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光伏各环节的技术发展与产能规模

光伏原材料及辅料  来源:集邦新能源网  作者:马群星  2021/1/22 15:00:45  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:1硅料环节

多晶硅位于光伏产业链的上游,具有化工行业属性,资金和技术壁垒较高。

(来源:微信公众号“集邦新能源网”ID:EnergyTrend)

改良西门子法是目前主流多晶硅制备方法,市场应用占比超过90%。改良西门子法主要流程包括三氯氢硅的合成、三氯氢硅的精馏、多晶硅沉积和尾气利用。其中多晶硅在还原炉中的沉积是核心过程。改良西门子法是在西门子法的基础上引入尾气回收和四氯化硅氢化工艺,实现了生产过程的闭环循环。改良西门子法的主要优势为工艺最为成熟、安全性强、产品质量较高。

截至2020年底,保利协鑫、永祥股份、新特能源、新疆大全、东方希望、亚洲硅业和内蒙东立产能合计超30万吨/年。最近几年,硅料大厂鲜有大规模扩产计划,国外硅料大厂韩国OCI、德国瓦克,还因在硅料售价上的劣势而被迫退出。2021年是硅料产业的转折年,从产能收缩期转向产能扩张期。

采用FBR(FluidizedBedReactor)技术生产的颗粒硅其实并不是新的技术,目前不会对改进西门子法生产的致密料形成规模竞争优势,不会对光伏原生多晶硅竞争格局产生实质性的影响。

在流化床还原技术制备颗粒硅的过程中,氢化和还原是核心。在实际生产过程中,有中间产物四氢化硅(硅烷),气态很不稳定,一接触空气就会爆炸、燃烧,剧烈反应,安全性较差。在客户使用过程中暂时还会出现跳料断线等现象。

目前硅料扩产的企业主要有永祥股份、大全新能源和亚洲硅业。其中永祥通威扩产7.5-8万吨,大全新能源扩产3.5万吨,亚洲硅业扩产3-3.6万吨,保利协鑫颗粒硅5.4万吨。新疆大全披露了科创板IPO申报稿,公司的募投项目之一正是年产3.5万吨多晶硅项目。

原生多晶硅硅料产能扩张周期相对较长,从方案设计、采购、招标到供货安装调试、产能爬坡,至少需要1-1.5年时间。

根据光伏协会对十四五规划的预测,2021年装机量有望达到160GW以上,对应硅料将达到48万吨左右。2021年硅料供应将偏紧,预计硅料全年均价仍将维持在8.0-8.5万/吨,原生多晶硅头部企业通威股份、新特能源、大全新能源将充分受益。

2硅片环节

隆基和中环占据国内单晶硅片50%以上的市场份额。上机数控和京运通成为单晶硅片领域的后起之秀。

目前,硅片环节在全产业链里具有较高毛利水平,吸引了大量资本进入该环节。根据各公司公告公布的硅片扩产产能情况,我们预计2020年单晶硅片产能将达到190GW左右,2021年单晶硅片产能将达到240GW左右。在新产能扩建的同时,落后的产线产能也将逐步被市场淘汰。

随着下游对单晶产品需求增大,单晶硅片市场占比将逐年提高。N型硅片在相同金属杂质浓度下比P型硅片有更高的光电转换效率。N型硅片对铜、铁等金属杂质有较高的容忍度,少子寿命比P型硅片少子寿命高,没有硼氧复合带来的光衰,N型单晶硅片市场份额将逐年提高,未来市场将进一步提高。

平价上网,成本压力的驱动下,光伏硅片逐步向大尺寸迭代。增加硅片尺寸,电池和组件在单位时间内可以输出更高的功率,从而摊薄制造成本,大尺寸硅片已成市场发展趋势。

随着头部企业加速布局大尺寸产线,构筑规模优势,大尺寸硅片市场份额有望快速提升。2021年166及以上尺寸将占据50%以上的市场份额,这将稳固隆基、中环等头部企业在硅片市场的竞争优势和话语权,上机数控和京运通作为单晶硅片环节的后起之秀,大尺寸单晶硅片扩建产能的推进进度值得关注。

硅片环节产能扩建较多,2021年下半年硅片产能有可能出现略微过剩的情况,硅片价格有机会逐步降至行业各环节平均毛利的合理区间。

3电池片环节

全国电池片产量持续稳定增长,2020年电池片产量达到118GW左右。

在电池片环节,垂直一体化的头部企业纷纷加快扩产补齐自身短板。新建产能均是大尺寸领先技术。

PERC(PassivatedEmitterandRearCell,背钝化发射极技术)最早在1983年由澳大利亚科学家MartinGreen提出。氧化铝具备较高的电荷密度,对P型硅表面的悬挂键有良好的钝化效果,能够大幅减少光生载流子在表面的复合。

PERC技术与铝背场产线兼容度高,投资成本相对较低,光电转换效率提升明显,在众多技术中脱颖而出,成为目前市场上量产的主流技术。PERC电池的制作流程主要为:清洗制绒、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、背面沉积氧化铝、双面沉积氮化硅、背接触、丝网印刷、烧结和分选。

电池片面临大尺寸产线改造、升级和新产能的扩建,同时还面临PERC电池技术的进一步发展。PERC电池技术量产光电转换效率将从23%提升至23.5%。电池环节将以PERC、PERC+技术为主,TOPCon、TOPCon+和HJT等电池技术将逐步登上量产的历史舞台。

目前电池环节主流还是PERC电池技术,2021年头部企业PERC电池光电转换效率可以提升至23.5%,而HJT电池技术还需设备商的协同发展和供应链配套支持。市场一致看好2021年HJT电池技术的规模化量产。不同于其他研究机构,我们认为HJT技术目前还不具备市场竞争力,HJT国产设备还需进一步提升生产效率和改善良率,TCO薄膜和低温银浆减量使用或替代还在持续探索中。

我们认为2021-2022年将是TOPCon电池技术的快速成长期,其中TOPCon+IBC技术更具有市场竞争优势和产业化前景。

TOPCon电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(TunnelOxidePassivatedContact)太阳能电池技术,其电池结构为N型硅衬底电池,在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合,为电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。

在电池片环节,通威股份和爱旭股份是国内电池片的龙头企业,两家公司在大尺寸先进电池产能上规模扩产,项目有力推进,大尺寸良率不断提升。大尺寸电池片存在结构性盈利改善空间。

4组件环节

2015-2019年全国组件产量持续稳定增长,2020年全国组件产能将达到107GW。

各大企业正在积极推动高功率组件发展。2020年7月,东方日升、天合、晶澳等39家公司联合推动成立600W+光伏开放创新联盟。晶科TigerPro组件2020年规划产能10GW;隆基Hi-MO5组件2020年规划产能12GW,天合至尊组件2022年规划产能31GW。光伏产业正在大踏步迈向高功率组件时代,基于大尺寸硅片的500W+和600W+高功率组件已经成为现实。

组件环节,头部企业加快垂直一体化进程,隆基、晶科、晶澳纷纷通过扩充一体化产能来补齐短板,通过长单协议确保原材料供应和供应链安全。

组件环节考验企业一体化整合能力。大功率组件具有度电成本优势,2021年必将得到下游客户的认可,出货量也将持续增加。

组件环节,我们认为隆基股份、晶科能源、晶澳科技、天合光能、阿特斯和东方日升具有一体化竞争优势,随着大尺寸大功率组件的推广,头部组件企业市场占有率将继续得到提升。(文章来源:国联证券)

原标题:光伏各环节的技术发展与产能规模

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