碳中和光伏產業(yè)全面分析：全球 6000 億，中國 2400 億

今天我們開始講碳中和系列，第一講是光伏，本篇主要講市場和光熱，下篇講光伏上游硅料硅片

一、市場

1． 三大優(yōu)勢轉換效率最高、儲量最大、成本下降最快、能源大三角

工業(yè)革命的核心是能源轉換的革命，可再生并不是能源革命的關鍵因素，能源革命的關鍵是轉換效率提升，人類目前所利用的能源類型，除核能外其本質來源都是太陽，化石能源煤炭石油是植物光合作用吸收太陽能儲存于有機體的殘留，風能是大氣受熱不均產生的對流，生物質能、水能本質上都是太陽能通過二次或多次轉換而來，在核聚變遲遲無法突破核裂變安全性太低的情況下，根據(jù)第一性原理，只有光伏是直接將太陽能轉換為電能，轉換效率最高！

每年到達地球表面的太陽能約有 130 萬億噸標準煤，相當于全球石油儲量 400 倍、煤炭儲量 300 倍，太陽系 50 億年壽命可以認為是取之不盡，用之不竭，儲量最大，若將撒哈拉沙漠全部安裝太陽能電池板便足以供應全球目前用電量

度電成本下降最快全球光伏平均度電成本由 2010 年 0．378＄／kWh 下降至2019 年 0．068＄／kWh 降幅高達82％，2021年4月沙特 600MW 光伏 IP 項目中標價低至 1．04美分／kWh 折合人民幣大約 7 分／度

中國實現(xiàn)碳中和需要光伏－特高壓－新能源車能源大三角，對應清潔能源生產－傳輸－儲能利用循環(huán)體系

2． 原理半導體光電特性

光伏是利用半導體的光生伏特效應（Photovoltaic Effect）而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術，啥叫半導體、能帶、PN結、光電特性等等請參考半導體全面分析（一）兩大特性，三大政策，四大分類！

半導體摻入Ⅴ族元素（磷P砷As），V族元素相比Ⅳ族的外層電子多出一個，多出的電子能夠作為導電的來源，這種摻雜手段被稱為N（Negative）型摻雜
如果摻入Ⅲ族元素（如硼B(yǎng)氟化硼B(yǎng)F2），Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外層電子少一個，這種缺少電子的空位被稱為空穴，空穴同樣能夠導電，對應的摻雜手段被稱為P（Positive）型摻雜

當太陽光照射在表面，PN結附近的電子吸收能量變?yōu)橐苿拥淖杂呻娮樱瑫r在原來的位置形成空穴，當連接電池正負極形成閉合回路時，自由電子受到內電場的力從N區(qū)經過導線向P區(qū)移動，在外電路產生電流

對太陽光譜分析，99％ 能量集中在 0．22～1．2um 波段，其中可見光 43％，紅外線 48．3％，紫外線 8．7％，從光電轉換效率來看，光伏電池最佳材料是禁帶寬度為 1．5eV 的半導體，我們來挑一挑 1．1～2．0eV 范圍內的材料

硅、砷化鎵、磷化銦、碲化鎘為最理想的半導體光伏材料，其中碲化鎘能帶特征好，砷化鎵高溫特性好，硅工藝成熟度好