太阳能光伏 (PV) 市场洞察：2025-2037 年全球生产趋势、贸易分析及领先公司

光伏组件制造能力对比分析：

多晶硅生产自上而下分析

高纯度多晶硅通常通过精炼冶金级硅获得，冶金级硅用于制造太阳能晶片、有机硅、半导体和铝合金。为了确保供应和纯度，MGS供应商通常会进行后向整合，并拥有相当一部分石英矿。此外，MSG加工通常属于能源密集型产业，因此必须在电力资源丰富且价格低廉的地区生产，例如马来西亚、挪威、美国和中国新疆地区。目前，中国占据全球MGS产能的70%以上，占据该市场的主导地位，其中十家中国公司占据国内产能的35%，而排名前五的公司约占25%。

主要的MGS生产地点及生产能力（千公吨）

数据来源：美国能源部

北美主要竞争者MGS产量（2022年）

多晶硅的主要用途是光伏（占需求的80%），另一个用途是半导体和消费电子产品。尽管多晶硅生产技术多种多样，但两种通用方法占据了最大的市场份额。流化床反应器 (FBR) 法占市场份额的 3%-5%，西门子化学气相沉积法占 90%。西门子工艺需要将硅烷前体或气态三氯硅烷 (TCS) 通入加热的硅丝。回收的化合物进一步加工合成多晶硅。几乎所有的多晶硅生产能力都集中在 10 个国家/地区，其中中国占全球产能的 72%。

中国关键供应的存在对包括多晶硅在内的零部件成本至关重要。根据美国能源信息署 (EIA) 的数据，多晶硅价格从 2020 年 6 月的 6.27 美元/公斤上涨了三倍，至 2021 年 6 月的 28.46 美元/公斤。这是由于硅片和电池制造产能扩张导致的供需失衡。随着多晶硅成为关键瓶颈，电池和硅片生产商等下游实体一直在战略性地囤积多晶硅供应，以满足预期需求，这主要得益于中国公用事业规模的太阳能项目激增。根据已公布的项目数据，预计未来几年多晶硅产能将翻番。一些新建工厂的年产能为 3 万至 7 万吨，预计未来还将建设年产能超过 10 万吨的工厂。

中国企业一直热衷于通过在土地、电力和劳动力成本低廉的地区建立生产设施来降低多晶硅价格。包括内蒙古、青海、四川，尤其是新疆在内的西部省份都大力发展多晶硅生产。目前，新疆的产量占中国总产量的54%，占全球总产量的39%。基于截至2022年的在建项目，中国太阳能光伏组件总产量的估算如下。

中国低廉的劳动力成本和高度集中的晶体硅光伏供应链，对其他参与者构成了进入壁垒。美国劳动力支出占制造成本的22%，中国为8%；美国硅片制造成本占36%，中国为23%；美国电池制造成本占33%，中国为8%。

晶体硅和碲化镉的生产和全球贸易：

2020年，美国进口的晶体硅和碲化镉组件中，超过75%来自东南亚三个国家——越南、马来西亚和泰国，其余来自韩国。这些东南亚国家严重依赖中国的上游供应链。截至2020年，美国的硅太阳能电池产能有限。然而，美国随后的上游制造业获得了发展动力，并在美国不断增长的太阳能需求中发挥了关键作用。根据美国太阳能行业协会 (SEIA) 的数据，2019 年完成了 8.6 吉瓦的安装，同比增长 21%。

来源：NREL更新（Smith 等人，2021）

由于全球光伏供应链存在缺口，例如高昂的资本支出和劳动力成本，几乎所有的晶体硅原材料和组件都从东南亚国家进口到西方国家。这些进口成本使总制造成本增加了约 11%。国内光伏供应链的完善将显著降低这些成本。通过晶圆和硅锭装配线的自动化，可以降低成本差额。2024 年 2 月，First Solar 宣布计划在美国投资 100 亿美元用于 CdTe 薄膜生产。回顾2023年的数据，组件产能新增价值27.5亿美元，经济价值9亿美元，产值20亿美元。

硅锭和硅片

2020年，十家中国企业生产了全球98%的太阳能硅片，其中隆基、协鑫和中环三家企业占据了71%的产能。2016年至2020年，上述企业的总产能从29吉瓦（占全球产能的29%）增长至173吉瓦（占全球产能的58%）。随之而来的是单晶光伏组件市场份额的快速增长。

此外，中国七个省份的硅片产能总计超过10吉瓦。值得注意的是，位于上海北部的江苏省占中国硅片总产能的28%，而除中国外，东亚地区贡献了全球10吉瓦的硅片产能。总部位于中国的晶科能源宣布计划在越南建设一座7吉瓦的硅片和硅锭工厂。此举旨在简化其在马来西亚的电池生产流程和在美国的组件组装流程。该公司表示，该项目于2020年启动，旨在规避美国对进口材料的贸易限制。此次战略扩张凸显了该公司在应对不断变化的贸易形势的同时，致力于打造稳健供应链的努力。

组件和电池

自新的制造业税收抵免政策实施以来，大量投资涌入，用于建设和扩展整个太阳能组件供应链，包括硅锭、组件、硅片和电池。在联邦制造业激励措施颁布之前，多晶硅产能约为 16.6GW 或 41,500 公吨/年，模块产能约为 7 GW/年。自2019年以来，电池片制造首次实现本土化，预计到2025年底将有更多电池片产能投入使用。迄今为止，组件产量大幅增长，从联邦制造业税收抵免前的7吉瓦攀升至2024年12月的44.4吉瓦，增幅超过500%。

美国组件供应链（包括已运营、在建和已宣布的项目）总装机容量估计达到81.6吉瓦。由于合规期、许可、建设和调试等环节，光伏组件供应链的建立是一个缓慢的过程。供应链上层越往上，建设时间就越长。预计未来几年新工厂的扩建将持续进行。

2022年，印度是唯一一个从中国进口量大幅下降的国家，同比下降76%，即-7.5吉瓦。2022年上半年，印度的组件进口量从2.3吉瓦下降了9.8吉瓦。此外，包括征收关税在内的严格政府监管措施导致进口量转向国内产能利用。自此以后，印度本土的太阳能组件产能不断提升，并已成为全球太阳能组件和电池板出口的标杆。

尽管中国不断努力摆脱对中国组件供应的依赖，但2023年上半年的太阳能电池板出口仍飙升了34%。这对于满足欧洲和南非的高能源需求至关重要。清洁能源转型日益受到重视，进一步增加了对中国太阳能出口的依赖。在90.4%的出口量中，欧洲成为最大的进口国（58%），其次是巴西，2023年上半年巴西进口了9.5吉瓦中国制造的太阳能电池板。预计非洲的进口增长率将达到187%，这是非洲政府寻求缓解日益严重的能源危机的方法，而中国则正在大力利用当前的供需缺口。

2023年上半年中国太阳能出口额占比（%）（以美元计算）

来源：Ember Energy

太阳能光伏市场的迅猛增长正在对全球半导体市场产生积极影响。2022年，光伏设备是全球第33大贸易产品，总贸易额达877亿美元。2021年至2022年间，光伏/感光/LED半导体贸易额增长了21.9%，从720亿美元增至877亿美元，占全球贸易总额的0.37%。

光伏及相关产品年均增长率LED半导体器件全球贸易

来源：OEC

光伏/LED半导体器件全球贸易

来源：OEC

光伏发电寿命终止 (EOL)

随着对电网脱碳的日益关注，全球太阳能发电和储能容量也相应增加。具体来说，为了实现脱碳目标，美国必须在2025年至2030年期间每年新增30吉瓦交流电（GWac）。2021年，美国新增太阳能装机容量为19吉瓦，累计装机容量已达到100吉瓦。这意味着未来几年，新系统的安装量可能会大幅增长。

虽然光伏系统的使用寿命约为25-35年，但包括组件在内的一些系统组件已经进入废弃物流。此外，组件的报废原因包括天气损坏、制造序列缺陷或安装错误。到2050年底，光伏组件的年报废量将占美国城市电子垃圾总量的12%。99%的光伏组件材料无害，95%的材料可以通过现有技术完全回收利用。这为低影响、安全的报废材料处理方法奠定了坚实的基础。目前EOL处理流程不利于回收利用，废弃发电厂回收光伏组件的成本为每块组件15-45美元，远高于每块组件1-5美元的填埋费用。这反过来可能会影响联邦和各州关于废弃物处理的政策。

来源：IRENA

行动计划涵盖范围

2021年6月，太阳能技术办公室 (SETO) 发布了一份信息征询书 (RFI)，征求光伏废弃物管理机构关于EOL处理中关键挑战的反馈意见。问卷调查、专家访谈和文献综述被用于确定简化和优化光伏 EOL 实践的潜在研究领域。问卷调查强调了政策在 EOL 处理和开发分离技术以提高材料回收率方面的作用。

在利益相关者就硬件设计、数据收集和分析方面普遍存在的挑战以及确定 DOE 在 EOL 管理中的作用提出意见后，SETO 于 2021 年推出了一项五年行动计划。

2021 年多年期项目计划基于 2021 年光伏 EOL 研讨会和 RFI 反馈意见制定。该计划重点关注以下循环经济的推动因素：

• 数据收集与分析：基于对废弃物数量和处理方式的建模，切实可行的收集、分类、运输和材料回收需求显而易见。SETO 的目标是在 2025 年底前建立一个包含 10 兆瓦光伏 EOL 数据的独立数据库，并实施全面的数据标准。此外，非机密数据将向废弃物管理、太阳能和政策界公开。
• 硬件开发与工艺研究：SETO 强调提高原材料和能源使用效率，从而最大限度地减少处理 EOL 材料所需的资源，并延长组件的使用寿命。SETO 建议将钢材、铜和铝以 EOL 的价格出售给废金属市场。然而，从金属化过程中回收银以及分离聚合物和复合材料（包括背板）是材料回收可能具有挑战性的领域之一。提高回收率并最大程度降低回收成本负担的研究有望帮助改变太阳能光伏回收的经济效益。