光伏作為一種全球廣泛認(rèn)可的清潔能源，近年來(lái)發(fā)展十分迅猛。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2018年中國(guó)光伏新增裝機(jī)容量44.1GW，光伏累計(jì)裝機(jī)達(dá)到了174.6GW。而2018年全球光伏新增裝機(jī)約為104GW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)506GW。2018年中國(guó)新增裝機(jī)容量占全球的42.4%，同時(shí)全球光伏產(chǎn)業(yè)主要集中在中國(guó)，其中多晶硅占57.8%，硅錠硅片占89.6%，光伏電池占72.6%，光伏組件占72.0%。因此，中國(guó)已成為全球最大的光伏市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)基地。
2000-2018年全球、中國(guó)累計(jì)裝機(jī)容量及增速（單位：GW）
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只有當(dāng)度電成本真正低于燃煤電價(jià)，新能源替代傳統(tǒng)能源才會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，也才會(huì)真正迎來(lái)行業(yè)內(nèi)生式的發(fā)展，因此全球各國(guó)光伏行業(yè)的發(fā)展都伴隨著度電成本的下降。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2010-2018年，各主要光伏發(fā)展國(guó)家度電成本下降幅度都達(dá)到60%以上；而中國(guó)這一數(shù)字達(dá)到77%，幅度位于世界前列。
由于光伏系統(tǒng)成本分為技術(shù)成本、非技術(shù)成本。技術(shù)成本主要是組件價(jià)格，而非技術(shù)成本包括稅收、租金、接網(wǎng)費(fèi)等其他費(fèi)用。未來(lái)平價(jià)上網(wǎng)的進(jìn)程，依賴(lài)于技術(shù)成本和非技術(shù)成本的下降，使得系統(tǒng)成本趨于最小。
2011-2018.7光伏組件價(jià)格走勢(shì)（單位：美元/W）
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由于非技術(shù)成本的降低更多在于政策、人為對(duì)市場(chǎng)的規(guī)范，調(diào)整后可見(jiàn)較好效果，但降本潛力不大。預(yù)測(cè)，非技術(shù)成本在2018年之后呈現(xiàn)水平直線(xiàn)，顯示出成本的剛性，預(yù)計(jì)絕對(duì)值下降空間不大；因此未來(lái)要實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，更多要依靠技術(shù)成本的下降，而未來(lái)技術(shù)成本下降更多的依賴(lài)于技術(shù)進(jìn)步，使得系統(tǒng)發(fā)電小時(shí)數(shù)大幅提高，從而實(shí)現(xiàn)度電成本下降。
一、電池片技術(shù)
隨著光伏行業(yè)快速發(fā)展、技術(shù)快速進(jìn)步，光伏設(shè)備行業(yè)亦處于增長(zhǎng)周期。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年全球光伏設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)48億美元，同比增長(zhǎng)7.62%。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，硅料及硅片生產(chǎn)設(shè)備、電池片生產(chǎn)設(shè)備、組件生產(chǎn)設(shè)備的市場(chǎng)空間占比約為1：2：1，因此2018年全球光伏電池片設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為24億美元。
2013-2018年全球光伏設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模及增速（單位：GW）
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回顧光伏行業(yè)的發(fā)展，核心始終是通過(guò)技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)度電成本降低，達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)的目的。從金剛線(xiàn)切割革命到PERC技術(shù)普及以及半片、疊瓦等組件技術(shù)的應(yīng)用，光伏行業(yè)技術(shù)近年來(lái)有顯著升級(jí)趨勢(shì)。而電池片方面，2018年P(guān)ERC電池已成標(biāo)配，同時(shí)新一代光伏電池片技術(shù)也正在展望。
2018年國(guó)內(nèi)光伏設(shè)備公司排行
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目前光伏電池片生產(chǎn)工藝主要包括制絨清洗、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕、制備減反射膜、印刷電極、燒結(jié)及自動(dòng)分選等7道工序。
光伏電池片工序
生產(chǎn)工序 | 內(nèi)容 | 關(guān)鍵設(shè)備 | 國(guó)內(nèi)主要廠(chǎng)商 | 國(guó)外主要廠(chǎng)商 |
制絨清洗 | 用酸（或堿）將硅片表面切割損 傷層除去，再用化學(xué)溶液在硅片 表面制備出減反射絨面 | 制絨清洗設(shè)備 | 捷佳偉創(chuàng)、上海思恩、張 家港超聲、上海釜川、北 方華創(chuàng) | - |
擴(kuò)散制結(jié) | 把硅片放在管式擴(kuò)散爐的石英 容器，在高溫下使用氮?dú)鈱诫s 物質(zhì)通過(guò)硅原子之間的空隙向 硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)散，形成PN結(jié)。 | 擴(kuò)散爐 | 捷佳偉創(chuàng)、豐盛裝備、中 電集團(tuán)公司48所、北方 華創(chuàng) | TempressSystems，Inc.、 CentrothermPhotovoltaics AG |
刻蝕 | 通過(guò)化學(xué)腐蝕法去除摻雜后的 硅片邊緣的PN結(jié)合表面的磷硅 玻璃層 | 刻蝕設(shè)備 | 捷佳偉創(chuàng)、蘇州聚晶 | Schmid、RENA |
制備減反射膜 | 通過(guò)在電池正面生長(zhǎng)減反射膜 減少光的反射 | 管式PECVD 設(shè)備、連續(xù)式 PECVD設(shè)備 | 捷佳偉創(chuàng)、北方華創(chuàng)、豐 盛裝備、中電集團(tuán)公司48 所 | CentrothermPhotovoltaics AG、Roth&Rau、Tempress Systems，Inc |
印刷電極 | 通過(guò)“絲網(wǎng)印刷”制備前后電極 | 絲網(wǎng)印刷設(shè)備 | 邁為股份、科隆威 | Micro-Tech、Baccini |
燒結(jié) | 通過(guò)高溫?zé)Y(jié)形成良好的歐姆 接觸 | 快速燒結(jié)爐 | 邁為股份、捷佳偉創(chuàng) | CentrothermPhotovoltaics AG |
自動(dòng)分選 | 對(duì)不同轉(zhuǎn)換效率的電池片進(jìn)行 分檔 | 自動(dòng)分選機(jī) | 捷佳偉創(chuàng)、羅博特科、先 導(dǎo)智能、無(wú)錫江松 | Jonas&Redmann、 Schmid、MANZ |
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二、PERC
PERC，即鈍化發(fā)射極和背面電池技術(shù)，最早在1983年由澳大利亞科學(xué)家MartinGreen提出，目前正在成為太陽(yáng)電池新一代的常規(guī)技術(shù)。由于常規(guī)產(chǎn)線(xiàn)升級(jí)為PERC產(chǎn)線(xiàn)步驟簡(jiǎn)單，且與其他技術(shù)兼容性好，可大幅提升系統(tǒng)發(fā)電效率等，PERC電池目前已成為光伏行業(yè)電池片主流。
PERC技術(shù)通過(guò)在電池的后側(cè)上添加一個(gè)電介質(zhì)鈍化層來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率，其核心在于為常規(guī)光伏電池增加全覆蓋的背面鈍化膜。鈍化工序是通過(guò)降低表面載流子的復(fù)合來(lái)減小缺陷帶來(lái)的影響，從而保證電池的效率。相比于常規(guī)光伏電池生產(chǎn)流程，PERC電池多出兩個(gè)步驟：沉積背面鈍化層、開(kāi)口以形成背面接觸。
2018年市場(chǎng)主流晶硅太陽(yáng)能效率水平
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PERC技術(shù)對(duì)常規(guī)電池產(chǎn)線(xiàn)有很好的兼容性，只需在常規(guī)電池的基礎(chǔ)上增加背面的氧化鋁+氮化硅的工藝+激光開(kāi)槽的工藝就能夠?qū)崿F(xiàn)PERC電池的升級(jí)。因此，該升級(jí)只需較少的資本投入，即可獲得電池效率較高的提升，其中單晶電池的轉(zhuǎn)換效率提升高出1個(gè)百分點(diǎn)，而多晶電池僅為0.5-0.8個(gè)百分點(diǎn)。
由于高低效率電池片之間有合理價(jià)差，假設(shè)一塊60片標(biāo)準(zhǔn)組價(jià)的封裝成本是230元，電站建設(shè)過(guò)程中的面積成本為500元，則可估算到60片PERC電池片、常規(guī)電池片之間的合理價(jià)差為0.116元/W。假設(shè)改造后PERC產(chǎn)線(xiàn)可用三年，則非硅成本可增加約0.033元/W。因此改造后，每瓦電池片可以多掙到0.083元，1GW產(chǎn)線(xiàn)改造費(fèi)用一年幾乎就可以收回。因此產(chǎn)業(yè)對(duì)PERC產(chǎn)線(xiàn)改造抱有極大的熱情。而如果PERC電池片、常規(guī)電池片之間價(jià)差超過(guò)0.116元，則可獲得超額收益。
2019年初至8月7日，高效單晶電池片價(jià)格由1.22元/W下滑至0.98元/W，下滑幅度為22.76%。之前，高效單晶、常規(guī)電池片的價(jià)差一直維持在0.2元/W之上，享受較高的超額收益。而今年以來(lái)，兩者價(jià)差從最高時(shí)0.27元/瓦，縮小至目前的0.12元/W，已至合理價(jià)差為0.116元/W。預(yù)計(jì)PERC電池、常規(guī)單晶電池將保持合理價(jià)差，未來(lái)PERC超額利潤(rùn)將消失。
2018年底各環(huán)節(jié)的有效產(chǎn)能與產(chǎn)量（單位：GW）
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2018-2021年P(guān)ERC電池產(chǎn)能及預(yù)測(cè)
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2018年新建國(guó)內(nèi)產(chǎn)線(xiàn)已全部為PERC產(chǎn)線(xiàn)，原有產(chǎn)線(xiàn)也在加快PERC線(xiàn)升級(jí)。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年已經(jīng)占到電池片產(chǎn)能超過(guò)54%的份額，2019年預(yù)計(jì)會(huì)持續(xù)上升，達(dá)到73%。在電池片行業(yè)有供給偏松情形下，PERC電池的全面普及使得產(chǎn)品差異化較小，同時(shí)行業(yè)格局較為分散，因此PERC電池超額利潤(rùn)減少。
PERC電池產(chǎn)能較為分散
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2016-2022年下一代N型電池占比逐年提升趨勢(shì)
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2018年P(guān)ERC電池已成標(biāo)配，超額收益正在消失，因此下一代光伏電池片技術(shù)正在躍躍欲試。而傳統(tǒng)的晶硅電池理論極限效率為29%，因此在晶硅電池路線(xiàn)上產(chǎn)生顛覆性技術(shù)的概率在不斷降低。目前電池片技術(shù)正由P型向N型轉(zhuǎn)變，主流的技術(shù)路線(xiàn)包括N-PERT、N-TOPCon、HIT以及IBC，2018年各項(xiàng)全球產(chǎn)能分別約為2.1GW、2GW、3.8GW以及1.5GW，N型產(chǎn)能共計(jì)約9.4GW。
三、HIT
HIT作為一種具有行業(yè)前景的電池片技術(shù)，具有眾多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，其中工藝簡(jiǎn)單、雙面發(fā)電、無(wú)衰減、可薄片化，使其具備較高的發(fā)展?jié)摿?。而目前大?guī)模量產(chǎn)瓶頸主要在于設(shè)備成本高，技術(shù)控制難，環(huán)境要求高等。
HIT技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及量產(chǎn)瓶頸
HIT技術(shù)優(yōu)點(diǎn) | HIT技術(shù)優(yōu)點(diǎn) |
工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu) | 設(shè)備成本高，暫未成熟 |
雙面發(fā)電，提升轉(zhuǎn)換效率 | 前道硅片表面清潔化要求高 |
無(wú)光致衰減 | 漿料連續(xù)印刷穩(wěn)定性難控制 |
適用于薄片化 | 焊帶拉力的穩(wěn)定性控制難 |
低溫工藝，最高不超過(guò)200度 | 后道必須使用高成本低溫工藝和材料 |
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目前，HIT核心設(shè)備仍主要由國(guó)外廠(chǎng)商提供，國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程處于發(fā)展初期，目前可提供制絨、非晶硅沉積、TCO設(shè)備，預(yù)計(jì)于今年年底實(shí)現(xiàn)HIT整線(xiàn)設(shè)備全面國(guó)產(chǎn)化，并投入客戶(hù)端全面進(jìn)行量產(chǎn)驗(yàn)證。
由于轉(zhuǎn)換效率高，高效電池片、PERC電池片必然有合理價(jià)差。假設(shè)HIT電池片效率為23%，相比PERC電池效率為21%，則合理價(jià)差大概在0.132元/W。目前，HIT電池進(jìn)口設(shè)備約為8-10億元/GW，設(shè)備投資是PERC的2-3倍。假設(shè)PERC產(chǎn)線(xiàn)的投資金額為3億元/W，HIT產(chǎn)線(xiàn)投資金額為9億元，BOS成本730元/60片，假設(shè)HIT產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)3年，則非硅成本相比PERC產(chǎn)線(xiàn)將高出0.20元/W，因此合理價(jià)差并不能覆蓋非硅成本的增量，因而在這種情況下HIT產(chǎn)線(xiàn)投資并不具備經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
預(yù)測(cè)HIT電池片相對(duì)PERC電池每瓦多掙(單位：元/W)
- | HIT電池片 | |||||||
HIT產(chǎn)線(xiàn)投資金額（億元/GW） | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 |
合理價(jià)差（元/W） | 0.132 | 0.132 | 0.132 | 0.132 | 0.132 | 0.132 | 0.132 | 0.132 |
非硅成本變化（元/W） | 0.23 | 0.2 | 0.17 | 0.13 | 0.1 | 0.07 | 0.03 | 0.23 |
HIT電池片相對(duì)PERC電池多掙(元/W) | -0.1 | -0.07 | -0.03 | 0 | 0.03 | 0.07 | 0.1 | 0.13 |
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當(dāng)HIT電池設(shè)備投資大約在7億元/GW，HIT產(chǎn)線(xiàn)的盈利能力與PERC電池相當(dāng)；而當(dāng)HIT電池設(shè)備投資進(jìn)一步降低，每下降1億元/GW，每瓦電池片毛利可提升0.03元，若HIT電池設(shè)備與目前PERC產(chǎn)線(xiàn)投資額相同為3億元/GW，則相比PERC，可實(shí)現(xiàn)0.13元/W的超額收益。
由于高效硅片具備攤銷(xiāo)BOS成本的效應(yīng)，因此在高BOS成本地區(qū)，如美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，HIT高效電池將具有經(jīng)濟(jì)性，而對(duì)于發(fā)展中國(guó)家如非洲、東南亞等地區(qū)，常規(guī)產(chǎn)線(xiàn)如單晶、PERC更具價(jià)值。而合理價(jià)差跟BOS成本成正比，在BOS成本高的地區(qū)HIT產(chǎn)品可以賣(mài)出更高的價(jià)格，因此雖然目前HIT設(shè)備價(jià)格較高，仍然在BOS成本高的地區(qū)已有經(jīng)濟(jì)性，未來(lái)隨著設(shè)備價(jià)格的下降，預(yù)計(jì)HIT的市場(chǎng)份額將顯著提升。
2018年中國(guó)7家HIT廠(chǎng)商實(shí)際產(chǎn)量（MW）
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預(yù)測(cè)，HIT技術(shù)有望成為未來(lái)N型電池中最主要的技術(shù)路線(xiàn)，預(yù)計(jì)到2023年N型電池產(chǎn)能將達(dá)到26.4GW，而HIT電池產(chǎn)能將達(dá)到14.5GW，相比2018年HIT產(chǎn)能提升約4倍。
光伏產(chǎn)業(yè)中電池片的生產(chǎn)過(guò)程與半導(dǎo)體頗為相似，都是利用硅材料的特性實(shí)現(xiàn)不同的電學(xué)反應(yīng)。兩者所用的基礎(chǔ)原材料都是硅，不同的是純度不同。半導(dǎo)體級(jí)硅材料純度達(dá)到9-11個(gè)9等級(jí)，而光伏只需達(dá)到6個(gè)9等級(jí)。另外，兩者原理頗為相似，都是在硅片上制作PN結(jié)，因此在擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕、薄膜沉積環(huán)節(jié)較類(lèi)似。
在2000年后，技術(shù)方向方面，半導(dǎo)體已進(jìn)入發(fā)展成熟階段，行業(yè)的推動(dòng)更多來(lái)源于先進(jìn)制程工藝的提升，整個(gè)行業(yè)也在進(jìn)行工藝提升競(jìng)賽。而對(duì)于光伏，行業(yè)已發(fā)展到平價(jià)上網(wǎng)的前夕，因此整個(gè)行業(yè)的目標(biāo)在于通過(guò)技術(shù)進(jìn)步早日實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，使得整個(gè)行業(yè)迎來(lái)內(nèi)生驅(qū)動(dòng)式發(fā)展。因此，在未來(lái)一段時(shí)間，預(yù)計(jì)整個(gè)光伏行業(yè)的注意力在于如何通過(guò)技術(shù)升級(jí)來(lái)推動(dòng)發(fā)電量增加，達(dá)到度電成本的降低。其中，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是一條行之有效，且行業(yè)發(fā)展的必由之路。
2018年光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中國(guó)產(chǎn)量占比
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相比國(guó)內(nèi)集成電路進(jìn)出口逆差金額持續(xù)擴(kuò)大，光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，以及國(guó)家政策的支持，目前全球光伏產(chǎn)業(yè)主要集中在中國(guó)。
2018年國(guó)內(nèi)各環(huán)節(jié)產(chǎn)品的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的58%~90%之間。由于產(chǎn)業(yè)大部分在國(guó)內(nèi)，下游電池片廠(chǎng)商因?yàn)閷で蠼当?，而有?dòng)力與國(guó)內(nèi)電池片設(shè)備廠(chǎng)商合作研發(fā)實(shí)現(xiàn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，因此對(duì)設(shè)備廠(chǎng)商的研發(fā)環(huán)境更加友好，使得電池片設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化更加容易。
假設(shè)進(jìn)口產(chǎn)線(xiàn)投資額為8億元/GW，而國(guó)產(chǎn)化后投資額為4億元/GW。在投資生產(chǎn)1GW的光伏電池中，可節(jié)省6億元投資。假設(shè)利用小時(shí)數(shù)1200，假設(shè)產(chǎn)線(xiàn)能使用5年，則可計(jì)算出一共可發(fā)出60億度電。則相對(duì)進(jìn)口產(chǎn)線(xiàn)，國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)線(xiàn)可使得每度電成本節(jié)約0.067元。而由于在臨界光伏平價(jià)的前夕，降低度電成本將變得愈加困難，國(guó)產(chǎn)化設(shè)備毫無(wú)疑問(wèn)是達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)的最有效方法之一。
光伏是半導(dǎo)體的降維應(yīng)用，兩者的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力中，技術(shù)進(jìn)步因素都占據(jù)至關(guān)重要的地位。由于行業(yè)會(huì)一直長(zhǎng)期發(fā)展下去，因此任何技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的度電成本的降低都將吸引投資商進(jìn)行設(shè)備的更新，只有這樣才能充分利用效率帶來(lái)的回報(bào)。因此，就目前大熱的PERC到未來(lái)的HIT技術(shù)等，每一輪的技術(shù)更替都會(huì)拉動(dòng)新的電池片設(shè)備需求，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備龍頭公司的技術(shù)領(lǐng)先性進(jìn)行強(qiáng)化。
相關(guān)報(bào)告：智研咨詢(xún)發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)電池片行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)及投資未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告》
智研咨詢(xún) - 精品報(bào)告
2025-2031年中國(guó)電池片行業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)格局及產(chǎn)業(yè)需求研判報(bào)告
《2025-2031年中國(guó)電池片行業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)格局及產(chǎn)業(yè)需求研判報(bào)告》共十四章，包含電池片行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策，電池片行業(yè)發(fā)展及競(jìng)爭(zhēng)策略分析，電池片行業(yè)發(fā)展前景及投資建議等內(nèi)容。
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