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◾电池是光伏产业技术最密集的环节,自产业化以来经历了薄膜到晶硅、多晶到单晶的技术演变,当前正处在P型到N型的转折点,未来很可能还有单结到多结的转变。N型HIT电池具备众多优势,设备国产化快速推进有望打开产业化瓶颈,一旦突破产业资源将加速向HIT汇集,进一步加速提效降本,促使HIT成为下一代主流技术。当前正处在HIT产业化的临界点,山煤GW级项目落地有望开启产业化进程,电池环节盈利空间有望重新打开,设备环节将迎来数百亿规模的崭新市场,建议积极布局。
摘要
◾国产设备酝酿突破,产业化瓶颈打开。高昂的设备投资是制约HIT产业化的核心因素,大通量PECVD一直是难点所在。近几年国内设备商在PECVD上倾注了大量研发资源,取得了很多进展,国内1GW的设备价格已经下降到5亿左右,随着节拍提升和零部件国产化,设备价格有望继续下降到4亿,打开HIT产业化的瓶颈。
◾产业资源向HIT聚集,提效降本有望加速。中国早期主要是汉能、钧石、晋能、中智等少数几家企业在研发HIT电池,当前已经有20多家企业在布局HIT,通威、爱康、日升、普莱特、Ecosolifer、3sun、Hevel等企业建设了中试线,山煤正在推动建设GW级量产线,此外部分能源类央企和地方国企也在积极布局HIT,一旦产业化开启,资源会加速聚集,提效降本也将加速。
◾电池盈利空间打开,设备迎来崭新市场。HIT电池具有高效率、低衰减、低温度系数、高双面率等优点,电池价格较PERC有一定溢价,大规模量产后盈利能力有望超越PERC,重新打开电池环节的盈利空间。设备端HIT需要重新进行资本开支,HIT设备商将迎来存量市场和增量市场双重红利,未来五年HIT设备市场有望达到数百亿,设备环节有望出现1-2家300亿市值的大公司。
◾风险提示:疫情得不到有效控制;HIT产业化进展低于预期
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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作为全球领先的太阳能科技公司,隆基对光伏技术的创新可谓“痴迷”,多年来,隆基笃信光伏行业的“第一性原理”是度电成本最低。而要将这一“原理”真正落实于助力自身发展和行业变革,唯一的途径就是技术创新。为了给终端客户带来更大价值,隆基通过持续不断的创新突破,提效降本,引领光伏产业进入稳
3月28日上午,四川乐山市经济和信息化局举行加挂乐山市晶硅光伏产业发展局牌子挂牌仪式。在乐山市经济和信息化局加挂乐山市晶硅光伏产业发展局牌子是全面推进我市晶硅光伏产业高质量发展的重大举措,体现了市委市政府对晶硅光伏产业的高度重视,将推动我市晶硅光伏产业发展迈入新阶段。
随着我国可再生能源政策的不断推进,光伏产业正迎来发展的黄金时期。浙江省作为我国经济发达地区之一,工商业光伏发展呈现出一片蓬勃态势。今天小编和大家一起从政策及峰谷价差影响、市场火爆程度、光储结合优势三个方面展开分析,带您深入了解浙江工商业光伏发展的新篇章。政策及峰谷价差带来的影响近
根据TrendForce集邦咨询旗下新能源研究中心2023年3月20日的报价,单晶复投料人民币价格为RMB58/KG,和上周的RMB60/KG相比减少了3.33%;单晶致密料人民币最新价格下跌至RMB56/KG,跌幅为3.45%。N型料人民币报价掉落至RMB68/KG。非中国区多晶硅料美金价格依旧为US$20.25/KG。M10单晶硅片人民币报价保持在
3月20日,四川省成都市人民政府印发《成都市碳达峰实施方案》,《方案》明确,“十四五”期间,全市经济绿色化低碳化循环化发展水平有效提升,能源消费结构优化取得重要突破,煤炭消费比重持续下降,以绿色能源为主体的新型电力系统加快构建,绿色低碳技术研发和推广应用取得新进展,重点行业能源利用
近日,从中国光伏行业协会获悉:2023年,我国光伏产业规模持续扩大,多晶硅、硅片、电池、组件等主要制造环节产量同比增长均超过64%,行业总产值超过1.75万亿元。2023年光伏新增装机规模达216.88吉瓦,同比增长148.1%。其中受大型风电光伏发电基地建设等拉动,集中式光伏新增装机超过110吉瓦、占比超过
根据TrendForce集邦咨询旗下新能源研究中心2023年3月13日的报价,单晶复投料人民币价格为RMB60/KG;单晶致密料人民币最新价格依旧为RMB58/KG。N型料人民币报价企稳在RMB71/KG。非中国区多晶硅料美金价格为US$20.25/KG。M10单晶硅片人民币报价从RMB2.05/Pc掉落至RMB1.9/Pc,跌幅为7.32%;美金报价下跌至
2月6日,国务院办公厅印发《关于加快构建废弃物循环利用体系的意见》,提出要探索新型废弃物循环利用路径,促进退役风电、光伏设备循环利用,建立健全风电和光伏发电企业退役设备处理责任机制。除了回收环节,光伏产业在生产、建设及运营等环节都可能产生环境问题,需要从全生命周期的角度推进光伏产业
3月8日,由正浩集团承建的曲靖经开区光伏产业配套污水处理厂(一期一阶段)3万m3项目,顺利完成实质性竣工验收,标志着项目全部基建与设备安装调试工作划上圆满句号,正式交付运营使用!▲曲靖经开区光伏产业配套污水处理厂(一期一阶段)3万m3项目全貌验收现场,验收单位对工程质量及系统运行情况进行
根据TrendForce集邦咨询旗下新能源研究中心2023年3月6日的报价,单晶复投料人民币价格为RMB60/KG;单晶致密料人民币最新价格为RMB58/KG。N型料人民币报价企稳在RMB71/KG。非中国区多晶硅料美金价格为US$20.25/KG。M10单晶硅片人民币报价保持在RMB2.05/Pc;美金报价为US$0.258/Pc。G12单晶硅片人民币报
春意浓时,黄浦江畔,光伏精英聚申城。3月10日,安徽光势能新能源科技有限公司、安徽华晟新能源科技有限公司、东方日升新能源股份有限公司、广东明阳光伏产业有限公司、广东泉为科技股份有限公司、国晟世安科技股份有限公司、金刚光伏股份有限公司、琏升光伏科技有限公司、浙江爱康新能源科技股份有限
近来,光伏行业充斥着悲观与焦虑。产业链价格下跌,盈利能力下降,市值大幅下挫……,但不管怎么样,光伏作为我国“新三样”之一的明星产业,在产值、资产和市值上规模庞大,仍然可以释放巨大的机遇和价值。在新质生产力和高质量发展的热烈畅想下,面临庞大的存量规模,关键是切换思路,深耕存量,提质
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