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从2寸到12寸 凭什么大尺寸硅片能让光伏成本再降3年?

光伏原材料及辅料  来源:国君电新  作者:徐云飞、庞钧文  2020/1/20 8:30:37  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:纵览半导体硅片的发展脉络,光伏硅片大型化是趋势,大硅片能够打破当前光伏降本瓶颈,助力行业在未来2-3年成本下降,维持行业“增持”评级。

(来源:微信公众号“国君电新”作者:徐云飞、庞钧文)

1、光伏硅片尺寸来自半导体,我们认为尺寸变大是趋势。纵览半导体硅片发展历程,尺寸在不断增加,原因是硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片的生产成本。由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势,使得硅片环节持续换代,有很明显的产品周期。换代往往意味着行业变革,抓住机遇的厂商能够脱颖而出,夯实壁垒。光伏硅片看似奇怪的尺寸,其实是源自半导体。从推进节奏上看,光伏硅片要落后于半导体硅片1-2代,主要原因是要解决硅单晶生长环节的成本问题,一旦新一代大硅片成本超越上一代硅片,换代升级就会启动。

2、210是全新的平台,能够带来各个环节成本下降。12寸硅片难点在于拉制和成本,中环股份经过多年研发,成功将210应用。210是一个体系,会带来几乎所有环节的成本下降,硅片变大后,将能够有效降低各个环节的成本,提升各个环节的投资回报水平。根据我们的保守测算,成本端能够有0.03(硅片)+0.05(电池)+0.1(组件)=0.18元/W的成本下降,同时带来0.2元/W的额外溢价。因此整个产业链都将受益于210体系,所有210体系的参与方都将分享超过0.38元/W的价值。

3、210体系能够打破光伏降本瓶颈,支撑光伏行业未来3年成本下降,行业先行者有望充分受益。光伏行业成本下降目前已到瓶颈期,各个环节除单晶硅片环节外利润都已经挤压到微利的水平。210体系的横空出世,能够再大幅降低装机成本,有望带来装机成本10%的下降。我们预计未来2-3年行业将充分挖掘210体系的价值,行业的先行者有望充分受益。目前行业里相当体量的上下游企业已经参与到210体系价值发现中来。

1、光伏硅片源自半导体硅片,尺寸变大是趋势

1.1.半导体硅片尺寸增加能够带来成本降低

半导体硅片的发展过程中,尺寸不断增加。1918年前苏联科学家切克劳斯基(Czoalski)建立起了直拉式晶体生长方法(CZ法),从而奠定了硅单晶的主要生长方法,从1965年的2寸晶体(寸为英寸,描述的是直拉晶体的直径),到近年来的12寸晶体,单晶硅片的尺寸持续增加。

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硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片的生产成本。半导体芯片采用光刻逻辑电路的生产工艺,硅片面积越大,一次性生产出的芯片数量就越多,而且硅片面积增加,芯片装上缺陷的概率也会降低,因此会显著提升芯片的产出,从而大幅降低成本。

1.2.硅片不断换代,产品周期明显

由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势,导致硅片环节持续换代,有很明显的产品周期。从历史来看,一旦新一代硅片出现后,新一代硅片的份额开始快速提升,老一代硅片的份额就会开始逐渐下降,原因就是更大的硅片对客户更有成本优势,新建的半导体工厂在硅片规格上往往选择更大的硅片。老的半导体工厂往往就变成了存量产能,逐渐退出。

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换代往往意味着行业变革,抓住机遇的厂商能够脱颖而出,夯实壁垒。总结了发展规律,如何生产出合格的更大尺寸的硅片就成了半导体硅片企业始终重点关注的问题。我们看到曾经的龙头由于在产能变革期落后了,导致新的龙头信越、SUMCO份额的上升。

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1.3.光伏硅片尺寸源自半导体硅片,取得成本优势后普及

光伏硅片看似奇怪的尺寸,其实是源自半导体硅片。我们观察光伏硅片的对边距(相对的两条边的距离),尺寸从100mm、125mm、156mm不等,为什么会是一些比较奇怪的尺寸呢?主要原因就是光伏硅片源自半导体硅片,5寸棒、6寸棒、8寸棒切下来形成的光伏硅片的对边距恰好分布在100mm、125mm、156mm附近。

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从推进节奏上看,光伏硅片要落后于半导体硅片1-2代,主要原因是要解决硅单晶生长环节的成本问题。半导体硅片在整个成本中占比较低,成本主要凝聚在芯片制造环节,因此一旦更大的硅片面世,行业会快速进入导入期。而光伏硅片不同,硅片在成本中占比较高,如电池环节,硅片成本占比超过50%。因此大硅片如果要取代上代产品,必须在经济性上超越上代产品。而生产更大的硅片对于硅片企业来说难度会大幅上升,生产的效率也会下降,因此需要相当长的时间改进工艺提升生产效率才可行。

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2、210是全新技术平台,能够带来各个环节成本下降

2.1.中环股份经过多年研发,成功将210应用

光伏12寸硅片有两个难点,一个难点在于硅棒的拉制,另一个难点在于成本的下降。中环股份在实现12寸硅棒拉制后,又用了2年时间提升生产效率,终于在单晶硅的生长环节超越了传统的8寸技术,实现了成本的降低。我们预计中环股份生产12寸晶体,单炉产出有望较生产8寸晶体提升50%。

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2.2.各环节成本显著下降,ROIC大幅提升

210是一个体系,会带来几乎所有环节的成本下降。硅片变大后,将能够有效降低各个环节成本,提升各个环节的投资回报水平。

硅片端:硅片的生产速度大幅提升,预计单炉产出提升50%,单炉年产能提升到15MW左右。相应的,设备投入、坩埚、气体、人工、动力等并不是呈等比例增加,相应的单位成本就会大幅降低。根据我们的测算,预计非硅成本相较于8寸片提升50%,硅片瓦数提升80%,假设8寸片非硅成本为0.8元/片,则210硅片非硅约为1.2元/片,单W非硅可降低0.03元/W,相当于硅片环节毛利率提升5%以上。

电池端:电池片环节是最受益210体系的环节。因为电池片是通量的概念,面积越大,产能越大。以爱旭科技为例,原工厂设计产能为3.8GW,改为生产210后,产能可以提升到5GW以上(我们测算实际产能或超过5GW),原因就在于硅片面积增加产出增加。相应的,折旧、人工、动力等成本都会下降。在常规电池厂中,折旧成本约0.05元/W,人工0.05元/W,动力0.05元/W,在不考虑其他变化的情况下,这三块成本有望降低超过30%,非硅成本总计有望下降0.05元/W。由于目前头部电池片企业单位净利润仅为0.05-0.07元/W,0.05元/W的成本下降带来的是净利率的大幅提升,将显著提升ROIC水平。

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组件端:210体系由于采用方片,同时更大硅片带来更少的片间距占比,组件端转换效率有望提升1%。意味着面积不变的情况下440W的组件可以提升到460W。相应的,组件除电池以外的成本均被摊低。同时生产M2组件改为生产G12组件,组件厂产出也大幅度提升。根据测算组件端成本降低将达到0.1元/W以上。

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