2020-2030年中国光伏产业链各环节关键指标分析(附多晶硅环节电耗、水耗、能耗、硅单耗；还原余热利用率；组件功率及平均转换效率)[图]

    一、光伏产业链

    光伏产业链包括硅料、铸锭（拉棒）、切片、电池片、电池组件、应用系统等6个环节。上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。

光伏产业链

资料来源：智研咨询整理

    二、光伏产业链各环节关键指标

    （一）多晶硅环节

    多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

    1、还原电耗

    智研咨询发布的《2021-2027年中国光伏行业市场研究分析及投资决策建议报告》显示：多晶硅还原是指三氯氢硅和氢气发生还原反应生成高纯硅料的过程，其电耗包括硅芯预热、沉积、保温、结束换气等工艺过程中的电力消耗。随着市场对单晶产品需求的增大，2020年中国多晶硅平均还原电耗为49kWh/kg-Si，较2019年有小幅下降，未来随着气体配比的不断优化、大炉型的投用和稳定生产、以及单晶厂家对于菜花料的试用，还原电耗仍将呈现持续下降趋势，预计到2030年还原电耗有望下降至44kWh/kg-Si。

2020-2030年中国多晶硅环节还原电耗走势（单位：kWh/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    2、冷氢化电耗

    冷氢化技术是把多晶硅生产过程中的副产物四氯化硅(SiCl4)转化为三氯氢硅(SiHCl3)的技术，其电耗包括物料供应、氢化反应系统、冷凝分离系统和精馏系统的电力消耗。2020年中国冷氢化平均电耗在5.3kWh/kg-Si左右，同比下降3.6%，预计到2030年有望下降至4.7kWh/kg-Si以下。

2019-2030年中国多晶硅环节冷氢化电耗走势（单位：kWh/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    3、综合电耗

    综合电耗是指工厂生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力，包括合成、电解制氢、精馏、还原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗。2020年中国多晶硅平均综合电耗已降至66.5kWh/kg-Si，同比下降5%。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等，预计至2030年有望下降至60kWh/kg-Si。

2019-2030年中国多晶硅环节综合电耗走势（单位：kWh/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    4、水耗

    水耗是指生产单位多晶硅产品所需要补充的水量，水的消耗主要包括蒸发、清洗等。2020年，多晶硅平均水耗在0.12t/kg-Si的水平，同比下降7.7%；预计到2030年，通过余热利用降低蒸发量，精馏塔排出的物料再回收利用降低残液处理水耗等措施，耗水量降至0.09t/kg-Si。

2019-2030年中国多晶硅环节水耗走势（单位：t/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    5、蒸汽耗量

    蒸汽耗量是指生产单位多晶硅产品外购蒸汽量，不考虑还原炉余热利用所产生的蒸汽（该能量已通过电力的形式计入）。2020年企业蒸汽耗量均值为23kg/kg-Si左右，同比下降17.9%，随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系统优化等，预计2030年企业蒸汽耗量将降至18kg/kg-Si。

2019-2030年中国多晶硅环节蒸汽耗量走势（单位：kg/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    6、综合能耗

    多晶硅综合能耗包括多晶硅生产过程中所消耗的天然气、煤炭、电力、蒸汽、水等。2020年多晶硅企业综合能耗平均值为11.5kgce/kg-Si。随着技术进步和能源的综合利用，预计到2030年预计可降到9.6kgce/kg-Si。

2020-2030年中国多晶硅环节综合能耗走势（单位：kgce/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    7、硅单耗

    硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量，主要包括合成、氢化工序，外购硅粉、三氯氢硅、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算，外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算，从总量中扣除。近5年，中国硅单耗变化幅度不大，2020年硅耗在1.1kg/kg-Si水平，基本与2019年持平，随着氢化水平的提升，副产物回收利用率的增强，预计到2030年将降低到1.07kg/kg-Si。

2019-2030年中国多晶硅环节硅单耗走势（单位：kg/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    8、还原余热利用率

    还原余热利用率是指回收利用还原工艺中热量占还原工艺能耗比。2020年中国多晶硅还原余热利用率平均水平在80.5%，随着多晶硅工厂大炉型的使用以及节能技术的进步，余热利用率有望进一步提升，预计2030年还原余热利用率为82.5%。

2020-2030年中国多晶硅环节还原余热利用率走势

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    9、三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本

    2020年中国投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本已降至1.02亿元/千吨的水平；预计到2030年三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本为0.89亿元。

2020-2030年中国三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本走势（单位：亿元/千吨）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    （二）硅片环节-拉棒电耗

    单晶拉棒电耗是指直拉法生产单位合格单晶硅棒所消耗的电量，可以通过改善热场、保温性能、提升设备自动化、智能化程度、提高连续拉棒技术等方法，降低拉棒生产电耗。

    2019年中国拉棒平均电耗水平为29.1kWh/kg-Si；2020年中国26.2kWh/kg-Si（方棒）；预计到2025年，中国硅片拉棒电耗有望下降至21.4kWh/kg-Si。

2019-2025年中国硅片拉棒电耗走势（单位：kWh/kg-Si）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    （三）电池片环节

    太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类，其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片；单晶硅的效率较多晶硅也有区别。

各种晶硅电池名称缩写及释义对照表

资料来源：智研咨询整理

    2020年中国规模化生产的P型单晶电池均采用PERC技术，平均转换效率达到22.8%，较2019年提高0.5个百分点；采用PERC技术的多晶黑硅电池片转换效率达到20.8%，较2019年提高0.3个百分点；常规多晶黑硅电池则转换效率约19.4%，较2019年提升0.1个百分点；铸锭单晶PERC电池平均转换效率为22.3%，较单晶PERC电池低0.5个百分点；N型TOPCon电池平均转换效率达到23.5%，异质结电池平均转换效率达到23.8%。预计未来随着生产成本的降低及良率的提升，N型电池将会是电池技术的主要发展方向之一。

2020-2030年中国各种光伏电池技术平均转换效率变化趋势

资料来源：智研咨询整理

    （四）组件环节

    2020年中国中国光伏产业BSF多晶黑硅组件(157mm)、PERCP型多晶黑硅组件、PERCP型铸锭单晶组件的功率分别为345W、415W、445W；PERCP型单晶组件、PERCP型单晶组件(182mm)、PERCP型单晶组件(210mm)的功率分别为450W、540W、540W；TOPCon单晶组件、异质结组件、IBC组件(158.75mm)的功率分别455W、460W、350W；MWT单晶组件功率为465W，未来几年，随着技术的进步，各种类型组件功率基本上以≥5W/年的增速向前推进。

2020-2030年中国不同类型光伏组件功率变化趋势

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理
（注：1、本指标均以采用9BB电池片的单玻单面组件为基准，双面组件只记正面功率；2、P型单晶组件（210mm）以55片为基准，IBC组件以60片为基准，MWT组件以78片为基准，其他组件均以72片为基准；3、非特殊注明，均以166mm尺寸电池为基准。2020年MWT组件采用PERC电池技术及162mm尺寸电池片；2021年将采用TOPCon电池技术及166mm尺寸电池片；4、除异质结组件外，以上其他组件均为半片组件。）

    （五）薄膜太阳能电池/组件

    1、CdTe薄膜太阳能电池/组件转换效率

    薄膜太阳能电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合（BIPV）等特点，目前能够商品化的薄膜太阳能电池主要包括铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe），砷化镓（GaAs）等。

    2020年碲化镉CdTe小电池片实验室最高转换效率为20.2%，碲化镉CdTe组件量产最高转换效率为16.0%，碲化镉CdTe组件量产平均转换效率为15.1%；预计2021年有望提升。

2020-2030年中国CdTe薄膜太阳能电池/组件转换效率变化趋势（单位：%）

资料来源：工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、智研咨询整理

    2、CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率

    铜铟镓锡(CIGS)薄膜太阳能电池，一般采用玻璃材质衬底，也可以采用柔性衬底（如不锈钢箔等）。2020年中国CIGS小电池片（≤1cm2孔径面积）实验室最高转换效率为23.2%。量产的玻璃基CIGS组件（面积为1200╳600mm2）最高转换效率约17.6%，平均转换效率（面积为1200ⅹ600mm2）已提升至16.5%。柔性CIGS组件（≤1m2开口面积）最高转换效率为17.3%，量产平均转换效率16.1%；预计2021年中国CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率、小电池片实验室最高转换效率、玻璃基组件量产最高转换效率、玻璃基组件量产平均转换效率、柔性组件最高转换效率、柔性组件量产平均转换效率分别有望达到23.5%、18.2%、17.4%、18.0%、17.0%。

2020-2030年中国CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率变化情况（单位：%）

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