一、海內(nèi)外需求共振，光伏平價(jià)打開新空間
(一)國(guó)內(nèi)：政策如期落地，2020 年國(guó)內(nèi)裝機(jī)有望迎來反彈
2020 年國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)有望重回增長(zhǎng)：2019 年受競(jìng)價(jià)、補(bǔ)貼政策落地時(shí)間影響，終端市場(chǎng)啟動(dòng)延遲，當(dāng)年國(guó)內(nèi)光伏裝 機(jī) 30.1GW，同比下滑 32%。而值得關(guān)注的是，2019 年我國(guó)公布了第一批光伏平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目，合計(jì)容量達(dá)到 14.78GW， 從競(jìng)價(jià)補(bǔ)貼項(xiàng)目來看， I、II、III 類資源區(qū)電價(jià)大幅低于指導(dǎo)價(jià)，單位發(fā)電量平均補(bǔ)貼強(qiáng)度分別不到 0.07 元/kwh、0.06 元/kwh 和 0.1 元/kwh，而隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)能擴(kuò)張，組件價(jià)格進(jìn)一步下跌，我們預(yù)計(jì) 2020 年單位發(fā)電量補(bǔ)貼強(qiáng)度還 將進(jìn)一步下降，光伏平價(jià)新時(shí)代逐步臨近。2020 年 3 月 5 日，《國(guó)家能源局關(guān)于 2020 年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè) 有關(guān)事項(xiàng)的通知》正式下發(fā)，2020 年度新建光伏發(fā)電項(xiàng)目補(bǔ)貼預(yù)算總額度為 15 億元，其中 5 億元用于戶用光伏， 補(bǔ)貼競(jìng)價(jià)項(xiàng)目(包括集中式光伏電站和工商業(yè)分布式光伏項(xiàng)目)按 10 億元補(bǔ)貼總額組織項(xiàng)目建設(shè)?？紤] 2019 年遺 留項(xiàng)目、新增戶用式光伏項(xiàng)目、示范項(xiàng)目、競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)項(xiàng)目并網(wǎng)及新增平價(jià)項(xiàng)目并網(wǎng)，我們預(yù)計(jì) 2020 年國(guó)內(nèi)新增光 伏裝機(jī)容量有望超過 40GW，實(shí)現(xiàn)反彈。
(二)海外：光伏平價(jià)漸行漸進(jìn)，終端需求更加多元化
部分國(guó)家已實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，海外需求釋放支撐制造端增長(zhǎng)：531 新政后，光伏組件出口單價(jià)快速下跌，截至 2019M12， 已降至 0.26 美元/瓦，相比 531 前跌幅 23.5%，刺激海外裝機(jī)需求釋放。2019 年海外新增光伏裝機(jī)量 90.9GW，同比 增長(zhǎng) 81%，其中有 17 個(gè)市場(chǎng)體量超過 1GW。我國(guó)光伏組件出口量 63.5GW，同比大幅增長(zhǎng) 61.6%。
海外市場(chǎng)多點(diǎn)開花，需求欣欣向榮。據(jù)彭博新能源數(shù)據(jù)，2018 年光伏裝機(jī)規(guī)模超過 1GW 的國(guó)家或地區(qū)數(shù)量達(dá)到 13 個(gè)，2017 年為 9 個(gè)，CPIA 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019 年新增光伏裝機(jī)超 GW 級(jí)的市場(chǎng)數(shù)量預(yù)計(jì)在 16 個(gè)以上，包括：中國(guó) 大陸地區(qū)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、美國(guó)、印度、日本、越南、澳大利亞、西班牙、德國(guó)、墨西哥、烏克蘭、荷蘭、巴西、 韓國(guó)、阿聯(lián)酋、巴基斯坦等。2019 年我國(guó)光伏組件出口金額 173.1 億美元，其中超 1 億美元的市場(chǎng)有 28 個(gè)(2018 年 22 個(gè))，超 10 億美元的有 6 個(gè)(2018 年 4 個(gè))，出口量超過 1GW 的國(guó)家和地區(qū)共 15 個(gè)(2018 年為 11 個(gè))。過去過度依賴單一市場(chǎng)的格局正被打破，全球光伏市場(chǎng)逐步呈現(xiàn)多點(diǎn)開花的局面。
光伏安裝成本已大幅下降，大規(guī)模應(yīng)用前景可期：技術(shù)迭代帶動(dòng)光伏發(fā)電成本不斷降低，截至 2018 年，太陽能安裝 成本相比 2010 年已實(shí)現(xiàn)大幅下降。據(jù) IRENA 統(tǒng)計(jì)，自 2014 年全球光伏加權(quán)發(fā)電成本已落入化石燃料發(fā)電成本區(qū)間 內(nèi)，預(yù)計(jì)到 2020 年光伏發(fā)電成本將進(jìn)一步降至 0.048 美元/kwh，低于化石燃料最低發(fā)電成本，屆時(shí) 83%的光伏項(xiàng)目 發(fā)電價(jià)格將低于化石能源價(jià)格，經(jīng)濟(jì)性更加凸顯。
可再生能源受青睞，占比有望逐步提升，光伏需求料將實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期成長(zhǎng)：截至 2018 年底，全球超過 230 個(gè)城市設(shè)定了 至少在某一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)100%應(yīng)用可再生能源的目標(biāo)，全球可再生能源發(fā)電占比已經(jīng)達(dá)到26%，其中光伏發(fā)電占比2.2%， 光伏發(fā)電技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性不斷凸顯，已連續(xù) 3 年在可再生能源新增裝機(jī)量中占比居于首位。據(jù) UNEP 預(yù)計(jì)，按照 2015 年《巴黎協(xié)定》目標(biāo)，將全球升溫控制在工業(yè)化前 2℃以內(nèi)，2020~2030 間全球碳排放量每年需減少 2.7%。光 伏發(fā)電有助于減少二氧化碳排放，應(yīng)對(duì)全球氣候變化，目前已有 180 個(gè)國(guó)家制定了光伏政策。光伏產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期成長(zhǎng)空 間有望逐步打開。我們按照 2020-2025 年全球發(fā)電量年均增速 2.5%，光伏發(fā)電占比到 2025 年提升至 6.5%~7.5%， 光伏發(fā)電有效利用小時(shí)數(shù)達(dá)到 1300 時(shí)測(cè)算，預(yù)計(jì)到 2025 年全球光伏新增裝機(jī)達(dá)到 194~252GW，年均增速 9.1%~14.0%。
降低終端度電成本的終極目標(biāo)驅(qū)動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)持續(xù)的技術(shù)迭代，高效化趨勢(shì)日漸明朗，硅片、電池片、組件 環(huán)節(jié)有望展開新一輪產(chǎn)能擴(kuò)張競(jìng)賽。
二、硅片環(huán)節(jié)
(一)單晶加速滲透，硅片向大尺寸迭代
單晶滲透率加速提升，轉(zhuǎn)線單晶效應(yīng)明顯：隨著金剛線切割大范圍推廣，單晶相比多晶的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)，市 場(chǎng)份額逐步擴(kuò)大，單晶組件出口占比已從 2019 年 1 月的 49%大幅提升至 2020 年 3 月的 83%。多晶硅片廠商積極向 單晶路線靠攏，保利協(xié)鑫多年持續(xù)投入研發(fā)的鑫單晶完成新品改造，于 2018 年正式推出，2019 年已與阿特斯、正 泰、日托光伏、愛康光電簽訂 6GW 鑫單晶供應(yīng)合同。保利協(xié)鑫將通過現(xiàn)有鑄錠爐改造方式和新建產(chǎn)能增加鑄錠單晶 產(chǎn)能，預(yù)計(jì) 2019 年內(nèi)將鑫單晶產(chǎn)能提升至 10GW。此外，垂直一體化廠商晶科能源也逐步削減多晶硅片產(chǎn)能，并大 力擴(kuò)產(chǎn)單晶產(chǎn)能，年產(chǎn) 25GW 單晶拉棒及切方項(xiàng)目于 2019 年正式簽約落戶樂山，一期 5GW 項(xiàng)目已投產(chǎn)。
降本驅(qū)動(dòng)下，硅片逐步向大尺寸迭代：擴(kuò)大硅片尺寸能夠提升組件功率，從制造端看，在單位時(shí)間出片率不變的情 況下，硅片尺寸的增加可以增加單位時(shí)間產(chǎn)出的電池和組件的功率，從而攤薄制造成本，在不改變組件尺寸的情況 下，大硅片可減小片間距占比，提升組件功率。在降成本的驅(qū)動(dòng)下，硅片大型化已成趨勢(shì)，未來 M2 市場(chǎng)份額將逐步 萎縮，而受下游產(chǎn)線兼容性、產(chǎn)線改造投資意愿、經(jīng)營(yíng)模式以及不同尺寸硅片產(chǎn)能釋放節(jié)奏的影響，硅片環(huán)節(jié)在尺 寸方面已形成三方割據(jù)的局面，其中中環(huán)推出 210 硅片，隆基主推 166 尺寸，晶科 Cheetah 組件采用 158.75mm 硅片， tiger 組件采用 163 尺寸硅片，保利協(xié)鑫鑄錠單晶也向大尺寸邁進(jìn)。
硅片環(huán)節(jié)開啟新一輪產(chǎn)能擴(kuò)建，落后產(chǎn)能有望加速淘汰，頭部化趨勢(shì)愈發(fā)明顯：隨著光伏平價(jià)空間打開，需求逐步 釋放，我們認(rèn)為光伏硅片環(huán)節(jié)有望迎來新一輪優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能擴(kuò)建潮，主要原因在于：1)未來光伏高效化趨勢(shì)明確，然而 目前大尺寸硅片產(chǎn)能有限，2019 年 156.75mm 尺寸硅片市場(chǎng)占比仍然高達(dá) 61%，158.75mm 尺寸硅片占比 31.8%，而 166 及 210mm 硅片占比則不到 8%，未來專業(yè)化龍頭公司或加速擴(kuò)產(chǎn)構(gòu)筑規(guī)模壁壘以提升自身在大尺寸硅片領(lǐng)域的話 語權(quán)，大尺寸硅片市場(chǎng)份額有望快速提升;2)以晶科、晶澳為代表的垂直一體化廠商為保證內(nèi)部供應(yīng)能力，規(guī)劃積極提升硅片環(huán)節(jié)產(chǎn)能以應(yīng)對(duì)自身組件產(chǎn)能擴(kuò)張;3)技術(shù)迭代及效率提升導(dǎo)致新產(chǎn)能成本大幅優(yōu)于老產(chǎn)能，帶動(dòng)存量 替換趨勢(shì)，新產(chǎn)能擴(kuò)建加速老產(chǎn)能出清過程，尾部產(chǎn)能被替代，新產(chǎn)能獲得生存空間。考慮到頭部公司擴(kuò)產(chǎn)帶來的 規(guī)模效應(yīng)更加明顯，未來市場(chǎng)集中度有望進(jìn)一步提升。目前隆基、中環(huán)、晶科、晶澳以及保利協(xié)鑫均在積極布局大 尺寸單晶硅片產(chǎn)能擴(kuò)張，結(jié)合各公司產(chǎn)能規(guī)劃，預(yù)計(jì) 2020-2021 年，五家公司單晶硅片產(chǎn)能有望分別達(dá)到 182 和 224.5GW，產(chǎn)能分別增加 74 和 42.5GW。
(二)2020~2022 年硅片主設(shè)備需求有望達(dá)到 306~385 億元
我們假設(shè)未來三年全球發(fā)電總量年均增速 2.5%，光伏發(fā)電占比到 2022 年提升至 4.60%~4.90%，發(fā)電有效利用小時(shí) 數(shù)提升至 1300 小時(shí)，則到 2022 年全球光伏新增裝機(jī)量 159GW~183GW，單晶滲透率達(dá)到 90%，158.75mm 及以上 大尺寸硅片滲透率達(dá)到 100%。從歷史數(shù)據(jù)看，硅片環(huán)節(jié)產(chǎn)能利用率基本維持在 70%~75%左右的水平，考慮到硅片 環(huán)節(jié)不同產(chǎn)能的成本呈階梯式分布，硅片價(jià)格長(zhǎng)期下降趨勢(shì)下先進(jìn)產(chǎn)能的擴(kuò)張對(duì)落后產(chǎn)能生存空間造成擠壓，以及 大尺寸迭代趨勢(shì)刺激產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)張，進(jìn)而導(dǎo)致整體產(chǎn)能利用率偏低，假設(shè)產(chǎn)能利用率維持在歷史平均水平，在悲 觀和樂觀兩種情境下，到 2022 年大尺寸硅片產(chǎn)能需求有望達(dá)到 200GW~247GW，對(duì)應(yīng)新增大尺寸硅片產(chǎn)能 150GW~197GW。
在硅片制造工藝流程中，核心設(shè)備主要包括長(zhǎng)晶爐、截?cái)鄼C(jī)、滾磨機(jī)、切片機(jī)及分選機(jī)，其中單晶爐價(jià)值占比最大。目前，非 210 硅片單 GW 主設(shè)備投資成本約為 2.4~2.7 億元，210 硅片由于尺寸擴(kuò)大及設(shè)備產(chǎn)能提升，單 GW 投資成 本降低至約 1.7~1.8 億元。
我們假設(shè)到 2022 年，210 硅片在大尺寸硅片市場(chǎng)占比達(dá)到 22.4%，同時(shí)隨著技術(shù)進(jìn)步及設(shè)備產(chǎn)能提升，210 及非 210 硅片單 GW 設(shè)備平均投資分別下降至 1.65 和 2.25 億元，則對(duì)應(yīng) 2020-2022 年硅片設(shè)備需求有望達(dá)到 312~410 億元， 其中單晶爐市場(chǎng)空間 232~306 億元，截?cái)鄼C(jī) 3~4 億元，切磨加工一體機(jī) 32~42 億元，切片機(jī) 35~47 億元，分選機(jī) 9~12 億元。
(三)國(guó)產(chǎn)化程度高，G12 對(duì)現(xiàn)有設(shè)備提出更高要求
目前，總體來看，我國(guó)硅片設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度已達(dá)到較高水平，單晶爐、截?cái)鄼C(jī)、切片機(jī)等環(huán)節(jié)設(shè)備，國(guó)產(chǎn)廠商已具 備比較明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具體而言，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在加工效率、加工效果等方面與進(jìn)口設(shè)備不相上下，且相比進(jìn)口設(shè)備具備明顯的成本優(yōu)勢(shì)，此外，與海外廠商相比，國(guó)產(chǎn)廠商還有貼近國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、售后服務(wù)體系更加完善的優(yōu)勢(shì)。硅片 分選機(jī)是光伏硅片制造環(huán)節(jié)最晚實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備，2017年以前硅片生產(chǎn)廠商所用硅片分選機(jī)主要還依賴進(jìn)口，2017 年開始以奧特維為代表的國(guó)內(nèi)廠商突破核心技術(shù)，推出了進(jìn)口替代產(chǎn)品，2018 年市占率超過 11%。
G12 硅片對(duì)單晶爐、滾磨機(jī)、截?cái)鄼C(jī)、切片機(jī)等硅片設(shè)備提出了相應(yīng)的改造需求，晶盛機(jī)電成功研制出新一代光伏 單晶爐，可兼容更大熱場(chǎng)，具備更大的投料量能力，可滿足 G12 硅棒全自動(dòng)生長(zhǎng)，并開發(fā)了適用于 G12 硅棒加工需 求的截?cái)鄼C(jī)、切磨復(fù)合加工一體線設(shè)備，實(shí)現(xiàn)光伏硅棒加工設(shè)備 G2-G12 全尺寸兼容。此外，晶盛機(jī)電還成功研制 出新一代切片機(jī)，具備高線速、高承載、高精度的切割能力，是國(guó)內(nèi)第一次批量應(yīng)用針對(duì) G12 大尺寸硅片的專用金 剛線切片設(shè)備。
三、電池片環(huán)節(jié)
(一)發(fā)展趨勢(shì)：“PERC+”延展 PERC 生命力，新一代電池技術(shù)醞釀更迭
電池片環(huán)節(jié)正處在新一代技術(shù)路徑探索期，提效降本“百花齊放”：PERC 技術(shù)已成主流并處在持續(xù)推進(jìn)工藝升級(jí) 的過程當(dāng)中，TOPCon 將背接觸鈍化鍍膜思想和技術(shù)引入太陽能電池的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，可在 N 型和 P 型兩類襯底上 使用，為降低終端 LCOE 提供了新路徑。HIT 作為雙極型晶體硅電池的最高形式，技術(shù)效率提升潛力巨大，電池廠 商紛紛布局尋求突破。
1、PERC 技術(shù)已成主流，工藝升級(jí)趨勢(shì)下，生命力有望延續(xù)
相比 BSF，PERC 更具效率優(yōu)勢(shì)：PERC 電池(鈍化發(fā)射極和背面電池)起源于上世紀(jì) 80 年代，并自 2015 年開始 逐步市場(chǎng)化。PERC 電池通過在電池背面增加鈍化層，阻止載流子的復(fù)合行為，減少電損失，同時(shí)增強(qiáng)電池背表面 光反射，減少光損失，進(jìn)而提高電池轉(zhuǎn)換效率和電池性能。PERC 電池內(nèi)部反射增強(qiáng)，有效降低了長(zhǎng)波的光學(xué)損失， 背面鈍化提升了開路電壓和短路電流，使得電池轉(zhuǎn)化效率相比傳統(tǒng) BSF 電池更高。2019 年 PERC 電池的平均量產(chǎn) 效率已經(jīng)從 2014 年的 20.1%提升至 22.3%~22.5%，平均每年提升 0.5%。
PERC 技術(shù)僅需在 BSF 基礎(chǔ)上增加兩道工序即可完成升級(jí)改造：PERC 技術(shù)在常規(guī) BSF 電池基礎(chǔ)上增加背面鈍化層 沉積和激光開槽兩道工序，此外，針對(duì)背部拋光需對(duì)基于化學(xué)濕臺(tái)的邊緣隔離步驟稍作調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng) BSF 電 池產(chǎn)線向 PERC 產(chǎn)線的升級(jí)。背鈍化層主要采用氧化鋁作為背鈍化材料(氧化硅、氮氧化硅也可作為背鈍化材料)， 氧化鋁由于電荷密度較高，可降低背表面少子的復(fù)合速率，鈍化效果較好，同時(shí)為保證電池背面的光學(xué)性能，還會(huì) 在氧化鋁表面覆蓋一層氮化硅膜作為保護(hù)層。為使背面金屬電極與硅形成良好的歐姆接觸，需要對(duì)鈍化層進(jìn)行刻蝕，目前主流工藝采用激光開槽的方式來完成這一工序。
PERC 技術(shù)日趨成熟，“PERC+”成為 PERC 工藝升級(jí)，提升光電轉(zhuǎn)換效率的重要方向，目前，PERC 工藝升級(jí)路 線主要包括 PERC+SE、PERC+MWT、雙面 PERC 等。
PERC+SE 技術(shù)帶來 0.2%~0.3%的轉(zhuǎn)換效率提升，與現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線兼容性較高，已成為主流標(biāo)配技術(shù)：PERC+SE 技術(shù)以擴(kuò)散后的 PSG 層為磷源，利用激光可選擇性加熱的特性，在電池正表面電極位置進(jìn)行磷的二次摻雜，形成選 擇性重?fù)?N++層，可降低硅片與電極之間的接觸電阻，降低表面復(fù)合，提高少子壽命，同時(shí)還能改善光線短波光譜 響應(yīng)，提高短路電流與開路電壓，進(jìn)一步提升電池效率。相比 PERC，SE 技術(shù)可帶來 0.2%~0.3%的轉(zhuǎn)換效率提升。
PERC+SE 技術(shù)與現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線具備良好的兼容性，通過增加激光摻雜工藝即可實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)到設(shè)備端，僅需在原有 PERC 產(chǎn)線上增加激光摻雜設(shè)備。包括晶科、隆基、晶澳、通威、天合、愛旭、東方日升等在內(nèi)的大部分電池廠商 均在 PERC 產(chǎn)線中引入 SE 技術(shù)，據(jù) Energy Trend 統(tǒng)計(jì)，2018 年超過 60%的 PERC 產(chǎn)能配置了 SE 工藝。
天威、阿特斯、英利、晶澳、日托光伏均宣稱具備 MWT 量產(chǎn)能力。成立于 2012 年的日托光伏專注于 MWT 電池的 研發(fā)和生產(chǎn)，是全球唯一也是首家實(shí)現(xiàn) GW 級(jí) MWT 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的公司，通過 PERC 疊加 MWT 技術(shù)，單晶硅電池 效率達(dá)到 22.7%，引入 SE 工藝后，轉(zhuǎn)換效率超過 23%，同時(shí)可兼容超薄電池片，適合于柔性電池組件的應(yīng)用。日托 光伏已建成超過 2GW“PERC+MWT”高效產(chǎn)能，可兼容大尺寸、支持超薄硅片工藝要求，單線產(chǎn)能達(dá)到 200MW。日托光伏結(jié)合先進(jìn) MWT 平面封裝技術(shù)，60 片型單晶 PERC 電池組件效率超過 20.3%。
雙面 PERC 電池海外接受度有所提升，關(guān)鍵改變?cè)谟诒趁驿X柵線印刷：PERC 電池背表面采用鋁漿構(gòu)成的不透明鋁 背場(chǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡p面 PERC 電池需要將背表面變?yōu)榫植夸X柵線結(jié)構(gòu)，不再覆以鋁漿，但背表面主柵仍采用銀基材料。相比于 PERC，雙面 PERC 降低了鋁漿的用量，可實(shí)現(xiàn)雙面發(fā)電，主要優(yōu)化方向在于背面印刷精度和背面鋁柵線， 在絲網(wǎng)印刷環(huán)節(jié)盡量將鋁漿印刷在激光開孔處，使光生電流可以通過開孔處導(dǎo)出。此外，在漿料中添加硅有助于獲 得有效的 BSF 并使空隙最小化，目前鋁漿技術(shù)已經(jīng)取得較大突破。2019 年 10 月，蘇民新能源高效單晶雙面 PERC 電池采用 G1 主流尺寸硅片搭配 9BB 設(shè)計(jì)圖形，產(chǎn)業(yè)化平均效率達(dá)到 22.78%。雙面 PERC 電池主要應(yīng)用于雙玻組件、 使用背板封裝的“單面”PERC 電池和具有透明背板的組件等場(chǎng)景。據(jù) PV Infolink，2019 年海外市場(chǎng)對(duì)雙面組件接 受度有所提升，需求約為 7.7GW，2020 年需求有望達(dá)到 11.8~19.5GW 之間。
PERC 引領(lǐng)電池端降本增效，市場(chǎng)占比快速提升：PERC 電池在效率方面的優(yōu)良表現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)電池形成了快 速替代。2019 年新建電池片產(chǎn)線均采用 PERC 技術(shù)，疊加老線技改，使得 PERC 電池市場(chǎng)占比迅速提升至 65%。
2、N 型技術(shù)受青睞，產(chǎn)業(yè)化腳步漸行漸近
N 型單晶硅通過在純凈硅晶體中摻入磷元素形成，自由電子為多子，空穴為少子。相比于 P 型單晶硅，N 型單晶硅由于存在相對(duì)較多的自由電子，少子復(fù)合速率低、壽命高，且以磷為摻雜元素，無硼氧復(fù)合體，因此光致衰減小， 具備更大的效率提升空間，因而成為高效電池的優(yōu)選項(xiàng)。
PERT 電池(鈍化發(fā)射極背面全擴(kuò)散電池)使用少子壽命高的 N 型硅片作為襯底，電池幾乎無光致衰減，正面使用 硼擴(kuò)散形成發(fā)射極，背面采用磷全擴(kuò)散，是鈍化接觸工藝流程中的入門級(jí)結(jié)構(gòu)。N-PERT 電池工藝的關(guān)鍵在于雙面 摻雜和雙面鈍化技術(shù)。正面擴(kuò)硼主要采用液態(tài)三溴化硼管式擴(kuò)散方式，相比其他擴(kuò)硼方式更有利于避免金屬污染， 背面磷背場(chǎng)可通過熱擴(kuò)散和離子注入的方式形成，熱擴(kuò)散工藝由于涉及二次擴(kuò)散，需要額外的掩模工藝和清洗工藝 以及特殊的邊緣隔離，提升了制造的成本和復(fù)雜性，而離子注入可實(shí)現(xiàn)單面摻雜，均勻性好，可簡(jiǎn)化制造流程。表 面鈍化方面，背表面采用氧化硅/氮化硅疊層鈍化膜可以起到良好的表面鈍化和場(chǎng)鈍化效果，正表面使用氧化鋁鈍化 膜則效果更好。2019年4月，IMEC及其合作伙伴EnergyVille與中來合作開發(fā)的N-PERT電池正面轉(zhuǎn)換效率已達(dá)23.2%。相比于 P-PERC，N-PERT 需要增加硼擴(kuò)散和清洗步驟，且由于在效率提升方面不及 PERC，開始逐步向 TOPCon 鈍化接觸工藝進(jìn)行升級(jí)。
Fraunhofer ISE TOPCon 電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)效率可達(dá) 25.8%±0.5%的水平，目前工業(yè)領(lǐng)域量產(chǎn)效率能夠達(dá)到接近 23%~23.5%的水平。LG、REC、中來、天合、林洋、阿特斯、晶科、國(guó)電投、中利騰暉等多家廠商均擁有 TOPCon 電池技術(shù)儲(chǔ)備，并實(shí)現(xiàn)了較高的研發(fā)或量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率。
相比其他技術(shù)路線的電池，HIT 電池優(yōu)勢(shì)在于：1)具有天然的雙面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，雙面受光，雙面率高于 90%;2)相 比其他工藝流程更加簡(jiǎn)潔，僅為 4 步;3)高開路電壓，有利于獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率;4)無 LID 和 PID 效應(yīng)， HIT 電池采用 N 型硅片作為襯底，從根本上避免了由于硼氧復(fù)合因子帶來的光致衰減現(xiàn)象;5)低溫制造工藝(低于 200℃)，可降低制造流程中的能耗及對(duì)硅片的熱損傷;6)溫度系數(shù)低，在高溫及低溫環(huán)境下均具備較好的溫度特 性。以 N 型硅片為襯底，經(jīng)過制絨清洗后，在正面依次沉積 5-10nm 本征非晶硅薄膜和摻雜 P 型非晶硅薄膜，與硅襯底形成異質(zhì)結(jié)，背面通過沉積 5-10nm 的本征非晶硅薄膜和摻雜 N 型非晶硅薄膜形成背表面場(chǎng)。在摻雜非晶硅薄 膜表面沉積 TCO 透明導(dǎo)電氧化物薄膜，最后在正背表面印刷金屬集電極。
HIT 電池理論效率可達(dá) 27%以上，目前實(shí)驗(yàn)室最高效率 26.63%由日本 Kaneka 創(chuàng)造，現(xiàn)有產(chǎn)線平均量產(chǎn)效率基本在 23%以上，相比于 PERC 約有 1%的提升。國(guó)內(nèi)異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線基本處在評(píng)估或中試階段，已建產(chǎn)能規(guī)模較小，尚未實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模發(fā)展。目前，鈞石、漢能、晉能、中智等國(guó)內(nèi)異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線平均效率已站上 23%~23.5%區(qū)間，預(yù)計(jì)隨著工藝的 進(jìn)一步優(yōu)化，效率可提升至 24%及以上水平，可進(jìn)一步拉開與 PERC 的效率差距。
IBC 電池(交叉指式背接觸太陽能電池)：IBC 電池以 N 型硅為襯底，PN 結(jié)和金屬接觸均位于背表面，成叉指狀 排列，避免了金屬柵線電極對(duì)光線的遮擋，前背表面均采用氧化硅/氮化硅疊層作為鈍化層，結(jié)合前表面金字塔絨面 結(jié)構(gòu)能夠減少光學(xué)損失，最大程度地利用入射光，具有更高的短路電流。在正面無柵線遮光和金屬接觸的條件下， 可對(duì)表面鈍化及陷光結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低前表面復(fù)合速率。背表面采用擴(kuò)散法形成 p+和 n+交錯(cuò)間隔的交叉式 電極接觸高摻雜區(qū)，通過在鈍化膜上開孔，實(shí)現(xiàn)金屬電極與發(fā)射區(qū)的點(diǎn)接觸連接，降低載流子的背表面復(fù)合速率。由于采用背接觸結(jié)構(gòu)，串聯(lián)電阻低于傳統(tǒng)電池，具有較高的填充因子。此外，IBC 電池外形美觀，具有較好的商業(yè) 化前景。缺點(diǎn)在于背表面需要多次掩模和光刻技術(shù)，工藝步驟多且復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大。
黃河水電、中來光電、天合光能已在 IBC 領(lǐng)域積極布局，其中黃河水電 IBC 產(chǎn)品于 2019 年 10 月正式下線，12 月量產(chǎn)電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 23%，并與意大利 FuturaSun 簽訂 50MW IBC 組件出口合同。
3、展望：短期 PERC 為擴(kuò)產(chǎn)主力，N 型技術(shù)星星之火產(chǎn)業(yè)化前景可期
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律看，一種電池技術(shù)若要成為有競(jìng)爭(zhēng)力的主流技術(shù)，需要能夠達(dá)到降低 LCOE 的目標(biāo)，即降低成本的 同時(shí)提升發(fā)電效率。太陽能電池轉(zhuǎn)換效率損失的主要原因包括載流子損失、歐姆損失和光學(xué)損失，改善的途徑主要 有：減少反射損失，如：采用減反膜、采用凹凸結(jié)構(gòu);表面鈍化技術(shù);減少投射損失;設(shè)計(jì) p-i-n 結(jié)構(gòu);采用納米結(jié) 構(gòu);增加導(dǎo)電通路，減少遮光損失等方式。從成本角度看，電池片成本的下降來源于原材料成本降低、設(shè)備效率提 升和成本下降、工藝成本降低以及電池轉(zhuǎn)換效率的提高。
1)PERC 電池：
“PERC+”打開轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化空間：太陽能光伏電池已步入“PERC+”時(shí)代，SE、MWT、雙面以及各類鍍膜技術(shù)的引入(P-TOPCon)，使得“PERC+電池”在終端降本提效的趨勢(shì)下依然保持著生命力。產(chǎn)業(yè)界研究及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表 明，通過提升硅片性能、改善背面鈍化層(如：調(diào)整與鈍化層匹配的熱處理工藝、優(yōu)化背面鈍化層減少表面缺陷態(tài) 密度、P 區(qū)超薄氧化硅鈍化層制備及遂穿控制、P 區(qū)非晶硅或多晶硅層制備等)、優(yōu)化反射膜層、改善正面鈍化層、 優(yōu)化發(fā)射極、采用先進(jìn)的金屬化方案(MBB 優(yōu)化設(shè)計(jì)、漿料升級(jí)、印刷方式革新)等方式，“PERC+電池”轉(zhuǎn)換效 率仍有進(jìn)一步提升空間。據(jù)隆基股份預(yù)測(cè)，未來 PERC 電池轉(zhuǎn)換效率有望實(shí)現(xiàn)從 22.92%向 24%以上的提升。
210 硅片攤薄電池端非硅成本，深挖 PERC 成本下降潛力：硅片尺寸擴(kuò)大可攤薄電池端非硅成本，使得電池片單瓦 成本進(jìn)一步下降。以 G12 為例，面積相比 M2 增加 80.5%，設(shè)備投資成本降低 30%，意味著單瓦折舊成本有望降低 60%左右，可有效攤薄非硅成本，進(jìn)一步提升 PERC 電池性價(jià)比。
2)TOPCon：
TOPCon 電池已實(shí)現(xiàn) GW 級(jí)量產(chǎn)，部分主流廠商規(guī)劃嘗試 TOPCon 量產(chǎn)可行性。相比 PERC，TOPCon 電池生產(chǎn)工 藝的改變主要在于：增加了隧穿氧化物沉積、多晶硅沉積、硼擴(kuò)工序，同時(shí)需增加濕法刻蝕步驟來應(yīng)對(duì)非晶硅的繞 鍍問題。理論上，TOPCon 技術(shù)僅需在現(xiàn)有產(chǎn)線基礎(chǔ)上增加薄膜沉積設(shè)備、硼擴(kuò)散爐和濕法刻蝕設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線 升級(jí)。目前 LG、天合光能、REC、中來已實(shí)現(xiàn) TOPCon 量產(chǎn)，其中中來擁有 2.4GW 產(chǎn)能。
TOPCon 各環(huán)節(jié)工藝及國(guó)產(chǎn)設(shè)備發(fā)展已較為成熟：
隧穿氧化物的制備：主要以熱氧工藝為主，基本可集成在 LPCVD 機(jī)臺(tái)中實(shí)現(xiàn);
多晶硅沉積：可分為兩種方式，一種是先進(jìn)行非晶硅層生長(zhǎng)，而后通過擴(kuò)散爐晶化并通入磷源進(jìn)行摻雜，另一 種是通入磷源實(shí)現(xiàn)原位摻雜，而后退火晶化。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，非晶硅沉積主要利用 LPCVD 設(shè)備實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn) 在于沉積過程中存在繞鍍現(xiàn)象。
濕法刻蝕：由于非晶硅沉積存在繞鍍，實(shí)際量產(chǎn)中采用濕法刻蝕工藝對(duì)繞鍍的非晶硅進(jìn)行刻蝕。
硼擴(kuò)是 TOPCon 生產(chǎn)的另一關(guān)鍵點(diǎn)，用于在 N 型硅片上形成發(fā)射極：相比于磷擴(kuò)散爐，硼擴(kuò)散爐需要做更多的 改進(jìn)和優(yōu)化，硼擴(kuò)所需溫度高，周期長(zhǎng)使得產(chǎn)能較低，同時(shí)對(duì)擴(kuò)散均勻性的控制難度加大。在前驅(qū)體的選擇上， Tempress 和 Centrotherm 主要采用三溴化硼，由此產(chǎn)生的硼硅玻璃易使石英件粘黏，減少設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間， 通過減少前驅(qū)體的消耗量可以得到較好的解決。Semco、拉普拉斯將氣體形式的三氯化硼作為前驅(qū)體，產(chǎn)生的 BSG 更易去除，可降低設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本，但容易形成腐蝕性和安全問題。目前硼擴(kuò)散技術(shù)已經(jīng)較為成熟，SEMCO 、CT、捷佳偉創(chuàng)、Tempress、拉普拉斯均可提供低壓擴(kuò)散爐。
薄膜沉積設(shè)備逐步突破，提效降本前景可期：在 TOPCon 電池制造工藝中，LPCVD 技術(shù)被大量應(yīng)用于非晶硅沉積的 量產(chǎn)實(shí)踐中。目前用于 TOPCon 技術(shù)的 LPCVD 設(shè)備均可以同時(shí)生長(zhǎng)隧穿氧化物和多晶硅薄膜且不破壞真空，同時(shí) 還可以實(shí)現(xiàn)多晶硅摻雜，缺點(diǎn)在于沉積過程會(huì)產(chǎn)生繞鍍，主要生產(chǎn)廠家包括 Centrotherm、捷佳偉創(chuàng)、SEMCO 和 Tempress。新設(shè)備進(jìn)展方面，近期微導(dǎo)研發(fā)的全球首臺(tái)適用于 TOPCon 技術(shù)的 ALD 設(shè)備正式進(jìn)入量產(chǎn)階段，產(chǎn)品 已交客戶使用。據(jù)公司官方微信顯示，該鍍膜平臺(tái)(祝融系列)兼容 PERC 與 TOPCon 兩種工藝，在原有 PERC 工 藝上新增一臺(tái)祝融平臺(tái)、清洗機(jī)以及硼擴(kuò)設(shè)備，即可完成 TOPCon 電池正面氧化鋁/氮化硅、背面隧穿氧化層/多晶硅 與氮化硅的鈍化，相比于傳統(tǒng) LPCVD 設(shè)備沉積技術(shù)，可大幅改善 N 型電池正面多晶硅繞鍍面積與摻雜多晶硅鍍膜 速率降低的影響, 且摻雜鈍化效果優(yōu)于傳統(tǒng)磷擴(kuò)散工藝，具備綜合的正背面鈍化能力。我們預(yù)計(jì)，隨著設(shè)備性能的 優(yōu)化，TOPCon 技術(shù)成本仍有下降潛力。
TOPCon 工業(yè)量產(chǎn)效率再提升，或提振下游嘗試積極性，建議關(guān)注后續(xù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展：TOPCon 大規(guī)模推廣的難點(diǎn)在 于：1)主流量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值較 PERC 高出 1%，但成本較高，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)尚不明顯;2)技術(shù)路線多樣，電池廠 商對(duì)于技術(shù)路線的選擇尚處于觀望狀態(tài)。當(dāng)前 TOPCon 量產(chǎn)方面已發(fā)生一些積極變化：其一，中來 TOPCon 電池量 產(chǎn)效率于今年 3 月突破 23.5%，研發(fā)效率方面，寧波材料實(shí)驗(yàn)室針對(duì) PECVD 工藝路線開發(fā)出了效率 24.27%的 N 型 TOPCon 電池;其二，關(guān)鍵的薄膜沉積國(guó)產(chǎn)設(shè)備效率取得進(jìn)一步進(jìn)展，據(jù) PV Infolink 統(tǒng)計(jì)，TOPCon 單 GW 投資在 3~3.5 億元左右，我們預(yù)計(jì)隨著設(shè)備效率提升和價(jià)格下降，單 GW 投資金額降低至 3 億元以下是可以期待的;其三， MBB 技術(shù)和無主柵技術(shù)的使用有望減少銀漿耗量，TOPCon 電池由于需要在兩面使用銀漿，雙面銀漿耗量約為 130~150mg/片，相比于 PERC(銀漿耗量約 85mg/片)成本劣勢(shì)比較明顯。中來已實(shí)現(xiàn) GW 級(jí)以上的量產(chǎn)，經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)得以積累，量產(chǎn)效率進(jìn)一步提升，新的產(chǎn)線已開始建設(shè)，或?qū)?TOPCon 未來確定最優(yōu)技術(shù)路線、進(jìn)一步降本起到 示范作用。我們認(rèn)為，TOPCon 與現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線兼容性高，若未來技術(shù)性價(jià)比提升超越 PERC，則有望激發(fā)現(xiàn)有產(chǎn) 線改造需求，延長(zhǎng)現(xiàn)有產(chǎn)線生命周期，建議積極關(guān)注后續(xù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。
3)HJT 電池：
HIT 工藝步驟簡(jiǎn)單，僅有制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、透明導(dǎo)電膜制備和絲網(wǎng)印刷四步，通威、晉能、鈞石、中智、 國(guó)電投等廠商建立了 MW 級(jí)試驗(yàn)線積極探索 HJT 大規(guī)模量產(chǎn)途徑，經(jīng)過近年來的工藝實(shí)踐，HIT 降本路徑已逐步 清晰，降本挖潛空間巨大。
制絨清洗環(huán)節(jié)，雙氧水+臭氧工藝效果更佳，有望成為主流路線：HIT 電池非晶硅/晶硅界面鈍化質(zhì)量高，對(duì)硅片品 質(zhì)和表面清潔度、金字塔形貌控制提出更高要求，大尺寸絨面可以提升鈍化效果，增加絨面反射率，需要精確優(yōu)化 和控制絨面尺寸以最大化電池效率，因此 HIT 對(duì)清洗工藝要求也更為嚴(yán)格。針對(duì)異質(zhì)結(jié)工藝的硅片清洗主要是 RCA 和臭氧清洗兩種，RCA 工藝中所使用的氨水和過氧化氫具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在 SC1 和 SC2 工序超過 60℃的溫度下 會(huì)帶來較大的消耗，因而清洗成本更高。臭氧清洗工藝使用臭氧和氫氟酸溶液代替氨水、過氧化氫和硝酸，生產(chǎn)過 程更加環(huán)保，且對(duì)有機(jī)雜質(zhì)和金屬雜質(zhì)的去除效果更好。此外，臭氧/氫氟酸可實(shí)現(xiàn)各向同性的輕微刻蝕，有效地去 除富含晶體缺陷的區(qū)域，從而提高界面鈍化效果。從目前 HIT 實(shí)際生產(chǎn)情況看，雙氧水+臭氧工藝清洗效果穩(wěn)定， 單片清洗成本可降至 0.22~0.3 元，僅為雙氧水+氨氮工藝成本的一半左右，而純臭氧工藝量產(chǎn)廠家還相對(duì)較少，但純 臭氧工藝能夠減少過氧化氫的使用，若能克服現(xiàn)有工藝缺點(diǎn)，則能夠進(jìn)一步降低化學(xué)品耗量。
本征非晶硅沉積是 HIT 電池制備的關(guān)鍵：這一步驟的作用在于實(shí)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)界面的良好鈍化，以獲得高效率的異質(zhì)結(jié) 電池。本征非晶硅薄膜沉積采用化學(xué)氣相沉積法，根據(jù)所用設(shè)備的不同，可分為PECVD和HWCVD兩種，目前PECVD 為主流路線。HWCVD 沉積基于熱絲對(duì)反應(yīng)氣體的熱分解，無等離子體對(duì)基底的轟擊過程，有助于形成高質(zhì)量、突 變明顯的氫化非晶硅/晶體硅界面，HWCVD 能夠形成高密度氫原子從而提升鈍化效果。此外，HWCVD 氣體利用率 高，硅粉塵更少，有利于設(shè)備后期的維護(hù)和保養(yǎng)。實(shí)際生產(chǎn)過程中，通過在熱絲兩側(cè)設(shè)置載板，可實(shí)現(xiàn)雙側(cè)沉積， 優(yōu)化設(shè)備產(chǎn)能。但 HWCVD 的劣勢(shì)在于，鍍膜均勻性不及 PECVD，另外熱絲使用過程中不可避免地老化和損耗問 題，制約了設(shè)備的 uptime，增加了設(shè)備的運(yùn)行成本，目前松下的量產(chǎn)技術(shù)采用了 HWCVD 法。
TCO 主要改進(jìn)在于沉積方法和材料。HIT 表面的 TCO 薄膜的作用為收集光生載流子并將其輸送到金屬電極上，導(dǎo) 電性好、透過率高是 TCO 薄膜需要具備的關(guān)鍵特性。在工藝方面，目前主要采用 PVD(磁控濺射)和 RPD(反應(yīng) 等離子體沉積法)兩種方式，PVD 利用經(jīng)過加速的高能粒子轟擊靶材，使靶材表面的原子脫離晶格逸出沉積在襯底 表面發(fā)生反應(yīng)而形成薄膜;RPD 法利用等離子體槍產(chǎn)生氬等離子體，氬等離子體進(jìn)入生長(zhǎng)腔后，在磁場(chǎng)作用下轟擊 靶材，靶材升華形成蒸氣實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。PVD 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備成本較低，成膜均勻性更好，鍍膜工藝穩(wěn)定，能 夠滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需求，但由于等離子體中包含大量高能粒子，會(huì)對(duì)基板表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的轟擊刻蝕作用。而 RPD 技術(shù)的等離子體能量分布相對(duì)集中且離化率更高，高能離子較少，表現(xiàn)出低離子損傷的優(yōu)良特性。同等條件下，RPD 技術(shù)制備的 TCO 薄膜結(jié)構(gòu)更加致密、結(jié)晶度更高、表面更加光滑、導(dǎo)電性更高、光學(xué)透過率更好1。此外，RPD 方 法還具備低沉積溫度、高速生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)在于設(shè)備成本較高。
PVD 為當(dāng)前 HIT 主流方向，成本下降后 RPD 優(yōu)勢(shì)有望顯現(xiàn)。從效率上看，RPD 效率相比使用 ITO 的 PVD 可提升 0.4%~0.5%，若疊加托盤優(yōu)化改進(jìn)，效率優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步拉大至 0.6%~0.7%，但受多方因素影響，RPD 在實(shí)際產(chǎn)業(yè)化 推廣中不及 PVD，主要原因在于：一是 PVD 設(shè)備成熟穩(wěn)定，投資成本更低，PVD 設(shè)備可實(shí)現(xiàn)雙面薄膜沉積，因此 容易擴(kuò)大沉積面積，而 RPD 設(shè)備為自下而上的單側(cè)沉積，設(shè)備產(chǎn)能更低，投資成本更高;二是核心部件及靶材受制 于專利。RPD 設(shè)備的沉積面積是單個(gè)等離子槍單元寬度的 2.5 倍，因此為提升單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能，需要配置更多的等離 子槍，而等離子槍這一核心部件的技術(shù)專利長(zhǎng)期由日本住友把持，目前捷佳偉創(chuàng)已獲得等離子槍技術(shù)許可并成功研 發(fā)制造了 RPD 設(shè)備。靶材方面，PVD 所用的 ITO 靶材生產(chǎn)企業(yè)較多，國(guó)產(chǎn)化程度高，但效率偏低;RPD 所用的 IWO 過去主要依賴進(jìn)口，目前已逐步開始國(guó)產(chǎn)化，IWO 國(guó)產(chǎn)化后單片電池片成本下降空間更大。
低溫銀漿及無主柵設(shè)計(jì)挖掘 HIT 金屬化改良潛力：柵線設(shè)計(jì)方面主要考慮遮光與導(dǎo)電之間的平衡，細(xì)化柵線可減少 遮光，但電阻損失增大，多主柵技術(shù)通過增加主柵數(shù)量、細(xì)化主柵寬度，在減少遮光的同時(shí)減少了電流在細(xì)柵中經(jīng) 過的距離和每條主柵承載的電流，進(jìn)而降低了電阻損失和單位銀耗量。研究表明，多主柵技術(shù)在電池端轉(zhuǎn)換效率可 提升大約 0.2%，節(jié)省正銀耗量 25%~35%。細(xì)柵寬度受制于網(wǎng)印工藝和主柵需要發(fā)揮連接焊帶作用的影響，繼續(xù)增 加主柵數(shù)量并保證遮光損失和材料成本不增長(zhǎng)已面臨著較大的限制。除多主柵技術(shù)外，為進(jìn)一步減少正面遮擋和降低銀漿消耗量，無主柵技術(shù)和鍍銅工藝成為改善異質(zhì)結(jié)電池金屬化環(huán)節(jié)的有效手段。
無主柵技術(shù)保留正面?zhèn)鹘y(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，制作底層細(xì)柵線，然后通過不同方法將多條垂直于細(xì)柵的柵線覆蓋在細(xì) 柵之上，形成交叉的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，以金屬線代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊帶，匯集電流的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池互聯(lián)。梅耶博格的 SWCT 技 術(shù)將內(nèi)嵌銅線的聚合物薄膜覆蓋在 HIT 電池正面，在組件層壓過程中，依靠層壓機(jī)的壓力和溫度使銅線和絲網(wǎng) 印刷的細(xì)柵線直接結(jié)合在一起，銅線代替了銀主柵，節(jié)省了材料成本。據(jù)梅耶博格官網(wǎng)介紹，SWCT 可將組件 封裝后的電池片性能提高 6%，耗銀量最高可減少 83%。進(jìn)一步地，還可以在沉積 TCO 膜后，直接貼合低溫合 金包覆的銅絲，在熱壓下促進(jìn)與 TCO 形成良好的歐姆接觸，將大大降低成本。
除無主柵技術(shù)外，電鍍銅技術(shù)也可實(shí)現(xiàn) HIT 金屬化環(huán)節(jié)的成本優(yōu)化，Kaneka 與 IMEC 合作利用銅電鍍技術(shù)制作 異質(zhì)結(jié)電池的正面柵線，效率達(dá)到 23.5%，但鍍銅工藝復(fù)雜且存在環(huán)保問題，鈞石能源在 500MW 異質(zhì)結(jié)生產(chǎn)線 中采用了電鍍技術(shù)。2019 年 12 月，國(guó)家電投成功下線的 C-HJT 電池在柵線材料上以銅代替了銀漿，實(shí)現(xiàn)了成 本降低。
HIT 屬于低溫工藝，正背表面電極印刷時(shí)均需要使用低溫銀漿(銀含量高于高溫銀漿)，進(jìn)口低溫銀漿價(jià)格 6800~7000 元/kg 左右，而高溫銀漿價(jià)格僅 5000 元/kg 左右，較高的銀漿耗量和成本也是 HIT 電池成本較高的原 因之一。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)低溫銀漿的廠商主要有蘇州晶銀、首騁、常州聚合等，預(yù)計(jì)未來低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化后仍 有進(jìn)一步降本空間。
從電池效率和耗費(fèi)銀漿成本看， SWCT 已具備較為明顯的優(yōu)勢(shì)，而 MBB 相比于 5BB 也實(shí)現(xiàn)了較好的電池效率提升、 組件端效率增益以及銀漿成本的下降?，F(xiàn)階段 MBB 技術(shù)在國(guó)內(nèi)產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)中可靠性已獲得驗(yàn)證。
整體而言，從技術(shù)趨勢(shì)角度看，PERC 電池通過 SE、MWT、雙面、P-TOPCon 技術(shù)等方式，轉(zhuǎn)換效率仍有提升潛力 可待挖掘，短期而言仍有望穩(wěn)居主流地位;中長(zhǎng)期來看，N 型電池具有更高的轉(zhuǎn)換效率極限，相比 PERC 具有更大提升空間，有望成為下一代主流電池技術(shù)，而成本因素使得目前 N 型技術(shù)性價(jià)比仍然偏低，目前 N 型電池組件主要 應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大型地面電站、海外戶用、工商業(yè)屋頂分布式等高端小眾市場(chǎng)，未來向大眾市場(chǎng)進(jìn)一步滲透則需依賴于 N 型技術(shù)降本繼續(xù)突破。我們認(rèn)為，TOPCon、HJT 技術(shù)降本路徑已逐步明晰，未來需求大規(guī)模釋放時(shí)點(diǎn)仍有待進(jìn) 一步觀察，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度受效率提升、成本下降進(jìn)度、產(chǎn)線初始投資等諸多因素影響，跟蹤主要環(huán)節(jié)降本進(jìn)度是關(guān)鍵， 建議積極關(guān)注。
(二)技術(shù)與成本共驅(qū)擴(kuò)產(chǎn)浪潮，設(shè)備廠商迎廣闊發(fā)展機(jī)遇
當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)電池片環(huán)節(jié)正處在龍頭企業(yè)加速擴(kuò)產(chǎn)構(gòu)筑規(guī)模壁壘、傳統(tǒng)能源國(guó)企(如：山煤國(guó)際、潞安太陽能、國(guó) 電投等)加大光伏領(lǐng)域布局力度、新一代電池技術(shù)積極蓄勢(shì)尋求突破的階段。隨著補(bǔ)貼退坡，光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化自主 發(fā)展趨勢(shì)愈加明顯，終端對(duì)降低 LCOE 的追求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心逐步轉(zhuǎn)向?qū)Ω咝冗M(jìn)產(chǎn)能的控制能力，具備資金 和技術(shù)實(shí)力的公司有望通過擴(kuò)張優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能規(guī)模提升市場(chǎng)份額。
1、PERC：技術(shù)進(jìn)步挖掘降本潛力，PERC 加速擴(kuò)產(chǎn)
技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致新產(chǎn)能相比老產(chǎn)能更具優(yōu)勢(shì)：現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)能大致可以分為三類：BSF 改造產(chǎn)能、17-18 年新建產(chǎn)能、 19 年及以后新建產(chǎn)能。常規(guī)產(chǎn)線技改升級(jí)形成的產(chǎn)線非硅成本更高、產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率較新建產(chǎn)能更低，且技術(shù)提升難 度更高，由于電池片環(huán)節(jié)技術(shù)進(jìn)步迅速，早期建成的 PERC 產(chǎn)線，在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率、品質(zhì)及成本較新產(chǎn)能也處于劣 勢(shì)。此外，在硅片端尺寸創(chuàng)新的背景之下，電池端受益于尺寸擴(kuò)大，通量型成本有望進(jìn)一步降低，將使得新建產(chǎn)線 的成本優(yōu)勢(shì)被進(jìn)一步放大?；谝陨咸攸c(diǎn)，不同廠商的不同產(chǎn)線受建設(shè)時(shí)間、技術(shù)優(yōu)化程度及規(guī)模等多重因素影響， 電池片成本呈現(xiàn)階梯式分布。據(jù) CPIA 統(tǒng)計(jì)，2019 年太陽能電池行業(yè)平均非硅成本約 0.31 元/w，而以第一梯隊(duì)電池 廠商通威、愛旭為例，通威 2019 年非硅成本 0.2-0.25 元/w，愛旭 2019 年 1~5 月銷售的電池片非硅成本僅為 0.253 元/W，相比尾部廠商產(chǎn)能具備明顯的成本競(jìng)爭(zhēng)力。
先進(jìn)產(chǎn)能爭(zhēng)奪有望驅(qū)動(dòng)新一輪擴(kuò)產(chǎn)周期：從 CPIA 公布的太陽能電池片產(chǎn)能利用率來看，2019 年年產(chǎn)能>2GW 的企 業(yè)平均產(chǎn)能利用率在 70%~90%之間，年產(chǎn)能在 1~2GW 的企業(yè)產(chǎn)能利用率在 45%~80%之間，而年產(chǎn)能低于 1GW 的 企業(yè)，產(chǎn)能利用率則在 40%~70%之間。我們預(yù)計(jì)，在電池片價(jià)格長(zhǎng)期下行的趨勢(shì)下，不同產(chǎn)能的利用率將依舊分化， 頭部企業(yè)先進(jìn)產(chǎn)能更具成本優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)能利用率有望維持高位，而尾部企業(yè)的落后產(chǎn)能則將面臨產(chǎn)能利用率長(zhǎng)期低位 而被淘汰的困境。我們認(rèn)為，未來電池廠商所掌握的高效先進(jìn)產(chǎn)能規(guī)模將決定其在光伏平價(jià)時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)存 企業(yè)將圍繞高效產(chǎn)能規(guī)模展開更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)，故而有資金實(shí)力的企業(yè)有望加速擴(kuò)產(chǎn)，而后來者由于“歷史產(chǎn)能包 袱”較少，有望憑借先進(jìn)產(chǎn)能布局快速追趕，太陽能電池環(huán)節(jié)有望迎來擴(kuò)產(chǎn)浪潮。
我們按照 PV Infolink 3 月公布的電池片成本數(shù)據(jù)，測(cè)算單晶 PERC 新產(chǎn)線的非硅成本已降至 0.3 元/w 以下。我們預(yù) 計(jì)，新擴(kuò)產(chǎn)能非硅成本在 0.3 元/w 以下方具備成本競(jìng)爭(zhēng)力，而在產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格長(zhǎng)期下行的背景之下，隨著平價(jià)的到來， 現(xiàn)有低成本產(chǎn)能實(shí)則面臨一定缺口。
我們沿用前文對(duì) 2022 年全球光伏新增裝機(jī)量的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到 2022 年全球光伏新增裝機(jī)量 159~183GW，假設(shè)到 2022 年單晶 PERC 滲透率達(dá)到 85%，非硅成本在 0.3 元/W 以下的產(chǎn)能占比達(dá)到 100%。同時(shí)考慮到電池廠商圍繞高效產(chǎn) 能擴(kuò)張的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，電池片環(huán)節(jié)將出現(xiàn)一定程度的過剩產(chǎn)能，假設(shè)到2022年電池片環(huán)節(jié)產(chǎn)能利用率在65%~70%， 則預(yù)計(jì)到 2022 年全球新增低成本電池片產(chǎn)能在 147~195GW 之間，以單 GW PERC 產(chǎn)線投資 2~3 億元的中值 2.5 億 元測(cè)算，假設(shè)設(shè)備投資每年下降5%，則對(duì)應(yīng)2020~2022年電池片擴(kuò)產(chǎn)有望帶來327~437億元PERC電池片設(shè)備需求。
PERC 電池設(shè)備基本完成國(guó)產(chǎn)化，成本實(shí)現(xiàn)大幅降低：PERC 及 PERC+通過在原有產(chǎn)線增加設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)技術(shù)改進(jìn) 升級(jí)，我國(guó)太陽能電池制造設(shè)備企業(yè)已具備成套工藝流程設(shè)備供應(yīng)能力，制絨清洗設(shè)備、擴(kuò)散爐、等離子刻蝕機(jī)、 激光開槽、激光摻雜等環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)設(shè)備已占據(jù)主導(dǎo)地位。
2、TOPCon：量產(chǎn)效率再獲突破，成本仍需進(jìn)一步下降
針對(duì) TOPCon 電池，林洋能源、蘇州騰暉、鴻禧能源均有 GW 級(jí)項(xiàng)目規(guī)劃。由于與 PERC 產(chǎn)線的兼容性更高，通威 已在新的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃中也針對(duì) TOPCon 技術(shù)路線的可能性進(jìn)行了考慮。
設(shè)備方面，TOPCon 技術(shù)主要在原有產(chǎn)線上增加了沉積設(shè)備、硼擴(kuò)設(shè)備及濕法刻蝕設(shè)備，三類設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)了較高 的國(guó)產(chǎn)化程度。當(dāng)前技術(shù)路線中，隧穿氧化物及多晶硅沉積主要采用 LPCVD 設(shè)備，國(guó)產(chǎn)設(shè)備已較為成熟，捷佳偉 創(chuàng)、北方華創(chuàng)、拉普拉斯等國(guó)內(nèi)廠商等均可提供，此外，PEALD 設(shè)備無錫微導(dǎo)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。硼擴(kuò)設(shè)備方面，北方華 創(chuàng)、捷佳偉創(chuàng)等國(guó)內(nèi)廠商可提供。目前 TOPCon 產(chǎn)線單 GW 投資約為 3~3.5 億元。
3、HJT：期待設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，打開需求空間
HJT 產(chǎn)線全部采用進(jìn)口設(shè)備，單 GW 投資約 10 億元，若全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備可降至 5~6 億元億元左右，目前已有國(guó)產(chǎn) 設(shè)備在電池廠商中試線上試用，若未來 HJT 量產(chǎn)工藝和國(guó)產(chǎn)設(shè)備逐步成熟，可帶動(dòng) HJT 產(chǎn)線投資成本進(jìn)一步下降， 提升電池產(chǎn)線 IRR，進(jìn)而提高下游投資積極性。
在 HJT 四道工序中，國(guó)產(chǎn)設(shè)備均已取得突破性進(jìn)展。制絨清洗環(huán)節(jié)，捷佳偉創(chuàng)已開發(fā)出用于 HJT 的制絨清洗設(shè)備;非晶硅沉積環(huán)節(jié)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度相對(duì)較低，但理想能源、蘇州邁為、訊立光電、精曜科技、鈞石等國(guó)產(chǎn)廠商通過自 主研發(fā)已實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)設(shè)備的成功開發(fā)，正穩(wěn)步推進(jìn)薄膜沉積設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化;TCO 制備環(huán)節(jié)，鈞石、捷佳偉創(chuàng)已有 相應(yīng)產(chǎn)品開發(fā);金屬化環(huán)節(jié)，異質(zhì)結(jié)絲網(wǎng)印刷設(shè)備相比于 PERC 的差別在于由于異質(zhì)結(jié)采用低溫工藝，需在低溫下 進(jìn)行烘干和固化，印刷速度相對(duì)較低，降低了設(shè)備性能，且烘干時(shí)間延長(zhǎng)，需采用與傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)不同的烘箱，異 質(zhì)結(jié)絲網(wǎng)印刷設(shè)備國(guó)外廠商以 Baccini、Micro-tec 為主，國(guó)內(nèi)邁為、捷佳偉創(chuàng)、科隆威等均有布局。
四、組件環(huán)節(jié)
(一)高效組件多點(diǎn)開花，助力降本增效
高功率、低成本、高可靠性是組件產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，半片、多主柵、疊瓦、拼片等多種高效組件技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn) 一步提高組件功率、降低終端度電成本提供了有效解決方案。
半片、MBB 及高密度組件技術(shù)助力組件步入 4.0+時(shí)代：
半片組件迎來快速發(fā)展：半片組件技術(shù)是使用激光切割法沿著垂直于電池主柵線的方向?qū)㈦姵仄谐沙叽缦嗤膬?個(gè)半片電池片，由于電池片的電流和電池片面積有關(guān)，切割后就可以把通過主柵線的電流降低到整片的 1/2，當(dāng)半片 電池串聯(lián)以后，正負(fù)回路上電阻不變，功率損耗就降低為原來的 1/4，從而最終降低了組件的功率損失，提高了封裝 效率和填充因子。以隆基在海南瓊海的實(shí)證電站測(cè)試數(shù)據(jù)為例，半片雙面組件相對(duì)于整片雙面組件平均發(fā)電增益為 2.8%。設(shè)備方面，相比于全片技術(shù)，半片技術(shù)前端增加了切割電池片的步驟，同時(shí)需要對(duì)串焊及層壓過程進(jìn)行適當(dāng) 的調(diào)整，與傳統(tǒng)產(chǎn)線設(shè)備兼容性高，新增投資少。半片技術(shù)的難點(diǎn)在于匯流帶引出線從組件背面中間引出時(shí)人工操 作加大了引出線處電池裂片或隱裂的風(fēng)險(xiǎn)，目前匯流帶焊接自動(dòng)化難題已被攻克，半片技術(shù)迎來快速普及，半片幾 乎成為新擴(kuò)產(chǎn)組件的標(biāo)配。據(jù) CPIA 統(tǒng)計(jì)，2019 年全片組件市場(chǎng)占比約為 77.1%，較 2018 年下降了 14.6 個(gè)百分點(diǎn)。
多主柵結(jié)合半片技術(shù)有望成為高功率組件主流趨勢(shì)：多主柵技術(shù)的柵線分布更密，抗隱裂能力也更強(qiáng)，能夠降低遮 光面積并減少電阻損耗，提升組件功率輸出，并通過降低銀漿用量控制成本，提升組件功率，有效降低度電成本。多主柵電池組件的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在電池片分選、組件串焊、組件疊層等方面，其中對(duì)電池片分選的精準(zhǔn)度要求 更高，串焊過程中需要高精準(zhǔn)定位金屬化圖案的位置，對(duì)焊接對(duì)準(zhǔn)、焊接牢固程度要求更高，因此需要使用新的串 焊機(jī)。此外，為將柵線做細(xì)，還需要新的網(wǎng)版。熱焊接方式與傳統(tǒng)產(chǎn)線兼容性高，技術(shù)成熟度高，是目前的主流方 案。具有低熱斑風(fēng)險(xiǎn)的半片結(jié)合低裂片影響的 MBB，可有效降低組件失效風(fēng)險(xiǎn)，逐漸成為高密度、高功率組件的主 流趨勢(shì)。盡管 2019 年電池組件市場(chǎng)仍以 5BB 為主流(CPIA 數(shù)據(jù)顯示，5BB 技術(shù)市場(chǎng)占比超過 75%)，但自 2019 年以來，半片+多主柵已成為組件技術(shù)技改或擴(kuò)產(chǎn)的標(biāo)配，并有望在 2020 年陸續(xù)釋放高效產(chǎn)能。
高密度組件技術(shù)通過減小電池片之間的間距，在相同的組件面積下放置更多的電池片，從而提升組件功率和效率。據(jù) PV Infolink 介紹，高密度組件技術(shù)可分為兩類，一類是疊瓦、負(fù)片間距及疊焊技術(shù)，通過電池切片后疊層排列達(dá) 到增加發(fā)電面積的效果;另一類則是拼片和小片間距技術(shù)，電池切片后不進(jìn)行疊串，而是利用特殊的焊帶使得電池 片間距縮小，甚至為 0。
疊瓦組件是利用切片技術(shù)將柵線重新設(shè)計(jì)的電池片切割成小片(1 切 5 或 1 切 6)，將每小片疊加排布，用導(dǎo)電膠材 料焊接制作成串，再經(jīng)過串并聯(lián)排版后層壓成組件，使電池以更緊密的方式互相連結(jié)，從而在相同面積下放置更多 的電池片，此外無焊帶的設(shè)計(jì)避免了焊帶遮擋，減少了組件線損，降低了電池片互聯(lián)電阻，使得組件功率大幅提升。在可靠性上，疊片的連接方式可分解電池片所受應(yīng)力，比傳統(tǒng)組件更好地承受機(jī)械載荷，且隱裂更少。疊瓦技術(shù)的 難點(diǎn)在于：1)涉及到激光切割損傷，容易造成電池效率降低;2)不同材料導(dǎo)電膠的熱膨脹系數(shù)存在差異，需要綜 合考慮導(dǎo)電膠與其他材料的匹配性和綜合老化性能;3)柵線設(shè)計(jì)。
基于上述制作過程，疊瓦組件工藝上需要增加劃片、涂膠、疊串工藝，同時(shí)對(duì)層疊工藝進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)應(yīng)到設(shè)備端， 需要在前端增加劃片機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、疊瓦串焊機(jī)組成的疊瓦焊接成套設(shè)備，同時(shí)對(duì)層疊步驟所用到的排版機(jī)和匯 流焊機(jī)進(jìn)行一定的技改。疊瓦組件因技術(shù)難度大，設(shè)備改進(jìn)多，單 GW 設(shè)備投資相比常規(guī)組件設(shè)備投資更高，據(jù)奧 特維招股書披露，目前疊瓦組件設(shè)備投資大約為 1.4~1.5 億元/GW。
(二)積極布局高效組件，組件端擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)行時(shí)
據(jù) CPIA 統(tǒng)計(jì)，截至 2018 年底，全球太陽能組件產(chǎn)能 190.4GW，產(chǎn)量 115.8GW，產(chǎn)能利用率 60.8%。相比于其他環(huán) 節(jié)，組件端由于初始投資更少、技術(shù)壁壘低、面臨的終端市場(chǎng)更加多元，行業(yè)整體集中度相對(duì)更加分散。隨著海外 需求逐步釋放，具備更強(qiáng)品牌和渠道能力的組件供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更加突出。同時(shí)，伴隨硅片、電池片、組件各環(huán)節(jié) 技術(shù)的不斷創(chuàng)新，組件產(chǎn)品向更高功率邁進(jìn)，對(duì)高效產(chǎn)能的追求引發(fā)了組件端新一輪的技改、擴(kuò)建潮。從當(dāng)前組件 制造商已公布的組件擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃來看，組件端產(chǎn)能擴(kuò)增規(guī)劃超過 150GW，有望釋放大量組件設(shè)備需求。
組件設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度高，擴(kuò)產(chǎn)釋放設(shè)備需求，國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商有望受益：目前國(guó)內(nèi)組件生產(chǎn)設(shè)備基本已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn) 化，激光切割設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)成熟，帝爾激光和大族激光憑借其在電池片環(huán)節(jié)激光設(shè)備的研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，較早 進(jìn)入這一市場(chǎng)，先導(dǎo)智能、沃特維和光遠(yuǎn)股份等企業(yè)也掌握了激光切割機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)。先導(dǎo)智能開發(fā)的疊瓦一體焊 接機(jī)集整片上料、激光劃片、絲網(wǎng)印刷、疊片焊接于一體，設(shè)備產(chǎn)能可達(dá) 3000 片/小時(shí)。目前，串焊機(jī)主要廠商包 括先導(dǎo)智能、金辰股份、奧特維等;排版機(jī)的主要供應(yīng)商包括寧夏小牛、三工智能和奧特維;層壓機(jī)主要供應(yīng)商包 括金辰股份、蘇州晟成和博碩光電，分選機(jī)的廠商主要以奧特維、天準(zhǔn)科技為代表。
評(píng)論