碳中和光伏产业全面分析：全球 6000 亿，中国 2400 亿

今天我们开始讲碳中和系列，第一讲是光伏，本篇主要讲市场和光热，下篇讲光伏上游硅料硅片

一、市场

1． 三大优势转换效率最高、储量最大、成本下降最快、能源大三角

工业革命的核心是能源转换的革命，可再生并不是能源革命的关键因素，能源革命的关键是转换效率提升，人类目前所利用的能源类型，除核能外其本质来源都是太阳，化石能源煤炭石油是植物光合作用吸收太阳能储存于有机体的残留，风能是大气受热不均产生的对流，生物质能、水能本质上都是太阳能通过二次或多次转换而来，在核聚变迟迟无法突破核裂变安全性太低的情况下，根据第一性原理，只有光伏是直接将太阳能转换为电能，转换效率最高！

每年到达地球表面的太阳能约有 130 万亿吨标准煤，相当于全球石油储量 400 倍、煤炭储量 300 倍，太阳系 50 亿年寿命可以认为是取之不尽，用之不竭，储量最大，若将撒哈拉沙漠全部安装太阳能电池板便足以供应全球目前用电量

度电成本下降最快全球光伏平均度电成本由 2010 年 0．378＄／kWh 下降至2019 年 0．068＄／kWh 降幅高达82％，2021年4月沙特 600MW 光伏 IP 项目中标价低至 1．04美分／kWh 折合人民币大约 7 分／度

中国实现碳中和需要光伏－特高压－新能源车能源大三角，对应清洁能源生产－传输－储能利用循环体系

2． 原理半导体光电特性

光伏是利用半导体的光生伏特效应（Photovoltaic Effect）而将光能直接转变为电能的一种技术，啥叫半导体、能带、PN结、光电特性等等请参考半导体全面分析（一）两大特性，三大政策，四大分类！

半导体掺入Ⅴ族元素（磷P砷As），V族元素相比Ⅳ族的外层电子多出一个，多出的电子能够作为导电的来源，这种掺杂手段被称为N（Negative）型掺杂
如果掺入Ⅲ族元素（如硼B氟化硼BF2），Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外层电子少一个，这种缺少电子的空位被称为空穴，空穴同样能够导电，对应的掺杂手段被称为P（Positive）型掺杂

当太阳光照射在表面，PN结附近的电子吸收能量变为移动的自由电子，同时在原来的位置形成空穴，当连接电池正负极形成闭合回路时，自由电子受到内电场的力从N区经过导线向P区移动，在外电路产生电流

对太阳光谱分析，99％ 能量集中在 0．22～1．2um 波段，其中可见光 43％，红外线 48．3％，紫外线 8．7％，从光电转换效率来看，光伏电池最佳材料是禁带宽度为 1．5eV 的半导体，我们来挑一挑 1．1～2．0eV 范围内的材料

硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉为最理想的半导体光伏材料，其中碲化镉能带特征好，砷化镓高温特性好，硅工艺成熟度好