1992 年至 2023 年間，全球光伏(PV)的使用量呈指數級增長。在此期間，它從小規模應用的利基市場演變為主流電力來源。 [ 4 ]從 2016 年到 2022 年，年產能和產量成長率約為 26%，約每三年翻一番。
當太陽能光電系統首次被認為是一種有前景的再生能源技術時，許多政府實施了上網電價補貼等補貼計劃，以便為投資提供經濟誘因。多年來，成長主要由日本和歐洲先鋒國家推動。因此，由於技術進步和規模經濟等經驗曲線效應，太陽能成本大幅下降。多個國家計劃對增加光伏部署發揮了重要作用，例如德國的能源轉型、美國的百萬太陽能屋頂專案以及中國 2011 年能源生產五年計劃。[ 5 ]此後，光電發電在全球的部署勢頭強勁，與傳統能源的競爭日益激烈。 21 世紀初，出現了公用事業規模發電廠市場，以補充屋頂和其他分散式應用。[ 6 ]到2015年，約有30個國家實現了電網平價。[ 7 ]：9
自 1950 年代 1950 年代第一批太陽能電池商業化生產以來，已有多個國家成為世界上最大的太陽能光電發電生產國。首先是美國，然後是日本，[ 8 ]接下來是德國，現在是中國。
截至 2022 年底，全球累計光電裝置容量達到約 1,185 吉瓦( GW)，滿足全球電力需求的 6% 以上，[ 9 ]高於2019年的約 3%。九國年國內用電量的10%，其中西班牙、希臘和智利超過17%。[ 9 ]
官方機構發布了對太陽能成長的預測，但往往低估了它。[ 11 ]國際能源總署（ IEA）幾十年來不斷提高其估計值，但在每次預測中仍遠低於實際部署情況。[ 12 ] [ 13 ]Bloomberg NEF預計到 2030 年美國將新增 600 GW 併網容量。[ 14 ] IEA預計，到2050年，在高再生情境下，太陽能光電發電量將達到4.7太瓦（4,674吉瓦），其中一半以上將部署在中國和印度，使太陽能成為世界上最大的電力來源。[ 15 ] [ 16 ]
太陽能光電銘牌容量
銘牌容量表示電站的峰值功率輸出，以單位瓦為單位，方便起見，前綴為千瓦（kW）、兆瓦（MW）和吉瓦（GW）。由於再生能源的發電量是可變的，因此能源的平均發電量通常明顯低於銘牌容量。為了估計平均功率輸出，可以將容量乘以適當的容量係數，該係數考慮到不同的條件 - 天氣、夜間、緯度、維護。全球範圍內，太陽能光電發電的平均容量係數為 11%。[ 17 ] 此外，根據上下文，所述峰值功率可能是在隨後轉換為交流電之前，例如對於單個光伏面板，或者對於併網光伏發電站包括該轉換及其損耗。[ 18 ]：15 [ 19 ]：10
風電具有不同的特點，例如容量係數較高，2015 年發電量約為太陽能發電量的四倍。與風電相比，在氣候溫暖的國家，光伏發電與空調用電量有良好的相關性。截至 2017 年，一些公用事業公司已開始將光伏裝置與電池組結合起來，從而獲得幾個小時的可調度發電量，以幫助緩解日落後與鴨子曲線相關的問題。 [ 20 ] [ 21 ]
目前狀態
2022年，全球光電總裝置容量增加228吉瓦，新增裝置量年增24%。截至年底，全球總裝置容量超過 1,185 吉瓦。[ 9 ]
2022年，亞洲是最大的太陽能安裝國，佔新增裝置容量的60%，佔總裝置容量的60%。光是中國就佔新增太陽能發電量的 40% 以上，佔總發電量的近 40%，但發電量僅佔 30%。[ 22 ]
北美產量佔世界總量的16%，其中以美國為首。到 2022 年，北美洲的運力係數是各大洲中最高的，達到 20%，領先南美洲(16%) 和全世界 (14%)。[ 22 ]
到 2022 年，大洋洲幾乎所有太陽能(39TWh) 都來自澳大利亞，無論哪種情況，都佔世界總量的 3%。然而，到 2022 年，大洋洲的太陽能發電比例最高，為 12%，領先歐洲（4.9%）、亞洲（4.9%）和全球（4.6%）。[ 22 ]
主要國家的歷史
美國多年來一直是光伏裝置的領導者，1996年其總裝置容量為77兆瓦，超過當時世界上任何其他國家。從 20 世紀 90 年代末開始，日本一直是太陽能發電的全球領導者，直到 2005 年，德國處於領先地位，到 2016 年太陽能發電容量超過 40吉瓦。 2015年，中國超越德國成為全球最大的光電發電生產國[ 23 ] ，並於2017年成為首個裝置容量超過100吉瓦的國家。 2022 年人均領先國家為澳洲、荷蘭和德國。
美國 (1954–1996)
現代太陽能光電發電的發明國美國多年來一直引領裝置容量。基於瑞典和德國工程師先前的工作，貝爾實驗室的美國工程師Russell Ohl於1946年獲得了第一個現代太陽能電池的專利。的c矽誕生了。了Vanguard I，這是第一顆發射到 太空的太陽能衛星
1977年，美國總統吉米·卡特在白宮安裝了太陽能熱水板（後來被雷根總統拆除）推廣太陽能[ 29 ]，並在科羅拉多州戈爾登成立了國家再生能源實驗室（原名太陽能研究所） 。卡特政府為光電技術研究提供了大量補貼，並尋求提高該產業的商業化程度。[ 30 ]：143
1980年代初，美國佔了太陽能市場85%以上的份額。[ 30 ]：143
雷根執政期間，油價下跌，美國取消了大部分支持太陽能產業的政策。[ 30 ] : 143 德國和日本的政府補貼較高，促使產業供應鏈開始從美國轉移到這些國家。[ 30 ]：143
日本（1997-2004）
1995年神戶市遭受阪神大地震後，日本率先成為全球最大的光伏發電生產國。使整個基礎設施癱瘓，包括依靠電力泵送汽油的加油站。此外，同年12月，耗資數十億美元的實驗性文殊核電廠發生事故。鈉洩漏導致重大火災並被迫關閉（分類為INES1）。當負責文殊的半政府機構試圖掩蓋事故的嚴重程度和造成的損失的消息被揭露後，引起了公眾的極大憤慨。[ 31 ] [ 32 ]日本在光伏發電領域一直處於世界領先地位，直到 2004 年，其發電容量達到 1,132 兆瓦。隨後，光伏部署的重點轉向了歐洲。
德國（2005年–2014年）
2005年，德國領先日本。隨著2000年《再生能源法》的出台，上網電價補貼被採用作為政策機制。該政策規定再生能源優先併網，並且必須在 20 年內為所生產的電力支付固定價格，無論實際市場價格如何，都能提供保證的投資回報。因此，高水準的投資安全性導致新光伏裝置數量激增，並於 2011 年達到頂峰，而再生能源技術的投資成本則大幅下降。 2016年德國光電裝置容量超過40吉瓦大關。
 | 本節需要更新。 （2023 年 3 月） |
價格與成本（1977 年至今）
| 電池或模組類型 | 每瓦價格 |
|---|---|
| 多晶電池 片 （≥18.6%） | $0.07 1 |
| 單晶電池片（≥20.0%） | $0.09 0 |
| G1單晶電池片（>21.7%） | $0.09 9 |
| M6單晶電池片（>21.7%） | $0.10 0 |
| 275W - 280W (60P)模組 | $0.17 6 |
| 325W - 330W (72P) 模組 | $0.18 8 |
| 305W-310W模組 | $0.24 0 |
| 315W-320W模組 | $0.19 0 |
| >325W - >385W 模組 | $0.20 0 |
| 資料來源：EnergyTrend，報價，平均價格，2020 年 7 月 13 日[ 42 ] | |
在2017 年之前的幾十年裡，太陽能電池的每瓦平均價格大幅下降。跌幅近600 倍。薄膜太陽能電池和晶矽太陽能板的價格約為每瓦 0.60 美元。[ 43 ] 2014 年後組件和電池價格進一步下降（請參閱表中的報價）。
這種價格趨勢被視為支持斯旺森定律（類似於著名的摩爾定律的觀察結果）的證據，該定律指出，累計光伏發電產量每翻一番，太陽能電池和電池板的每瓦成本就會下降20%。[ 44 ] 2015 年的一項研究顯示，自 1980 年以來，每度電價每年下降 10%，並預測到 2030 年太陽能將佔總電力消耗的20 %。
以下針對特定國家的數據代表了公用事業規模太陽能發電的每千瓦成本，以及 2022 年每千瓦時的價格以及與 2010 年的比較。數據來自 IRENA。[ 46 ]
| 國家 | 美元 / 千瓦 2022 | 美元 / 千瓦時 2022 | 美元/千瓦時 2010 | ％ 向下 |
|---|---|---|---|---|
| 澳洲 | 923 | 0.041 | 0.453 | -91% |
| 中國 | 715 | 0.037 | 0.331 | -89% |
| 法國 | 1,157 人 | 0.062 | 0.423 | -85% |
| 德國 | 996 | 0.080 | 0.401 | -80% |
| 印度 | 640 | 0.037 | 0.376 | -90% |
| 韓國 | 1,338 | 0.074 | 0.482 | -85% |
| 西班牙 | 第778章 | 0.046 | 0.348 | -87% |
| 美國 | 1,119 | 0.058 | 0.235 | -75% |
科技（20 世紀 80 年代至今）
1980 年代，馬丁格林教授開發了多種技術，使太陽能發電更有效率。[ 30 ] : 143 格林的許多學生後來成為中國太陽能產業的重要人物，其中包括施正榮（他在無錫市政府的支持下創立了尚德電力）。 [ 30 ]：143
截至 2017 年，傳統晶體矽( c-Si )技術取得了重大進展。包括非晶薄膜矽（a-Si）、碲化鎘（CdTe）和銅銦鎵二硒（CIGS）在內的商用薄膜光伏技術製造商的崛起，導致了多家曾經一度處於劣勢的薄膜公司破產。[ 48 ]該產業面臨來自中國晶體矽電池和組件製造商的價格競爭，一些公司及其專利被低於成本出售。[ 49 ]
2013年，薄膜技術約佔全球部署量的9%，而晶體矽（單晶矽和多晶矽）佔了91%。 CdTe 佔整個市場的 5%，佔據了薄膜市場的一半以上，CIGS 和非晶矽各佔 2%。[ 50 ]：24–25
- 銅銦鎵硒 (CIGS) 是該技術所基於的半導體材料的名稱。 2015年最大的CIGS光伏生產商之一是日本Solar Frontier公司，其生產能力達到吉瓦級。他們的 CIS 生產線技術包括轉換效率超過 15% 的模組。[ 51 ]該公司從蓬勃發展的日本市場中獲利，並試圖擴大其國際業務。然而，一些著名的製造商無法跟上傳統晶體矽技術的進步。Solyndra公司停止了所有業務活動，並於2011年根據美國破產法第11章申請破產，而同為CIGS製造商的Nanosolar則於2013年關門大吉。 ，失敗並非由於而是因為公司本身使用了有缺陷的架構，例如 Solyndra 的圓柱形基板。[ 52 ]
- 美國公司First Solar是 CdTe 的領先製造商，建造了多個世界上最大的太陽能發電站，例如位於加州沙漠的Desert Sunlight 太陽能發電場和Topaz 太陽能發電場，每個發電站容量均為 550 MW，以及澳洲102兆瓦AC Nyngan太陽能發電廠（當時南半球最大的光電站）於2015年中期投入運作。[ 53 ]據報導，該公司於 2013 年成功生產 CdTe 面板，效率穩步提高，每瓦成本不斷下降。[ 54 ] : 18–19 CdTe 是所有大量生產的光伏技術中能量回收期最低的，在有利的地點可以短至八個月。 [ 50 ] : 31 Abound Solar公司也是碲化鎘模組製造商，於 2012年破產。
- 2012年，曾經全球領先的非晶矽（a-Si）技術製造商之一的ECD Solar在美國密西根州申請破產。瑞士OC Oerlikon將其生產 a-Si/μc-Si 串聯電池的太陽能部門剝離給了Tokyo Electron Limited。[ 56 ] [ 57 ]其他退出非晶矽薄膜市場的公司包括杜邦、BP、Flexcell、Inventux、Pramac、Schuco、Sencera、EPV Solar、[ 58 ] NovaSolar（原 OptiSolar）[ 59 ]和尚德電力（Suntech Power）。 2013年，尚德在中國申請破產。[ 60 ] [ 61 ]
矽短缺（2005-2008）
2000年代初，傳統太陽能電池原料多晶矽的價格低至每公斤30美元，矽製造商沒有動力擴大生產。
然而，2005 年出現了嚴重的矽短缺，當時政府的計畫導致歐洲太陽能光電發電的部署增加了 75%。此外，半導體製造商對矽的需求也在成長。由於半導體所需的矽量佔生產成本的比例要小得多，因此半導體製造商能夠以高於太陽能公司的價格購買市場上可用的矽。[ 62 ]
最初，由於過去過度投資的痛苦經歷，現有的多晶矽生產商對太陽能應用不斷增長的需求反應遲緩。矽價大幅上漲至每公斤80美元左右，長期合約和現貨價格高達400美元/公斤。 2007年，對矽的限制變得如此嚴重，以至於太陽能產業被迫閒置約四分之一的電池和組件製造能力——當時可用產能中估計有777兆瓦。短缺也為矽專家提供了現金和開發新技術的動力，並且一些新的生產商進入了市場。太陽能產業的早期反應集中在改進矽的回收利用。當這種潛力被耗盡時，各公司開始更加努力地尋找傳統西門子工藝的替代方案。[ 63 ]
由於建造一座新的多晶矽工廠需要大約三年的時間，短缺一直持續到2008年。為「肩膀」這在斯旺森的光伏學習曲線，人們擔心長期短缺可能會延遲太陽能在沒有補貼的情況下與傳統能源價格競爭。
同時，太陽能產業透過減少晶圓厚度和切口損失、提高每個製造步驟的產量、減少模組損失並提高面板效率來降低每瓦克數。最後，多晶矽產量的增加緩解了2009年全球市場矽的短缺問題，並隨後導致產能過剩，導致隨後幾年光電產業價格大幅下降。
太陽能產能過剩（2009-2013）
由於多晶矽產業在短缺期間開始建造額外的大型產能，價格跌至每公斤15美元，迫使一些生產商暫停生產或退出該產業。矽的價格穩定在每公斤 20 美元左右，蓬勃發展的太陽能光電市場有助於減少 2009 年以來全球巨大的產能過剩。但光電產業產能過剩現象依然存在。 2013年，全球創紀錄的38吉瓦部署量（更新的EPIA數據[ 18 ]）仍遠低於中國約60吉瓦的年產能。透過大幅降低太陽能模組價格，持續的產能過剩進一步得到緩解，許多製造商因此無法再承擔成本或保持競爭力。隨著全球光電部署持續成長，產能過剩與全球需求之間的差距預計將在未來幾年內於 2014 年縮小。[ 65 ]
IEA-PVPS 於 2014 年發布了全球太陽能光電模組產能利用率的歷史數據，顯示截至 2014 年的幾年內製造緩慢恢復正常化。 2007 年達到了 49% 的低點，反映了矽短缺的高峰，導致很大一部分組件產能閒置。截至2013年，利用率有所回升，上升至63%。[ 64 ]：47
反傾銷稅（2012年至今）
在提出反傾銷申請並進行調查後，[ 66 ]美國於2012年對從中國進口的太陽能產品徵收31％至250％的關稅。中國進口的太陽能板採取平均47.7%的反補貼措施。[ 68 ]
此後不久，中國又對美國進口的多晶矽（太陽能電池的生產原料）徵收關稅。[ 69 ]2014年1月，中國商務部將Hemlock半導體公司等美國多晶矽生產商的反傾銷關稅定為57%，而德國Wacker Chemie、韓國OCI等其他 主要多晶矽生產商的
部署歷史
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自 20 世紀 90 年代初以來，全球、區域和全國範圍內的部署數據都有詳細記錄。儘管全球光電發電容量持續成長，但各國的部署數據卻更具動態性，因為它們在很大程度上取決於國家政策。許多組織每年都會發布有關光伏部署的綜合報告。它們包括年度和累積部署的光伏發電容量（通常以瓦特峰值為單位）、市場細分以及對未來趨勢的深入分析和預測。
| 年份（一） | 光電站名稱 | 國家 | 容量 MW |
|---|---|---|---|
| 1982年 | 盧戈 | 美國 | 1 |
| 1985年 | 卡里薩平原 | 美國 | 5.6 |
| 2005年 | 巴伐利亞太陽能園區（米爾豪森） | 德國 | 6.3 |
| 2006年 | 埃拉西太陽能樂園 | 德國 | 11.4 |
| 2008年 | 奧爾梅迪拉光電園區 | 西班牙 | 60 |
| 2010年 | 薩尼亞光電站 | 加拿大 | 97 |
| 2011年 | 黃河水電格爾木太陽能園區 | 中國 | 200 |
| 2012年 | 阿瓜卡連特太陽能項目 | 美國 | 290 |
| 2014年 | 黃玉太陽能發電場(b) | 美國 | 550 |
| 2015年 | 龍羊峽大壩太陽能園區 | 中國 | 850 |
| 2016年 | 騰格里沙漠太陽能樂園 | 中國 | 第1547章 |
| 2019年 | 帕瓦加達太陽能園區 | 印度 | 2050年 |
| 2020年 | 巴德拉太陽能樂園 | 印度 | 2245 |
| 2024年 | 米東太陽能園區 | 中國 | 3500 |
| 另請參閱光伏發電廠列表和著名太陽能園區列表 (a) 最終調試年份 (b) 容量以 MW AC給出，否則以MW DC給出 | |||
逐年成長
2014年前實現平價上網
2014年後實現平價上網
僅在高峰電價時達到上網平價
美國各州準備實現電網平價 資料
來源：德意志銀行，截至 2015 年 2 月
2000年至2022年間，太陽能發電量平均每年增長37%，每2.2年翻倍。同期，容量係數從 10% 增加到 14%。下表的資料來自 Ember，2024 年發布，[ 22 ]，早期資料來自 BP 2014 年發布。
| 年 | 發電量 （太瓦時） | % 代 | 帽。 (GW) | % 上限 生長 | 帽。 事實。 |
|---|---|---|---|---|---|
血壓數據[ 72 ] | |||||
| 1989年 | 0.3 | ||||
| 1990年 | 0.4 | ||||
| 1991年 | 0.5 | ||||
| 1992年 | 0.5 | ||||
| 1993年 | 0.6 | ||||
| 1994年 | 0.6 | ||||
| 1995年 | 0.6 | ||||
| 1996年 | 0.7 | 0.3 | |||
| 1997年 | 0.7 | 0.4 | 37% | ||
| 1998年 | 0.8 | 0.6 | 34% | ||
| 1999年 | 0.9 | 0.8 | 43% | ||
餘燼資料[ 22 ] | |||||
| 2000年 | 1.1 | 0.01 | 1.2 | 10% | |
| 2001年 | 1.4 | 0.01 | 1.5 | 20% | 11% |
| 2002年 | 1.7 | 0.01 | 1.8 | 24% | 11% |
| 2003年 | 2.1 | 0.01 | 2.4 | 28% | 10% |
| 2004年 | 2.8 | 0.02 | 3.4 | 46% | 9% |
| 2005年 | 4.0 | 0.02 | 5.0 | 44% | 9% |
| 2006年 | 5.4 | 0.03 | 6.5 | 31% | 9% |
| 2007年 | 7.3 | 0.04 | 9.0 | 38% | 9% |
| 2008年 | 11.9 | 0.06 | 15.3 | 70% | 9% |
| 2009年 | 19.8 | 0.10 | 23.6 | 55% | 9% |
| 2010年 | 32.2 | 0.15 | 41.6 | 76% | 9% |
| 2011年 | 63.6 | 0.29 | 73.9 | 78% | 10% |
| 2012年 | 97.0 | 0.43 | 104.2 | 41% | 11% |
| 2013年 | 132.0 | 0.57 | 141.4 | 36% | 11% |
| 2014年 | 197.7 | 0.83 | 180.8 | 28% | 13% |
| 2015年 | 256.0 | 1.07 | 229.1 | 27% | 13% |
| 2016年 | 328.1 | 1.33 | 301.2 | 31% | 12% |
| 2017年 | 445.2 | 1.75 | 396.3 | 32% | 13% |
| 2018年 | 574.1 | 2.17 | 492.6 | 24% | 13% |
| 2019年 | 704.8 | 2.63 | 595.5 | 21% | 13% |
| 2020年 | 853.7 | 3.20 | 728.4 | 22% | 13% |
| 2021年 | 1048.5 | 3.72 | 873.9 | 20% | 14% |
| 2022年 | 1315.5 | 4.56 | 1073.1 | 23% | 14% |
| 2023年 | 1637.6 | 5.54 | 1419.0 | 32% | 13% |
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耶 穌 對 他 說 ： 你 要 盡 心 、 盡 性 、 盡 意 愛 主 ─ 你 的 神 。
—— Matthew 22:37 —— 馬 太 福 音 22:37