業的選擇，但ABC等新興技術同樣不容小覷。究竟哪一種技術路線更符合行業發展規律、可以帶來最低度電成本?
對于歷史產能較高的企業，TOPCon是一個不錯的選擇。技術專家表示，TOPCon電池大幅降低了背表面場復合速率和背面金屬接觸復合，實驗室效率可達26%，轉換效率較高，潛力巨大，在生產成本上優勢明顯，有利于實現商業化量產。同時，TOPCon電池可兼容PERC制程，這是它相對于其他N型電池技術最突出的優勢。隨著TOPCon電池技術的工藝、設備和人才日漸成熟，特別是工藝的簡化、銀漿用量以及設備價格的降低，競爭力越來越明顯，度電成本優勢將顯現，其產業化規模將逐步擴大。
晶科能源副總裁錢晶在接受媒體采訪時指出，目前有很多技術路線的發電效率高于PERC，但先進技術還需將其轉換成生產優勢，需要考慮生產良率、工藝可靠性、產能和交貨周期等。從效率上，晶科的TOPCON電池已經可以實現穩定24.5%以上的量產效率，未來將提升至25%。在成本和產品性能上，有非常明確的升級換代，在可靠性方面的優勢也已凸顯。“目前晶科TOPCon被國外認證機構測試確認過的最高效率是25.4%，這是TOPCon大面積電池效率的新世界記錄。我們的高效N型電池技術在一年內創下四次世界紀錄，成為引領行業技術進步的標桿。”錢晶說。
除了幾大龍頭，一些希望“彎道超車”的企業則紛紛布局異質結產線。有專家表示，與其他技術路線相比，異質結電池生產步驟較少，僅制絨清洗、非晶硅鍍膜、TCO膜制備、絲網印刷等4個環節。由于制程工藝少，生產良率更容易控制。在應用方面，除了高轉換效率，高背面率、低衰減、低溫度系數、弱光響應等特性也讓下游用戶大為贊賞。技術人員強調，異質結組件對溫度不敏感，可靠性更好，壽命更長，是提高系統發電量、降低度電成本的有效途徑。
東方日升一直被認為是異質結技術的堅定支持者。相關負責人認為，雖然目前異質結電池、組件的價格比PERC高，但依照他們的成本模型測算，異質結產品在2023可與PERC同價，后續可完全取代PERC。據了解，目前東方日升異質結電池量產平均效率24.6%，最高效率可達24.9%。前不久，經全球領先權威第三方機構TUV南德測試認證，東方日升高效異質結系列組件效率高達23.65%，再次刷新了他們在2021年7月創造的世界紀錄。“未來，異質結加上微晶工藝預計電池效率可達25.2%，未來工藝優化以及疊層鈣鈦礦技術疊加，效率可達28%以上。”
此外，ABC電池這項“黑科技”也不能忽視。據介紹，ABC電池采用背接觸技術，正面無柵線遮擋，消除金屬電極的遮光電流損失，讓入射光線的利用率達到最大，也極大地提升了電池轉換效率。同時，該技術非常適應大尺寸、薄片化時代，量產效率有望達到25.5%，可以有效降低電池、組件中的硅成本，為產業鏈降本增效貢獻自己的力量。
在2021年6月的SNEC展會上，愛旭科技公開展示了自己的ABC電池產品。據悉，該產品正面為全黑色，十分美觀，可與柔性封裝材料結合，完美適配屋頂光伏、BIPV等應用場景。根據愛旭股份在投資者互動中發布的消息，公司珠海基地7GW電池項目已拿到土地，后續將有正式的產品發布。相關負責人強調，未來，新型ABC電池將比PERC電池單瓦成本更低。
組件環節——功率、效率缺一不可
從2016年領跑者項目時期開始，就有企業采用72片版型組件代替60片版型，來滿足降低系統造價、提高收益率的要求。事實證明，大尺寸組件可以減少支架、線纜用量，降低施工成本和運輸成本，提高運維工作效率，從而降低BOS成本，拉低度電成本(LCOE)，幫助項目業主提高收益。
近年來，隨著光伏技術水平不斷提升，組件效率和功率有了較大幅度提升。特別是210mm硅片的發布，讓單塊組件功率超越600W成為可能，也讓光伏行業進行了一次戰略升級。我們注意到，越來越多的企業在新建產能時選擇210mm或更大尺寸向下兼容，滿足產業鏈不斷升級的需求，電力投資企業在集中采購招標時，也傾向于選擇更大尺寸、更高功率的組件產品，500W+組件占比平均超過80%。
今年3月，天合光能發布670W超高功率組件，該組件基于210mm高效PERC電池制造而成，組件效率超過21.6%，刷新了66片版型光伏組件的新紀錄。相關負責人表示，該組件采用210大尺寸電池片，疊加半片技術、MBB技術，提高光照利用率。據悉，670W組件開路電壓約為45.7V，最大短路電流18.5A，屬于典型的“低電壓、大電流”產品，可以充分提升組串功率，減少組串數量，降低系統成本。以1500V系統為例，如采用天合670W組件，即使考慮北方地區-20℃的環境，每串也可以有28塊組件，組串功率可提升34%。如果是相對暖和的地區，每串組件數量還可以更多。
為了解決超高功率產品的適配問題，提升市場占有率，天合光能與多家企業聯合，率先明確組件標準尺寸，并牽頭成立了600W+光伏開放創新生態聯盟。據悉，截至2021年底，聯盟成員已經達到89家，覆蓋硅片、電池、組件、輔材、逆變器、支架、EPC、包裝運輸、投資開發、檢測認證等多個環節，生態日趨完備，210超高功率組件產品終于打通了從生產到應用的全部環節，必將在未來的終端市場應用中嶄露頭角。
與此同時，效率更高的疊瓦技術再度受到各界熱捧。以環晟光伏為例，相關負責人介紹，他們結合不同應用場景推出了多款高效疊瓦組件，滿足客戶需求。針對屋頂分布式項目，環晟的43.33P小版型組件發電效率最高達21.9%，傲視群雄，可以在有限的屋頂面積上安裝最高功率，帶來更多清潔電力。針對大型集中式電站項目，環晟也推出了最高功率670W的超高功率組件，通過低電壓的產品設計，可以減少系統組串數量，更利于項目排布優化，使得樁基礎、支架、線纜等輔材用量明顯下降，從而降低終端系統成本。
據了解，此前業內對疊瓦技術的了解不多，除了專利方面的限制，很多人對疊瓦生產工藝也有擔心。對此，環晟光伏技術人員表示，疊瓦組件是利用激光切片技術將整片電池切割成數個電池小條，并用導電膠將電池小條疊層實現柔性聯結，實現了電池片零片間距，有效提高組件受光面積，提高發電效率。應用特殊的全并聯電路設計，相較傳統組件擁有更好的抗熱斑、抗陰影、抗衰減性能，使得疊瓦組件在實際應用中擁有更長效的高發電量表現。“作為全球最大的高效疊瓦組件制造商，環晟光伏的核心疊瓦專利來自SunPower授權，受到國內唯一合法的專利保護，并在此基礎上申請超過100項專利保護。目前公司疊瓦組件的生產良率與行業一流企業相當，穩居行業前列。”
逆變器環節——更大功率、更低度電成本
光伏逆變器的性能直接影響到太陽能光伏發電系統的發電效率及運行穩定性，同時，也是整個光伏發電系統中多種信息傳遞與處理、實時人機交互的信息平臺，是連接智能電網、能源互聯網的智能化關鍵設備。正如電網系統專家所言，逆變器的質量對光伏系統可靠性、發電效率至關重要，不能因為逆變器價格在系統造價中的占比較低就減少重視。
目前，大型項目招標中的逆變器最低價已經跌破0.1元/W，單機功率則不斷提升。3月18日，陽光電源發布全球功率最大組串逆變器SG320HX，讓整個行業為之震撼。據介紹，SG320HX最大輸出功率352kW，繼網紅產品SG225HX之后，再度刷新1500V組串逆變器功率等級，讓更高功率、更低LCOE成為可能。設計人員表示，對于一座100MW電站，SG320HX方案可節省系統成本1020萬元以上，LCOE降低2%。同時，這款產品在電網友好性方面也做到了極致。SG320HX可在SCR=1.2弱網環境下穩定運行，其快速功率響應技術獲得業內首個且唯一實證，為電力系統穩定運行提供快速支撐。此外，通過光儲深度融合，SG320HX可強化一次調頻，并可實現虛擬同步，更好地滿足電力系統對新能源提出的調頻要求。
此外，SG320HX每串最大輸入電流20A，完美匹配182mm/210mm大尺寸高效組件，且支持最大1.8倍容配比，全面滿足高容配比解決方案的應用。據悉，SG320HX產品目前已經大規模應用于各類應用場景的光伏項目中，欽州大桐12MW項目、賓陽140MW漁光項目、化州中銅120MW項目、湛江20MW漁光項目、河北南大巷70MW漁光互補項目等，部分項目預計可在2021年底并網。
毫不夸張地說，陽光電源將組串式逆變器帶到了300kW+時代，但在他們看來，大組串進程遠未結束。更高電壓等級，更大功率以及匹配更大功率組件帶來更大的組件陣列，都將成為未來市場的發展趨勢和制造企業的白熱化戰場。
支架環節——智能跟蹤大幅提升發電效率
在全球“碳中和”的大背景下，一場由光伏、風電等新能源帶來的風暴正席卷全球。從光伏行業看，除了組件、逆變器等產品不斷升級換代，作為光伏系統“骨骼”的支架也開始更加智能，跟蹤支架應用比例不斷提升。據介紹，全球地面電站中，美國跟蹤支架使用比例約80-90%，新興中東市場占比也達80%以上，中非、北非、歐洲這些地區使用比例也均超60%，法國南部、西班牙地面電站則是幾乎全部采用跟蹤支架，且比固定支架提升發電量15%以上。顯然，在世界各地，跟蹤支架都已經成為電站投資者的重要選擇。
作為連續四年位列全球跟蹤系統出貨量前4名的中國企業，中信博新能源全球跟蹤器累計出貨超10GW，獲得了全球客戶的廣泛認可。10月25日，中信博在杭州發布業內首創的五邊形主梁1P獨立跟蹤系統“天際Ⅱ”。技術負責人指出，隨著組件尺寸不斷增大，不僅導致組件迎風面積增加，風致共振效應更加顯著，組件自身強度和抗風能力都可能下降，也使得跟蹤系統體型系數增大，單排陣列長度大大延長。為此，中信博天際Ⅱ跟蹤系統將最大工作風速提升至22m/s，提升20%工作抗風能力的同時，還能帶來20%發電量提升。而業內首創的五邊形界面主梁，使天際Ⅱ的產品穩定性大幅提升，立柱跨距進一步增大，能夠使立柱基礎梳理降低30%以上，每MW立柱少于180根。
上述負責人進一步表示，通過加持中信博最新一代人工智能光伏跟蹤解決方案的天際Ⅱ，還可憑借真實地形下的跟蹤控制策略、基于實時氣象數據的云層策略、針對雙面組件+跟蹤器的雙面策略以及與直流匯流箱、組串式逆變器的直流側發電共享參數的反饋控制策略，輕松應對真實電站環境中的各種地形、天氣、地貌條件，提升系統發電效率和發電量，為業主帶來更高收益。
輔材環節——接線盒也有大能量
據統計，年初至今，電力投資企業發布的招投標中，約80%采用500W+大尺寸、高功率光伏組件。從相關企業提供的資料看，基于大尺寸硅片的電池、組件產品，其最大短路電流會有明顯提升。其中，182mm電池的最大短路電流接近
15A，210mm電池的最大短路電流超過18A，對應接線盒要滿足最大短路電流25A、30A的要求，傳統配件不再適用。
15A，210mm電池的最大短路電流超過18A，對應接線盒要滿足最大短路電流25A、30A的要求，傳統配件不再適用。
為了解決這一問題，包括接線盒在內的各類輔材企業積極開發新產品、新技術，應對大電流帶來的考驗，在提高生產效率的同時對生產效率、系統效率進行優化。以澤潤新材料為例，他們力推的“XBox”產品采用細長設計，可用于雙面組件、半片組件、疊瓦組件等。在二極管單芯片的配置下，其額定電流最大可達30A，最大反向電流40A，完美適配高功率、大電流組件和1500V系統解決方案。“實踐證明，單芯片方案會大幅提升產品可靠性，降低使用、售后風險。考慮到目前整個半導體行業都處于芯片短缺狀態，單芯片方案可以直接提升供貨能力。”
這么多新技術、新產品，誰才是2021年光伏產業鏈上最耀眼的明星?哪些解決方案可以在碳達峰、碳中和進程中發揮更大作用?2022年1月6日，“光能杯”跨年分享會暨2021年度光能杯頒獎典禮將在蘇州舉行，讓我們共同期待哪些企業、哪些產品將得到這份年度殊榮!
