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深度报告 | 复盘PERC发展历程 推演设备未来图景

光伏电池组件  来源:民生证券    2020/5/15 8:29:22  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:追本溯源,复盘十年PERC电池发展历程 PERC 电池技术最早起源于上世纪八十年代。“863”专项的启动,宣告我国PERC电池的产业化进程正式启动。而根据不同时期,PERC 电池的产能、出货量以及 渗透率,其产业化进程大致可分为三个阶段: 

第一阶段(2012-2014),PERC 电池处于技术验证阶段,以试验产能为主,增长迅速但总量较小,随着PERC电池成功量产,其商业化的可行性得以确认。此时, 电池的核心设备供应以国外厂商为主,产线投资成本较高。 

第二阶段(2015-2017),在“领跑者计划”的推动下,国内光伏产业链龙头迅速 跟进,加码 PERC 电池产能。虽然海外电池设备仍是市场主流,但是国产设备也 逐渐开始成熟。此时,PERC 电池的平均转换效率也从量产初期的 20.4%,提升 至 2017 年的 21.3%,随着电池的非硅成本得以有效降低,单片电池利润开始迅 速提升。 

第三阶段(2018-2019),高额利润驱动 PERC 电池产能实现爆发式增长。电池出 货量从 17.9GW 提升至 72GW,渗透率从15%提升至 63.5%,一跃成为市场的主 流产品。与此同时,凭借良好的产品性价比,国内设备企业获得下游客户的一致 认可,PERC 电池的核心设备最终实现进口替代。 

以PERC电池发展经验为本,予异质结电池设备投资以启示对于当前异质结电池设备投资,PERC电池发展历程给予了我们以下几点启示: 

1)当前各试水异质结的厂商均处于小规模生产阶段,虽然异质结电池实现规模化量产仍需一定时间,但是降本提效已经提上日程,并且具有较大空间。随着异质结电池的性价比逐步提升,产能扩张、设备需求井喷指日可待;

2)技术是异质结电池发展的核心竞争要素,技术实力雄厚的电池厂商更易突围。当前国内厂 商积极布局异质结电池,表现亮眼。随着累计投入日渐增加,量变形成质变,国 内电池片厂商有望在全球异质结领域占据重要地位;

3)相比PERC电池,国内外设备在异质结电池上的差距显著缩小,进口替代或将加速实现,看好掌握下游 优质客户资源的国内设备厂商。

4)参考PERC电池的扩产数据,异质结电池的扩产峰值或将达到 60GW,对应的设备的市场规模高达180-240亿元,设备市场规模空前广阔。

一、 前言:从异质结电池的产业化开始说起 

近年来,资本市场对于异质结电池项目的投资热情持续升温。根据 Wind 的统计信息,2019 年以来,包括爱康科技、东方日升、通威股份、山煤国际,中利集团在内的多家上市公司陆续发 布了与异质结电池相关的投资规划。参考当前单位产能的投资额,我们预计,上述各公司异质结 电池项目的投资规模有望突破 150 亿。

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高涨的投资热情很大程度上源自于产业对于传统电池的性能焦虑。随着技术红利的逐渐消失, 当前 PERC 电池的效率已逼近理论转换效率天花板,进一步提升的空间有限,因此,为了进一步 提升电池效率,降低电池成本,寻找新一代的电池技术成为一众厂商的共同选择。此时,凭借出 色性能表现,异质结电池开始走进了大众的视野。

然而,相较于 PERC 电池发展的成熟,当前的异质结电池仍处于起步阶段,未来异质结电池 的工艺技术将如何演绎?其产业化路径该是怎样一幅景象?相关的电池项目的投资节奏又会呈 现出哪些规律?为了回答以上的这些问题,我们将通过历史案例的研究,寻找其中的答案。而作 为上一代的高效电池技术,PERC 电池与异质结电池存在着大量的相似之处。所以,在接下来内 容里,我们将对 PERC 电池过去十年的发展历程进行复盘,并希望以此作为切入点,进一步洞悉 异质结电池产业化的发展规律。

二、 追本溯源,复盘 PERC 电池十年发展历程 

(一)源起(1989-2012):PERC 电池诞生于上世纪八十年代,2012 年“863”专项推动国内产业化进程 PERC 电池技术

最早起源于上世纪八十年代。PERC 全称为 Passivated Emitterand Rear Cell, 即钝化发射极及背局域接触电池,最早起源于上世纪八十年代。1989 年,澳洲新南威尔士大学的 马丁·格林教授的研究组在 Applied Physics Letter 上首次正式公布。通过光刻、蒸镀、热氧钝化、 电镀等新增工艺的加工,PERC 顺利完成了实验室制备,而根据当时反馈实验数据,PERC 电池 实验室的转换效率达到了 22.8%,远优于常规电池。与常规电池相比,PERC 电池最大区别在于 背面介质膜钝化。从电池结构的角度,PERC 电池与常规铝背场电池的结构是较为相似的,但两 者最大的区别在于,PERC 电池在背面进行了介质膜钝化,具备钝化叠层。这使得 PERC 电池能 在降低背表面复合速度的同时,提升背表面的光反射,提升了电池的转换效率。另外,由于增量 工艺流程的缘故,相比常规电池产线,PERC 电池需要新增沉积背面钝化叠层的设备。

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常规电池转换效率瓶颈凸显,PERC 电池量产被再度提上日程。尽管上世纪八十年代,PERC 电池早已在实验室完成研发,但在随后的二十年里,PERC 电池产业化进程却一直处于停滞状态。 但随着常规的铝背场电池的转换效率逐步逼近 20%的效率天花板,传统的工艺改良已经无法 满足日益提升的效率需求。如果要进一步突破 20%的效率瓶颈,则需要采用更为先进的电池 技术。考虑到 PERC 技术对电池转换效率提升明显,工艺简单,成本低廉,且与当时电池生 产线高度兼容,因此,PERC 电池的量产被再度提上日程。 

“863”专项的启动,宣告我国 PERC 电池的产业化进程正式拉开帷幕。事实上,早在 2008 年,国内的电池企业已经陆续对 PERC 类电池产业化展开研究;然而,最具标志性的一幕发生在 2012 年。当年 7 月,由中电光伏牵头承担的 2012 年度国家 863 项目“效率 20%以上低成本晶体 硅电池产业化成套关键技术研究及示范生产线”子课题启动会议在南京正式召开,包括中电光伏、晶龙实业、西安银泰、河北工业大学、南京航空航天大学以及西北大学在内的企业以及科研院所 单位均出席了本次会议。本次会议对 PERC 电池的量产项目明确提出了两方面的要求:1)高效 率:PERC 电池的转换效率要在 20%以上;2)规模化生产:产线产量规模高于 35MW。“863” 专项的启动,宣告我国 PERC 电池的产业化进程正式拉开帷幕。

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