电池片的发电原理来自光伏效应，通过光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不 同部位之间产生电位差，是由光子转化为电子，光能量转化为电能量后形成电压和电 流的过程。
发电原理：光生伏特效应。光照能够使得半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏 特效应”，简称“光伏效应”。 当 P-N 结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子（电子- 空穴对）。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因 P 区产生的 光生空穴，N 区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有 P 区的光生 电子和 N 区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电 场作用下漂移过结。
光生电子被拉向 N 区，光生空穴被拉向 P 区，即电子空穴对被内 建电场分离。这导致在 N 区边界附近有光生电子积累，在 P 区边界附近有光生空穴积 累。它们产生一个与热平衡 P-N 结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由 P 区指 向 N 区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P 端正，N 端负，此时费米能 级分离，因而产生压降。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为 0.5~0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。电池面积越大，则 界面层吸收的光能越多，在太阳能电池中形成的电流也越大。
目前就实验室中效率来说，晶硅电池效率高于薄膜电池，现实也是如此。而在晶硅电 池中，又以 HJT 技术的 N 型电池最为出色，TOPCon 次之，PERC 电池较前两种电池逊 色。如果采用叠层技术持续叠加效率，美国 NREL 的实验室在 2019 年曾达到过四层电 池约 47.1%的效率记录。同时在目前晶硅电池大行其道之际，也需要关注海外研发的新 型薄膜型电池技术，例如 SnS。虽然目前常规 CIGS 电池的实验室效率仅有 23.4%，有 污染，效率比不上晶硅电池，但是其效率发展空间大，成本更低，未来如果在研究中 能通过异质结技术、叠层或者新材料的诞生，可能会有意想不到的效率提升。
目前的 异质结技术的前沿主要是研究使用钙钛矿加入晶硅电池中以提升效率，也是因为看中 了钙钛矿在有效提高光电效应的同时，价格还相对便宜的优点。 我国对于晶硅电池以外的项目和薄膜电池的关注度相对较少，而海外团队正在研究其 他新材料对提升光伏效率的可行性，这需要相关光伏行业引起一定关注。
PERC（Passivated Emitter and Rear Cell），钝化发射极和背面电池技术，最早在 1983 年 由澳大利亚科学家 Martin Green 提出。PERC 近年来效率记录不断被刷新，成为最具性 价比的技术。其制作工艺相对简单，成本较低，2015 年之前，BSF 电池占据 90%市场 份额；2016 年后，PERC 电池接棒 BSF，逐渐成为主流；2021 年，PERC 电池在全球市 场中的占比已经超过 85%。 PERC 电池与常规 BSF 电池最大的区别在于背表面介质膜钝化，采用局域金属接触，有 效降低背表面的电子复合速度，同时提升了背表面的光反射。
PERC 电池的制备采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术，而产业化 PERC 工艺采 用了 PECVD 或 ALD 法钝化、激光开孔、丝网印刷、烧结等技术。 PERC 电池理论转换效率极限为 24.5%，导致P型PERC 单晶电池效率很难再有大幅度 的提升。并且未能彻底解决以 P 型硅片为基底的电池所产生的光衰现象，这些因素使 得 P 型硅电池很难有进一步的发展。
TOPCon 电池片（N 型） TOPCon 电池的历史由来已久。TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）——氧化层 钝化接触。正面与常规 N 型太阳能电池或 N-PERT 太阳能电池没有本质区别，电池核 心技术是背面钝化接触。电池背面由一层超薄氧化硅（1~2nm）与一层磷掺杂的微晶 非晶混合 Si 薄膜组成，二者共同形成钝化接触结构。钝化性能通过退火过程进行激 活，Si 薄膜在该退火过程中结晶性发生变化，由微晶非晶混合相转变为多晶。与 P 型 单晶电池相比，N 型 TOPCon 电池普遍具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无 光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点。
HJT 电池片（N 型） HJT 电池具备对称双面电池结构，中间为 N 型晶体硅。正面依次沉积本征非晶硅薄膜 和 P 型非晶硅薄膜，从而形成 P-N 结。背面则依次沉积本征非晶硅薄膜和 N 型非晶硅 薄膜，以形成背表面场。鉴于非晶硅的导电性比较差，因此在电池两侧沉积透明导电 薄膜（TCO）进行导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极。
HJT 主要得益于 N 型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用。目前量产效 率普遍已在 24%以上，25%以上的技术路线已经非常明确，即在前后表面使用掺杂纳米 晶硅、掺杂微晶硅、掺杂微晶氧化硅、掺杂微晶碳化硅取代现有的掺杂。HJT 未来果叠加 IBC 和钙钛矿转换效率或可提升至 30%以上。由于 HJT 电池衬底通常为 N 型单 晶硅，而 N 型单晶硅为磷掺杂，不存在 P 型晶硅中的硼氧复合、硼铁复合等，所以 HJT 电池是能有效免疫 LID 效应的。HJT 电池的表面沉积有 TCO 薄膜，无绝缘层，因 此无表面层带电的机会，从结构上避免 PID 发生。HJT 电池首年衰减 1-2%，此后每年 衰减 0.25%，远低于 PERC 电池的衰减情况,也因此 HJT 电池全生命周期每瓦发电量高 出 PERC 电池约 1.9-2.9%。
组件供需情况：从世界范围的光伏整体装机容量来看，第一阶段是从 2010 年开始，欧洲出现了严重的 欧债危机，并且叠加 2017 年前由于美国发起的世界范围内对中国产光伏以及其组件的 反倾销反补贴政策的持续影响，导致国际上的光伏发展进入一个较长的停滞期。而从 第二阶段是从 2017 年开始，由于国际政策的变化以及对新能源的需求增加，使得光伏 装机量重新进入一个快速增长的阶段。在这段时期内，光伏装机量主要增长来源于欧 洲地区与中国。 现在我们处于光伏发展的第三阶段。
2020 年世界全年装机量 145 吉瓦，我国全年装机量 52 吉瓦；2021 年世界全年装机量 182 吉瓦，我国全年装机量 68 吉瓦；2022 年预计全球装机量为 251 吉瓦，我国全年装机 量预计为 98 吉瓦。从光伏的装机需求上分析，2020-2022 年维持在平均 25%的增长速 度，仅中国的装机量就占全球量近 40%的水平，且还在不断上升。但在经历了一段较 快的增长周期后，预计未来的增速可能会有所放缓。彭博新能源预测新增装机量在 2023 年见顶，并且于 2024 年新增装机量会有所下降。
电池片供需情况：从全球的电池片整体产量来看，仅中国历年来平均就贡献了世界电池片将近约 70%的 产量，在 2021 年中国电池片产量甚至占比 84.56%，创历年来最高的比重。 从 2018 年开始，在电池片产量增速见底后，世界电池片的增长率开始加速提升，年平 均增长率维持在约 25%，中国电池片产量的平均增长率为 31.6%。2021 年两者均突破前 高，中国电池片达到了 46.88%的增幅，世界电池片产量也达到 37.36%。
需求量上来看，中国本土的电池片需求量平均约占全球的 30%，在 2017 年达到顶峰， 占比 50%，随后有所下降，即便在 2019 后有所上涨，但增速也已不及 2018 年前水平。 从全球来看，电池片处于供不应求的紧平衡状态，在 2014~2017 年电池片需求保持在 40%以上，经历了贸易战的低迷后，2021 年增速重新回到 39.5%。结合世界以及中国的 产量和需求量，我们可以得出近年，尤其是 2021 年以来中国新增的大多数电池片成品 销往了海外工厂以出口满足世界范围的电池片需求。根据彭博新能源数据显示，2022 年 7 月出口组件占比约为 48%，出口电池片为 52%。所以当前中国的电池片与组件与出 口，即全球对光伏需求的联系度较为紧密。
由于目前中国的光伏组件中有很大一部分用于出口，在中国对海外出口的光伏组件以 及电池片金额曲线中，其斜率已经相对较大，乐观来看在今年以及未来还将不断上 行。另外，从以下图中我们可以看到，中国的电池片以及组件出口金额中，中国对于 欧洲的出口在近两年占比急剧上升，从原先的 20%上下增长到目前接近约 60%。而在 2020 年前后中国的光伏组件出口主要国家先后为日本、印度、其他地区以及欧洲。
美国本土企业，例如 FIRST SOLAR，同时也生产销售光伏电池组件，但其自产光伏成 本较高，且原材料相对我国供不应求，需要海外进口，而其本土的电池片工厂也是因 为同样的原因，所以需要大量进口来自海外的产品。从美国进口的光伏组件地区分布 来看，有 31.73%来自越南，21.10%来自马来西亚以及 19.26%来自于泰国。其电池片进 口也面临着同样的局面。这种情况与美国对华光伏政策有着密不可分的原因。由于美 国近期也在推广新能源技术，并且给与美国国内光伏企业以优厚的扶植力度，但在将 近 5 年的市场竞争下，最终大都还是以失败告终。
对外方面，由于有对华光伏的反倾 销反补贴政策，所以中国出口光伏产业有相当一部分转移至了东南亚地区，而美国为 抑制这种逃税情况，于是对相关国家使用 201 关税条款，即 2018 年美国前总统特朗普 实施的，为期 4 年保障措施，电池每年有 2.5GW 配额，超额部分征收额外关税（组件 征收额外关税，首年 30%，后每年逐年递减 5%）。这部分导致美国进口的光伏组件价 格偏高，利于本土光伏企业的生存。但 2022 年 6 月 6 日，美国总统拜登准许美国企业 在未来 24 个月内免税进口来自柬埔寨、马来西亚、泰国和越南的光伏组件等产品，这 相当于变相取消了 201 条款的限制
相对于美国的光伏组件以及电池片进口来说，欧洲地区的情况则大不相同。由于欧洲 地区较早地取消了对华光伏制裁，并且大力推广新能源光伏的使用，而中国的光伏组 件以及电池片竞争力较高，非常容易就占领了欧洲市场。目前欧洲地区至少 94%的光 伏组件以及电池片进口来自于中国，占第二位的是来自于马来西亚的 1.79%。
印度以及其他亚洲国家也是光伏领域中不容小觑的力量，从 2015 年起，从其他亚洲地 区如印度以及南美洲国家巴西的进口光伏电池片和组件情况为例，近乎 98%比例的光 伏组件和电池进口都来自于中国大陆地区。 综上可知，只要在全球没有新技术的突破，以及过于激烈的、针对光伏的制裁反倾销 反补贴措施，中国的光伏组件和电池片目前以其较高的效率和优惠的价格，世界范围 的需求量是能稳定上升的，在这种情况下中国每年的产量波动可以影响世界范围光伏 电池价格。
