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类型透过现象看本质从原理端看光伏电池技术发展-220615(35页).pdf

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    1、 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 行行业业 研研 究究 行行业业深深度度研研究究报报告告 证券研究报告证券研究报告 industryId 光伏设备光伏设备 推荐推荐 ( 维持维持 ) 重点公司重点公司 重点公司 评级 隆基绿能 买入 晶澳科技 买入 晶科能源 审慎增持 天合光能 审慎增持 来源:兴业证券经济与金融研究院 relatedReport 相关报告相关报告 emailAuthor 分析师: 王帅 S0190521110001 assAuthor 研究助理: 余静文 yujingwen 投资要点投资要点 summary “提效降本提效降本”贯

    2、穿光伏历史发展,未来进步仍有空间。贯穿光伏历史发展,未来进步仍有空间。低成本是光伏成为全球主流能源的必要条件,技术变革是光伏成本下降的最大驱动力。随着 PERC电池量产效率的不断提升,其当前效率已经达到 23.5%,接近理论效率极限 24.5%,行业亟需发展新一代电池技术,当前新型电池技术百花齐放,TOPcon,HJT,P-IBC成为下一代新技术的有力竞争者。 内外部因素共同决定新技术的量产可行性。内外部因素共同决定新技术的量产可行性。影响新技术路线发展方向的因素众多,最终取决于内外部因素叠加。内部因素主要指的是新技术本身的性能参数及工艺难度,包括效率,良率,成本,产线兼容性,工艺步骤,工艺窗

    3、口等;外部因素主要指上下游匹配的成熟度,包括设备,辅材,硅片端的匹配与支持,下游应用场景和客户端对新技术的接受度等,这些因素将共同决定最终的技术路线方向。 短期看短期看 TOPcon 与与 P-IBC 共同发展,长期共同发展,长期 HJT 技术有望形成统一路线。技术有望形成统一路线。当前 TOPcon,P-IBC 技术已具备扩产性价比,HJT 电池高成本问题还有待解决。结合不同技术路线的内外部因素,我们认为短期看 TOPcon 与 P-IBC 电池将通过差异化市场需求并行发展,长期将由 HJT 技术形成统一路线,扩产节点取决于其提效降本技术落地情况。 新型电池产业化趋势逐渐清晰,行业格局初现雏

    4、形。新型电池产业化趋势逐渐清晰,行业格局初现雏形。技术迭代周期行业格局易发生改变,当前头部企业在技术路线选择和扩产时间及规模的把握上更加谨慎,先进入者有望享受超额收益。TOPcon 作为大众化技术路线,当前已经经历了实验室研发和中试阶段的验证,当前正在进入规模化量产阶段。P-IBC 方面以隆基为领先企业,结合 P 型 TOPcon 和 IBC 工艺,以及隆基在高体少子寿命硅片和组件端上下游优势,也已经具备较强的性价比优势,新技术规模化量产时代正在到来。 投资建议投资建议:(1)推荐先行布局新技术的光伏制造企业晶科能源,隆基绿能,晶澳科技,天合光能;建议关注爱旭股份,通威股份,钧达股份。(2)技

    5、术迭代设备先行,设备厂家有望先行享受新增市场带来的利润增量,建议关注相关设备厂家帝尔激光(机械覆盖),迈为股份(机械覆盖),捷佳伟创(机械覆盖),金辰股份。(3)与 N 型技术相匹配的辅材环节,推荐掌握 TOPcon,HJT新型胶膜技术的福斯特(化工联合覆盖)。 风险提示:风险提示:技术发展不达预期,扩产计划不达预期技术发展不达预期,扩产计划不达预期,装机需求不达预期,装机需求不达预期,原原材料价格波动及供应风险。材料价格波动及供应风险。 透过现象看本质,从原理端看光伏电池技术发展透过现象看本质,从原理端看光伏电池技术发展 createTime1 2022 年年 6 月月 15 日日 请务必阅

    6、读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 2 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 目目 录录 1、“提效降本”贯穿光伏历史发展,未来进步仍有空间 . - 4 - 2、单晶取代多晶是前车之鉴,下一代新型技术风起云涌 . - 6 - 2.1 从光伏发电原理看新技术电池突破点 . - 6 - 2.2 技术发展复盘:单晶 PERC取代多晶成为主流技术 . - 8 - 2.3未来技术趋势:高效技术百花齐放,新一代电池蓄势待发 . - 12 - 3、短期内 TOPcon 及 P-IBC共同发展,长期 HJT技术有望形成统一路线 . - 17 - 3.1 发展历史:你追我赶

    7、,各项电池技术纷纷实现从实验室到产业化 . - 17 - 3.2 电池结构:新型电池结构决定电池效率 . - 20 - 3.3工艺步骤:生产工艺决定量产难度 . - 23 - 3.4生产成本:产品性价比决定扩产节奏 . - 27 - 3.5 扩张趋势:短期内 TOPcon与 P-IBC有望快速放量 . - 30 - 4、投资建议 . - 32 - 4.1晶科能源 . - 33 - 4.2隆基绿能 . - 33 - 4.3 晶澳科技 . - 34 - 4.4 天合光能 . - 34 - 5、风险提示 . - 34 - 图目录图目录 图 1、光伏组件功率持续提升 . - 4 - 图 2、新能源发电

    8、成本不断降低 . - 5 - 图 3、光伏发电成本未来还有下降空间 . - 5 - 图 4、光伏各环节技术路线变迁 . - 5 - 图 5、光子能量大于禁带宽度时形成空穴电子对. - 6 - 图 6、空穴电子对在 PN结的作用下形成电流 . - 6 - 图 7、影响光伏效率的因素 . - 7 - 图 8、减反膜有效降低表面反射率 . - 7 - 图 9、硅片制绒后表面反射率大幅降低 . - 7 - 图 10、电池表面的空穴电子对复合 . - 8 - 图 11、氢钝化减少表面缺陷态. - 8 - 图 12、多晶硅片(左)较单晶硅片(右)含有更多的晶界 . - 9 - 图 13、单晶硅片占比逐年提

    9、升 . - 9 - 图 14、PERC电池(右)比传统 AL-BSF 电池(左)背面增加了钝化膜 . - 10 - 图 15、氧化铝薄膜的钝化作用 . - 10 - 图 16、PERC电池的发展历程 . - 11 - 图 17、Meyer Burger板式 PECVD 设备 . - 12 - 图 18、捷佳伟创管式 PECVD设备 . - 12 - 图 19、光伏电池技术百花齐放 . - 12 - 图 20、光伏电池技术发展历程 . - 13 - 图 21、N 型电池具备更高的理论转换效率 . - 13 - 图 22、体内金属杂质对 P型及 N型少子寿命的影响 . - 14 - 图 23、硼元

    10、素是导致光衰现象的原因 . - 14 - 图 24、N 型电池片产能占比趋势(单位:GW) . - 15 - 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 3 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图 25、PERC(左)与 IBC电池(右)栅线结构对比 . - 15 - 图 26、IBC组件(右)比常规组件(左)更美观 . - 15 - 图 27、N 型 IBC电池结构截面图 . - 16 - 图 28、IBC电池背面 PN结(左)和背面栅线结构(右) . - 16 - 图 29、优化栅线图形减少正面光学遮挡 . - 17 - 图 30、HJT电池发展历史

    11、 . - 19 - 图 31、IBC电池发展历史 . - 20 - 图 32、电池结构决定电池效率 . - 21 - 图 33、二氧化硅隧穿膜可阻挡少数载流子穿过. - 22 - 图 34、电池绒面的陷光原理 . - 23 - 图 35、薄膜沉积技术分类 . - 24 - 图 36、丝网印刷原理 . - 25 - 图 37、网版图形可以改变栅线形状 . - 25 - 图 38、不同电池技术的生产工艺 . - 26 - 图 39、不同电池技术的成本构成 . - 28 - 图 40、高功率组件存在溢价(元/W) . - 29 - 表目录表目录 表 1、P型电池和 N型电池对比 . - 15 - 表

    12、 2、TOPcon 电池效率发展历史 . - 18 - 表 3、HJT电池效率快速提升 . - 19 - 表 4、IBC 电池效率不断提升 . - 20 - 表 5、不同膜层材料的钝化原理 . - 21 - 表 6、光伏电池制备中常用的镀膜技术 . - 24 - 表 7、工艺方式决定设备投资 . - 26 - 表 8、不同技术路线成本对比 . - 27 - 表 9、N型高效组件有明显溢价(元/W) . - 29 - 表 10、TOPcon 具有更低的度电成本 . - 30 - 表 11、2022年将以 TOPcon 产能放量为主 . - 30 - 表 12、国内 HJT产能情况 . - 31

    13、- 表 13、不同电池技术路线对比 . - 32 - 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 4 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 报告正文报告正文 1、“提效降本提效降本”贯穿光伏历史发展,未来进步仍有空间贯穿光伏历史发展,未来进步仍有空间 提效降本贯穿历史发展,光伏发电进入全面化市场阶段。提效降本贯穿历史发展,光伏发电进入全面化市场阶段。在光伏技术,规模经济,供应链和项目开发流程不断改善的推动下,从 2010 年到 2020 年,规模以上太阳能光伏发电成本下降了 85%。光伏组件平均功率由 2010年的 250-300W提升至 2020 年 4

    14、00-550W,预计到 2030 年有望提升至 800-1200W。大型光伏电站的中标电价不断降低,2021 年,沙特地区由于光照资源好,非系统成本低,其光伏电站中标价格已经低至1.04美分/kWh,中国最低中标电价为2.3美分/kWh,已于 2021 年实现全面平价上网,光伏发电已经全面摆脱补贴的限制,进入全面市场化发展阶段。 图图 1 1、光伏组件功率持续提升、光伏组件功率持续提升 资料来源:ITRPV,兴业证券经济与金融研究院整理 光伏降本仍有空间,低成本是光伏成为全球主流能源的必要条件。光伏降本仍有空间,低成本是光伏成为全球主流能源的必要条件。未来光伏要想发展成为全球主流能源,必须拥有

    15、低成本竞争力。对比化石燃料、生物质能、地热能、水电、太阳能以及风能等一次能源,过去十年,在精准的政策扶持与产业规模效应的带动下,风电光伏发电成本显著降低,可再生能源逐步成为电力系统的支柱。目前光伏发电的成本已经与化石燃料成本区间(0.05-0.15 美元/kWh)基本持平,而要想达到 2050 年光伏发电占比超过 35%的目标,光伏发电成本必须全面低于化石燃料发电成本。根据 IRENA 的预测,2030 年光伏发电成本最低将达到 0.02 美元/kWh,2050 年低至 0.014 美元/kWh,与当前对比仍存在 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -

    16、 5 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 较大的降本空间。 图图 2、新能源发电成本不断降低、新能源发电成本不断降低(美元(美元/kwh) 图图 3、光伏发电成本未来还有下降空间光伏发电成本未来还有下降空间(美元(美元/kwh) 资料来源:IRENA,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:IRENA,兴业证券经济与金融研究院整理 技术变革是光伏成本技术变革是光伏成本下降的最大驱动力,是决定电池光电转换效率的关键下降的最大驱动力,是决定电池光电转换效率的关键因素。因素。光伏产业链包含硅料、拉棒、硅片、电池及组件环节,过去十年间光伏效率提升显著,这与光伏全产业链各环节技术的共同进步是分不开的,

    17、其中包括硅料环节改良西门子法,单晶拉棒环节的 RCZ 法,硅片环节的金刚线切割法,电池环节的 PERC 电池技术以及组件环节的多主栅技术等,而当前技术进步的脚步仍未停歇,颗粒硅、CCZ、新型电池等技术有望进一步推动行业降本增效。 图图 4、光伏各环节技术路线变迁、光伏各环节技术路线变迁 资料来源:北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 在光伏产业链众多环节中,电池环节是技术进步的核心。在光伏产业链众多环节中,电池环节是技术进步的核心。电池技术路线决定了光伏产品的效率极限。单晶 PERC 电池是光伏技术发展历史上的重要转折,为实现光伏发电平价上网做出了重要贡献。随着 PERC 电池量产效率的

    18、不断提升,其当前效率已经达到 23.5%,接近理论效率极限 24.5%,行业亟需发展新一代电 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 6 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 池技术,当前新型电池技术百花齐放,TOPcon,HJT,P-IBC 成为下一代新技术的有力竞争者。 2、单晶取代多晶是前车之鉴,下一代新型技术风起云涌、单晶取代多晶是前车之鉴,下一代新型技术风起云涌 2.1 从光伏发电原理看新技术电池突破点从光伏发电原理看新技术电池突破点 “光生伏特”效应是光伏发电的原理,它的发现使人类利用太阳能发电成为可能。1839年法国贝克勒尔做物理实验时,

    19、发现了“光生伏特效应”。1954年,贝尔实验室研制成功第一个实用价值的硅太阳能电池,纽约时报把这一突破性的成果称为“无限阳光为人类文明服务的一个新时代的开始”。 “光生伏特”效应指的是半导体在受到光照的条件下,光子能量激发价带内的束缚电子穿过禁带到达导带成为自由电子,并在价带中留下空穴,形成为空穴-电子对,从而改变了材料的载流子浓度。在有外电路接入的情况下,电子和空穴少数载流子在扩散作用和 PN 结内建电场的共同的作用下按照特定的方向移动,从而产生电流。 图图 5、光子能量大于禁带宽度时形成空穴电子对、光子能量大于禁带宽度时形成空穴电子对 图图 6、空穴电子对在空穴电子对在 PN 结的作用下形

    20、成电流结的作用下形成电流 资料来源:PVeducation,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:PVeducation,兴业证券经济与金融研究院整理 半导体材料的选择是决定光伏电池效率的主要因素。半导体材料的选择是决定光伏电池效率的主要因素。半导体电池材料的禁带宽度决定了其短路电流和开路电压,其中短路电流随着禁带宽度的减小而增加,开路电压随着禁带宽度的减小而降低,因此适用于光伏发电材料的禁带宽度应当有一个合适的范围,当电池材料的禁带宽度在 1.1-1.6eV 时,其理论光电转换效率能够达到 29.43%。目前可用做光伏电池的材料主要是元素周期表中 III-V 主族材料,包括硅材料、砷化镓、

    21、铜铟镓硒,碲化镉以及近年来发展比较快的有机化合物电池等。综合各种材料的电学性能,安全性,资源丰富性,无毒无害性等各种因素,硅材料成为目前光伏行业中普遍使用的电池材料。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 7 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 7、影响光伏效率的因素、影响光伏效率的因素 资料来源:北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 光学损失和电学损失是影响光伏电池效率的两大重要因素。光学损失和电学损失是影响光伏电池效率的两大重要因素。尽管硅材料的理论电池效率能够达到 29.43%,但是目前在实验室中硅电池的最高转化效率为26.3%,

    22、主要是受光学损失和电学损失的影响。 图图 8、减反膜有效降低表面反射率、减反膜有效降低表面反射率 图图 9、硅片制绒后表面反射率大幅降低、硅片制绒后表面反射率大幅降低 数据来源:PVeducation,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:国家知识产权局,兴业证券经济与金融研究院整理 光学损失产生的主要原因是材料表面的反射损失。光学损失产生的主要原因是材料表面的反射损失。包括组件玻璃的反射,电池前表面和背表面的反射,电池栅线的遮挡等等。目前减少光学损失的主要方法包括:(1)使用超白高透的压延光伏玻璃。(2)通过减反膜降低反射率,例如玻璃减反膜,电池表面的氮化硅减反膜。(3)利用化学药品对硅片

    23、表面进行腐蚀,形成绒面,增加陷光作用。(4)增加电池栅线高宽比,减少栅线遮挡损失,例如使用多主栅以及 IBC 电池技术。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 8 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 电学损失产生的主要原因是半导体材料体内及表面的复合。电学损失产生的主要原因是半导体材料体内及表面的复合。光子激发的空穴电子对只有在 PN 附近才会对光电转换作出贡献,在距离 PN 结太远处产生的载流子,很有可能在移动到器件的电极之前就发生复合。半导体中复合率越低,开路电压 Voc 越高,光电转换效率就越高。随着硅片质量的不断提高,低成本薄片化的进程使得

    24、晶硅电池表面复合损失成为制约电池效率上限提升的关键因素。产生复合的主要原因首先跟材料本身的内部缺陷以及杂质等相关,例如单晶硅少子寿命要优于多晶硅,N 型要优于 P 型;其次是由于高浓度的扩散在电池前表面引入大量的复合中心,通过改变光伏电池的结构,退火氢钝化以及引入钝化膜,隧穿膜等方式,可以有效延长半导体内光生载流子寿命,减少复合,从而提高光电转化效率,因此使用 N 型硅片,改变电池结构(TOPcon, HJT)是降低电学损失的有效方式。 图图 10、电池表面的空穴电子对复合、电池表面的空穴电子对复合 图图 11、氢钝化减少表面缺陷态、氢钝化减少表面缺陷态 资料来源:PVeducation,兴业

    25、证券经济与金融研究院整理 资料来源:协鑫集成科技,兴业证券经济与金融研究院整理 2.2 技术发展复盘:单晶技术发展复盘:单晶 PERC 取代多晶成为主流技术取代多晶成为主流技术 单多晶电池技术路线之争,以单晶的全面胜利而告终。单多晶电池技术路线之争,以单晶的全面胜利而告终。过去一段时期,单多晶技术路线之争一直是光伏行业争论的焦点。多晶硅片中硅原子排列的晶向各不相同,不同的晶面交接处有大量的晶界,晶格缺陷和晶界处的杂质引入了大量的少数载流子复合中心,因此降低了多晶电池的转化效率。而单晶硅片具有完整的晶格排列,其位错密度和金属杂质比多晶硅片小得多,因此具有更高的少子寿命。与多晶硅相比,单晶硅在晶体

    26、品质、电学性能、转换效率方面都具备显著的优势,然而由于其成本居高不下,一直不被下游厂商所接受,多晶技术在过去较长时期内一直占据主要市场份额。自 2015 年起,单晶凭借连续直拉法,金刚线切割,PERC 电池等一系列的技术升级实现降本增效,性价比大幅提高,逐渐缩小与多晶之间的差距,并最终实现逆转,2020年单晶硅占比已经达到85%,成为当前的主流技术。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 9 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 12、多晶硅片(左)较单晶硅片(右)含有更多的晶界、多晶硅片(左)较单晶硅片(右)含有更多的晶界 资料来源:中国太阳

    27、能电池交易网,兴业证券经济与金融研究院整理 图图 13、单晶硅片占比逐年提升、单晶硅片占比逐年提升 资料来源:CPIA,兴业证券经济与金融研究院整理 PERC 取代取代 BSF 电池成为主流。电池成为主流。2016 年之前,BSF 铝背场电池是主流电池技术,市占率一度超过90%。2018年之后,单晶 PERC市占率以每年20%左右的百分比提升,并在 19 年反超 BSF,成为主流电池技术。2020 年单晶 PERC 市占率达到 85%左右。 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell),即钝化发射极和背面电池技术,最早在 20 世纪 80 年代由澳大利亚科学家

    28、Martin Green 提出。PERC 电池与传统铝背电场(BSF)电池的主要区别在于其在电池的背面添加一层氧化铝和氮化硅钝化膜。由于硅片表面和内部的杂质和缺陷会带来电学损失,因此需要增加钝化膜来降低表面载流子的复合来减小缺陷带来的影响,从而保障电池效率。 0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%200%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2014201520162017201820192020单晶占比多晶占比单晶占比YOY(右轴) 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 10 - 行业深度研

    29、究报告行业深度研究报告 图图 14、PERC 电池(右)比传统电池(右)比传统 AL-BSF 电池(左)背面增加了钝化膜电池(左)背面增加了钝化膜 资料来源:贺利氏,兴业证券经济与金融研究院整理 PERC 氧化铝薄膜具备良好的场效应和化学钝化效果。氧化铝薄膜具备良好的场效应和化学钝化效果。钝化效果指的是通过减少空穴-电子对的复合,延长少子寿命来减少电学损失,从而提高光电转换效率。根据钝化机理的不同,又可以分为场效应钝化和化学钝化,其中场效应钝化指的是在界面处形成电场,以同极相斥效应来阻止少子在界面处的复合。化学钝化指的是通过饱和悬挂键来弱化界面电子态,减少复合中心。氧化铝的固定负电荷密度高达

    30、1013/cm3,在沉积过程中,负电荷恰好在氧化铝和硅晶表面交界处,具备良好的场钝化效果。而氧化铝薄膜在制备的过程中同时扮演着高效氢原子储库的作用,能够在热处理过程中提供充足的氢原子,饱和硅表面悬挂键,起到良好的化学钝化效果。两种钝化效应的叠加,使得电池效率显著提升,镀膜后的PERC 电池效率较 BSF 高出 1%以上。 图图 15、氧化铝薄膜的钝化作用、氧化铝薄膜的钝化作用 资料来源:晶硅电池表面钝化技术研究进展,兴业证券经济与金融研究院整理 PERC 电池设备国产化加速了电池设备国产化加速了 PERC 对对 BSF 电池的替代。电池的替代。沉积氧化铝的方法主要有等离子体增强化学气相沉积(P

    31、ECVD)和原子层沉积(ALD)两种,其中前者已经广泛应用于氮化硅的沉积,后者源自半导体工艺。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 11 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 2012-2015 年,早期的设备供应商以海外供应商为主,引领市场的瑞士Meyer Burger公司率先开发出正反面沉积的三合一板式 PECVD,德国 CT开发出管式 PECVD 设备,SoLay Tech 则以 ALD 设备为主,三种设备都在电池厂家得到了规模化的应用,以晶澳科技为代表的国内电池制造企业开始技改升级,布局PERC 技术,而彼时国内设备商还处于起步阶段,与国外

    32、设备差距较大。 2015-2017 年,在“领跑者计划”的推动下,PERC 电池迎来爆发,国内 PERC产能从 4.5GW 增至 28.9GW,与此同时,国内 PERC 设备逐步成熟,取得阶段性成果,捷佳伟创管式 PECVD设备、理想 ALD设备出货量逐步增加。 2018-2020年,PERC设备进口替代完成,设备成本大幅降低,目前 PERC全产线设备投资已经下降至 1-1.5 亿元/GW,进一步加速了 PERC 对 BSF 的替代。爱旭股份,通威股份,润阳光伏等凭借 PERC 技术实现弯道超车,迅速崛起成长为电池龙头企业。 图图 16、PERC 电池的发展历程电池的发展历程 资料来源:北极星

    33、光伏网,光伏测试网,晶体硅太阳电池研究进展,未来智库,兴业经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 12 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 17、Meyer Burger 板式板式 PECVD 设备设备 图图 18、捷佳伟创管式、捷佳伟创管式 PECVD 设备设备 资料来源:Meyer Burger,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:捷佳伟创,兴业证券经济与金融研究院整理 2.3 未来技术趋势:高效技术百花齐放,新一代电池蓄势待发未来技术趋势:高效技术百花齐放,新一代电池蓄势待发 光伏电池技术百花齐放,新一代电池蓄势

    34、待发。光伏电池按照材料类型可分为晶硅电池和薄膜电池;按照晶体类型可分为多晶硅电池和单晶硅电池;按照掺杂类型可分为 P 型电池和 N 型电池;按照电池结构可分为 BSF,PERC,TOPcon,HJT 和 IBC 电池等。尽管电池的材料和结构多种多样,但效率提升原理万变不离其宗,最终都归结到减少电学损失和减少光学损失两种路径之上。 图图 19、光伏电池技术百花齐放、光伏电池技术百花齐放 资料来源:CSPV,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 13 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 20、光伏电池技术发展历程、光

    35、伏电池技术发展历程 资料来源:公司公告,兴业证券经济与金融研究院整理 2.3.1 N 型电池:更高的少子寿命减少电学损失,引领下一代新技术发展型电池:更高的少子寿命减少电学损失,引领下一代新技术发展 相对于相对于 P 型硅片而言,以型硅片而言,以 N 型硅片为基底的太阳电池在发电效率的提升方型硅片为基底的太阳电池在发电效率的提升方面有诸多优势,主要体现在降低电学损失方面:面有诸多优势,主要体现在降低电学损失方面:1)更高的理论效率极限;)更高的理论效率极限;2)更高的少子寿命和杂质容忍度;更高的少子寿命和杂质容忍度;3)无光衰;)无光衰;4)更低的温度系数。)更低的温度系数。 N 型电池理论效

    36、率极限更高型电池理论效率极限更高,晶硅电池按照掺杂类型的不同可分为 P 型电池和 N型电池。目前单晶 PERC已经在性价比和效率上战胜多晶,成为当前主流电池技术。然而由于 PERC 电池结构本身的特性,其理论极限效率约 24.5%,当前领先的电池厂家量产化平均效率已达 23.4%左右,未来 PERC 电池进一步提效空间有限。根据德国 ISFH研究,N型单面 TOPcon电池理论效率极限为 27.1%,双面多晶硅钝化 TOPcon 为 28.7%,异质结电池理论效率极限为 27.5%。因此相较于 P型电池,N型电池在未来拥有更高的效率提升空间。 图图 21、N 型电型电池具备更高的理论转换效率池

    37、具备更高的理论转换效率 资料来源:ISFH,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 14 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 N 型硅片具有更高的少子寿命和杂质容忍度。型硅片具有更高的少子寿命和杂质容忍度。N 型硅片和 P 型硅片的区别在于硅材料中所掺杂的元素不同,P 型硅片中主要掺杂硼或镓,少子为电子,而 N型硅片中掺杂元素为磷,少子为空穴。由于带正电荷的 Fe、Cu、Ni 等金属元素具有很强的捕获少子电子的能力,而对于少子空穴的捕获能力比较弱,所以在相同金属杂质的情况下,N 型硅片的少子寿命要明显高于 P 型硅片,根

    38、据研究表明,N 型硅片无论是对表面金属杂质,还是对体内杂质,都具有良好的抗污特性。相同电阻率的 N 型 CZ 硅片的少子寿命比 P 型硅片的高出 12 个数量级,达到毫秒级。对于 1013(atoms/cm3)的 Fe体污染,N型少子寿命由 1100下降至 100,而 P型由 1300下降至 0.8。材料的少子寿命越高,光电转换效率越高,因此 N型硅片具有更高的转换效率。 图图 22、体内金属杂质对、体内金属杂质对 P型及型及 N 型少子寿命的影型少子寿命的影响响 图图 23、硼元素是导致光衰现象的原因、硼元素是导致光衰现象的原因 资料来源:摩尔光伏,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:N

    39、 型高效单晶技术发展现状,兴业证券经济与金融研究院整理 N 型电池无光致衰减(型电池无光致衰减(LID)现象。)现象。光致衰减现象指的是光伏电池组件在初始光照情况下,效率发生大幅衰减的现象。P 型硅片在光照或者电流的注入下,掺杂的硼元素会与氧形成硼氧复合体。该复合体存在没有饱和的化学键,因此会捕捉光照产生的载流子,从而降低载流子的寿命。硅片中的硼、氧含量越大,产生的硼氧复合体越多,少子寿命降低的幅度就越大,而掺磷的N型晶体硅中硼含量极低,所以几乎没有光致衰减效应的存在。目前产业界缓解 P 型光衰主要思路是降低硼或氧含量,通过使用高纯坩埚进行单晶生长可以降低氧含量,使用硼镓共掺杂降低硼含量,前者

    40、会增加硅片生产成本,后者会降低电池效率。而使用 N型硅片则不存在光衰问题。 N 型电池市场份额将有望持续提升。型电池市场份额将有望持续提升。N 型硅片相较于 P 型硅片具有诸多优势,过去由于N型硅片中的磷原子与硅相溶性较差,分凝系数低,电阻率均一性差,工艺技术不成熟,成本较高,限制了 N 型硅片的发展。随着 N 型硅片工艺水平的逐步提高、吸杂工艺的普及化以及 TOPcon 和 HJT 电池逐步实现规模化,未来N型硅片的市场份额有望持续提升,逐步实现对 P型市占率的超越。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 15 - 行业深度研究报告行业深度研究报告

    41、 表表 1、P 型电池和型电池和 N 型电池对比型电池对比 P 型电池型电池 N 型电池型电池 掺杂物分凝系数掺杂物分凝系数 B:0.8 P:0.35 典型典型 CZ 单晶少子寿单晶少子寿命命 20-30us 100-1000us 功率衰减功率衰减 大:在基区(B-O对) 小:在发射区 发射区制备发射区制备 扩磷(容易) 扩硼(难) 成本成本 较低 同等尺寸厚度下,比 P 型高 8%左右 资料来源:中国新能源网,兴业证券经济与金融研究院整理 图图 24、N 型电池片产能占比趋势(单位:型电池片产能占比趋势(单位:GW) 资料来源:Trendforce,兴业证券经济与金融研究院整理 2.3.2

    42、IBC 电池:表面无栅线减少电池:表面无栅线减少光学损失,可与任何电池新技术叠加光学损失,可与任何电池新技术叠加 IBC (Interdigitated Back Contact),指交叉背接触电池是 Schwartz 和 Lammert 于 1975 年提出来的,将电池的发射区电极和基区电极均设计于电池背面且以交叉的形式排布的一种太阳能电池。 IBC 太阳电池最显著的特点是 PN 结和金属接触都处于太阳电池的背部,前表面彻底避免了金属栅线电极的遮挡,结合前表面的金字塔绒面结构和减反层组成的陷光结构,能够最大限度地利用入射光,减少光学损失,具有更高的短路电流,同时,背部采用优化的金属栅线电极,

    43、降低了串联电阻。 图图 25、PERC(左)与(左)与 IBC 电池(右)栅线结构对电池(右)栅线结构对比比 图图 26、IBC 组件(右)比常规组件(左)更美观组件(右)比常规组件(左)更美观 资料来源:索比光伏网,润阳光伏,兴业证券经济与金融研 资料来源:PVEL,兴业证券经济与金融研究院整理 0%5%10%15%20%25%02040608010012014016020202021E2022E2023E2024E2025EN型产能(GW,左轴)N型市占率(右轴) 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 16 - 行业深度研究报告行业深度研究报告

    44、究院整理 图图 27、N 型型 IBC 电池结构截面图电池结构截面图 资料来源:索比光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 图图 28、IBC 电池背面电池背面 PN结(左)和背面栅线结构(右)结(左)和背面栅线结构(右) 资料来源:SIBCO,兴业证券经济与金融研究院整理 IBC 结构理论上可将光电转换效率提升结构理论上可将光电转换效率提升 0.6-0.7%。以 10BB 的 182 PERC 电池为例,主栅线宽度为 0.1mm,细栅线宽度为 30m,栅线遮挡面积约为 990 mm2,占电池总面积的 2.9%,按照 23.5%的电池效率计算,将正面栅线移除后,理论上电池效率可提升 0.68%。

    45、因此,移除正面栅线能够显著降低光学损失,实现入射光子的最大化利用,是提高光电转换效率的有效方式。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 17 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 29、优化栅线图形减少正面光学遮挡、优化栅线图形减少正面光学遮挡 资料来源:SNEC,兴业证券经济与金融研究院整理 IBC 万能结构可与任何一种电池新技术相叠加。万能结构可与任何一种电池新技术相叠加。IBC 通过转移正面栅线来提高电池效率的方式,使得其成为一种万能的结构,可以与任何一种电池新技术叠加,IBC 与 TOPcon 电池叠加可形成 TBC 电池,与 HJT

    46、电池叠加可形成 HBC 电池,与 P型 PERC 电池叠加则形成 PBC电池,均有较为显著的提效效果。 IBC电池对基体材料要求较高,需要较高的少子寿命。电池对基体材料要求较高,需要较高的少子寿命。因为 IBC电池属于背结电池,为使光生载流子在到达背面 p-n 结前尽可能少的或完全不被复合掉,就需要较高的少子扩散长度,因此 IBC电池需采用高少子寿命的 P型硅片,或者 N型硅片,以保证更高的载流子收集率。 3、短期内、短期内 TOPcon 及及 P-IBC 共同发展,长期共同发展,长期 HJT 技术有望技术有望形成统一路线形成统一路线 3.1 发展历史:你追我赶,各项电池技术纷纷实现从实验室到

    47、产业化发展历史:你追我赶,各项电池技术纷纷实现从实验室到产业化 电池技术的发展必然要经历实验室阶段,小试阶段,中试阶段才能最终达到产业化阶段。TOPcon 和 HJT 是目前行业内两种以 N 型硅片为基底的主流技术,两者相比各有优劣势,经过多年的研发,均已进入量产转化阶段。其中 Topcon由于与现有的 PERC 电池产线具有良好的兼容性,技术工艺上相对更加成熟稳定,已经具备性价比优势。HJT 作为一种与现有产线不兼容的全新电池结构,效率起点高,未来提升空间大,但当前还面临成本压力问题。P-IBC 技术是 P 型高效技术的延续,它结合了 PERC 电池,TOPcon 电池和 IBC 电池的结构

    48、优点,将 P 型电池的效率潜力发挥到最大,成本优势突出,目前也已具备量产性价比。 TOPCon 电池:电池:全称隧穿氧化层钝化接触电池(Tunnel Oxide Passivating Contacts),是一种使用超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层作为钝化层结构的太阳电池,同时兼具良好的接触性能,可以极大地提升太阳能电池的效率。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 18 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 发展历史:发展历史:2013年德国 Fraunhofer 研究所在 N型 PERT结构基础上,首次提出 TOPCon 结构;2017 年 Frau

    49、nhofer 研究所在实验室 TOPcon 电池上取得 25.8%的效率记录; 2019 年,天合光能在面积为 244.62 平方厘米的 n 型衬底上制备出正面最高效率为 24.58%的实验室电池,并获德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室认证,同年,天合光能 i-TOPCon 双面电池大规模量产正面平均转换效率突破 23%。2021 年,晶科能源 TOPcon电池在权威第三方测试认证机构日本 JET 检测实验室标定全面积电池最高转化效率达到 25.4%,成为商业化全面积电池效率记录的保持者,为后续的 N型 TOPCon 电池的扩产奠定基础。 表表 2、TOPcon 电池效率发展历

    50、史电池效率发展历史 机构机构 Voc(mV) JSC(mA/cm2) FF(%) 转换效率转换效率(%) 面积面积(cm2) 时间时间 Fraunhofer 724 42.9 83.1 25.8 4 2017 Fraunhofer 713 41.4 83.1 24.5 100 2017 Fraunhofer 732 42.1 84.3 26.0 4 2020 天合光能 716.8 40.57 84.52 24.58 244.62 2019 SERIS 697 41.4 81.3 23.5 244.3 2019 晶科能源 714.9 41.54 83.78 24.87 267.8 2020 英利

    51、 701 40.85 83.62 23.96 251.99 2020 中来 702 41.43 81.99 23.85 251.99 2020 国电投 700.1 40.63 82.64 23.51 251.99 2020 隆基 25.19 2021 晶科 719.1 42.24 83.66 25.41 235.79 2021 资料来源:CPIA 中国光伏产业年度报告,兴业证券经济与金融研究院整理 HJT 电池:电池:传统晶体硅太阳电池的 p-n 结都是由导电类型相反的同一种材料晶体硅组成的,属于同质结电池。而异质结(heterojunction,HJT)就是指由两种不同的半导体材料组成的结。

    52、其工作基本原理与普通太阳能电池相同,都是利用 PN 结的原理产生光生电流,不同的是 HJT 电池的发射级是一层非常薄的非晶硅层,然而由于非晶硅本身的特性以及晶格失配产生的缺陷,使得产生的载流子在接触表面附近很容易复合,因此要在晶体硅和非晶硅之间添加一层本征非晶硅薄层来减小载流子的复合。 发展历史:发展历史:从上世纪 80 年代,实验室就开始研究晶体硅和非晶硅叠加的电池,1990 年最先由日本的三洋公司提出异质结的基本结构,2015 年三洋的 HJT专利保护结束,专利壁垒消除,国内外电池企业开始大力发展和推广HJT量产化技术,2015-2020 年间,国内光伏企业快速发展,国产电池制造装备崛起,

    53、光伏量产技术研发的中心由欧洲转移至中国,早期的技术积累叠加光伏设备成本大幅降低,为异质结的量产化发展铺平道路,汉能,中智,通威,阿特斯,迈为,东方日升,华晟,隆基等成为国内HJT领先企业。2021年6月初,隆基绿能公布其量产 HJT 转化效率达到 25.26%;10 月,隆基再次刷新 HJT 电池效率记录,实验室效率达到 26.3%,是异质结电池的一大突破。2022 年隆基在全尺寸(M6 尺寸,面积 274.3cm)单晶硅片上,创造了转换效率为 25.47%的大尺寸 P 型光伏电池效率世界纪录,进一步验证了低成本异质结量产技术的可行性。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后

    54、的信息披露和重要声明 - 19 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 30、HJT 电池发展历史电池发展历史 资料来源:公司公告,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 3、HJT 电池效率快速提升电池效率快速提升 单位名称 Voc(mV) JSC(mA/cm2) FF(%) 转换效率(%) 面积(cm2) 时间 汉能 747 39.55 84.98 25.11 244.45 2019 中威 744.6 38.6 83.67 24.05 244.43 2020 均石 742.8 39.5 84.21 24.68 244.18 2020 迈为 746 39.12 84.33 24.61 244

    55、.39 2020 泰兴中智 744 39.07 83.4 24.3 244.43 2020 东方日升 747.6 38.3 84.4 24.2 251.99 2020 CEA-Ines/EGP 739.5 40.19 84.09 25 212.84 2020 Julich 743.1 40.09 82.42 24.55 244.6 2020 Kaneka 738 40.8 83.5 25.1 151.9 2015 Panasonis* 750 39.5 83.2 24.7 101.8 2013 均石能源 747 39.31 85.82 25.2 252.1 2021 华晟/迈为 746 40.

    56、23 85.08 25.54 274.5 2021 隆基 750.4 40.2 85.57 25.82 274.5 2021 隆基 750.2 40.49 86.59 26.3 86.59 2021 资料来源:CPIA 中国光伏产业年度报告,兴业证券经济与金融研究院整理 IBC 电池发展历史:IBC 电池早最是由 Lammert 和 Schwartz 在 1975 年提出的背面指交叉式电池结构。美国的 Sunpower 公司是 IBC 电池的领军者和开拓者,2014 年其量产平均效率就达到 23.62%,2015 年实验室效率达到 25.2%;2018 年天合研发的大面积 IBC 电池转换效率

    57、达到 25.04%;2019 年 5 月中来公司宣布已经可以实现 IBC 电池的批量生产,年产能约 150MW,量产转换效率 22.8%,最高 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 20 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 效率 23.4%。2020 年 5 月国电投黄河水电 200MW N 型 IBC 产线建设完成,量产平均转换效率达到 23.6%。IBC 电池与其他新电池技术相叠加,可以获得更高的转换效率,2017 年 3 月,日本 Kaneka 公司通过将 HJT 和 IBC 电池技术叠加,得到 HBC电池,效率达到 26.7%,目前这项效率

    58、记录已经保持 5 年之久。 图图 31、IBC 电池发展历史电池发展历史 资料来源:Sunpower, 北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 4、IBC 电池效率不断提升电池效率不断提升 单位 时间 电池结构 Voc(mV) JSC(mA/cm2) FF(%) 转换效率(%) 面积(cm2) Sunpower 2015 IBC 737 41.33 82.71 25.2 153.49 天合光能 2018 IBC 715.6 42.27 82.81 25.04 243.18 黄河水电 2020 IBC - - - 23.6(量产)(量产) 英利 2020 IBC(双面) 686.8 4

    59、1.9 81.9 23.6(量产)(量产) 242.84 Kaneka 2017 HBC 738 42.65 54.9 26.7 79 资料来源:CPIA,兴业证券经济与金融研究院整理 3.2 电池结构:新型电池结构决定电池效率电池结构:新型电池结构决定电池效率 光伏电池的结构是影响电池效率的关键因素,光伏电池的结构是影响电池效率的关键因素,PN 结是光伏发电的核心,基结是光伏发电的核心,基底上下不同的膜层,根据原理的不同,均起到了提升发电效率的作用。底上下不同的膜层,根据原理的不同,均起到了提升发电效率的作用。光伏电池中常用的膜层包括氮化硅膜,氧化铝膜,二氧化硅膜,非晶硅膜,透明导电膜等。P

    60、ERC,TOPcon,HJT,P-IBC 等电池技术通过使用不同的膜层来达到提效目的。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 21 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 32、电池结构决定电池效率、电池结构决定电池效率 资料来源:索比光伏网,中国能源网,PVinfolink,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 5、不同膜层材料的钝化原理、不同膜层材料的钝化原理 钝化膜钝化膜 制备方法制备方法 钝化原理钝化原理 缺点缺点 优点优点 实际应用实际应用 氮化硅氮化硅 PECVD低温沉积(300-400C) 反应生成的大量氢原子经过后续热处理会扩散到界

    61、面处饱和悬挂键;表面引入大量固定正电荷形成内建电场 对于高掺 p 型硅表面,在大量的固定正电荷作用下,界面处形成反型层,产生寄生分流效应,降低短路电流,不适用 P 型硅表面钝化 沉积速度快 TOPCon,P-IBC,PERC 氧化铝氧化铝 ALD/PECVD,需要叠加退火工艺(400C) 界面处引入高固定负电荷密度,形成场效应 沉积速度较慢 对可见光波段没有明显吸收;对于高浓度硼掺杂表面的钝化效果,远好于SiO2/SiNx TOPCon,P-IBC,PERC 二氧化硅二氧化硅 热氧化法/PECVD 饱和表面的悬挂键,隧穿作用 热氧化法制备需长时间高温,易引入杂质缺陷,生产成本较高;使用PECV

    62、D 虽可低温制备,但钝化效果远不如前者 热稳定性好 TOPCon,P-IBC 非晶硅非晶硅 低温 PECVD沉积(300)得到 a-Si:H 层中原子氢饱和悬挂键;非晶硅无规则的结构,含有大量断键,饱和悬挂键 本征非晶硅层的光吸收非常强,当增加厚度时,短路电流密度会急剧下降;较差的温度稳定性,高温工艺对膜层的影响是致命低温沉积降低能耗,也降低了杂质扩散到衬底可能性、钝化性能好,电中性,富含氢 HJT 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 22 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 的 资料来源:中国知网,兴业证券经济与金融研究院整理 氮化硅膜:减反作

    63、用和钝化作用。氮化硅膜:减反作用和钝化作用。减反射膜原理在于利用光在不同界面处的反射进行干涉相消。当膜层的光学厚度为某一波长的 1/4 时,则利用光波 180的相位差可以进行叠加相消,氮化硅的折射率为 1.9,是最佳的电池减反膜材料。此外,氮化硅膜在制备的过程中可引入大量的氢原子,经退火后起到良好的氢钝化作用。 氧化铝膜:钝化作用。氧化铝膜:钝化作用。硅片在生长时硅原子的周期性被打乱而产生悬空键,容易形成复合中心,从而降低电池效率。氧化铝具有较高的固定负电荷密度,可以大幅减少少数载流子到达表层,另一方面也扮演着氢原子存储的作用,在热处理时可提供充足的氢原子,通过饱和悬空键来弱化界面电子态。 二

    64、氧化硅二氧化硅+掺杂多晶硅:隧穿作用和钝化作用。掺杂多晶硅:隧穿作用和钝化作用。二氧化硅隧穿膜最佳厚度在1.2nm,其作用在于使多数载流子(电子)通过隧穿效应穿过氧化层,但少数载流子(空穴)被阻挡,从而进一步降低了载流子复合效应。掺杂多晶硅层一方面起到保护二氧化硅层的作用,另一方面会增加电子或空穴在氧化硅中的隧穿概率,因此,多晶硅层的掺杂浓度越高,太阳能电池的开路电压和效率就越高。 图图 33、二氧化硅隧穿膜可阻挡少数载流子穿过、二氧化硅隧穿膜可阻挡少数载流子穿过 资料来源:Thermally activated defects in float zone silicon: Effect of

    65、 nitrogen on the introduction of deep level states,兴业证券经济与金融研究院整理 氢化非晶硅膜:钝化作用和氢化非晶硅膜:钝化作用和 PN 结作用。结作用。氢化非晶硅膜与晶体硅基底之间能够形成良好的界面钝化,主要应用在异质结电池中,由于非晶硅层内存在H键,可以饱和其内部悬挂键,对异质结界面进行钝化从而减少界面缺陷对载流子的复合,有效载流子数量增多,组件能获得更高的开路电压。HJT 电池由于在 PN 结成结的同时完成了单晶硅的表面钝化,大大降低了表面、界面漏电流,电池效率较传统晶硅电池有较大幅度的提升。 光伏电池的结构的发展:光伏电池的结构的发展:

    66、 (1)基础结构:PN结,能够形成最基本的发电单元。 (2)BSF 电池结构:PN结+正面氮化硅膜+背面铝背场 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 23 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 (3)PERC 电池结构:PN 结+正面氮化硅膜+背面氧化铝/氮化硅 (4)TOPcon 电池结构:PN 结+正面氧化铝、氮化硅+背面二氧化硅、掺杂多晶硅、氧化铝、氮化硅 (5)HJT 电池结构:基底+正面本征氢化非晶硅、P 型氢化非晶硅,TCO+背面本征氢化非晶硅、N型氢化非晶硅,TCO (6)P-IBC 电池结构:PN 结+正面氧化铝、氮化硅+背面二氧化硅

    67、膜,掺杂多晶硅(N), 氧化铝,氮化硅 3.3 工艺步骤:生产工艺决定量产难度工艺步骤:生产工艺决定量产难度 电池结构的复杂程度决定了电池量产的工艺步骤,同时也决定了设备投资成本,生产良率,产线兼容性以及量产难易程度。光伏电池的生产工艺主要包括清洗制绒,由于不同电池技术的结构存在差异,生产工艺也不尽相同。从生产步骤上来看工艺步骤由少到多分别为 HJT, BSF, PERC, P-IBC, TOPcon,从兼容性上来看同质结电池 PERC, TOPcon, P-IBC 电池之间兼容性较强,HJT 电池由于采用异质结的创新性结构,工艺上不具备兼容性。 电池制备的基础工艺包括清洗制绒,扩散,清洗刻蚀

    68、,镀膜,激光开槽,丝印烧结等步骤。 (1) 清洗制绒清洗制绒 由于硅片在切割过程中表面会产生大量的油污,金属污染和机械损伤,因此要对硅片进行酸洗(多晶)或者碱洗(单晶),利用各向同行和各向异性原理对硅片表面进行腐蚀,去除硅片表面机械损伤层;清除表面油污和金属杂质,形成洁净表面;形成起伏不平的绒面,使入射光在表面进行多次反射和折射,延长光程,减少光学损失,金刚线切割硅片经过清洗制绒后表面反射率可从 50%降低至15%以下。 图图 34、电池绒面的陷光原理、电池绒面的陷光原理 资料来源:北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 (2) 扩散扩散 使用液态磷源(三氯氧磷)/硼源(硼酸三甲酯等)在高

    69、温作用下在硅片表面扩散沉积,主要作用是形成电池的 PN 结,根据掺杂元素的不同分为磷扩散和硼扩散,其中 P 型硅片采用磷扩散,N 型硅片需进行硼扩散。由于硼原子在硅中的固溶度较低,因此其扩散难度比磷扩散更高,温度需要达到 950-1050,成膜 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 24 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 时间达到 240min。因此 N型电池所需成本更高,制备难度更大。 (3) 刻蚀刻蚀 扩散过程中磷(硼)会与硅形成磷硅玻璃层PSG(或硼硅玻璃层BSG),为富含磷元素的二氧化硅层,对后续工艺产生不良影响,并且可能导致 PN 结漏

    70、电,因此需要使用化学试剂对 PSG(BSG)层进行刻蚀清洗。 (4) 镀膜镀膜 镀膜是光伏电池制备中的重要工艺,光伏电池根据结构的不同,钝化膜层的种类较多,不同材料的膜层需要使用不同的镀膜方法进行制备。主要方法可分为物理气相沉积 PVD、化学气相沉积 CVD、原子层沉积 ALD。在光伏行业中应用较多的包括 PECVD, ALD, LPCVD, PVD 等技术。 图图 35、薄、薄膜沉积技术分类膜沉积技术分类 资料来源:中科院纳米所,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 6、光伏电池制备中常用的镀膜技术、光伏电池制备中常用的镀膜技术 方法方法 PECVD ALD LPCVD PVD 全称全称 等离

    71、子体化学气象沉积 原子层沉积 低压化学气象沉积 物理气象沉积 膜层膜层 氮化硅,氧化铝,非晶硅 氧化铝 二氧化硅,掺杂多晶硅 透明导电膜 应用领域应用领域 BSF,PERC,TOPcon,HJT,P-IBC PERC,TOPcon,P-IBC TOPcon,P-IBC HJT 设备厂家设备厂家 CT、梅耶博格、应材、捷佳伟创、北方华创、赛瑞达、中电48 所、微导、拉普拉斯、迈为(HJT)、理想(HJT)、均石(HJT)、金辰(HJT) CT、韩国 NCD、微导、理想、无锡松煜、拉普拉斯 CT、梅耶博格、SEMCO、Temperss、拉普拉斯、赛瑞达、北方华创 迈为股份、捷佳伟创、均石、冯阿登纳

    72、、日本真空、日本住友、梅耶博格 资料来源:光伏测试网,ALD设备与产业展望,北方华创,中科院纳米所,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 25 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 PECVD(等离子体化学气象沉积): 借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体,在局部形成等活性较强的离子体,在基片上沉积出薄膜。主要用于制备氮化硅,氧化铝及非晶硅膜层中,在 PERC, TOPcon, HJT, P-IBC电池技术中均有应用。 ALD(原子层沉积):通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜

    73、的一种方法。主要用于制备氧化铝膜层,应用于PERC, TOPcon和 P-IBC 技术。 LPCVD(低压化学气象沉积):用加热的方式在低压条件下使气态化合物在基片表面反应并淀积形成稳定固体薄膜,主要用于制备二氧化硅和掺杂多晶硅层,应用于 TOPcon和 P-IBC技术。 PVD(物理气象沉积):在真空条件下,采用大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,利用电场的加速作用,使被蒸发物质及其反应产物沉积。主要用于制备透明导电膜,应用于 HJT 技术。 (5) 激光激光 激光的作用主要包括激光掺杂和激光开凿。激光掺杂(SE)用于电池表现选择性掺杂;激光消融用于电

    74、池背面局部膜层开槽,使背场与硅基底形成局部接触。 (6) 丝印烧结丝印烧结 光伏电池表面膜层不具备收集电子及空穴的能力,因此需要在电池的正背面印刷银浆或铝浆,并通过高温烧结形成良好的金属半导体接触,将光生载流子导出至外电路中形成电流。 图图 36、丝网印刷原理、丝网印刷原理 图图 37、网版图形可以改变栅线形状、网版图形可以改变栅线形状 资料来源:摩尔光伏,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:专利局,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 26 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 38、不同电池技术的生产工艺、

    75、不同电池技术的生产工艺 资料来源:索比光伏网,北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 7、工艺方式决定设备投资、工艺方式决定设备投资 与与 PERC 兼容性兼容性 主要设备主要设备 设备投资设备投资 折合单瓦成本折合单瓦成本(按照按照7 年折旧计算年折旧计算) PERC - 制绒,磷扩散,刻蚀激,光掺杂,PECVD,ALD, 激光消融,丝网印刷, 1.2-1.6 亿元/GW 0.019 元/W TOPcon 强 PERC 设备+硼扩散+LPCVD+镀膜清洗-激光设备 2.1-2.5 亿元/GW 0.031 元/W P-IBC 强 PERC 设备+LPCVD+镀膜清洗+激光设备升级 2

    76、.2-2.6 亿元/GW 0.033 元/W HJT 无 制绒,PECVD ,PVD,丝网印刷 3.8-4.5 亿元/GW 0.057 元/W 资料来源:索比光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 由于电池技术的的升级,工艺和设备变得更加复杂,初始投资成本更高,其中 TOPcon, P-IBC的设备投资成本较为接近,较 PERC增加 9000万元/GW左右,而 HJT设备较贵,约为 PERC 设备的 3倍。 PERC 电池工艺流程包括清洗制绒,磷扩散,激光掺杂 SE,刻蚀,镀氮化硅膜,氧化铝膜,激光开槽和丝网印刷,总体设备投资 1.2-1.6 亿元/GW, 按照 7 年折旧计算,折合设备成本 0

    77、.019 元/W。 TOPcon 电池由于需要使用 N 型硅片,并增加了二氧化硅隧穿层和多晶硅膜,因此在 PERC 电池设备的基础上增加了硼扩散,LPCVD 和镀膜清洗设备,减少了激光设备,整体投资在 2.1-2.5 亿元/GW, 按照 7 年折旧计算,折合设备成本 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 27 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 0.031 元/W,较 PERC高 0.012 元/W。 P-IBC 电池工艺依旧使用的是 P 型硅片,但增加了二氧化硅隧穿层,多晶硅膜,并对激光设备进行了升级,因此在 PERC 电池设备的基础上增加了 L

    78、PCVD,镀膜清洗设备,并对激光设备进行了升级,整体投资在 2.2-2.6 亿元/GW, 按照 7年折旧计算,折合设备成本 0.033元/W,较 PERC高 0.014 元/W。 HJT 设备与其他电池技术不兼容,主要包括制绒,PECVD,PVD 和丝网印刷设备,总投资 3.8-4.5 亿元,按照 7 年折旧计算,折合设备成本 0.057 元/W, 设备成本较高。 3.4 生产成本:产品性价比决定扩产节奏生产成本:产品性价比决定扩产节奏 成本是企业在进行新技术路线选择时的核心考量因素。成本是企业在进行新技术路线选择时的核心考量因素。以 PERC 技术组件端总成本作为参考标准,在假设条件下,TO

    79、Pcon 较 PERC 成本高 0.04 元/W, P-IBC成本与 PERC 几乎持平,HJT 成本高出 0.14 元/W。考虑高效组件 0.1 元左右的溢价,TOPcon与 P-IBC 电池目前均已具备量产性价比。 表表 8、不同技术路线成本对比、不同技术路线成本对比 PERC TOPcon HJT P-IBC 测算条件测算条件 尺寸 182 182 182 182 面积(平方毫米) 33069 33069 33069 33069 效率 23.50% 24.80% 24.95% 24.80% 良品率 98.5% 96.50% 97.5% 95.0% 每片功率(W/片) 7.77 8.20

    80、8.25 8.20 电池片厚度(um) 160 160 150 160 电池片银浆耗量(mg/片) 80 120 165 80 硅片价格(元/片)含税 6.78 7.12 7.05 6.78 银浆价格(元/kg)含税 6500 6500 8500 6500 生产设备投资(亿元/GW) 1.3 2.1 3.8 2.2 设备折旧年限 7 7 7 7 靶材价格(元/千克)含税 2000 靶材耗量(mg/片) 168 测算结果(元测算结果(元/W) 硅片成本硅片成本 0.78 0.80 0.78 0.77 银浆成本 0.059 0.084 0.150 0.056 设备折旧 0.019 0.030 0.

    81、054 0.031 人工及电力 0.020 0.021 0.020 0.021 靶材 0.036 其他非硅 0.06 0.07 0.07 0.08 电池端总成本电池端总成本 0.94 1.00 1.11 0.96 CTM 99% 98% 97% 97% 组件功率(W)72 版型 550 570 575 570 组件非硅成本(元/W) 0.62 0.598 0.593 0.598 组件端总成本组件端总成本 1.56 1.60 1.70 1.56 资料来源:solarzoom,盖锡咨询,晶澳科技,金刚玻璃,兴业证券经济与金融研究院整理 注:硅片价格为 5 月 15 日均价,假设 N型硅片 5%溢价

    82、,组件 0-5W 正公差 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 28 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 39、不同电池技术的成本构成、不同电池技术的成本构成(元(元/W) 资料来源:solarzoom,兴业证券经济与金融研究院整理 假设条件:假设条件:理想状态下理想状态下 PERC,TOPcon,HJT,P-IBC 的效率分别为 23.50%,24.80%,24.95%,24.80%,良率分别为 98.5%,96.5%,97.5%,95.0%。 硅片端:硅片端成本差异主要来源于基地材料的选择和硅片的厚度。硅片端:硅片端成本差异主要来源于基地

    83、材料的选择和硅片的厚度。硅片材料方面 TOPcon 和 HJT 使用 N 型硅片,PERC 和 P-IBC 使用 P 型硅片,硅片厚度方面 TOPcon, PERC, P-IBC均采用高温工艺,使用厚度为 160m的硅片,HJT低温工艺可使用150m硅片。N型硅片价格较P型高5-8%,则PERC,TOPcon,HJT,P-IBC硅片端成本分别为 0.78、0.80、0.78、0.77 元/W。 电池端:电池端成本差异主要来源于银浆耗量和设备折旧。电池端:电池端成本差异主要来源于银浆耗量和设备折旧。银浆耗量方面PERC,TOPcon,HJT,P-IBC分别为80、120、165、80 mg/片,

    84、设备投资分别为1.3、2.1、3.8、2.2 亿元/GW。则 PERC,TOPcon,HJT,P-IBC 电池端综合成本分别为 0.94、1.00、1.11、0.96元/W。 组件端:组件端成本差异主要来源于组件功率和非硅成本。按照组件端:组件端成本差异主要来源于组件功率和非硅成本。按照 PERC,TOPcon,HJT,P-IBC功率分别为 550、570、575、570W计算,组件端综合成本分别为 1.56、1.60、1.70、1.56元/W。 从最终组件端综合成本来看,当前 P-IBC 电池已经具备成本优势,TOPcon成本较 PERC稍高,HJT电池成本还需进一步下降。 溢价:溢价:TO

    85、Pcon 高效组件产品溢价约为高效组件产品溢价约为 0.1 元元/W。新型产品性价比除了考虑绝对成本优势外,还需考虑高功率溢价优势。参考PVinfolink数据,2017-2020年间,单晶组件相对于多晶组件长期保持 8%-10%的价格溢价,大尺寸(182及 210)高功率组件产品相对于常规功率组件也能保持一定溢价。 00.511.52PERCTOPconHJTP-IBC硅片成本银浆成本设备折旧人工及电力靶材电池其他非硅组件非硅成本 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 29 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 40、高功率组件存在溢价(元、

    86、高功率组件存在溢价(元/W) 资料来源:PVinfolink,兴业证券经济与金融研究院整理 根据最新组件集采招标结果,中核汇能集采中 N 型单晶 555W以上标段溢价为 0.094 元/W;国电投集采中 N 型单晶标段溢价为 0.141 元/W;华电集采未对标段进行组件类型区分,因此未能体现明显溢价,但晶科能源表示将以 1.897 元/W的价格为国电投供应最新的 N 型 TOPcon 产品,较 PERC 价格高出 0.038元/W。 表表 9、N 型高效组件有明显溢价型高效组件有明显溢价(元元/W) 招标方 时间 招标组件类型 规格容量 中标企业(候选人) 均价 溢价 中核汇能中核汇能 3.2

    87、9 N 型单晶 555W 及以上 700MW-1000MW 晶科、晶澳、东方日升 1.917 0.094 PERC单晶单面 535-560W 3000MW-3500MW 晶澳、东方日升,环晟等 1.823 华电华电 3.17 单晶 530W 及以上 1500MW 晶科(TOPcon) 1.897 0.038 单晶 530W 及以上 13500MW 隆基,晶澳,环晟,天合 1.859 国电投国电投 2.12 N 型单晶 200MW 天合 2.079 0.141 PERC单晶双面 182版型 1000MW 锦州阳光,黄河水电,海泰新能 1.938 资料来源:世纪能源网,晶科能源公告,光伏资讯,光伏

    88、们,兴业证券经济与金融研究院整理 根据湖南省电力设计院测算,TOPcon 组件由于具有更高的转换效率,低温度系数,双面率和弱光响应能力,因此具有更高的发电小时数,能够有效节省安装费,支架,桩基,线缆等系统 BOS成本。按照 TOPcon组件相对 PERC组件溢价 0.15 元/W 进行测算,其度电成本 LCOE 仍然能够比 PERC 系统低 1.35%,高效优势突出。 从历史经验和最新中标结果来看,由于高效产品单位面积内功率更高,能从历史经验和最新中标结果来看,由于高效产品单位面积内功率更高,能够为电站客户节约够为电站客户节约 BOS 成本并降低度电成本成本并降低度电成本 LCOE, 因此售价

    89、方面能够享受一定因此售价方面能够享受一定溢价。综合考虑下,溢价。综合考虑下,TOPcon 与与 P-IBC 当前已具备扩产性价比,产能方面有望快当前已具备扩产性价比,产能方面有望快速放量。速放量。 11.522.533.5275-280W多晶组件280W单晶组件300-305W单晶PERC组件325-335W单晶组件355-365W单晶组件单晶182组件单晶210组件 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 30 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 表表 10、TOPcon 具有更低的度电成本具有更低的度电成本 项目(元项目(元/KW) PERC T

    90、OPcon 差值差值 比例比例 组件 1950 2100 利用小时数 106.4 111.3 4.9 4.60% 逆变器 98.8 98.8 箱变 84 84 组件、逆变器、箱变安装 80 78 -2 -2.50% 支架 291.3 286.3 -5 -1.72% 桩基 374.4 364 -10.4 -2.78% 1*4电缆 55 53.02 -1.98 -3.60% 低压电缆 114 99.75 -14.25 -12.50% 高压电缆 105 94.5 -10.5 -10.00% 300 300 其他费用 335 335 总计 3787.5 3893.37 105.87 2.79% BOS

    91、 1837.5 1793.37 -44.13 -2.40% LCOE (元(元/KWh) 0.3925 0.3872 -0.0053 -1.35% 资料来源;湖南省电力设计院,兴业证券经济与金融研究院整理 3.5 扩张趋势:短期内扩张趋势:短期内 TOPcon 与与 P-IBC 有望快速放量有望快速放量 2022 年将以年将以 TOPcon 放量为主,新建产能会优先考虑放量为主,新建产能会优先考虑 N 型型 TOPcon 电池技电池技术。术。TOPcon 电池作为一种大众化的技术路线,已经具备量产性价比,2022 年会率先大规模上量。晶科能源是 N 型 TOPcon 技术领头军,合肥及尖山共

    92、16GW 项目即将完成爬坡满产,预计全年 TOPcon 组件出货量将达到 10GW。晶科能源上半年的产能爬坡情况将影响后续行业对 N 型 TOPcon 的扩产计划,包括晶澳,天合,钧达,通威在内主流企业均有 TOPcon 相关扩产计划。预计 22 年新上TOPcon 产能将达到 49.8GW(包括在建和招标中的项目),TOPcon 大规模产业化将于今年爆发。 表表 11、2022 年将以年将以 TOPcon 产能放量为主产能放量为主 企业 已建(GW) 建设/爬坡中(GW) 待建/招标准备中(GW) 待建/规划(GW) 备注 晶澳科技 0.1 1.3 5 15 2023年 TOPcon储备产能

    93、 15GW 晶科能源 0.9 16 16 钧达股份 8 8 天合光能 0.5 8 宿迁二期技术路线预计 Q2确定 中来股份 2.1 4 韩华 0.6 2.5 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 31 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 国电投 0.4 通威股份 1 在建项目为 PERC产能均预留 TOPcon升级空间 一道新能源 1.25 5 LGE 1.5 REC 3 合计 11.35 21.3 28.5 39 资料来源:公司公告,晶澳科技新品发布会,通威股份官网,北极星光伏网,兴业证券经济与金融研究院整理 隆基是隆基是 P-IBC 技术领军者

    94、,结合上下游硅片及组件端优势形成技术领军者,结合上下游硅片及组件端优势形成 P-IBC 技术技术护城河。护城河。P-IBC 技术结合 P 型 TOPcon 和 IBC 工艺,对上下游配套要求较高,一方面要求使用高体少子寿命硅片,另一方面需要优化组件焊接端匹配电池背面指交叉栅线,对一体化企业规模和研发能力要求较高,因此其他企业在技术跟随方面存在一定难度。目前隆基泰州正在进行 4GW 新技术厂房改建,预计 8 月份建成投产,西咸共 15GW 产能也将采用新技术,预计将于 9 月开始陆续投产。 异质结电池新旧玩家众多,短期还需进一步降低成本,长期有望形成统一异质结电池新旧玩家众多,短期还需进一步降低

    95、成本,长期有望形成统一技术路线。技术路线。截至 2021 年底国内 HJT 产能约为 5.57GW,2022 年待建产能4.8GW,2022 年底至少具备 10GW 的异质结产能。国内参与企业主要有两类,一是传统电池企业布局异质结:通威,阿特斯,东方日升,晶澳,隆基,爱旭等。传统企业除通威 1GW 产能以外,其他均以试验线为主。二是新进入企业布局异质结,华晟,晋能,明阳智能,金刚玻璃等。新进入企业以安徽华晟为代表,异质结产能均超 1GW,以期借助技术迭代实现弯道超车。当前制约 HJT 发展的主要原因是成本问题,目前HJT设备,浆料,薄片化,高效率四大降本路径较为清晰,待降本落地后, HJT大时

    96、代将正式开启。 表表 1212、国内、国内 HJTHJT 产能情况产能情况 企业名称 已建(截止 2021 年底) 待建(2022) 地点 金石能源 600MW 1GW 福建泉州 爱康系 爱康中智 160MW 600MW 江苏泰兴 爱康科技 500MW 浙江长兴 山西晋能 200MW 山西太原 通威系 通威金堂 1000MW 四川金堂 通威双流 200MW 四川双流 通威合肥 250MW 安徽合肥 华晟新能源 500MW 2GW 安徽宣城 金刚玻璃 1000MW 江苏苏州 阿特斯 250MW 浙江嘉兴 爱旭 200MW 浙江义乌 晶澳 200MW 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅

    97、读正文之后的信息披露和重要声明 - 32 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 天合 200MW 江苏常州 国家电投 100MW 东方日升 150MW 江苏常州 隆基绿能 60MW 陕西咸阳 明阳智能 1.2GW 合计 5570MW 4.8GW 资料来源:中科院电工所,兴业经济与金融研究院整理 TOPcon, P-IBC 技术已具备扩产性价比,短期内将针对不同应用场景并行发技术已具备扩产性价比,短期内将针对不同应用场景并行发展,展,HJT 电池高成本问题解决后有望形成统一技术路线。电池高成本问题解决后有望形成统一技术路线。结合不同技术路线发展背景,成本,效率,良率,双面率,设备兼容性,工艺复杂

    98、程度,应用场景等因素,我们认为短期看 TOPcon 与 P-IBC 电池将通过差异化市场需求并行发展,长期将由HJT技术形成统一路线,扩产节点取决于其提效降本技术落地情况,需跟踪关注 HJT 设备,金属化技术降本进展。 表表 13、不同电池技术路线对比、不同电池技术路线对比 BSF PERC TOPcon P-IBC HJT 性能性能 量产效率量产效率 21% 23.50% 24.50%-25% 24.50%-25% 24.50%-25.2% 双面率双面率 0 70%+ 80%+ 50%+ 90%+ 光衰光衰(LID) 有 有 无 有 无 电势诱导衰减电势诱导衰减(PID) 有 有 有 有 无

    99、 温度系数温度系数 -0.42% -0.37% -0.35% -0.35% -0.25% 弱光响应弱光响应 低 低 高 高 高 结构结构 基底基底 P 型单晶硅 P 型单晶硅 N型单晶硅 P 型单晶硅 N型单晶硅 正面膜层正面膜层 氮化硅 氮化硅 氧化铝、氮化硅 氧化铝、氮化硅 本征氢化非晶硅、P型氢化非晶硅,TCO 背面膜层背面膜层 无 氧化铝、氮化硅 氮化硅、二氧化硅膜、磷掺杂多晶硅膜(N+) 二氧化硅膜,掺杂多晶硅(N), 氧化铝,氮化硅 本征氢化非晶硅、N型氢化非晶硅,TCO 工艺工艺 生产步骤生产步骤 7 9 11 10 4 与现有产线兼容性与现有产线兼容性 较高 高 无兼容 资料来

    100、源:索比光伏网,中国能源网,智汇光伏,兴业证券经济与金融研究院整理 4、投资建议、投资建议 新型电池产业化趋势逐渐清晰,行业格局初现雏形。技术迭代周期行业格局易发生改变,当前头部企业在技术路线选择和扩产时间及规模的把握上更加谨慎,先进入者有望享受超额收益。TOPcon 作为大众化技术路线,当前已经经历了实验室研发和中试阶段的验证,正在进入规模化量产阶段。P-IBC 方面以隆基为领先企业,结合 P 型 TOPcon 和 IBC 工艺,以及隆基在高体少子寿命硅片和组件端上下游优势,也已经具备较强的性价比优势,新技术规模化量产时代正在到来。 投资建议:投资建议:(1)推荐先行布局新技术的光伏制造企业

    101、晶科能源,隆基绿能, 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 33 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 晶澳科技,天合光能;建议关注爱旭股份,通威股份,钧达股份。(2)技术迭代设备先行,设备厂家有望先行享受新增市场带来的利润增量,建议关注相关设备厂家帝尔激光(机械覆盖),迈为股份(机械覆盖),捷佳伟创(机械覆盖),金辰股份。(3)与 N 型技术相匹配的辅材环节,推荐掌握 TOPcon,HJT 新型胶膜技术的福斯特(化工联合覆盖)。 4.1 晶科能源晶科能源 N型型 TOPCon技术先行者,率先受益技术先行者,率先受益 N型溢价。型溢价。 电池效率方面

    102、,2022年 4月,晶科能源 N 型 TOPCon 电池转化效率再次突破去年 10 月创造的 25.4%的世界纪录,转化效率已达到 25.7%,技术方面再一次取得重大突破。量产效率方面,公司目前N型TOPCon产品的量产转化效率已达24.6%,计划2022年末达到25%,未来有望持续领先行业。产能建设方面,2022 年 1 月,安徽晶科能源一期 8GW的 N 型 TOPCon电池产能投产;2022 年 2月,海宁基地 8GW的 N 型 TOPCon 电池产能投产,目前 16GW 产能爬坡已接近尾声,N 型电池量化投产领先行业,有望率先受享受 TOPcon电池溢价。 电池产能短板逐渐弥补,一体化

    103、趋势显著。电池产能短板逐渐弥补,一体化趋势显著。公司 2021 年硅片/电池/组件名义产能分别为 32.5/24/45GW,预计 2022年将达到 55/55/60GW,制造端一体化趋势显著,随着一体化程度逐步完善,公司盈利能力将随之稳定提高。 盈利预测:盈利预测:随着公司N型电池产能逐渐投产,加上一体化产能补齐,公司组件制造业务将形成量利齐增局面,预计 2022-2024 年公司归母净利润将达到 30.0 /49.4/62.1 亿元,对应 2022 年 6 月 14 日 PE 50.6/30.7/24.5 倍,维持 “审慎增持”评级。 4.2 隆基绿能隆基绿能 掌握核心技术,引领行业发展。掌

    104、握核心技术,引领行业发展。公司始终将加强科技研发和创新的投入力度作为业绩增长的核心要素,公司异质结电池的光电转换效率多次打破世界纪录,多项技术与产品处于行业领先地位,构建了具备全球竞争力的研发体系。公司在P-IBC 技术上领先优势突出,目前隆基泰州正在进行 4GW 新技术厂房改建,预计 8 月份建成投产,西咸共 15GW 新技术产能预计将于 9 月开始陆续投产新电池技术能够充分发挥公司在 P 型高效硅片上的优势,打造技术护城河。 各环节产能快速增长,各环节产能快速增长,一体化程度逐步加深。一体化程度逐步加深。截至 2021 年底,公司单晶硅片产能达到 105GW,单晶电池产能达到 37GW,单

    105、晶组件产能达到 60GW。预计到 2022 年底,公司硅片,电池,组件产能将分别达到 150GW,60GW,85GW,生产规模持续扩大,智能化水平不断提升,一体化程度逐步加深。 盈利预测:盈利预测:预计公司 2022 年全年可实现单晶硅片出货 90-100GW,组件出货50-60GW,实现较快增长。新技术产品投放后有望通过溢价为公司带来超额收益。预计 2022-2024 年公司归母净利润将达到 138.2/175.6/222.2 亿元,对应 2022 年 6月 14 日 PE 分别为 32.5/25.6/20.2倍,维持“买入”评级。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的

    106、信息披露和重要声明 - 34 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 4.3 晶澳科技晶澳科技 新型电池技术稳步推进,新产品亮相闪耀市场。新型电池技术稳步推进,新产品亮相闪耀市场。公司以技术研发为基础,市场需求为导向,持续加大研发力度,强化技术优势。公司于 5 月 18 日发布DeepBule 4.0 x 新产品,结合 N 型 TOPcon 电池技术和组件零间距互联技术,78 版型组件最高功率达到 625W,组件最高效率为 22.4%。除高效率外,新产品多项技术指标优势突出,首年衰减1%,逐年衰减0.4%,30 年组件发电增益高达1.8%;温度系数-0.3%/,高温地区发电量增益2%;双面率80

    107、%,较P型高10%,功率输出高 0.9%;弱光发电增益 0.2%。 新产品产能扩张方面,预计 2022年 Q2公司 N型 TOPcon产能将达到 1.3GW, 2022 年底 6.5GW, 2023 年储备产能达到 15GW。新技术产能的逐步投放有望为公司带来超额收益。 投资建议:投资建议:预计公司 2022 年组件端产能将达到 50GW,出货量将达到 35-40GW, 实现较快增长。预计 2022-2024 年公司归母净利润将达到 42.4/60.0/79.9 亿元,对应 2022 年 6 月 14日 PE 分别为 39.2/27.7/20.8 倍,维持“买入”评级。 4.4 天合光能天合光

    108、能 210大尺寸技术龙头,积极布局大尺寸技术龙头,积极布局 N型技术。型技术。公司自 2015年开始布局 TOPCon电池研发,通过 6 年的技术积累和突破,开创了 210 大尺寸 N 型电池新时代,有效推动行业降本增效。公司 210 i-TOPcon 电池最高转换效率达到 25.5%,创造 n型大面积产业化 i-TOPcon 电池的世界记录。在产能建设方面,公司宿迁 8GW TOPcon 电池项目于 2022 年 4 月 8 日启动,计划在下半年投产,届时将进一步推动行业由 P 型向 N型商业化产业升级。 盈利预测盈利预测:公司作为组件头部厂商的核心竞争力显著,叠加分布式持续放量,预计公司

    109、2022-2024 年归母净利润至 39.2 亿元/50.0 亿元/61.2 亿元,对应 2022 年6 月 14日 PE分别为 31.7/24.8/20.3 倍,维持“审慎增持”评级。 5、风险提示风险提示 技术发展不达预期。新型技术发展过程存在不确定性,电池效率、良率、降本不达预期可能会影响新型技术的发展。 新技术扩产不达预期。电池企业扩产不达预期将影响新型电池技术的产业化进程。 下游需求不及预期。光伏下游装机需求不达预期,将影响企业对新技术的研发投入,从而影响发展进程。 原材料价格波动及供应风险。光伏生产所需主要原材料受硅料价格影响较大,若原料价格大幅上涨,行业原材料的采购价格和规模或出

    110、现较大波动,影响企业研发投入。 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 - 35 - 行业深度研究报告行业深度研究报告 分析师声明分析师声明 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。 投资评级说明投资评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 类别类别 评级评级 说明说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日

    111、后的12个月内公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅。其中:A股市场以上证综指或深圳成指为基准,香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500或纳斯达克综合指数为基准。 股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于15% 审慎增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在5%15%之间 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间 减持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5% 无评级 由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级 行业评级 推荐 相对表现优于同期相关证券市场代表

    112、性指数 中性 相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平 回避 相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数 信息披露信息披露 本公司在知晓的范围内履行信息披露义务。客户可登录 内幕交易防控栏内查询静默期安排和关联公司持股情况。 使用本研究报告的风险提示及法律声明使用本研究报告的风险提示及法律声明 兴业证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。 本报告仅供兴业证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用,本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约,投资者自主作出投资决策并自行承担投资风险,

    113、任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效,任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点,一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估,并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求,必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,本公司及/或其关联人员均不承担任何法律责任。 本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性,也不保证所包含的

    114、信息和建议不会发生任何变更。本公司并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此相关的其他任何损失承担任何责任。 本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌,过往表现不应作为日后的表现依据;在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告;本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。 除非另行说明,本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现。过往的业绩表现亦不应作为日后回报的预示。我们不承诺也不保

    115、证,任何所预示的回报会得以实现。分析中所做的回报预测可能是基于相应的假设。任何假设的变化可能会显著地影响所预测的回报。 本公司的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。本公司没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。本公司的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。 本报告并非针对或意图发送予或为任何就发送、发布、可得到或使用此报告而使兴业证券股份有限公司及其关联子公司等违反当地的法律或法规或可致使兴业证券股份有限公司受制于相关法律

    116、或法规的任何地区、国家或其他管辖区域的公民或居民,包括但不限于美国及美国公民(1934 年美国证券交易所第 15a-6 条例定义为本主要美国机构投资者除外)。 本报告的版权归本公司所有。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示,否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权,本报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。未经授权的转载,本公司不承担任何转载责任。 特别声明特别声明 在法律许可的情况下,兴业证券股份有限公司可能会持有本报告中提及公司所发行的证券头寸并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。因此,投资者应当考虑到兴业证券股份有限公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。 兴业证券研究兴业证券研究 上上 海海 北北 京京 深深 圳圳 地址:上海浦东新区长柳路36号兴业证券大厦15层 邮编:200135 邮箱: 地址:北京市朝阳区建国门大街甲6号SK大厦32层01-08单元 邮编:100020 邮箱: 地址:深圳市福田区皇岗路5001号深业上城T2座52楼 邮编:518035 邮箱:

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