全球光伏設(shè)備電池片技術(shù)前景：國內(nèi)電池片格局、PERC電池片、HIT電池技術(shù)分析圖

1、全球光伏設(shè)備電池片技術(shù)前景：國內(nèi)電池片格局、PERC電池片、HIT電池技術(shù)分析圖 光伏作為一種全球廣泛認(rèn)可的清潔能源，近年來發(fā)展十分迅猛。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2018年中國光伏新增裝機(jī)容量44.1GW，光伏累計裝機(jī)達(dá)到了174.6GW。而2018年全球光伏新增裝機(jī)約為104GW，累計裝機(jī)容量達(dá)506GW。2018年中國新增裝機(jī)容量占全球的42.4%，同時全球光伏產(chǎn)業(yè)主要集中在中國，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，中國已成為全球最大的光伏市場和產(chǎn)業(yè)基地。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 只有當(dāng)度電成本真正低于燃煤電價，新能源替代傳統(tǒng)能源才會產(chǎn)

2、生經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，也才會真正迎來行業(yè)內(nèi)生式的發(fā)展，因此全球各國光伏行業(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)展國家度電成本下降幅度都達(dá)到60%以上；而中國這一數(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。未來平價上網(wǎng)的進(jìn)程，依賴于技術(shù)成本和非技術(shù)成本的下降，使得系統(tǒng)成本趨于最小。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 由于非技術(shù)成本的降低更多在于政策、人為對市場的規(guī)范，調(diào)整后可見較好效果，但降本潛力不大。預(yù)測，非技術(shù)成本在2018年之后呈現(xiàn)水平直線，顯示出成本的剛性，預(yù)計

3、絕對值下降空間不大；因此未來要實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)，更多要依靠技術(shù)成本的下降，而未來技術(shù)成本下降更多的依賴于技術(shù)進(jìn)步，使得系統(tǒng)發(fā)電小時數(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)亦處于增長周期。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年全球光伏設(shè)備市場規(guī)模達(dá)48億美元，同比增長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)備市場規(guī)模約為24億美元。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 回顧光伏行業(yè)的發(fā)展，核心始終是通過技術(shù)進(jìn)步推動度電成本降低，達(dá)到平價上網(wǎng)的目的。從金剛線切割革命到PE

4、RC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)近年來有顯著升級趨勢。而電池片方面，2018年P(guān)ERC電池已成標(biāo)配，同時新一代光伏電池片技術(shù)也正在展望。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 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)備國內(nèi)主要廠商國外主要廠商制絨清洗用酸（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)通過硅原子之間的空隙向 硅

5、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制備減反射膜通過在電池正面生長減反射膜 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“絲網(wǎng)印刷”制備前后電極絲

6、網(wǎng)印刷設(shè)備邁為股份、科隆威Micro-Tech、Baccini燒結(jié)通過高溫?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自動分選對不同轉(zhuǎn)換效率的電池片進(jìn)行 分檔自動分選機(jī)捷佳偉創(chuàng)、羅博特科、先 導(dǎo)智能、無錫江松Jonas&Redmann、 Schmid、MANZ數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 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，目前正在成為太陽電池新一代的常規(guī)技術(shù)。由于常規(guī)產(chǎn)線升級為PERC產(chǎn)線步驟簡單，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

7、已成為光伏行業(yè)電池片主流。 PERC技術(shù)通過在電池的后側(cè)上添加一個電介質(zhì)鈍化層來提高轉(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。鈍化工序是通過降低表面載流子的復(fù)合來減小缺陷帶來的影響，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電池多出兩個步驟：沉積背面鈍化層、開口以形成背面接觸。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 PERC技術(shù)對常規(guī)電池產(chǎn)線有很好的兼容性，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+激光開槽的工藝就能夠?qū)崿F(xiàn)PERC電池的升級。因此，該升級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個百分點(diǎn)，而多晶電池僅為0.5-0.

8、8個百分點(diǎn)。 由于高低效率電池片之間有合理價差，假設(shè)一塊60片標(biāo)準(zhǔn)組價的封裝成本是230元，電站建設(shè)過程中的面積成本為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差為0.116元/W。假設(shè)改造后PERC產(chǎn)線可用三年，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)線改造費(fèi)用一年幾乎就可以收回。因此產(chǎn)業(yè)對PERC產(chǎn)線改造抱有極大的熱情。而如果PERC電池片、常規(guī)電池片之間價差超過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)

9、電池片的價差一直維持在0.2元/W之上，享受較高的超額收益。而今年以來，兩者價差從最高時0.27元/瓦，縮小至目前的0.12元/W，已至合理價差為0.116元/W。預(yù)計PERC電池、常規(guī)單晶電池將保持合理價差，未來PERC超額利潤將消失。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 2018年新建國內(nèi)產(chǎn)線已全部為PERC產(chǎn)線，原有產(chǎn)線也在加快PERC線升級。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54%的份額，2019年預(yù)計會持續(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，同時行業(yè)格局較為分散，因此PERC電池超額利潤減少。數(shù)據(jù)來源：公開

10、資料整理數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 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)，其中工藝簡單、雙面發(fā)電、無衰減、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

11、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200度后道必須使用高成本低溫工藝和材料數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 目前，HIT核心設(shè)備仍主要由國外廠商提供，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)計于今年年底實(shí)現(xiàn)HIT整線設(shè)備全面國產(chǎn)化，并投入客戶端全面進(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差。假設(shè)HIT電池片效率為23%，相比PERC電池效率為21%，則合

12、理價差大概在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)線的投資金額為3億元/W，HIT產(chǎn)線投資金額為9億元，BOS成本730元/60片，假設(shè)HIT產(chǎn)線生產(chǎn)3年，則非硅成本相比PERC產(chǎn)線將高出0.20元/W，因此合理價差并不能覆蓋非硅成本的增量，因而在這種情況下HIT產(chǎn)線投資并不具備經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。預(yù)測HIT電池片相對PERC電池每瓦多掙(單位：元/W)-HIT電池片HIT產(chǎn)線投資金額（億元/GW）10合理價差（元/W）0.132非硅成本變化（元/W）0.23HIT電池片相對PERC電池多掙(元/W)-0.1數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

13、當(dāng)HIT電池設(shè)備投資大約在7億元/GW，HIT產(chǎn)線的盈利能力與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BOS成本的效應(yīng)，因此在高BOS成本地區(qū)，如美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家，HIT高效電池將具有經(jīng)濟(jì)性，而對于發(fā)展中國家如非洲、東南亞等地區(qū)，常規(guī)產(chǎn)線如單晶、PERC更具價值。而合理價差跟BOS成本成正比，在BOS成本高的地區(qū)HIT產(chǎn)品可以賣出更高的價格，因此雖然目前HIT設(shè)備價格較高，仍然在BOS成本高的地區(qū)已

14、有經(jīng)濟(jì)性，未來隨著設(shè)備價格的下降，預(yù)計HIT的市場份額將顯著提升。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 預(yù)測，HIT技術(shù)有望成為未來N型電池中最主要的技術(shù)路線，預(yù)計到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)體級硅材料純度達(dá)到9-11個9等級，而光伏只需達(dá)到6個9等級。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)較類似。 在2000年后，技術(shù)方向方面，半導(dǎo)體已進(jìn)入發(fā)

15、展成熟階段，行業(yè)的推動更多來源于先進(jìn)制程工藝的提升，整個行業(yè)也在進(jìn)行工藝提升競賽。而對于光伏，行業(yè)已發(fā)展到平價上網(wǎng)的前夕，因此整個行業(yè)的目標(biāo)在于通過技術(shù)進(jìn)步早日實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)，使得整個行業(yè)迎來內(nèi)生驅(qū)動式發(fā)展。因此，在未來一段時間，預(yù)計整個光伏行業(yè)的注意力在于如何通過技術(shù)升級來推動發(fā)電量增加，達(dá)到度電成本的降低。其中，設(shè)備國產(chǎn)化是一條行之有效，且行業(yè)發(fā)展的必由之路。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理 相比國內(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)過多年激烈的市場競爭，以及國家政策的支持，目前全球光伏產(chǎn)業(yè)主要集中在中國。 2018年國內(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)大部分在國內(nèi)，下游電池片廠商因?yàn)閷で蠼当?，而有動力與國內(nèi)電池片設(shè)備廠商合作研發(fā)實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，因此對設(shè)備廠商的研發(fā)環(huán)境更加友好，使得電池片設(shè)備的國產(chǎn)化更加容易。 假設(shè)進(jìn)口產(chǎn)線投資額為8億元/GW，而國產(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)利用小時數(shù)1200，假設(shè)產(chǎn)線能使用5年，則可計算出一共可發(fā)出60億度電。則相對進(jìn)口產(chǎn)線，國產(chǎn)化產(chǎn)線可使得每度電成本節(jié)約0.067元。而由于在臨界光伏平價的前夕，降低度電成本將變得愈加困難，國產(chǎn)化設(shè)備毫無疑問是達(dá)到平價上網(wǎng)的最有效方法之一。 光伏是半導(dǎo)體的降