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

光伏组件制造能力对比分析：

多晶硅生产的自上而下分析

高纯度多晶硅通常通过精炼冶金级硅获得，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水平，MGS 供应商经常进行向后整合并拥有很大一部分石英矿。此外，味精加工通常是能源密集型的，因此必须在马来西亚、挪威、美国和中国新疆地区等电力资源丰富且负担得起的地区生产。目前，中国在该市场占据主导地位，占全球 MGS 产能的 70% 以上，十家中国公司占国内产能的 35%，而前五家公司约占 25%。

MGS 主要制造地点和生产基地生产能力（千公吨）

来源：美国能源部

北美 MGS 生产的顶尖竞争者（2022 年）

多晶硅的主要用途是光伏（占需求的 80%），另一个是半导体和消费电子产品。尽管存在多种多晶硅生产技术，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3%-5%的市场份额，西门子化学气相沉积法占有90%的份额。西门子工艺需要使硅烷前体或气态三氯硅烷 (TCS) 通过加热的硅丝。回收的化合物被进一步加工以合成多晶硅。几乎所有多晶硅产能都集中在 10 个国家/地区，其中中国占据全球产能的 72%。

中国主要供应商的存在有助于确定组件成本，包括多晶硅。根据EIA的数据，多晶硅价格从2020年6月的6.27美元/公斤上涨至2021年6月的28.46美元/公斤，增长了三倍。这是由于硅片和电池制造产能扩张造成的供需失衡。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储备多晶硅供应，以满足预期需求，这主要是由于中国公用事业规模部署的激增。根据已公布的项目，预计未来几年多晶硅制造产能将翻倍。部分新建工厂的产能为每年 30,000-70,000 吨，预计计划建设产能超过 100,000 吨的设施。

中国企业一直热衷于通过在土地、电力和劳动力成本可负担的地区建立生产设施并进行生产来降低多晶硅价格。西部省份的建设规模相当大，包括内蒙古、青海、四川，尤其是新疆。目前，中国的产量分别占全球产量的 54% 和 39%。根据 2022 年之前的活跃项目，对中国太阳能光伏组件总体产量的估计如下。

中国低廉的劳动力成本和集中的晶硅光伏供应链为其他参与者设置了进入壁垒。在美国，劳动力支出占制造成本的 22%，而中国为 8%；在美国，劳动力支出占晶圆制造成本的 36%，而中国为 23%；在美国，劳动力支出占电池制造成本的 33%，而在中国，这一比例为 8%。

c-Si 和 CdTe 生产和全球贸易：

2020 年，美国进口的 c-Si 和 CdTe 组件中，超过 75% 来自越南、马来西亚和泰国这三个东南亚国家，其余来自韩国。这些东南亚国家严重依赖中国上游供应链。截至 2020 年，美国硅太阳能电池运营能力有限。然而，美国的后续上游制造业获得了关注，并证明对该国不断增长的太阳能需求至关重要。根据 SEIA 的数据，2019 年完成了 8.6 吉瓦的装机容量，同比增长 21%。

来源：NREL 更新（Smith 等人，2021 年）

由于资本支出和劳动力成本高等全球光伏供应链的缺口，几乎所有晶硅原材料和组件都从东南亚国家进口到西方国家。这些进口成本增加了总制造费用约 11%。国内光伏供应链的建设将显着降低这些成本。有多种途径可以通过晶圆和晶锭装配线的自动化来降低成本增量。 2024年2月，First Solar宣布计划在美国投资100亿美元开发CdTe薄膜。回顾 2023 年的数据，组件产能增加 27.5 亿美元，经济价值增加 9 亿美元，产出增加 20 亿美元。

硅锭和晶圆

2020 年，中国 10 家企业生产了太阳能硅片总量的 98%，其中隆基、协鑫、中环 3 家企业占据了 71% 的产能。从2016年到2020年，上述公司的总产能从29 GWdc（占全球产能的29%）增至173 GWdc（占全球产能的58%）。紧随这一趋势的是单晶光伏组件市场份额的快速增长。

此外，中国七个省份的晶圆产能达到 10 GWdc。值得注意的是，位于上海北部的江苏占中国硅片总产能的28%，而在中国之外，东亚贡献了全球硅片产能的10GWdc。中国晶科能源宣布计划在越南建设一座 7 GWdc 硅片和硅锭工厂。此举旨在简化马来西亚的电池生产业务和美国的模块组装。该公司表示，该项目于 2020 年启动，以绕过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动态的同时打造强大供应链的努力。

模块和单元

自实施新的制造业税收抵免以来，大量投资涌入，用于建设和扩大整个太阳能组件供应链，包括硅锭、组件、晶圆和电池。在联邦制造业激励措施颁布之前，多晶硅产能约为 16.6GW（即 41,500 吨/年），组件产能约为 7GW/年。电池制造自 2019 年以来首次在岸生产，预计到 2025 年底将有额外的电池产能投产。迄今为止，组件产量急剧增长，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%。

美国组件供应链总量（包括已运营、在建和已宣布的项目）估计达到 81.6 吉瓦。由于合规期、许可、建设和调试等问题，光伏组件供应链的建立是一个缓慢的过程。供应链阶梯越高，构建时间就越长。新工厂的扩建预计将在未来几年继续进行。

2022 年，印度是唯一一个从中国进口大幅下降的国家，同比下降 76%，即 -7.5 吉瓦。 2022 年上半年，装机总量从 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法规导致产能利用从进口转向国内制造。此后，印度本地太阳能组件产能不断提升，印度为全球太阳能组件和电池板出口土耳其树立了标杆。

尽管我们不断努力摆脱对中国零部件供应的依赖，但中国的太阳能电池板出口在 2023 年上半年猛增了 34%。这对于满足欧洲和南非的高能源需求至关重要。对清洁能源转型的日益关注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 年上半年将接收中国制造的 9.5 吉瓦太阳能电池板。由于政府正在寻求缓解日益严重的能源危机的方法，而中国正在大力利用现有的供需缺口，预计非洲的进口增长率将达到 187%。

2023 年上半年中国的太阳能出口，按美元价值计算所占份额 (%)

来源：Ember Energy

太阳能光伏市场的指数级增长正在对全球半导体市场产生积极影响。 2022 年，设备是全球第 33 大贸易额产品，总贸易额达 877 亿美元。 2021 年至 2022 年间，光伏/光敏/LED 半导体增长了 21.9%，从 72B 美元增至 87.7B 美元，占世界贸易总额的 0.37%。

光伏发电年增长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

光伏寿命终止 (EOL)

对电网脱碳的日益关注已相应提高了世界各地的太阳能发电和存储能力。就背景而言，为了实现脱碳目标，从 2025 年到 2030 年，美国每年必须安装 30 GWac 装机容量。2021 年安装了 19 GW 太阳能装机容量，美国累计装机容量已达到 100 GW。这意味着未来几年新系统安装量可能会急剧增加。

虽然光伏系统的使用寿命约为 25-35 年，但包括模块在内的一些系统组件已经进入废物流。此外，由于天气损坏、制造系列缺陷或安装错误，模块将达到使用寿命。到2050年底，每年报废的光伏组件数量将达到美国每年城市电子垃圾的12%。99%的光伏组件材料是无害的，95%的材料可以通过现有技术完全回收利用。这为低影响和安全的 EOL 材料处理方法奠定了坚实的基础。目前，EOL处理过程不利于回收。废弃发电机组的光伏组件回收成本为每个组件 15-45 美元，明显高于每个组件 1-5 美元的垃圾填埋费。这反过来可能会影响联邦和州关于废物处理方式的政策。

来源：IRENA

行动计划覆盖范围

2021 年 6 月，太阳能技术办公室 (SETO) 发布了一份 RFI，征求光伏废物管理社区对 EOL 处理中的主要挑战的反馈。答复、专家访谈和文献综述用于确定潜在的研究领域，以简化和优化光伏 EOL 实践。回复强调了政策在 EOL 处理和开发分离技术以提高材料回收方面的作用。

根据利益相关者对硬件设计、数据收集和分析方面普遍挑战的意见，并确定能源部在 EOL 管理中的作用，SETO 于 2021 年推出了一项五年行动计划。

2021 年多年计划计划是根据 2021 年光伏 EOL 研讨会和 RFI 反馈制定的。它重点关注循环经济的以下推动因素：

• 数据收集和分析：根据废物量和处理模型，显然需要进行现实的收集、分类、运输和材料回收。 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，废物管理、太阳能和政策界将可以公开获取非机密数据。
• 硬件开发与开发工艺研究：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寿命。它建议在停产时将​​钢、铜和铝出售给废金属市场。然而，从金属化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一些领域。对提高回收率同时最大限度地降低回收成本负担的研究预计将有助于改变太阳能光伏回收的经济性。