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市場研究

光伏異質結電池設備行業深度報告:複盤PERC發展曆程

來源:民生證券2020-05-15 我要評論(0 )   

一、 前言:從(cong) 異質結電池的產(chan) 業(ye) 化開始說起近年來,資本市場對於(yu) 異質結電池項目的投資熱情持續升溫。根據 Wind 的統計信息,2019年以來,包括愛康科技 、東(dong) 方日升 、通威...

一、 前言:從(cong) 異質結電池的產(chan) 業(ye) 化開始說起

近年來,資本市場對於(yu) 異質結電池項目的投資熱情持續升溫。根據 Wind 的統計信息,2019年以來,包括愛康科技 、東(dong) 方日升 、通威股份 、山煤國際 ,中利集團 在內(nei) 的多家上市公司陸續發布了與(yu) 異質結電池相關(guan) 的投資規劃。參考當前單位產(chan) 能的投資額,我們(men) 預計,上述各公司異質結 電池項目的投資規模有望突破 150 億(yi) 。

高漲的投資熱情很大程度上源自於(yu) 產(chan) 業(ye) 對於(yu) 傳(chuan) 統電池的性能焦慮。隨著技術紅利的逐漸消失,當前 PERC 電池的效率已逼近理論轉換效率天花板,進一步提升的空間有限,因此,為(wei) 了進一步提升電池效率,降低電池成本,尋找新一代的電池技術成為(wei) 一眾(zhong) 廠商的共同選擇。此時,憑借出 色性能表現,異質結電池開始走進了大眾(zhong) 的視野。

然而,相較於(yu) PERC 電池發展的成熟,當前的異質結電池仍處於(yu) 起步階段,未來異質結電池的工藝技術將如何演繹?其產(chan) 業(ye) 化路徑該是怎樣一幅景象?相關(guan) 的電池項目的投資節奏又會(hui) 呈現出哪些規律?為(wei) 了回答以上的這些問題,我們(men) 將通過曆史案例的研究,尋找其中的答案。而作為(wei) 上一代的高效電池技術,PERC 電池與(yu) 異質結電池存在著大量的相似之處。所以,在接下來內(nei) 容裏,我們(men) 將對 PERC 電池過去十年的發展曆程進行複盤,並希望以此作為(wei) 切入點,進一步洞悉 異質結電池產(chan) 業(ye) 化的發展規律。


二、 追本溯源,複盤 PERC 電池十年發展曆程

(一)源起(1989-2012):PERC 電池誕生於(yu) 上世紀八十年代,2012 年“863”專(zhuan) 項推動國內(nei) 產(chan) 業(ye) 化進程

PERC 電池技術最早起源於(yu) 上世紀八十年代。PERC 全稱為(wei) Passivated Emitter and Rear Cell, 即鈍化發射極及背局域接觸電池,最早起源於(yu) 上世紀八十年代。1989 年,澳洲新南威爾士大學的 馬丁·格林教授的研究組在 Applied Physics Letter 上首次正式公布。通過光刻、蒸鍍、熱氧鈍化、 電鍍等新增工藝的加工,PERC 順利完成了實驗室製備,而根據當時反饋實驗數據,PERC 電池 實驗室的轉換效率達到了 22.8%,遠優(you) 於(yu) 常規電池。與(yu) 常規電池相比,PERC 電池最大區別在於(yu) 背麵介質膜鈍化。從(cong) 電池結構的角度,PERC 電池與(yu) 常規鋁背場電池的結構是較為(wei) 相似的,但兩(liang) 者最大的區別在於(yu) ,PERC 電池在背麵進行了介質膜鈍化,具備鈍化疊層。這使得 PERC 電池能在降低背表麵複合速度的同時,提升背表麵的光反射,提升了電池的轉換效率。另外,由於(yu) 增量 工藝流程的緣故,相比常規電池產(chan) 線,PERC 電池需要新增沉積背麵鈍化疊層的設備。

常規電池轉換效率瓶頸凸顯,PERC 電池量產(chan) 被再度提上日程。盡管上世紀八十年代,PERC 電池早已在實驗室完成研發,但在隨後的二十年裏,PERC 電池產(chan) 業(ye) 化進程卻一直處於(yu) 停滯狀態。但隨著常規的鋁背場電池的轉換效率逐步逼近 20%的效率天花板,傳(chuan) 統的工藝改良已經無法 滿足日益提升的效率需求。如果要進一步突破 20%的效率瓶頸,則需要采用更為(wei) 先進的電池 技術。考慮到 PERC 技術對電池轉換效率提升明顯,工藝簡單,成本低廉,且與(yu) 當時電池生 產(chan) 線高度兼容,因此,PERC 電池的量產(chan) 被再度提上日程。

“863”專(zhuan) 項的啟動,宣告我國 PERC 電池的產(chan) 業(ye) 化進程正式拉開帷幕。事實上,早在 2008 年,國內(nei) 的電池企業(ye) 已經陸續對 PERC 類電池產(chan) 業(ye) 化展開研究;然而,最具標誌性的一幕發生在 2012 年。當年 7 月,由中電光伏牽頭承擔的 2012 年度國家 863 項目“效率 20%以上低成本晶體(ti) 矽電池產(chan) 業(ye) 化成套關(guan) 鍵技術研究及示範生產(chan) 線”子課題啟動會(hui) 議在南京正式召開,包括中電光伏、晶龍實業(ye) 、西安銀泰、河北工業(ye) 大學、南京航空航天大學以及西北大學在內(nei) 的企業(ye) 以及科研院所單位均出席了本次會(hui) 議。本次會(hui) 議對 PERC 電池的量產(chan) 項目明確提出了兩(liang) 方麵的要求:1)高效 率:PERC 電池的轉換效率要在 20%以上;2)規模化生產(chan) :產(chan) 線產(chan) 量規模高於(yu) 35MW。“863” 專(zhuan) 項的啟動,宣告我國 PERC 電池的產(chan) 業(ye) 化進程正式拉開帷幕。

在此後幾年時間裏,隨著產(chan) 業(ye) 化進程的不斷深入, PERC 電池出貨量呈現出爆發式的增長態 勢。為(wei) 了更好地梳理這一進程,根據不同時期 PERC 電池出貨量、PERC 滲透率以及產(chan) 能情況,我們(men) 將其劃分成三個(ge) 階段,並圍繞電池產(chan) 能、市場競爭(zheng) 格局,設備發展情況等多個(ge) 角度,對以上 的各個(ge) 階段情況進行重點分析。


(二)萌芽(2012-2014):PERC 電池實現初步量產(chan) ,核心設備供 應以國外廠商為(wei) 主

1、產(chan) 能與(yu) 設備市場規模

PERC 電池處於(yu) 技術驗證階段,以試驗產(chan) 能為(wei) 主,增長迅速但總量較小。根據行業(ye) 統計數據, 2014 年全球 PERC 電池的產(chan) 能規模為(wei) 2.5GW,相比 2010 年,大幅增長 2GW。其中,我國台灣 地區 PERC 電池的產(chan) 能占比約 43%,全球領先。雖然 PERC 電池的產(chan) 能已有所增長,但由於(yu) 企業(ye) 擴產(chan) 目的是驗證 PERC 技術可行性,所以擴產(chan) 的規模有限。另外,相比於(yu) 2014 年全球/台灣/國內(nei) 約 70/ 10/ 47GW 的電池產(chan) 能,PERC 電池此時的產(chan) 能占比僅(jin) 為(wei) 3.6/11/13%,占比極低。

在早期發展階段,設備市場規模極小。2014 年以前,由於(yu) PERC 電池尚處於(yu) 早期的發展階 段,下遊電池廠商仍以試驗產(chan) 能為(wei) 主,新增產(chan) 能規模有限,因此,PERC 相關(guan) 的生產(chan) 設備的市場 空間極小。


2、量產(chan) 進展

國外廠商率先實現 PERC 電池產(chan) 業(ye) 化,台灣廠商迅速跟進。2012 年,德國最大的組件廠商 Solar World,使用氮矽化物作為(wei) 背部鈍化原料,率先實現 PERC 電池的商業(ye) 化,打開了 PERC 電 池商用的可能性;同年,IMEC、RENA 和 SoLayTec 三家公司采用 ALD 技術,通過 IMEC 中試 線進行 PERC 電池小批量生產(chan) ,在未使用 SE 結構的背景下,成功把電池的量產(chan) 效率提升至 19.6%;2013 年,阿特斯 MWT/PERC 結構的光伏電池實現量產(chan) ,電池平均的量產(chan) 效率高達 20.57%;2014 年,韓華正式導入 2 條 PERC 產(chan) 線,其中,電池轉化效率高達 20.2%。

國外廠商在 PERC 產(chan) 業(ye) 化的道路上高歌猛進,台灣廠商也不甘示弱。2012 年,台灣廠商旭泓 研發的 CELCO 電池率先步入量產(chan) 階段。該電池結合了“背麵鈍化”和“局部背電場”技術,量產(chan) 線上的最高轉換效率達到 20.2%;2014 年,旭泓加碼 PERC 電池,導入 5 條生產(chan) 線,單晶 PERC 轉化效率最也進一步提升至 20.7%,茂迪采用 PERC 工藝的電池正式進入量產(chan) ,效率達到 20.4 %。

國內(nei) PERC 處於(yu) 前期醞釀階段,2014 年開始實現小批量生產(chan) 。晶澳是國內(nei) 首家率先打通從(cong) PERC 電池到組件的產(chan) 業(ye) 鏈條的企業(ye) 。2012 年 6 月,公司 PERC 技術專(zhuan) 利取得突破性進展;2013 年 8 月,晶澳宣布其成功提高了單晶電池的轉換效率,實現了轉換效率在 20%以上的 P-型單晶光 伏電池的生產(chan) ,並稱其新型的高性能電池(Percium)將馬上投入生產(chan) ;2014 年 2 月,晶澳發布 Percium 單晶組件,其中,60 片電池的 Percium 單晶組件功率達到了 285 瓦,比行業(ye) 平均 60 片 電池單晶組件高出 20 瓦。其電池平均轉換效率超過 20.3%,比行業(ye) 平均單晶電池轉換效率高出 1.3%。2014 年 6 月,公司 Percium 高效電池正式量產(chan) ,量產(chan) 電池平均轉換效率達到 20.4%,在業(ye) 內(nei) 率先實現 P 型電池量產(chan) 轉換效率超過 20%。60 片電池組件隨後便開始量產(chan) ,量產(chan) 主流功率達 到 285W,年底主流功率進一步達到 290W。從(cong) 該新產(chan) 品發布到量產(chan) ,僅(jin) 用時三個(ge) 月。

同樣實現 PERC 電池量產(chan) 的企業(ye) 還有中電光伏。2013 年 6 月,中電光伏的研發人員成功製作 出效率達 20.3%的高效單晶電池,並開始進行優(you) 化和量產(chan) ;2014 年 7 月,35MW 的 PERC 電池示 範線於(yu) 7 月實現批量化的穩定生產(chan) ,內(nei) 部測試效率達 20.44%。另外,天合光能的單晶 PERC 電 池也於(yu) 2014 年完成試製,轉換效率達 20.2%。隨著國內(nei) 多家企業(ye) 陸續實現量產(chan) ,PERC 電池商用 的確定性增強,越來越多的企業(ye) 進入 PERC 的競爭(zheng) “賽道”。


3、工藝技術及設備發展

PERC 電池在背部進行介質膜鈍化,主要使用化學氣相沉積法,應用 PECVD 設備。PERC 電池的背部鈍化主要包括氧化鋁膜沉積和覆在其上起保護作用的氮化矽膜沉積。PECVD 法的總 原理是在低壓下用射頻(RF)分解前驅體(ti) ,從(cong) 而在反應室內(nei) 的基片上形成沉積膜,在傳(chuan) 統鋁背場 電池中,PECVD 設備已經用於(yu) 電池迎光麵氮化矽減反射鈍化膜的沉積。為(wei) 實現 PERC 電池背部 氧化鋁膜的沉積,PECVD 係統隻需做兩(liang) 方麵的基本調整——引入三甲胺(TMA)前驅體(ti) 和調整 淨化裝置,但因為(wei) PECVD 總的沉積原理不變,設備商所特有的等離子體(ti) 生成機製也無需改變, 所以在從(cong) 傳(chuan) 統鋁背場電池轉向 PERC 電池時,已經相對成熟的 PECVD 設備是電池廠商的不二選 擇。

原子層沉積(ALD)設備經過調整也可用於(yu) 氧化鋁沉積,但 PECVD 設備所占市場份額更大。 ALD 的特點在於(yu) 氧化鋁膜是在原子層級上逐層生成,從(cong) 而具有很好的階梯覆蓋性,且其成膜厚度 可控,在成膜質量方麵略優(you) 於(yu) PECVD。但盡管如此,PECVD 設備的追逐者仍多於(yu) ALD 設備, 其原因在於(yu) :(1)電池生產(chan) 商都已熟練運用 PECVD 設備進行電池正麵的氮化矽膜沉積,並且 PECVD 設備在正麵鈍化的應用中已經積累了巨大的裝機量,而成熟的設備在理論上易於(yu) 升級以 用於(yu) PERC 電池氧化鋁膜的沉積;(2)PECVD 設備可支持氧化鋁和氮化矽在在不同腔體(ti) 的同一 工序中完成,而 ALD 設備隻能進行氧化鋁膜沉積,需要額外的 PERCVD 設備沉積氮化矽膜;( 3) 電池生產(chan) 商一直較為(wei) 保守,考慮到諸如產(chan) 能、產(chan) 量、設備體(ti) 積和占地麵積等額外因素,PECVD 設備無疑成為(wei) PERC 電池生產(chan) 商的首選設備。

在 PERC 發展初期,核心設備供應以國外廠商為(wei) 主。一方麵,因為(wei) 電池廠商在早期發展階段 的主要目的是驗證 PERC 技術的可行性,並實現穩定的量產(chan) ,所以,在應用端更傾(qing) 向於(yu) 使用成熟穩定的國外薄膜沉積設備,而對成本因素的考量較少;另一方麵,這一階段的產(chan) 能擴張以台灣地區和國外廠商為(wei) 主力,所以,設備端優(you) 先使用海外供應鏈的產(chan) 品,也較為(wei) 符合電池廠商的采購原 則。因此,在 2012-2014,我們(men) 觀察到國外設備企業(ye) 與(yu) 電池廠商的一係列合作:2012 年,德國 CT 向 SolarWorld 提供管式 PECVD 設備;2013 年上半年,瑞士 Mayer Burger 的 PECVD 設備 MAiA, 已累計完成超過 1GW 的產(chan) 能安裝;Singulus 在 2013 年與(yu) 浙江鴻禧簽署高效電池生產(chan) 合作協議,為(wei) 其提供三氧化二鋁背鈍化技術設備以及先進的濕刻技術;SoLayTech 從(cong) 2013 年起,陸續給國 內(nei) 一線光伏電池製造企業(ye) ,供應 In Passion ALD 設備訂單,用於(yu) 單晶 PERC 電池生產(chan) 。


與(yu) 國外成熟設的備相比,這一階段的國內(nei) 設備仍處於(yu) 早期起步階段。雖然自 2011 年起,國 內(nei) 豐(feng) 盛裝備、理想能源和中電科 48 所都有 PECVD 設備陸續下線,並在隨後的幾年時間內(nei) 實現批 量銷售,但這一時期,國內(nei) PECVD 設備還是主要應用於(yu) 電池正麵減反膜的沉積,尚未涉及背鈍 化,且早期設備在性能上仍與(yu) 海外產(chan) 品仍存在一定差距。而反觀國外設備,國外設備生產(chan) 商在 2012 年已經可以提供 PERC 電池的整套解決(jue) 方案。如瑞士 Meyer Burger 旗下的 Roth & Rau,通過與(yu) InnoLas 合作,向客戶提供背鈍化 PECVD 係統和 ILS TT 激光開槽係統的整體(ti) 方案;SoLayTec 和 Singulus也分別推出In Passion ALD係統和PERC電池生產(chan) 解決(jue) 方案Perceus,均成功應用於(yu) PERC電池的生產(chan) ,並相繼獲得來自國內(nei) 外廠商的設備訂單。因此,與(yu) 國外的成熟設備相比,這一階段 的國內(nei) 設備仍處於(yu) 早期起步階段。


激光開槽設備也以國外設備為(wei) 主。PERC 電池的背局域金屬接觸主要使用激光開槽設備實現, 德國 InnoLas Solutions 一直是 PERC 和電池切割等先進光伏製造工藝的技術領導者。2012 年, InnoLas 就與(yu) Roth & Rau 共同研發出 PERC 電池的整體(ti) 解決(jue) 方案,應用其激光接觸開放 ILS TT 係統實現 PERC 電池的背部接觸,該方案可將單晶矽太陽能 光伏電池的轉換效率提高 1%。截止 至 2014 年,InnoLas 用於(yu) PERC 太陽能電池加工的激光係統已經獲得近 1GW 產(chan) 量的訂單,其設 備的激光加工速度可在 1600 至 3600wph 之間進行調節,正常運行時間超過 96%。而此時,國內(nei) 激光裝備行業(ye) 的領軍(jun) 企業(ye) ,如帝爾激光 和大族激光 ,還尚未推出針對於(yu) PERC 電池的激光設備。


(三)成長(2014-2017):PERC 電池投資吸引力凸顯,國產(chan) 設備 供應商嶄露頭角

1、產(chan) 能、產(chan) 量與(yu) 設備市場規模

2015 至 2017 年,PERC 電池進入高速成長區間,產(chan) 能、產(chan) 量快速提升。三年間,PERC 的 產(chan) 能從(cong) 4.5GW 增至 28.9GW,年複合增長 153%,產(chan) 量從(cong) 2.9GW 增至 17.9GW,年複合增長 149%。不僅(jin) 如此,PERC 電池的產(chan) 能和產(chan) 量在全球電池中的占比也大幅提升,產(chan) 能占比由 5.71%提升至 23.46%,產(chan) 量占比則由 4.65%提升至 17.17%。從(cong) 市場份額來看,PERC 電池的市場份額從(cong) 2015 年的 7%提升至 2017 年的 15%,而傳(chuan) 統鋁背場電池(BSF)則相應從(cong) 88%下降至 83.3%。從(cong) 地區 來看,2015 年,國內(nei) PERC 電池的產(chan) 能就已經占全球 PERC 電池產(chan) 能的 35%,位居世界首位, 而國外和台灣則分別占 33%和 32%,此後,國內(nei) 廠商一直保持並逐漸擴大這種產(chan) 能優(you) 勢。

PERC 產(chan) 能快速擴張,推動背鈍化和激光設備需求爆發式增長。根據前文分析,2015-2017 年新增 PERC 電池產(chan) 能規模約為(wei) 27.3GW。這其中,作為(wei) PERC 電池生產(chan) 的核心工序,背鈍化和 激光開槽設備是最重要的增量設備。參考 CPIA 以及愛旭的設備投資數據,我們(men) 估計,2015-2017 年,背鈍化和激光設備的市場規模分別為(wei) 51.6/9.5 億(yi) 元。呈現出爆發式增長的態勢。

2、市場政策

中國的“光伏領跑者計劃”在國內(nei) PERC 電池發展的過程中扮演關(guan) 鍵角色。“光伏領跑者 計劃”是國家能源局擬從(cong) 2015 年起實施的光伏扶持專(zhuan) 項計劃,實施時,通過設定較高的技術和成本標準進行項目招標,中標單位進行相應的光伏發電示範基地建設。領跑者計劃中的中標技術產(chan) 品將獲得國家和地方財政的支持,國家部分用電項目和各級地方政府使用財政資金支持的光伏發電項目,都要求采用“領跑者”先進技術產(chan) 品的指標。所以,滿足“領跑者”技術標準的技術將被視為(wei) 業(ye) 內(nei) 的新標竿,成為(wei) 產(chan) 業(ye) 內(nei) 的企業(ye) 進行技術轉型和升級的方向。憑借更高的轉換效率, PERC 技術正是 15-17 年“領跑者計劃”的最大受益者。

2015 年的領跑者項目讓用戶看到 PERC 技術,單晶 PERC 組件用量占比 21%,在新型組件占比中遙遙領先。2016 年,PERC 產(chan) 品的應用比例和規模進一步提升,PERC 組件用量占比達 30%, 其中單晶 PERC 組件占比約為(wei) 80%。2017 領跑者基地技術指標門檻有所提高,單多晶組件效率 所對應的電池效率約為(wei) 20.5%和 19.4%,以當年電池平均轉換效率來看,單多晶都需要采用 PERC 技術路徑才能滿足上述標準,所以,在 5GW 應用基地的中標項目中,采取 PERC 技術路徑的比 例高達 65.51%。這一方麵證實了 PERC 技術的標杆性,在另一方麵也預示著 PERC 技術將在接 下來幾年內(nei) 爆發式增長。

光伏“領跑者計劃”也推動了多晶向單晶技術路線的轉化。由於(yu) PERC 應用在多晶及單晶電 池上的效率有所差異,在導入 PERC 技術後,前者轉換效率絕對值可提升 1%以上,而後者絕對 值的提升約為(wei) 0.6%,所以在 PERC 技術崛起的背後,是單晶對多晶電池技術路徑的替代。縱觀 2015-2017 年三期“領跑者計劃”的中標項目,單晶矽組件的應用比例逐年升高,由第一年的 60% 上升到接近 90%,年複合增長率達到 18.59%,單晶 PERC 組件則由第一期的 21%上升至 55.28%, 年複合增長率達到 62.25%,單晶技術路線逐漸成為(wei) 主流。

3、效率和成本

PERC 電池的轉換效率不斷提高。2016 年至 2017 年,單晶 PERC 電池的平均轉換效率為(wei) 20.5/21.3%,與(yu) 傳(chuan) 統單晶電池相比,效率提升為(wei) 0.7/1%。同時,單晶 PERC 電池的最高轉換效率 不斷刷新,2015 年至 2017 年,最高轉換效率分別為(wei) 22.13/22.61/23.45%,轉換效率的差異顯著分 布於(yu) 行業(ye) 的頭部和尾部廠商之間。

PERC 電池轉換效率的提升不僅(jin) 源於(yu) 其工藝的改進,還源於(yu) 其技術平台的友好性。這一時期, 單晶 PERC 光致衰減問題得到緩解,PERC 漿料質量提升,設備參數不斷優(you) 化,推動 PERC 電池 轉換效率不斷提升;另一方麵,PERC 電池通過疊加其他高效電池工藝進一步提升其效率,SE(選 擇性發射極)工藝作為(wei) 發射極側(ce) 的優(you) 化成為(wei) 焦點,根據 Taiyang News,大部分轉換效率高於(yu) 21.5% 的 PERC 電池都已疊加 SE 技術。未來,PERC 作為(wei) 技術平台的友好性,將進一步擴展其轉換效 率增長的空間。

隨著設備效率提升以及價(jia) 格降低,投資於(yu) PERC 產(chan) 線的增量成本有所降低。2015 年,根據 晉能科技的數據,改造一條 100MW 的 PERC 產(chan) 線,設備投資約 3000 萬(wan) 元,保守估計,新增設 備 6 年折舊完畢,則 1GW 的產(chan) 能每年攤銷約 0.5 億(yi) 元,每瓦產(chan) 能每年攤銷額約為(wei) 0.05 元/W。而 在 2017 年,根據愛旭股份(7.840, -0.11, -1.38%)的數據,240MW 的 PERC 設備投資約 6500 萬(wan) ,假設該設備也以 6 年 進行折舊,則產(chan) 線每年新增攤銷約為(wei) 0.45 億(yi) 元,每瓦產(chan) 能每年攤銷額約為(wei) 0.045 元/W。

參考CPIA的數據, 2017年,單晶PERC與(yu) 單晶電池平均轉換效率差約為(wei) 1%。而根據Solarzoom 的價(jia) 格統計數據,自 2017 年 3 月新增單晶 PERC 電池的報價(jia) ,2017 年單晶 PERC 電池與(yu) 單晶電 池的價(jia) 差區間約為(wei) 0.25~0.35 元/W。考慮新增設備及有關(guan) 材料的成本攤銷,保守估計,PERC 電 池將會(hui) 獲得 0.18-0.28 元/W 元的增量利潤。若對傳(chuan) 統產(chan) 線進行改造,升級改造投資的回收期僅(jin) 為(wei) 1-2 年,單晶 PERC 產(chan) 線的投資極具吸引力。

4、量產(chan) 進展及產(chan) 能格局

PERC 電池開啟市場化進程,國內(nei) 廠商成 PERC 擴張主要動力。2015-2017 年,相較國內(nei) 廠 商,國外電池廠商 PERC 的擴展進程有所放緩,生產(chan) 成本是其重要原因。即使是早期在研發和量 產(chan) 表現突出的 SolarWorld,但由於(yu) 其生產(chan) 基地位於(yu) 德國和美國,生產(chan) 成本也顯著高於(yu) 中國電池供 應商。

這一階段,國內(nei) PERC電池市場格局呈現出多元化趨勢,市場的參與(yu) 者數量較之前明顯增加, 整體(ti) 而言,市場的參與(yu) 者可分為(wei) 以下三類:1)電池技術領先的組件廠商,2)迅速跟進的產(chan) 業(ye) 鏈 龍頭,3)新晉電池玩家。

技術領先的組件廠商將其優(you) 勢進一步拓展至 PERC 電池領域。作為(wei) 最早實現 PERC 電池成 功量產(chan) 的企業(ye) ,晶澳在這一階段仍保持其領先優(you) 勢。2015 年,晶澳為(wei) 首期光伏“領跑者計劃”的 大同項目供應 150MW 采用 PERC 技術的博秀(Percium)高效單晶組件,供貨量為(wei) 420MW,占比 近 50%。隨後,晶澳在 2016 年底將 PERC 產(chan) 能擴產(chan) 至 1.4GW,2017 年底 PERC 組件產(chan) 能儲(chu) 備達 到 3.1GW,晶科的單晶 PERC 產(chan) 能也在 2017 年底達到 2.5GW。

產(chan) 業(ye) 鏈龍頭企業(ye) 迅速跟進,加碼 PERC 電池。2015 年,以隆基、尚德、阿斯特為(wei) 代表的公 司紛紛擴產(chan) PERC 產(chan) 能。2016 年,天合光能多晶 PERC 電池“Honey”正式投產(chan) 。同年通威進一 步轉向 PERC 電池業(ye) 務,擬建 20 條 PERC 電池產(chan) 線。2017 年,平煤隆基 2GW 和通威的 1GW 單 晶 PERC 產(chan) 線陸續投產(chan) 。另一方麵,繼 2015 年晶澳率先得到領跑者的肯定後,2016 年的領跑者 基地中,更多的 PERC 供應商參與(yu) 其中,隆基樂(le) 葉、晶科、協鑫集成(2.520, 0.01, 0.40%)、天合、晉能等均為(wei) 領跑者 中標項目提供了 PERC 組件,2017 年,通威也加入“領跑者計劃”中 PERC 供應商行列。

新晉玩家押注 PERC,以期在新興(xing) 細分市場彎道超車。以愛旭股份為(wei) 代表的新晉玩家初露鋒 芒。2016 年,愛旭股份在實驗室進行管式 PERC 技術的研發並圍繞該技術取得係列專(zhuan) 利,次年, 愛旭股份成功研發出管式 PERC 技術,並實現批量生產(chan) ,同時推進雙麵 PERC 技術的研發。2017 年,愛旭股份 3.8GW 的單晶 PERC 產(chan) 線陸續投產(chan) ,成為(wei) 2017 年第三批光伏“領跑者計劃”的核 心供貨商,第三批領跑者項目的雙麵 PERC 組件大部分都是采用愛旭股份供應的雙麵 PERC 電 池。全球前十大組件廠商中,有 9 家成為(wei) 愛旭股份的客戶,愛旭股份的高效 PERC 電池產(chan) 品得到 了終端客戶的普遍認可。


5、工藝技術與(yu) 設備發展

延續上一階段的先發優(you) 勢,這一時期,PECVD 仍然壟斷 PERC 電池的背鈍化工序。根據 ITRPV 的估算,這一時期,PECVD 在背鈍化設備中的市場份額約為(wei) 90%,依然壟斷 PERC 電池 的背鈍化工序。

Meyer Burger 仍是市場上 PECVD 的主力供應商,但其也逐步麵臨(lin) 來自市場方麵的壓力。 截至 2016 年末,MAiA 累計出貨量已達 12GW,然而 2017 年 PERC 電池的全球產(chan) 能僅(jin) 為(wei) 25GW。可見,在早期發展階段,Meyer Burger 乃是全球背鈍化設備的絕對龍頭。然而,伴隨著產(chan) 業(ye) 化進 程持續推進,Meyer Burger 逐步麵臨(lin) 來自市場方麵的壓力:1)設備價(jia) 格較為(wei) 昂貴(以 MAiA 2.1 係統為(wei) 例,其單台售價(jia) 約為(wei) 220 萬(wan) 歐元);2)設備交貨周期較長(交貨周期約為(wei) 6-12 個(ge) 月);3)設備存在產(chan) 能瓶頸,難以滿足大幅增長的下遊需求。因此,在下遊市場對於(yu) PERC 電池降本 提效,快速擴產(chan) 的呼聲日益高漲的背景下,以上問題將對 Meyer Burger 市場出貨形成考驗。

國產(chan) PECVD 設備的工藝日趨成熟,性價(jia) 比不斷提升,營收和訂單快速增長。這一時期,以 國內(nei) 老牌 PECVD 廠商捷佳偉(wei) 創(62.000, -0.62, -0.99%)為(wei) 例,該設備廠商持續推進適用於(yu) PERC 的設備研發,取得階段 性成果。從(cong) 價(jia) 格上看,2015 至 2017 年,捷佳偉(wei) 創 PECVD 設備的售價(jia) 分別為(wei) 70.53/70.67/68.79 萬(wan) 元/管,包括兩(liang) 管、三管、四管和五管等不同型號。以一台五管 PECVD 設備為(wei) 例,由於(yu) 售價(jia) 與(yu) 管數大致成線性關(guan) 係,我們(men) 估算,其售價(jia) 有望從(cong) 2015 年的 353 萬(wan) 元降至 2017 年的 344 萬(wan) 元,遠 低於(yu) Meyer Burger 的 MAiA 設備;從(cong) 性能上看,其設備所產(chan) 出的 PERC 電池,平均轉換效率可達 21.3%,效率水平位於(yu) 行業(ye) 前列。因此,設備的高性價(jia) 比為(wei) 捷佳偉(wei) 創帶來銷售收入和訂單的快速 增加,2015 至 2017 年,捷佳偉(wei) 創的營業(ye) 收入年複合增長 88.51%,而與(yu) 在手訂單緊密相關(guan) 的預收 賬款,年複合增長率更是高達 117.53%。

ALD 設備雖然市場份額有限,但或是未來降本提效的方向所在。盡管 PECVD 設備長期占據 市場的主流地位,但 ALD 設備的優(you) 勢也同樣明顯:1)每小時的矽片吞吐量高於(yu) PECVD,電池 攤銷的單位固定成本更低;2)可以精控薄膜厚度,成膜質量更好;3)前驅體(ti) 材料 TMA 消耗更 少,可減少運營成本。因此,在優(you) 化 PERC 電池效率,壓縮前運營成本的背景,ALD 設備有望成 為(wei) 新一代的背鈍化設備,搶占更多市場份額。

國外 ALD 設備在技術參數上略勝一籌,但國產(chan) 設備正逐步得到市場認可。與(yu) 早期就布局於(yu) ALD 設備的 SolayTec 相比,國內(nei) 的代表廠商理想能源在開機保障率上與(yu) 其持平,都達到 95%的 水平,而每小時矽片吞吐量約少 100 片,TMA 消耗量和膜層厚度也略高與(yu) 前者。但是基於(yu) 理想 能源批量 ALD 設備的研發,同時考慮到當前 PERC 生產(chan) 的效率水平對膜層厚度的需求,兩(liang) 廠商 在技術層麵的差距並不顯著。理想能源的 ALD 設備在 2016 年實現量產(chan) ,所生產(chan) 的 PERC 電池的 效率可達21.36%,高於(yu) 行業(ye) 內(nei) 同類技術平均20.6%-20.9%的效率水平。截止2017年6月,Ideal ALD 已經被多家國內(nei) 電池廠商采用,累計出貨量超過 2GW,其客戶包括阿特斯、正泰、晉能、億(yi) 晶 光電等廠商。

激光開槽設備逐漸實現國產(chan) 替代,帝爾激光充分發揮其後發優(you) 勢。在激光開槽領域,雖然InnoLas 仍擁有舉(ju) 足輕重的地位,但是在 2017 年,帝爾激光設備的市占率已達到 76%,占據大部 分市場份額。從(cong) 技術上看,武漢帝爾激光的 PERC 太陽能電池激光消融設備,利用激光消融技術在電池鈍化層進行圖形化開槽,技術水平處於(yu) 行業(ye) 前列。從(cong) 價(jia) 格上看,帝爾激光一套設備的售價(jia) 僅(jin) 為(wei) 200 至 300 萬(wan) ,遠低於(yu) 國外同類產(chan) 品。這一時期,帝爾激光的激光開槽設備被主流電池廠商 批量采購和使用,主要客戶包括天合光能、英利能源、阿特斯、晶科和晶澳等廠商。


(四)爆發(2018-2019):高收益引爆 PERC 產(chan) 能投資需求,國產(chan) 設備儼(yan) 然成為(wei) 行業(ye) 主流

1、產(chan) 能、產(chan) 量與(yu) 設備市場規模

PERC 電池的產(chan) 能和產(chan) 量出現爆發式增長,逐漸占據電池市場的主導地位。兩(liang) 年間, PERC 的產(chan) 能擴張至 116GW,增幅達 301.4%,產(chan) 量增加至 72GW,增幅達 302.2%。而在 2019 年,PERC 電池的市占比也首次超過常規鋁背場電池,達到 65%,占據市場的半壁江 山,遠超多家智庫預期。而鋁背場電池市占比僅(jin) 為(wei) 31.5%,同比下降 28.5%。在這一階段, PERC 電池真正成為(wei) 市場的主流產(chan) 品,2019 年新投產(chan) 的電池產(chan) 線均為(wei) PERC 電池,部分原 有普通單晶電池產(chan) 線也逐步技改為(wei) PERC 產(chan) 線。

PERC 產(chan) 能的爆發進一步刺激設備市場需求。這一階段,隨著關(guan) 鍵設備國產(chan) 化的推進,PERC 電池產(chan) 線的投資成本持續降低,從(cong) 2018 年 42 萬(wan) 元/MW 降至 2019 年 30.3 萬(wan) 元/MW,同比下降約 27%。但由於(yu) 產(chan) 能規模的爆發式增長,市場規模仍呈現出倍速擴張的態勢。根據前文分析, 2018-2019 年,兩(liang) 年間 PERC 電池增加的產(chan) 能規模約為(wei) 70.1GW,參考 CPIA 以及愛旭的設備投資 數據,我們(men) 估計,市場的增量規模約為(wei) 207.54 億(yi) 元,其中作為(wei) PERC 產(chan) 線核心設備的背鈍化和激 光開槽設備,市場規模分別達到 70.26/12.94 億(yi) 元,背鈍化和激光設備需求進一步增強。

2、市場政策

光伏最新政策的出台助推 PERC 市場份額的提升。“平價(jia) 上網”是光伏產(chan) 業(ye) 發展中的核 心之義(yi) ,2018 年出台的“531 新政”和 2019 年出台的“19 號文” ,進一步明確了“平價(jia) 上網”的政策目標。政策主要針對占用過多補貼資源的落後產(chan) 能,著力解決(jue) 行業(ye) 內(nei) “低效產(chan) 能過剩、高效產(chan) 能不足”的結構性失衡問題,必然推動電池市場由粗放式發展轉向高效精細 化發展,為(wei) 高效電池生產(chan) 技術留出空間。

PERC 技術成為(wei) 這一時期“平價(jia) 上網”背景下的最優(you) 技術路徑。短期來看,在“531” 光伏政策的背景之下,2018 年下年半出現“應用領跑者計劃”搶裝潮,高效率 PERC 電池 供不應求,與(yu) 常規單晶電池的價(jia) 差持續拉開,8 月 0.1 元的價(jia) 差在 11 月底擴大到 0.34 元。長期來看,PERC 技術於(yu) “光伏領跑者計劃”中應運而出,逐步發展,其作為(wei) 高效產(chan) 能的代 表,可以有效降低發電度電成本,順應了光伏行業(ye) “去補貼化”平價(jia) 上網的發展趨勢。2018 年起,新建產(chan) 線全部為(wei) PERC 產(chan) 線,原有產(chan) 線也在加快 PERC 產(chan) 線升級,以單晶 PERC 為(wei) 代表的高效電池的市場份額大幅提升。

3、效率和成本

這一時期,單晶 PERC 電池的平均轉換效率從(cong) 21.8%提升至 22.3%。工藝改善帶來的效率提高主要表現為(wei) 漿料的改善,鋁漿可以支持諸如點線和虛線的圖案,最大限度減少背接觸麵積,並保持較低的提及電阻。同時,除 SE(選擇性發射極)技術外,多主柵(MBB)技術,雙麵 PERC 技術也逐漸成為(wei) PERC 電池發展方向。根據亞(ya) 化谘詢的數據,雙麵 PERC 電池可在幾乎不增加成 本的前提下,帶來 10-25%的發電增益。

關(guan) 鍵設備完成進口替代,設備投資持續降低,批量 ALD 設備的應用帶來規模效應,進 一步壓低單位成本。2018 年至 2019 年,受益於(yu) PERC 電池生產(chan) 線的關(guan) 鍵設備完成進口替 代,設備投資大幅降低,2019 年通威向捷佳偉(wei) 創采購的管式二合一 PECVD 設備,若按 4 年進行折舊,每年的設備攤銷僅(jin) 為(wei) 2700 萬(wan) /GW,遠低於(yu) 2015 年晉能 5000 萬(wan) /GW 的數據。同時,批量 ALD 設備的研發和推出,使得單位時間所加工的矽片數量呈爆發式增長,2019 年江蘇微導的 ALD 設備最高矽片處理數量高達 1 萬(wan) 片/h,而 上一階段主流 PECVD 設備的最 高矽片處理量僅(jin) 為(wei) 3400 片/h,這種量級跨越式的量產(chan) 能力變化迅速攤薄單瓦功率成本。

4、產(chan) 能格局

這一時期,電池頭部廠商利用自身經營優(you) 勢進一步擴大產(chan) 能,預計未來產(chan) 業(ye) 集中度將進一步提高。光伏行業(ye) 存在明顯的馬太效應,強者愈強,上遊矽料和矽片環節已經呈現出多頭鼎立格局,電池環節正沿該方向發展。具體(ti) 到 PERC 行業(ye) ,2019 年,以通威、潤陽、隆基 樂(le) 葉、愛旭和晶科為(wei) 代表的 PERC 產(chan) 能前五大廠商,其 PERC 產(chan) 能已占據全行業(ye) 產(chan) 能的 57.6%。

標杆企業(ye) 是此輪產(chan) 能擴張的主力。2018 年至 2019 年,通威作為(wei) 全球最大的單晶 PERC 電池製造商,其產(chan) 能從(cong) 9GW 擴張至 17.4GW,增幅約為(wei) 93%,而單晶 PERC 出貨量全球第 一的愛旭,其 PERC 產(chan) 能則從(cong) 5.5GW 提升至 9.2GW,增幅約為(wei) 67.27%,矽片巨頭隆基的 產(chan) 能則從(cong) 2018 年 4.5GW 擴展至 10GW,增幅約 122.22%。以上廠商切入 PERC 電池生產(chan) 的時間較早,在技術端占優(you) ,此番繼續加碼 PERC,意在夯實其規模優(you) 勢。

新秀企業(ye) 彎道超車,產(chan) 能比肩行業(ye) 巨頭。以潤陽光伏和東(dong) 方日升為(wei) 代表的這類新秀企業(ye) , 雖然進入 PERC 電池行業(ye) 較晚,但具備後發優(you) 勢。其舊有產(chan) 能小,擴產(chan) 以新建產(chan) 線為(wei) 主,生 產(chan) 效率和生產(chan) 成本均優(you) 於(yu) 技改升級產(chan) 線。2018年至2019 年,潤陽光伏的 PERC 產(chan) 能從(cong) 2GW 暴增至 11GW,增幅達到 450%,產(chan) 能直逼通威和愛旭。東(dong) 方日升受益於(yu) 海外訂單,PERC 產(chan) 能從(cong) 2GW 增長至 5GW,增幅約為(wei) 150%,產(chan) 能持續釋放,後勁十足。

5、工藝和設備

這一時期,設備的工藝相對穩定,設備領域主要表現出兩(liang) 大趨勢,一是 ALD 設備的市 場份額有所增長,二是 PERC 的關(guan) 鍵設備完成了國產(chan) 化進程。

PECVD 工藝仍然作為(wei) 這一時期的主流沉澱技術,但是 ALD 技術已強勢崛起。 2018 年, 新增的產(chan) 能中有近 60%的產(chan) 能采用 ALD 沉積技術。2018 至 2019 年,PECVD 技術的市占 比從(cong) 67.9%下滑至 58.9%,同比下滑 12.74%;ALD 技術的市占比從(cong) 30%提升至 38%,同比增長 26.67%。

微導 ALD 係統獲得光伏行業(ye) 標杆客戶的批量訂單。在批量重複驗證中,微導 ALD 產(chan) 線 的電池效率、EL 良率、設備稼動率、安全性能、產(chan) 能和綜合使用成本等關(guan) 鍵技術指標均超 越現有的主流國外技術,其中,最為(wei) 矚目的是其超高的量產(chan) 率,微導 2018 年提供的 ALD 係 統,每小時可以處理 6500 個(ge) 矽片,19 年推出的設備量產(chan) 能力則達到每小時 10000 個(ge) 矽片。2018 年,微導獲得通威太陽能的訂單,為(wei) 其新增 6GW 產(chan) 能提供全部基於(yu) 微導原子層沉積鈍 化技術的高效 PERC 電池鈍化裝備,微導在短短兩(liang) 年內(nei) 為(wei) 全球光伏市場提供了近 20GW 的 高效電池量產(chan) 設備。

捷佳偉(wei) 創管式二合一 PECVD 設備得到電池巨頭認可。通威太陽能在 2018 年專(zhuan) 業(ye) 電池 廠商產(chan) 能排名中居首,2019 年 4 月,通威成都四期 3.8GW 的高效晶矽電池項目進行招標, 捷佳偉(wei) 創以管式氧化鋁二合一設備競標,雖然德國設備廠商 CT 在招標結束後告知通威,其 或與(yu) 捷佳偉(wei) 創有專(zhuan) 利糾紛,但捷佳偉(wei) 創以其專(zhuan) 利文件證明設備的自主權利,最終成功獲得通 威超過 4 億(yi) 的設備采購合同,訂單金額折合 1.05 億(yi) 元/GW,同時,通威成都四期的 PERC 電池的背鈍化工藝將全部選用捷佳偉(wei) 創管式 PECVD 氧化鋁二合一設備。捷佳偉(wei) 創 PECVD 設備,有效證明了其在 PERC 增量市場中,獲取大量市場份額的能力。

PERC 電池激光加工設備市場集中度較高,帝爾激光作為(wei) 行業(ye) 內(nei) 少數可以提供高效太陽 能電池激光加工綜合解決(jue) 方案的企業(ye) ,收入和在手訂單保持較高增速。客戶包括天合光能、 隆基股份(30.650, 0.12, 0.39%)、阿特斯太陽能、晶澳太陽能、東(dong) 方日升等電池廠商。


三、 以 PERC 電池發展經驗為(wei) 本,予異質結電池設備投資 以啟示

(一)試驗產(chan) 能規模有限,規模化量產(chan) 尚需過渡時間

參考 PERC 電池的量產(chan) 進程,根據電池產(chan) 能、產(chan) 量,產(chan) 品滲透率以及量產(chan) 關(guan) 鍵性事件, 我們(men) 可以將電池的發展曆程,大致概括為(wei) 三個(ge) 階段。第一階段,電池產(chan) 能總量較小,以試驗產(chan) 能為(wei) 主,產(chan) 量及產(chan) 品滲透率幾乎可以忽略不計,在此期間,代表性的電池企業(ye) ,相繼完成電池的試製,電池實現小規模量產(chan) ,技術路線的可行性得到驗證;第二階段,電池產(chan) 能快速增長,實現批量出貨,產(chan) 能及產(chan) 量均占據一定的市場份額。在此期間、技術領先的產(chan) 業(ye) 鏈龍頭企業(ye) 紛紛入局電池。降本提效成為(wei) 這一時期電池發展的主旋律,產(chan) 品的利潤水平也開始逐步提升。第三階段,在高額利潤的驅動下,除已入局玩家外,具有技術優(you) 勢和品牌效應的二線廠商也開始大規模擴產(chan) ,電池產(chan) 能最終實現爆發式增長。而與(yu) 之相對應,新型電池的滲透 率也大幅提升,最終超過傳(chuan) 統電池,一躍成為(wei) 市場的主流產(chan) 品。

異質結電池發展或處於(yu) 第一階段,當前正向第二階段逐步過渡。從(cong) 產(chan) 能角度,2019 年, 異質結電池的全球產(chan) 能約 4GW,規劃產(chan) 能約 20GW,產(chan) 能占比不到 1.6%。從(cong) 產(chan) 量和產(chan) 品滲 透率的角度,當前 PERC 電池和傳(chuan) 統 BSF 電池市占率達到 93.5%,排除其他 TOPCON 等 PERC+技術的市場空間,異質結電池的產(chan) 品滲透率僅(jin) 為(wei) 1.3%,滲透率極低。

從(cong) 廠商量產(chan) 進展的角度, 2016 年,鈞石率先建成國內(nei) 首條擁有自主知識產(chan) 權 100MW 高 效異質結生產(chan) 線;2017 年,漢能和晉能就開始布局異質結電池生產(chan) 線,現有產(chan) 能約 120MW 和 100MW。2018 年,中智、國電投和阿特斯跟進,中智電力現有產(chan) 能約 160MW,鈞石能 源 1GW 的高效異質結電池和組件工廠於(yu) 2018 年 2 季度投產(chan) ,現有產(chan) 能約 600MW。2019 年,鈞石能源和山煤共建 10GW 級異質結電池基地, 6 月份,電池巨頭通威第一片異質結 電 池下線。隨著各廠商異質結電池產(chan) 線逐步落地,電池試產(chan) 成功,參考上文的分析,我們(men) 認為(wei) , 當前異質結電池的產(chan) 業(ye) 化進展與(yu) 2014年PERC電池較為(wei) 相似,異質結電池或處於(yu) 第一階段, 當前正向第二階段逐步過渡。

參考晶澳與(yu) 中電光伏量產(chan) 進程,PERC 電池從(cong) 產(chan) 線動工到產(chan) 品量產(chan) 大約需要兩(liang) 年時間。在PERC 電池發展的第一階段,晶澳和中電光伏相繼成功量產(chan) :晶澳在 2012 年 6 月取得 PERC 技術 專(zhuan) 利,2013 年 8 月完成 PERC 單晶電池的試製,2014 年 6 月成功量產(chan) PERC 電池;中電光伏於(yu) 2013 年 6 月進行量產(chan) ,2014 年 7 月實現批量化穩定生產(chan) 。綜合來看,PERC 電池從(cong) 產(chan) 線動工到產(chan) 品量產(chan) 大約需要兩(liang) 年時間。其中,從(cong) 產(chan) 線動工,以及技術研發到產(chan) 線試產(chan) 成功用時約一年,從(cong) 產(chan) 線試產(chan) 成功,通過調試,最終實現量產(chan) 用時大約也需要一年。


國內(nei) 異質結電池當前已實現了小批量生產(chan) ,但規模量產(chan) 仍需要一定時間。鈞石能源起步較早,作為(wei) 設備供應商有研發和量產(chan) 矽基薄膜太陽能電池生產(chan) 線的經驗,於(yu) 2010 年開始研發高效單晶 異質結電池,在 2016 年建成 100MW 異質結生產(chan) 線,效率突破 23%,在 2018 年 2 季度,鈞石 1GW 的高效異質結電池、組件工廠投產(chan) 。通威在 2018 年年底啟動異質結電池研發產(chan) 線,2019 年 6 月 正式運行,第一片異質結電池下線,轉換效率達到 23%。雖然國內(nei) 異質結電池產(chan) 業(ye) 化已經取得了 階段性進展,實現小批量生產(chan) ,但規模量產(chan) 仍需要一定時間。其中,一方麵,除了參考 PERC 電 池的曆史經驗外,另一方麵,從(cong) 產(chan) 業(ye) 鏈的角度,也存在兩(liang) 方麵的因素。


1) PERC 電池仍具備降本提效的空間,間接提高異質結電池的機會(hui) 成本。雖然 PERC 技 術麵臨(lin) 效率瓶頸的壓力,但是通過相關(guan) 技術疊加,如背鈍化、LDSE、FLDP 技術以及其他 各段工序的優(you) 化,優(you) 化後的 PERC 的電池未來有望實現 23.5%以上的轉換效率。從(cong) 產(chan) 業(ye) 溝通情況看,目前規模化的新增產(chan) 能仍以 PERC 電池為(wei) 主,但同時也為(wei) PERC 相關(guan) 的技術升 級預留充足擴展空間。可見,PERC 電池仍具備降本提效的空間。這可能間接提高異質結電 池的機會(hui) 成本,從(cong) 而推遲異質結電池規模量產(chan) 的時間節點。

2) 有別於(yu) PERC 電池,異質結電池的技術生態仍有待建立。電池技術從(cong) 傳(chuan) 統的鋁背場過 渡到 PERC,盡管技術路徑發生了變化,但電池本身的技術生態,無論是上遊的矽片端,還 是下遊的組件端,均沒有出現顯著的改變。然而,異質結作為(wei) 全新一代的平台型電池技術, 異質結電池的技術生態與(yu) 上一代的 PERC 電池卻有著顯著的區別,仍有待建立,因此,異質 結電池規模量產(chan) 的時間節點也可能晚於(yu) PERC 電池。


(二)多維度降本提效有望打開電池利潤空間,推動電池產(chan) 能擴張和 設備放量

參考 PERC 電池產(chan) 業(ye) 化曆程,高額利潤是產(chan) 能擴張和設備放量的重要催化。根據前文 分析,2017 年,單晶 PERC 與(yu) 單晶電池平均轉換效率差約為(wei) 1%,兩(liang) 者的價(jia) 差約為(wei) 0.25~0.35 元/W,扣除設備及有關(guan) 材料的成本增量攤銷後,PERC 電池將會(hui) 獲得 0.18-0.28 元/W 的高 額利潤。若對傳(chuan) 統產(chan) 線進行改造,升級改造投資的回收期僅(jin) 為(wei) 1-2 年。在高額利潤的刺激下, PERC 電池產(chan) 能迅速擴張,帶動相關(guan) 設備需求快速放量。2018-2019 年,國內(nei) 累計新增 PERC 電池產(chan) 能 87GW,設備市場的增量空間約為(wei) 207.54 億(yi) 。

多維度降本提效有望打開異質結電池利潤空間,產(chan) 能擴張和設備放量未來可期。在降本 方麵,材料端和設備端都可有所作為(wei) :1)異質結電池低溫工藝下,矽片更易於(yu) 實現薄片化 以降其成本;2)銀漿國產(chan) 化和規模化生產(chan) 會(hui) 直接降低其價(jia) 格,多主柵工藝也降低單片耗銀 量;3)靶材也逐步向國產(chan) 化方向努力;4)設備進口替代降低投資成本,同時設備單位處理 能力提升,有效降低單瓦成本。在提效方麵,作為(wei) 原材料的銀漿和靶材有大幅優(you) 化的可能, 技術上異質結比 PERC 更具想象空間,如沉積方式從(cong) PVD 專(zhuan) 項 RPD 以及多主柵、光注入退火的疊加,甚至與(yu) 鈣鈦礦電池結合形成疊層電池。若異質結電池最終實現 25%的轉換效率, 較升級後的 PERC 電池提升 1.5%的轉換效率,而增量的非矽成本控製在 0.07-0.1 元/W,考 慮到異質結組件的發電增益,則異質結電池的增量利潤有望高達 0.14-0.17 元,增量利潤空 間可觀。未來,隨著增量利潤的浮現,必將吸引更多資本入局異質結,群雄逐鹿,異質結的產(chan) 能將進入新一輪擴張周期,由此帶來的對異質結設備的需求將進一步釋放,設備廠商將迎 來新的業(ye) 績增長機遇。

(三)技術從(cong) 少數廠家對外逐漸形成擴散,技術領先產(chan) 業(ye) 鏈龍頭企業(ye) 優(you) 勢明顯

PERC 電池競爭(zheng) 格局的演化呈現出兩(liang) 個(ge) 特點:1)產(chan) 能中心從(cong) 海外向國內(nei) 轉移,國內(nei) PERC 電池廠商逐漸占主導。以通威、愛旭為(wei) 代表的電池廠商,逐漸替代 Solar World, SolarTech 等電池廠商,而產(chan) 業(ye) 化早期,產(chan) 能和銷量均位列領先地位的台灣廠商也逐漸被邊 緣化。2)在國內(nei) PERC 電池發展過程中,技術從(cong) 少數廠家對外逐漸形成擴散,技術領先的 產(chan) 業(ye) 鏈龍頭優(you) 勢明顯。第一階段,以晶澳、中電光伏為(wei) 首的廠商掌握了 PERC 的核心技術,並率先實現量產(chan) ;第二階段,產(chan) 業(ye) 鏈龍頭企業(ye) 迅速跟進,加碼 PERC 電池,而新晉玩家也開 始押注 PERC;第三階段,電池頭部廠商利用自身經營優(you) 勢進一步擴大產(chan) 能,少數新秀企業(ye) 晉身第一梯隊,最終實現彎道超車,行業(ye) 集中度進一步提升。但回顧 PERC 發展的三階段, 從(cong) 晶澳到隆基、通威,再到愛旭和東(dong) 方日升,無一不是技術領先的產(chan) 業(ye) 鏈龍頭企業(ye) 。而與(yu) PERC 相比,異質結電池對於(yu) 技術的要求更高,麵臨(lin) 技術挑戰更多,技術提效對於(yu) 異質結的 推動作用更為(wei) 顯著。因此,在技術升級為(wei) 主線的量產(chan) 過程中,技術沉澱較少的新晉企業(ye) 恐怕 較難突圍。

在異質結電池方麵,國內(nei) 廠商或已占據先機。PERC 電池逐步麵臨(lin) 效率瓶頸,倒逼國內(nei) 一線電池廠商提前布局下一代高效電池技術。根據 Taiyang News 2019 年 3 月的相關(guan) 統計數 據,國內(nei) 廠商產(chan) 能在全球中的占比約為(wei) 29.8%,比例已略高於(yu) 日本和歐美廠商,位居全球第 一。而隨著研發投入的持續加碼,無論是研發效率還是平均量產(chan) 效率,國內(nei) 電池廠商絲(si) 毫不 遜色於(yu) 海外的電池廠商。可見,在異質結電池方麵,國內(nei) 廠商或已占據先機。

(四)進口替代為(wei) 大勢所趨,國內(nei) 設備廠商不斷彌合技術差距

PERC 電池核心設備的發展呈現出進口替代的趨勢,國內(nei) 設備廠商不斷彌合技術差距。 在 PERC 電池發早期,國產(chan) 設備與(yu) 國外設備差距較大,核心設備完全被國外廠商壟斷,國產(chan) 設備仍處於(yu) 早期的試產(chan) 和驗證階段;待進入第二階段,核心設備的供應商仍是海外廠商,但 憑借良好的產(chan) 品性價(jia) 比,國內(nei) 設備廠商嶄露頭角,國產(chan) 的 PECVD、ALD 和激光開槽設備逐 步獲得了市場的認可;到了第三階段,國產(chan) 設備成為(wei) 生產(chan) PERC 電池的主流設備,PERC 的 核心設備實現進口替代。

異質結設備領域,國內(nei) 外設備廠商差距縮小,設備國產(chan) 化進程或將提速。國產(chan) PECVD 現已進入異質結試驗線的供應體(ti) 係,在沉積本征和摻雜非晶矽薄膜環節,理想萬(wan) 裏暉提供的 PECVD 設備在備受好評,邁為(wei) 股份(195.290,-0.71, -0.36%)也不斷精進其 PERCVD 設備;在沉積 TCO 薄膜環節, 鈞石能源的 PVD 設備已經入大規模生產(chan) 應用,捷佳偉(wei) 創在獲得 RPD 等離子槍專(zhuan) 利授權後, 打破台灣廠商 Archers 作為(wei) RPD 工藝唯一供應商的壟斷。

1) 理想萬(wan) 裏暉:國內(nei) PECVD 先行者。早在 PERC 電池發展的初期,公司便已投身於(yu) 異 質結 PECVD 設備的開發,公司開發的設備具有抽屜式反應腔和雙真空反應腔等優(you) 勢,適用 於(yu) 從(cong) 中試線的研發到產(chan) 業(ye) 化的全過程。2017 年 10 月,公司首台異質結電池量產(chan) 型 PECVD 順利交付、打破國外廠商壟斷異質結核心 PECVD 設備供應的局麵;2019 年 1 月,公司戰 勝戰勝美國應材、歐洲梅耶博格、日本真空等競爭(zheng) 對手,成功中標通威 100MW 異質結項目, 2019 年 4 月,公司首台異質結疊層 PECVD 設備正式啟運,6 月實現第一片電池出片

2) 邁為(wei) 股份:領先的國產(chan) 設備廠商,PECVD 和激光切割設備同時發力。為(wei) 通威 250MW 異質結試驗產(chan) 線提供核心 PECVD 設備。其 PECVD 真空鍍膜設備采用線性排布方式,通過 創新矽片傳(chuan) 送方式以實現超大產(chan) 能,可根據電源功率、氣壓、氣體(ti) 流量調節沉積成膜厚度。同時,邁為(wei) 也在研發一種激光無損切割機,主要針對異質結電池,可將切割前後的效率差控 製在 0.3%左右,為(wei) 異質結疊瓦組件應用提供基礎。

在沉積 TCO 薄膜環節, RPD 工藝應用潛力巨大。PVD 工藝是當前沉積 TCO 薄膜的 主流技術路線,在薄膜電池領域應用較為(wei) 廣泛,工藝比較成熟,成本相對較低。相比 PVD 技術,雖然 RPD 工藝成本較高,但采用 RPD 技術可使效率提高大約 0.3-0.5%。參考 PERC電池的背鈍化工藝逐步從(cong) PECVD 轉向 ALD 的經驗,隨著 RPD 工藝的成本問題逐步得到解 決(jue) ,RPD 將有望成為(wei) 更為(wei) 主流的技術路徑。

捷佳偉(wei) 創 RPD 設備已進入推廣階段,提前卡位 RPD 設備獲得先發優(you) 勢。捷佳偉(wei) 創在 RPD 等離子搶專(zhuan) 利授權後,成功打破台灣廠商 Archers 對 RPD 工藝的壟斷,RPD 設備實現 突破。其在 2019 年 SENC 上推出的 RPD 設備可達 3000 片/h,研發的 RPD5500 設備毛產(chan) 能可達到 5500 片/時,開機時間達 90%。同時,捷佳偉(wei) 創深度綁定下遊電池行業(ye) 龍頭客戶, 在通威異質結試驗產(chan) 線上,捷佳偉(wei) 創作為(wei) 核心工藝設備供應商,提供了濕法製程、RPD 製 程、金屬化製程三道工序的核心裝備。隨著 RPD 設備應用的不斷推廣,公司也有望從(cong) 中受 益。


(五)參考 PERC 產(chan) 能的擴產(chan) 數據,異質結電池設備市場規模空前 廣闊

PERC 電池新增產(chan) 能峰值約為(wei) 50GW,異質結電池的峰值或將達到 60GW。PERC 電池 量產(chan) 的可能性在第一階得到驗證,隨後,PERC 的產(chan) 能迅速擴張,在第二階段 2015-2017 年中,年新增產(chan) 能約為(wei) 2/9/16GW,在進入第三階段後,PERC 電池的產(chan) 能進一步爆發, 2018 年 PERC 電池的新增產(chan) 能約為(wei) 37GW,2019 年出現峰值,新增產(chan) 能約為(wei) 50GW。當前,電 池片需求量約 140-150GW,未來產(chan) 能累計保有量可能會(hui) 進一步增加,如果未來異質結對 PERC 形成完全替代,預計其峰值或將超過 60GW。

異質結產(chan) 能的爆發帶來設備市場繁榮,設備進口替代是異質結產(chan) 能得以爆發的關(guan) 鍵因素, 因此在異質結的擴張中,國產(chan) 設備大有可為(wei) 。東(dong) 方日升異質結產(chan) 線全部使用進口設備,1GW 產(chan) 能在 10 億(yi) 元左右,通威將三個(ge) 環節的設備替換為(wei) 捷佳偉(wei) 創的設備,造價(jia) 降低為(wei) 8 億(yi) 元。未來隨著設備國產(chan) 化進一步實現,設備造價(jia) 降低伴隨設備產(chan) 能增強,異質結電池的產(chan) 線造價(jia) 或可降至 3-4 億(yi) 元/GW。未來,異質結產(chan) 能爆發之時,根據估算,市場規模或達 180-240 億(yi) 元,其中清洗製絨設備約 13.5-18 億(yi) 元;非晶矽沉積設備約 72-96 億(yi) 元;TCO 鍍膜設備約 49.5-66 億(yi) 元;絲(si) 印燒結設備約 31.5-42 億(yi) 元;其他輔助設備約 12.5-18 億(yi) 元。各環節,尤 其是非晶矽沉積環節,市場空間增量可觀,提前布局異質結的設備廠商必將收割大量市場份 額。


四、投資建議(略,參見報告原文)

複盤十年 PERC 電池的發展曆程,我們(men) 認為(wei) ,作為(wei) 下一代新型高效電池技術,異質結電池正處於(yu) 小批量生產(chan) 向規模化量產(chan) 過渡階段,市場前景廣闊,技術領先的國內(nei) 廠商有望占據先機,奪得頭籌。而隨著國內(nei) 外電池設備的技術差距逐步縮小,憑借良好的產(chan) 品性價(jia) 比以及便捷的本土配套服務,國內(nei) 設備廠商具備較大發展潛力。綜合考慮技術水平、客戶資源以及產(chan) 品係列等因素, 重點推薦異質結國產(chan) 設備龍頭企業(ye) 捷佳偉(wei) 創、邁為(wei) 股份。


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