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参考晶澳与中电光伏量产进程,PERC 电池从产线动工到产品量产大约需要两年时间。在PERC 电池发展的第一阶段,晶澳和中电光伏相继成功量产:晶澳在 2012 年 6 月取得 PERC 技术 专利,2013 年 8 月完成 PERC 单晶电池的试制,2014 年 6 月成功量产 PERC 电池;中电光伏于 2013 年 6 月进行量产,2014 年 7 月实现批量化稳定生产。综合来看,PERC 电池从产线动工到产 品量产大约需要两年时间。其中,从产线动工,以及技术研发到产线试产成功用时约一年,从产 线试产成功,通过调试,最终实现量产用时大约也需要一年。
国内异质结电池当前已实现了小批量生产,但规模量产仍需要一定时间。钧石能源起步较早, 作为设备供应商有研发和量产硅基薄膜太阳能电池生产线的经验,于 2010 年开始研发高效单晶 异质结电池,在 2016 年建成 100MW 异质结生产线,效率突破 23%,在 2018 年 2 季度,钧石 1GW 的高效异质结电池、组件工厂投产。通威在 2018 年年底启动异质结电池研发产线,2019 年 6 月 正式运行,第一片异质结电池下线,转换效率达到 23%。虽然国内异质结电池产业化已经取得了 阶段性进展,实现小批量生产,但规模量产仍需要一定时间。其中,一方面,除了参考 PERC 电 池的历史经验外,另一方面,从产业链的角度,也存在两方面的因素。
1) PERC 电池仍具备降本提效的空间,间接提高异质结电池的机会成本。虽然 PERC 技 术面临效率瓶颈的压力,但是通过相关技术叠加,如背钝化、LDSE、FLDP 技术以及其他 各段工序的优化,优化后的 PERC 的电池未来有望实现 23.5%以上的转换效率。从产业沟通情况看,目前规模化的新增产能仍以 PERC 电池为主,但同时也为 PERC 相关的技术升 级预留充足扩展空间。可见,PERC 电池仍具备降本提效的空间。这可能间接提高异质结电 池的机会成本,从而推迟异质结电池规模量产的时间节点。
2) 有别于 PERC 电池,异质结电池的技术生态仍有待建立。电池技术从传统的铝背场过 渡到 PERC,尽管技术路径发生了变化,但电池本身的技术生态,无论是上游的硅片端,还 是下游的组件端,均没有出现显著的改变。然而,异质结作为全新一代的平台型电池技术, 异质结电池的技术生态与上一代的 PERC 电池却有着显著的区别,仍有待建立,因此,异质 结电池规模量产的时间节点也可能晚于 PERC 电池。
(二)多维度降本提效有望打开电池利润空间,推动电池产能扩张和 设备放量
参考 PERC 电池产业化历程,高额利润是产能扩张和设备放量的重要催化。根据前文 分析,2017 年,单晶 PERC 与单晶电池平均转换效率差约为 1%,两者的价差约为 0.25~0.35 元/W,扣除设备及有关材料的成本增量摊销后,PERC 电池将会获得 0.18-0.28 元/W 的高 额利润。若对传统产线进行改造,升级改造投资的回收期仅为 1-2 年。在高额利润的刺激下, PERC 电池产能迅速扩张,带动相关设备需求快速放量。2018-2019 年,国内累计新增 PERC 电池产能 87GW,设备市场的增量空间约为 207.54 亿。
多维度降本提效有望打开异质结电池利润空间,产能扩张和设备放量未来可期。在降本 方面,材料端和设备端都可有所作为:1)异质结电池低温工艺下,硅片更易于实现薄片化 以降其成本;2)银浆国产化和规模化生产会直接降低其价格,多主栅工艺也降低单片耗银 量;3)靶材也逐步向国产化方向努力;4)设备进口替代降低投资成本,同时设备单位处理 能力提升,有效降低单瓦成本。在提效方面,作为原材料的银浆和靶材有大幅优化的可能, 技术上异质结比 PERC 更具想象空间,如沉积方式从 PVD 专项 RPD 以及多主栅、光注入
退火的叠加,甚至与钙钛矿电池结合形成叠层电池。若异质结电池最终实现 25%的转换效率, 较升级后的 PERC 电池提升 1.5%的转换效率,而增量的非硅成本控制在 0.07-0.1 元/W,考 虑到异质结组件的发电增益,则异质结电池的增量利润有望高达 0.14-0.17 元,增量利润空 间可观。未来,随着增量利润的浮现,必将吸引更多资本入局异质结,群雄逐鹿,异质结的 产能将进入新一轮扩张周期,由此带来的对异质结设备的需求将进一步释放,设备厂商将迎 来新的业绩增长机遇。
(三)技术从少数厂家对外逐渐形成扩散,技术领先产业链龙头企业 优势明显
PERC 电池竞争格局的演化呈现出两个特点:1)产能中心从海外向国内转移,国内 PERC 电池厂商逐渐占主导。以通威、爱旭为代表的电池厂商,逐渐替代 Solar World, SolarTech 等电池厂商,而产业化早期,产能和销量均位列领先地位的台湾厂商也逐渐被边 缘化。2)在国内 PERC 电池发展过程中,技术从少数厂家对外逐渐形成扩散,技术领先的 产业链龙头优势明显。第一阶段,以晶澳、中电光伏为首的厂商掌握了 PERC 的核心技术,并率先实现量产;第二阶段,产业链龙头企业迅速跟进,加码 PERC 电池,而新晋玩家也开 始押注 PERC;第三阶段,电池头部厂商利用自身经营优势进一步扩大产能,少数新秀企业 晋身第一梯队,最终实现弯道超车,行业集中度进一步提升。但回顾 PERC 发展的三阶段, 从晶澳到隆基、通威,再到爱旭和东方日升,无一不是技术领先的产业链龙头企业。而与 PERC 相比,异质结电池对于技术的要求更高,面临技术挑战更多,技术提效对于异质结的 推动作用更为显著。因此,在技术升级为主线的量产过程中,技术沉淀较少的新晋企业恐怕 较难突围。
在异质结电池方面,国内厂商或已占据先机。PERC 电池逐步面临效率瓶颈,倒逼国内 一线电池厂商提前布局下一代高效电池技术。根据 Taiyang News 2019 年 3 月的相关统计数 据,国内厂商产能在全球中的占比约为 29.8%,比例已略高于日本和欧美厂商,位居全球第 一。而随着研发投入的持续加码,无论是研发效率还是平均量产效率,国内电池厂商丝毫不 逊色于海外的电池厂商。可见,在异质结电池方面,国内厂商或已占据先机。
(四)进口替代为大势所趋,国内设备厂商不断弥合技术差距
PERC 电池核心设备的发展呈现出进口替代的趋势,国内设备厂商不断弥合技术差距。 在 PERC 电池发早期,国产设备与国外设备差距较大,核心设备完全被国外厂商垄断,国产
设备仍处于早期的试产和验证阶段;待进入第二阶段,核心设备的供应商仍是海外厂商,但 凭借良好的产品性价比,国内设备厂商崭露头角,国产的 PECVD、ALD 和激光开槽设备逐 步获得了市场的认可;到了第三阶段,国产设备成为生产 PERC 电池的主流设备,PERC 的 核心设备实现进口替代。
异质结设备领域,国内外设备厂商差距缩小,设备国产化进程或将提速。国产 PECVD 现已进入异质结试验线的供应体系,在沉积本征和掺杂非晶硅薄膜环节,理想万里晖提供的 PECVD 设备在备受好评,迈为股份也不断精进其 PERCVD 设备;在沉积 TCO 薄膜环节, 钧石能源的 PVD 设备已经入大规模生产应用,捷佳伟创在获得 RPD 等离子枪专利授权后, 打破台湾厂商 Archers 作为 RPD 工艺唯一供应商的垄断。
1) 理想万里晖:国内 PECVD 先行者。早在 PERC 电池发展的初期,公司便已投身于异 质结 PECVD 设备的开发,公司开发的设备具有抽屉式反应腔和双真空反应腔等优势,适用 于从中试线的研发到产业化的全过程。2017 年 10 月,公司首台异质结电池量产型 PECVD 顺利交付、打破国外厂商垄断异质结核心 PECVD 设备供应的局面;2019 年 1 月,公司战 胜战胜美国应材、欧洲梅耶博格、日本真空等竞争对手,成功中标通威 100MW 异质结项目, 2019 年 4 月,公司首台异质结叠层 PECVD 设备正式启运,6 月实现第一片电池出片。
2) 迈为股份:领先的国产设备厂商,PECVD 和激光切割设备同时发力。为通威 250MW 异质结试验产线提供核心 PECVD 设备。其 PECVD 真空镀膜设备采用线性排布方式,通过 创新硅片传送方式以实现超大产能,可根据电源功率、气压、气体流量调节沉积成膜厚度。 同时,迈为也在研发一种激光无损切割机,主要针对异质结电池,可将切割前后的效率差控 制在 0.3%左右,为异质结叠瓦组件应用提供基础。
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