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1.国产设备酝酿突破,产业化瓶颈打开
1.1HIT制造工序及对应设备概览
HIT电池结构:N型硅片+正反面各 3 层膜。HIT电池以 N 型单晶硅片作衬底,正反面依次沉积本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜、金属氧化物导电层TCO,再通过丝网印刷制作正负电极,呈双面对称结构。
核心生产工艺仅四步,分别对应4种专用设备:
清洗制绒:去除硅片表面杂质,制作金字塔绒面,减少阳光反射。HIT制绒难度高于PERC,对应设备为清洗制绒机,与PERC的清洗制绒机不通用。
非晶硅沉积:在清洗好的硅片两侧沉积本征和掺杂非晶硅薄膜,两侧共4层膜(i、n、i、p),在一台机器内完成,对应设备是PECVD,和PERC的PECVD不通用。
TCO沉积:在非晶硅薄膜两侧再沉积金属氧化物导电层TCO,用于导出电流,对应设备为PVD或者RPD,两种设备产业里都有应用,PERC不需要沉积TCO。
制作电极:在TCO两侧印刷银浆制备电极,对应设备为丝网印刷机,和PERC通用
1.2量变到质变,国产设备不断突破
海外设备较为成熟,但核心设备价格较高不具备量产经济性。
清洗制绒机:日本YAC、德国RENA和Singulus、韩国Exataq均有成熟的清洗制绒机在售,当前全球已经建成的HIT产线中,60%以上选用日本YAC的设备。
PECVD:在面板行业应用较多,美国应材、瑞士梅耶博格是海外核心供应商。
PVD/RPD:PVD海外核心供应商有德国的冯·阿登纳和Singulus,RPD核心专利在日本住友,台湾精耀、SNTEC有生产授权。
丝网印刷机:意大利Baccini,2016年被美国应材以3.3亿美元收购。
四大设备中,清洗制绒机约1000万元/台(250MW),丝网印刷机约1200万元/套(200MW),和国产设备价格基本一致,且性能基本相当,不构成产业化的障碍。PVD约3000万/台(250MW),国产设备在快速跟进,本身壁垒不高,也不是产业化的障碍。HIT量产最大的痛点在于PECVD,当前海外应材和梅耶博格的PECVD价格接近5亿元/GW,设备虽然成熟但价格太高,整线的设备投资达到7-8亿元/人民币。
高设备成本对HIT产业化的制约体现在两个方面:
第一,PERC设备投资已经可以控制在2亿以内,5-6亿的差价意味着5-6分/W的财务报表折旧成本差异,而光伏企业决策时普遍按照3年折旧,因此在管理会计报表上体现出来是15-18分/W的差距,性价比被大幅拉低。
第二,设备国产化和降本是大势所趋,且进展迅速,如果采购高成本进口设备建成量产线,很可能在运行1-2年后就面临低成本国产线的竞争,在成本上处于劣势。
国产设备商快速崛起,核心设备不断突破。
清洗制绒机:捷佳伟创已经形成供货能力,YAC也在推动设备中国本土制造。清洗制绒环节的化学反应过程较为复杂,但近年来国内已经基本摸索出来,设备制造本身壁垒并不高,核心的制绒添加剂也已经实现国产。
PECVD:钧石、理想有设备供应,迈为研发进展较快,样机在通威合肥基地已经运行半年,下半年大概率会形成供货能力,捷佳伟创、金辰股份、常州比太也在积极布局,下半年有望推送样机到电池厂做测试。PECVD是HIT设备最难的环节,也是价值量和盈利能力最强的环节,设备厂必须突破PECVD才能形成核心竞争力。
PVD:钧石、湖南宏大、红太阳已经形成供货能力,捷佳、比太等企业在积极研发。
RPD:捷佳获得日本住友授权,具备成熟供货能力。
丝网印刷机:迈为股份是全球龙头,设备十分成熟,捷佳、金辰也在布局
PECVD的突破是关键。PECVD并不是新兴技术装备,平板显示领域早已得到成熟应用,并且已经迭代到第11代了。2019年中国光伏企业购买的应材PECVD主要是6代线,对应单机产能只有100MW左右,今年已经升级到8.7代(应材专门针对光伏产业的改动版),对应单机产能250-270MW,8.7代的推出意味着大通量的PECVD不管在理论上还是工艺上都是可行的,此前产业中存在PECVD能否做大的争论。
国内设备企业的技术攻关主要就是集中在PECVD上,主要解决成本问题。目前国内节拍最高的PECVD节拍是3600片/小时,对应单机产能170MW,仍需要进步。迈为、捷佳、金辰、比太都在按照5500-6000片的节拍进行研发,对应单机产能250-300MW,已经有很大进展。一旦彻底突破,PECVD的GW投资将从5亿下降到2.5亿
PECVD突破将带动设备投资快速下降。当前清洗制绒机、PVD/RPD、丝网印刷机制造工艺都已经成熟,价格偏高主要是由于需求没有放量,一旦PECVD突破将1GW的PECVD投资额降低到2.5亿,GW级的HIT产线将会迅速放量,进而带动其他设备降本,2年内大概率可以看到4亿元/GW左右的整线设备价格,突破产业化的瓶颈。
清洗制绒机:当前1000万元/台,产业化放量之后预计到600万/台以下,当前PERC的清洗制绒机价格约200-300万/台,设备80%以上成本为材料,降本空间较大。当前1GW产线需要4台清洗制绒机,未来可能只需3台,1GW的价值量预计在1500万。
PECVD:进口设备价格接近5亿/GW,国产化后降低到2.5亿/GW,随着节拍的提升和原材料零部件的国产化,价格还有进一步下降空间。按6000片算1GW产线需要4台PECVD,未来8000片以上机型推出后有潜力下降到3台,1GW的价值量预计在2.4亿左右,如果供应链国产化能够大部分实现,有可能下降到2亿。
PVD:进口设备价格接近3000万元/台,国产约2200万/台,PVD技术壁垒低于PECVD。当前主流PVD节拍6000片,已经有企业推出8000片,未来1GW产线预计只需要3台PVD,价值量预计不超过6000万。
RPD:当前价格约2400万元/台,由于RPD正反面不能在一台机器内完成,因此单线需要配置两台RPD,1GW要10台,2.4亿元,成本较高。因此国内有头部企业在开发大通量的RPD和正面RPD+背面PVD的一体机,兼顾效率和成本。
印刷机固化炉等:按最先进四道印刷技术,印刷机双轨4头,当前价格约2000万元/套,1GW需要5套,对应价值量1亿元。丝网印刷机也在往大通量去做,需要银浆的可印刷性配套提升,未来1GW的配置有望下降到4套,价值量不超过8000万
2.资源向HIT聚集,提效降本有望加速
2.1研发投入加大,效率提升有望加快
光伏电池量产效率提升空间依旧较大。当前全球光伏电池研发最高效率已经达到47%,但量产的PERC电池平均效率只有22.6%,量产效率和研发效率之间有巨大的差距,随着技术进步和成本下降,量产效率继续提升是大趋势。就单结晶硅电池来看,效率极限预计在27%左右,技术类型为HBC(HIT+IBC),如果升级到双结电池,效率极限预计在35%,技术类型大概率是Tandem(HIT+钙钛矿)。无论是单结还是双结,冲击效率极限都需要先做好HIT电池
研发资源的导入对效率提升至关重要。当前占据绝对主流地位的PERC电池在1989年就已经诞生,发明人为澳大利亚著名光伏技术专家马丁·格林,但是PERC真正开始规模化量产是在2015年,当时金刚线革命带动单晶硅片成本大幅下降,单晶路线在性价比上开始超越多晶路线,PERC强化了这一优势。当时PERC电池效率仅20%出头,通过5年的探索,今年量产效率已经接近23%,平均每年提升0.6%。PERC电池的规模也从0增长到2019年底的123GW,到今年底预计将达到190GW,彻底完成对多晶的替代。
在效率提升的过程中,研发资源的导入至关重要,和PERC形成鲜明对比的是,由于多晶路线盈利较差,多晶路线上的研发资源越来越少,这导致多晶电池的效率提升陷入停滞,当前常规多晶电池的效率仅19%出头,落后PERC电池3PCT以上。当前HIT尚未大规模量产,研发资源远不如PERC,随着规模增加,研发资源的导入有望加速HIT电池效率的提升,效率潜力在25.5%-26.0%
HIT研发效率已经站上25%,量产效率站上24%。当前全球HIT电池的研发效率世界纪录是汉能去年创造的25.11%。叠加IBC之后,当前全球研发效率世界纪录是日本Kaneka创造的26.6%,叠加钙钛矿做双结电池之后,当前全球研发效率最高的是英国牛津光伏的28%。量产方面,海内外主流厂商在24.0%-24.5%,工艺较为成熟,未来有望每年提升0.5%以上,潜力极限预计在26%。
提效手段包括:
▷银浆、靶材等耗材品质的提升
▷制绒的改善
▷非晶硅薄膜的优化
▷窗口层的优化,碳硅氧合晶技术的成熟
2.2 HIT队伍壮大,配套产业链降本即将启动
布局HIT的企业越来越多,产业化酝酿开启。当前全球最大HIT量产线规模仅600MW,近两年新建产线以100-200MW的中试线为主。相较于去年,布局HIT的企业越来越多,已经超过20家,宣布了GW扩产规划的企业包括山煤国际、钧石能源、东方日升、爱康科技、中利腾辉、比太科技等,国产大通量低成本PECVD的突破将成为HIT产业化的发令枪
山煤HIT项目有望落地,GW级产线有望出现。2019年山煤国际公告拟建设10GW的HIT电池生产线,受疫情和集团合并影响,进度晚于预期,当前山西煤炭进出口集团(山煤国际控股股东)和山西焦煤集团合并已经完成,山煤HIT项目作为山西能源革命重点工程有望加快推进,GW级别的设备招标有望出现,对推动设备国产化和降本有重要牵引作用,银浆、靶材等配套耗材的产业化降本也有望启动。
2.3 HIT降本展望
降本思路:单瓦成本=单片成本/单片功率,一方面做低单片成本,另一方面做高效率;
做低单片成本:
▷设备降本:同时降低折旧成本和财务成本,一举双得;
▷材料降本:硅片薄片化,清洗制绒试剂、靶材、银浆降本;
▷提高良率:HIT自动化难度较大,尤其是节拍做高和硅片做薄之后,良率需要尽可能控制在98%以上;
做高单片功率:24%——26%.
▷钝化膜和窗口层优化;
▷靶材和银浆提质;
未来3年降本展望:
硅片成本:N型硅片的硅料价格和加工成本都比N型略高,同等厚度下N型硅片价格比P型高约7.2%,薄片化之后(150微米左右)N型和P型硅片价格基本打平,考虑到HIT约1个点的效率优势后,HIT的硅料成本比PERC低约2分/瓦。HIT是低温工艺,理论上硅片可以薄到100微米左右,但硅片、电池、组件制造工艺上有难度,预计两年内N型硅片厚度在140-150微米,随着制造工艺的进步,或许会往120微米去走。
银浆成本:主要跟银浆单耗和银浆价格有关。HIT所用银浆为低温银浆,当前价格比PERC高温银浆贵约20%,主要是量小,未来放量之后,低温银浆和高温银浆的价差预计可以控制在数百元以内。单耗方面,如果使用MBB印刷,210毫克/片,如果使用SWCT智能串焊技术,可以控制在100毫克以内。预计SWCT会成为主流技术。按当前银浆价格计算,HIT的银浆成本0.18元/瓦,如果使用SWCT,银浆成本可以做到0.07-0.08元/瓦。
靶材成本:靶材在平板显示行业应用已经十分成熟,HIT的靶材和平板靶材类似,当前价格约3000元/千克,消耗量约120毫克/片,沉积到腔体中的靶材可以回收,考虑回收之后靶材价格在2200元/千克。靶材成本可以控制在5分/瓦以内,潜力在3分/瓦。
降本路径清晰,成本差逐渐缩小。按GW级产线和当前耗材价格计算,HIT电池的不含税完全成本达到0.84元/瓦,当前PERC(非硅按0.23计算)完全成本0.67元/瓦,HIT比PERC高0.17元/瓦,随着设备降本和产业链配套的成熟,成本差预计每年缩小4-5分/瓦,5年内缩小到4分/瓦,考虑到效率溢价、低温度系数溢价、低衰减溢价,HIT的性价比超过PERC有比较大的可行性
3.电池盈利空间打开,设备迎来崭新市场
3.1电池盈利空间打开
HIT电池具备高效率、低温度系数、低衰减、高双面率等优势,单瓦发电量较传统PERC电池高10%-15%,因此具备更高的售价,较PERC电池溢价0.3-0.4元/W。
▷高效率:节省BOM和BOS成本,1%的效率差对应至少6分/W的溢价。
▷低衰减:发电量多5%,理论溢价0.1元/W+。
▷低温度系数:发电量多5%,理论溢价0.1元/W+。
▷高双面率:等效功率多10W,双面定价有待规范。
HIT溢价存在差异。不同应用场景下,HIT电池的溢价差异很大,整体来看,BOS成本越高、温度越高、电价越高、发电小时越高的地区,HIT的溢价越高,尤其对于欧美日等高BOS成本市场,中东印度巴西等热带高光照小时市场,HIT的优势非常显著。
电池盈利空间打开。此次电池跌价之前,PERC电池报价0.95元/W,对应HIT电池报价1.5元/瓦,当前PERC电池报价已经下跌到0.80元/W,跌幅相同的话HIT电池报价1.35元/W,溢价0.55元/W。当前HIT电池尚未放量,主要应用在高端市场,因此溢价较高,考虑HIT放量之后,溢价大概率会压缩到0.3-0.4元/W,对应电池价格在1.1-1.2元/瓦。相比0.8元/W的完全成本,电池的利润空间扩大到0.2元/W左右
3.2设备迎来崭新市场
HIT扩产节奏估算。参考PERC,2015年2GW,2016年13GW,2017年36GW,2018年58GW,2019年123GW,2020年预计到年底190GW。预计2020-2025年HIT新增产能分别为2/6/20/60/80/100GW,累计产能分别为4/10/30/90/170/270GW。
2020年:山煤项目大概率落地,年底形成GW级产能,此外数条中试线投产。
2021年:山煤项目验证国产设备可行性和HIT的性价比,一旦确认,山煤继续扩张,其他电池厂或者产业外资本开始按照1GW产线上产能,预计6GW左右。
2022年:产业链降本快速推进,设备降到4亿左右,数GW级别的单体工厂出现。
2025年:光伏的年度需求有望增长到250-300GW级别,HIT成为主流
设备厂迎来产能更新盛宴。由于PERC无法升级到HIT,电池厂将开启新一轮的资本开支周期,设备价格预计从5亿先降到4亿,未来有潜力降到3.5亿,对应2020-2025年设备产值10/30/90/240/304/350亿元。按照20%的光伏设备正常销售净利率计算,对应净利空间分别为1.8、5.3、15.9、42.5、53.8、61.9亿元,假设HIT装备龙头企业拿下50%的市场份额,第二大企业拿下30%市场份额,高峰期的净利在有望在20亿以上,龙头市值空间可以看到300亿,老二可以看到200亿。迈为股份和捷佳伟创综合实力最强,有望成为设备双雄。金辰股份引入梅耶博格技术人员,并联合海外技术专家进行联合研发,也有望分享设备市场。
光伏设备是个具备长期成长性的优质赛道。根据BP世界能源统计数据,2018年全球光伏渗透率仅2.2%,如果全部使用光伏发电,需要22216GW光伏装机,是2018年底光伏装机的45倍。过去10年全球电力增速均值3%,如果增量市场都给光伏,光伏每年的新增市场还有600GW以上。当前光伏组件价格已经下降到1.55元/瓦,未来在新技术的推动下还将继续下降,光伏在全球大多数地区都已经成为最具竞争力的发电方式,当前年度新增装机仅100-120GW,未来有望增长到200-300GW,未来随着储能技术的进步,还有更大的上升空间。对应电池产能也会继续扩张,因此光伏设备是个具有长期成长性的优质赛道,这个赛道上大概率会孕育出1-2家顶尖企业
4.结论与投资建议
HIT有望成为未来主流技术路线。从技术路线来看,未来3年内,PERC、TOPCon、HIT大概率会共存,TOPCon延续存量PERC产能的生命,HIT开辟新的利润点,没有包袱的新进入者会直接扩HIT。3年后HIT大概率胜出,逐步淘汰其他。5年后,HIT+钙钛矿做Tandem叠层电池,目前钙钛矿主要是材料的问题,学术界和产业界攻关较多,解决的可能性较大,一旦解决HIT的高电压叠加钙钛矿带来的高电流将推动电池效率站上28%,最终潜力在35%左右。
技术进步将推动光伏产业装机进一步增长,产业链整体受益,建议积极布局。
硅片环节:推荐N型硅片龙头隆基股份,公司竞争力强大且清晰,HIT也在布局。
电池环节:推荐通威股份,公司在HIT研发上走在行业前列;推荐山煤国际,公司凭借焦煤集团强大资源支撑大手笔转型HIT;推荐东方日升,公司积极布局HIT。
设备环节:推荐捷佳伟创、迈为股份(机械联合)、金辰股份,未上市公司建议关注常州比太科技。
银浆环节:建议关注苏州晶银和常州聚合
风险提示
◾疫情得不到有效控制。光伏70%需求在海外,欧美是核心市场,如果疫情得不到有效控制,海外需求很可能难以恢复,制约光伏产业回暖。
◾HIT产业化低于预期。HIT设备降本依赖于设备工艺的创新和配套零部件的国产化,如果低于预期,设备价格会高于预期,导致产业化进展较慢
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7月15日,横店东磁发布2025年半年度业绩预告。业绩变动原因:磁材产业:公司铁氧体磁性材料龙头地位巩固,市占率进一步提升;横向和纵向布局的多个新产品和器件,市场拓展初见成效;通过组织变革和数智化布局,进一步提升了运营效率。光伏产业:在政策影响下中国新增光伏装机保持较高速增长,相应带动
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2015年7月15日,经国务院批准,由中国电力投资集团公司和国家核电技术有限公司合并重组而成的国家电力投资集团,在北京正式挂牌。这一天,两大能源央企的整合完成,不仅开创了我国能源产业体制改革的先河,也为中国能源转型提供了新的动力支撑。国家电投集团成立之初,就成为国内唯一同时拥有火电、水
2015年7月15日,经国务院批准,由中国电力投资集团公司和国家核电技术有限公司合并重组而成的国家电力投资集团,在北京正式挂牌。这一天,两大能源央企的整合完成,不仅开创了我国能源产业体制改革的先河,也为中国能源转型提供了新的动力支撑。国家电投集团成立之初,就成为国内唯一同时拥有火电、水
历经20年激荡岁月的蜕变,中国光伏已经从“三头在外”成长为全球产业链最完整、竞争力极强的战略性新兴产业,这不仅是中国近代工业史上的奇迹,更为全球能源转型提供了中国智慧和中国方案。值此中国光伏发展20年之际,中央广播电视总台倾力打造国内首部光伏行业大型纪录片#x2014;#x2014;《逐光》,共同
7月的浙江热浪袭人,电网负荷曲线持续攀升。7月4日,浙江全省最高用电负荷达12173万千瓦,冲破1.2亿千瓦大关的时间较去年提前了整整15天,杭州、绍兴等地电网负荷更是刷新历史纪录。据浙江省能源局预测,今夏浙江午峰和晚峰最高负荷将分别达到1.33亿千瓦和1.17亿千瓦,同比增长7.8%,电力保供面临“用
随着全球能源转型加速,光伏行业正以前所未有的速度吸纳从研发到运维的全方位人才。据国际能源署(IEA)预测,在2050年净零排放的目标驱动下,清洁能源劳动力的需求将达到约3,000万,企业、学校、政府须加快合作以满足能源转型带来的就业需求。天合光能致力于成为全球光储智慧能源的领先者,并始终走在
当光伏产业告别粗放式的规模扩张,迈入价值深耕的新阶段,一座电站能否平稳跨越25年生命周期、实现全生命周期度电成本最优,已然成为市场竞争的核心焦点。在此背景下,鉴衡认证中心与阳光电源近期联合发布《阳光电源直流安全AI全域管理方案白皮书》,以直流安全为核心切入点,不仅深入剖析了直流侧故障
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