光伏材料產(chǎn)業(yè)深度研究平價(jià)時(shí)代到來光伏材料迎來發(fā)展機(jī)遇期

光伏材料產(chǎn)業(yè)深度研究-平價(jià)時(shí)代到來光伏材料迎來發(fā)展機(jī)遇期平價(jià)時(shí)代到來，光伏材料迎來發(fā)展機(jī)遇期碳中和成全球共識(shí)，各國大力推動(dòng)新能源發(fā)展各國推動(dòng)新能源發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展獲得政策支持。傳統(tǒng)化石能源的消費(fèi)會(huì)排放大量

的溫室氣體，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，各國大力推動(dòng)新能源發(fā)展。2020

年

12

月，美國國會(huì)通過法案，

將太陽能投資稅收抵免(ITC)延長兩年，并為研發(fā)提供額外資金。2020

年

10

月，日本經(jīng)濟(jì)

產(chǎn)業(yè)省公布了《2050

年碳中和的綠色成長戰(zhàn)略》，在海上風(fēng)能、氫能源、太陽能等

14

個(gè)

重點(diǎn)領(lǐng)域，提出了財(cái)政預(yù)算、稅收、金融、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)化、國際合作

5

個(gè)方面的政策措施。光伏產(chǎn)業(yè)鏈簡介光伏產(chǎn)業(yè)以硅為主線。光伏產(chǎn)業(yè)上中下游包括硅料、硅片、電池片、組件、光伏應(yīng)用

系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。具體來看，硅片環(huán)節(jié)有輔材金剛線等，電池片環(huán)節(jié)有輔材銀漿、鋁漿等，組

件環(huán)節(jié)輔材有玻璃、膠膜、背板、焊帶、接線盒、鋁邊框及密封膠等，光伏應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)節(jié)

涉及到匯流箱、逆變器、控制器、蓄電池以及支架等。據(jù)

CPIA數(shù)據(jù)，2020

年我國多晶硅

產(chǎn)量39.2萬噸，占全球比重75.2%，硅片產(chǎn)量161.3GW，占比97.4%，電池片產(chǎn)量134.8GW，

占比

82.5%，組件產(chǎn)量

124.6GW，占比

76.1%。光伏發(fā)電成本不斷下降，平價(jià)時(shí)代到來光伏行業(yè)發(fā)展前景廣闊。與化石能源相比，太陽能具有儲(chǔ)量豐富、利用過程清潔等諸

多優(yōu)點(diǎn)。在全球呼吁控制碳排放的今天，太陽能具有廣闊的發(fā)展前景。據(jù)

CPIA估計(jì)，到

2025

年，樂觀情況下，全球光伏新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)

330GW，CAGR為

20.5%，保守情況下

光伏新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)

270GW，CAGR為

15.7%；樂觀情況下，我國光伏新增裝機(jī)規(guī)模為

110GW，CAGR為

17.9%，保守情況下光伏新增裝機(jī)規(guī)模為

90GW，CAGR為

13.3%。相較于其他發(fā)電方式，光伏發(fā)電成本下降明顯。多年來，隨著光伏行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，

相較于其他發(fā)電方式，光伏發(fā)電成本下降明顯。2009-2020

年間，我國光伏發(fā)電成本累計(jì)

下降

89.7%。全球光伏地面電站加權(quán)平均度電成本也不斷下行，從

2010

年的

0.378

美元

/kWh下降至

2019

年

0.068

美元/kWh，累計(jì)降幅達(dá)

82.0%。平價(jià)項(xiàng)目快速增長，2020

年規(guī)模已超競(jìng)價(jià)項(xiàng)目。隨著光伏發(fā)電效率的快速提升和成

本的穩(wěn)步下降，平價(jià)項(xiàng)目快速增長。2020

年

8

月

5

日，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布

2020

年平價(jià)光伏、風(fēng)電項(xiàng)目名單，其中光伏項(xiàng)目

33.05GW。9

月

30

日，國家能源局綜合司公

布光伏競(jìng)價(jià)轉(zhuǎn)平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目，涉及裝機(jī)規(guī)模

8GW。全年平價(jià)項(xiàng)目共計(jì)

41.05GW，大幅超

過競(jìng)價(jià)項(xiàng)目，或意味著光伏平價(jià)時(shí)代到來。產(chǎn)能擴(kuò)張與技術(shù)迭代交替發(fā)生，技術(shù)迭代可能帶來新的材料需求。光伏行業(yè)發(fā)展的歷

史是不斷降本增效的歷史。當(dāng)一代技術(shù)在光伏行業(yè)開始應(yīng)用時(shí)，各大企業(yè)會(huì)紛紛擴(kuò)產(chǎn)，搶

占市場(chǎng)，從而會(huì)影響產(chǎn)品價(jià)格，間接影響電站收益。當(dāng)產(chǎn)能擴(kuò)張無法滿足降本增效需求時(shí)，

新一輪的技術(shù)變革會(huì)開啟，推動(dòng)行業(yè)繼續(xù)降本提效，進(jìn)而帶來產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)的格局變化，

也會(huì)帶來新的材料需求。多晶硅：改良西門子法已成主流，三氯氫硅供需偏緊多晶硅主流制備工藝是改良西門子法，市場(chǎng)占比具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)多晶硅制備工藝分為改良西門子法和硅烷流化床法。當(dāng)前制備多晶硅的工藝包括改良

西門子法和硅烷流化床法，產(chǎn)品形態(tài)分別為塊/棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法工藝成熟，

是目前制備多晶硅的主流工藝。據(jù)

CPIA發(fā)布的《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》（2020

年版），

2020

年采用此方法生產(chǎn)出的棒狀硅約占全國總產(chǎn)量的

97.2%。顆粒硅雖然相比棒狀硅有

諸多優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)壁壘較高，目前國內(nèi)僅有保利協(xié)鑫掌握硅烷流化床工藝，預(yù)計(jì)未來仍以

改良西門子法為主。改良西門子法工藝成熟，已實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。改良西門子法核心是三氯氫硅與高純氫氣

在鐘罩式還原爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)還原生成多晶硅，該工藝還包括硅粉和氯化氫合

成三氯氫硅、二氯二氫硅與四氯化硅反歧化、四氯化硅冷氫化以及還原尾氣回收。二氯二

氫硅和四氯化硅是還原反應(yīng)的副產(chǎn)物，反歧化和冷氫化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了副產(chǎn)物的重復(fù)利用，實(shí)

現(xiàn)了閉路循環(huán)。硅烷硫化床法產(chǎn)品性能優(yōu)良，目前僅保利協(xié)鑫實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。硅烷流化床法產(chǎn)品形

態(tài)為顆粒硅，其具有純度高、耗能低、投資少以及利于連續(xù)直拉單晶等諸多優(yōu)點(diǎn)。流化床

法工藝的核心是將硅烷氣體在流化床反應(yīng)器中直接熱分解為顆粒狀的多晶硅產(chǎn)品。其與改

良西門子法不同的是三氯氫硅先經(jīng)過歧化反應(yīng)生成硅烷氣，再將硅烷氣通入流化床中，硅

烷氣受熱分解并在多晶硅晶種上沉積，不斷生長形成顆粒硅從流化床底部排出。目前國內(nèi)

僅保利協(xié)鑫取得技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，行業(yè)整體仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。多晶硅產(chǎn)能持續(xù)增長，三氯氫硅中短期供需偏緊多晶硅價(jià)格不斷上升，產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張。2020

年

5

月以來，受益于海外產(chǎn)能關(guān)停和下

游需求回暖，多晶硅價(jià)格一路走高，致密料自

60

元/kg上漲至

236

元/kg，漲幅達(dá)

293%。

由于光伏發(fā)電的廣闊發(fā)展前景，多晶硅需求將不斷提升，通威股份、保利協(xié)鑫、新疆大全等一線多晶硅企業(yè)也開啟了擴(kuò)產(chǎn)之路，若現(xiàn)有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃全部如期達(dá)產(chǎn)，2022

年我國多晶

硅產(chǎn)能有望達(dá)到

95

萬噸，較

2020

年增長

126%。三氯氫硅新增產(chǎn)能較少，中短期供需仍偏緊。多晶硅需求的持續(xù)增長帶動(dòng)原材料三氯

氫硅需求的增長，形成供需錯(cuò)配，三氯氫硅價(jià)格一路上揚(yáng)，由去年

11

月的

4000

元/噸上

漲至

12000

元/噸，漲幅達(dá)

200%。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，改良西門子法三氯氫硅單耗會(huì)有所

下降，且硅烷流化床法三氯氫硅單耗大幅小于改良西門子法，疊加三氯氫硅擴(kuò)產(chǎn)周期較長，

擴(kuò)產(chǎn)收益具有不確定性，導(dǎo)致廠家謹(jǐn)慎選擇擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，三氯氫硅未來兩年新增產(chǎn)能較少。

我們預(yù)測(cè)，2021/2022

年三氯氫硅總需求分別為

44.8/51.0

萬噸，供需缺口分別為

4.5/6.3

萬噸，中短期供需偏緊料將持續(xù)。工業(yè)硅行業(yè)開工率維持低位，格局有望向龍頭集中燃料成本占比高，行業(yè)開工率維持低位。工業(yè)硅生產(chǎn)成本包括原材料成本、人工成本

和燃料動(dòng)力成本，其中燃料動(dòng)力成本占較大，達(dá)

30%，是名副其實(shí)的能耗大戶。受限電政

策影響，行業(yè)開工率無法大幅提升，只能維持在

50%-60%之間。下游需求回暖，帶來工業(yè)硅價(jià)格提升。工業(yè)硅下游應(yīng)用包括有機(jī)硅、多晶硅和鋁合金

等，其中有機(jī)硅是工業(yè)硅最主要的下游應(yīng)用，截止

2021

年

10

月，其應(yīng)用占比達(dá)

41%，

多晶硅和鋁合金占比大致相同，為

28%。新能源汽車、醫(yī)療消費(fèi)等需求的大幅增長直接帶

動(dòng)有機(jī)硅需求的增長，光伏需求的增長拉動(dòng)多晶硅需求的增長，兩者共同拉動(dòng)工業(yè)硅需求

的增長，疊加限電政策，工業(yè)硅價(jià)格大幅提升，截止

12

月

24

日，工業(yè)硅價(jià)格達(dá)

20840

元/噸，較年初漲幅達(dá)

54.3%。需求持續(xù)提升，行業(yè)格局有望向龍頭集中。隨著碳中和政策的推進(jìn)，光伏裝機(jī)量有望

逐年提升，從而帶動(dòng)多晶硅需求增長，間接拉動(dòng)工業(yè)硅需求增長。我們預(yù)計(jì)

2023

年工業(yè)

硅需求達(dá)

287.5

萬噸，CAGR為

21.1%。工業(yè)硅生產(chǎn)能耗較大，生產(chǎn)大省新疆、云南陸續(xù)

出臺(tái)政策限制工業(yè)硅產(chǎn)能新增，落后產(chǎn)能也將會(huì)在政策調(diào)控下逐步被淘汰，行業(yè)集中度有

望進(jìn)一步提升。電池片：技術(shù)迭代迅速，HJT電池是未來方向降本提效，電池片技術(shù)不斷更新?lián)Q代電池技術(shù)不斷向高效路線進(jìn)化?！敖当驹鲂А笔枪夥袠I(yè)發(fā)展的主旋律，作為光伏組

件的核心材料，電池片技術(shù)不斷升級(jí)。歷史上經(jīng)歷了單晶代替多晶、P-PERC替代常規(guī)單

晶（Al-BSF）的技術(shù)迭代。目前

P-PERC電池轉(zhuǎn)換效率已接近

24%的理論極限，未來提

升空間有限。為滿足提效需求，各廠商加大了對(duì)

N-TOPCon和

N-HJT技術(shù)的布局。TOPCon在電池表面制備一層超薄氧化硅和一層高摻雜多晶硅，氧化硅的化學(xué)鈍化和多晶硅層的場(chǎng)

鈍化作用可以顯著降低晶硅表面少子復(fù)合速率，同時(shí)超薄多晶硅層可保證多子的有效隧穿。N-TOPCon本質(zhì)上是一種

PERC+技術(shù)，其可在現(xiàn)有

PERC產(chǎn)線上進(jìn)行升級(jí)改造，通過增

添

LPCVD、硼擴(kuò)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的較大提升。N-HJT通過引入非晶硅本征薄層來提

升單晶硅的表面鈍化性，使表面復(fù)合電流顯著減小，其具有轉(zhuǎn)換效率高、工藝溫度低、穩(wěn)

定性高、衰減率低、雙面發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)具有顛覆性。從

P型

PERC轉(zhuǎn)向

N-HJT，推動(dòng)復(fù)合膜材料需求提升。HJT電池具有高效率、無光

致衰減、溫度系數(shù)低、量產(chǎn)工藝步驟少等優(yōu)點(diǎn)，是光伏電池片未來變革的方向。一旦

HJT電池大規(guī)模應(yīng)用，相應(yīng)的膜材料需求也會(huì)大幅提升。以

ITO薄膜為例，ITO薄膜制備方法

主要有

PVD磁控濺射工藝和反應(yīng)等離子體沉積（RPD）工藝。設(shè)備和靶材是鍍膜的關(guān)鍵，

ITO靶材就是氧化銦和氧化錫粉末按一定比例混合后經(jīng)過一系列的生產(chǎn)工藝加工成型，再

高溫氣氛燒結(jié)(1600

度，通氧氣燒結(jié))形成的黑灰色陶瓷半導(dǎo)體。相較于

P-PERC、N-TOPCon，N-HJT電池工藝流程大幅簡化。N-HJT電池的工藝

流程包括清洗制絨→電池片正反面沉積非晶硅薄膜→電池片正反面沉積

TCO薄膜→印刷

烘干。與

P-PERC、N-TOPCon相比，N-HJT生產(chǎn)工藝大大簡化。P-PERC工藝需要

8-10

道步驟，工藝難點(diǎn)在于氧化鋁鈍化、激光開孔問題。N-TOPCon工藝共有

9-12

道步驟，

工藝難點(diǎn)在于硼擴(kuò)散、多晶硅沉積。而

N-HJT工藝只需

4

道步驟，工藝難點(diǎn)在于高效制絨

清洗和非晶硅薄膜沉積。從理論上講，工藝步驟的減少可以降低產(chǎn)品的不良率以及人工、

運(yùn)維等生產(chǎn)成本。價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，大尺寸電池片享有一定超額利潤電池片價(jià)格保持相對(duì)穩(wěn)定。電池片和組件處于整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈微笑曲線的最低點(diǎn)。不

同于硅料供需偏緊，也不同于硅片廠商因高集中度具有的強(qiáng)議價(jià)能力，電池片產(chǎn)能較為分

散，受到上游原材料價(jià)格上漲和下游運(yùn)營商控價(jià)的雙重影響。年初以來，受益于終端需求

的復(fù)蘇，上游硅片價(jià)格經(jīng)歷了較大的上漲，單晶

210mm硅片從

5.48

元/片上漲至

8.00

元

/片，漲幅達(dá)

46.0%，而單晶

210mm電池片價(jià)格并未受到多大影響，維持在

1.05

元/W左

右。硅片電池片一體化企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利。從利潤角度進(jìn)行分析，由于上游硅片價(jià)格的過快上

漲，疊加電池片受下游控價(jià)制約，電池片環(huán)節(jié)基本虧損。根據(jù)我們的測(cè)算，G1/M6/M10/G12

電池片環(huán)節(jié)虧損分別達(dá)到

0.062/0.065/0.026/0.036

元/W。通過疊加上游硅片環(huán)節(jié)的利潤，

一體化企業(yè)才實(shí)現(xiàn)盈利，G1/M6/M10/G12

總盈利為

0.078/0.040/0.078/0.078

元/W。

大尺寸電池片享有一定超額利潤。大尺寸電池片具備更高的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可以降低

非硅成本，從而享有一定的超額利潤。電池片環(huán)節(jié)，相較于

M6

產(chǎn)品，M10/G12

電池片具

有

0.039/0.029

元/W的超額利潤。硅片環(huán)節(jié)，相較于

M6

產(chǎn)品，G12

電池片具有

0.009

元

/W的超額利潤。從硅片電池片一體化來看，相較于

M6

產(chǎn)品，M10/G12

一體化產(chǎn)品具有

0.038/0.038

元/W的溢價(jià)。尺寸大型化將持續(xù)推進(jìn)，電池技術(shù)向

TOPCon、HJT轉(zhuǎn)換大尺寸產(chǎn)品市占率將持續(xù)提升。大尺寸電池片具備更高的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可以降低非

硅成本。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，硅片制造產(chǎn)線不斷升級(jí)，硅片尺寸也不斷大型化。據(jù)

CPIA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020

年

156.75mm尺寸硅片占比

17.7%，182mm和

210mm尺寸合計(jì)占比約

4.5%。隨著產(chǎn)線改造升級(jí)，預(yù)計(jì)

156.75mm尺寸硅片將在

2022

年左右被淘汰，182mm和

210mm在

2021

年市場(chǎng)份額將達(dá)到

50%并持續(xù)擴(kuò)大。電池技術(shù)向

TOPCon、HJT轉(zhuǎn)換。目前

P-PERC電池轉(zhuǎn)換效率已接近

24%的理論極

限，未來提升空間有限。為滿足提效需求，各廠商加大了對(duì)

N-TOPCon和

N-HJT技術(shù)的

布局。TOPCon技術(shù)可在現(xiàn)有產(chǎn)線上改造升級(jí)，投資成本相對(duì)較小，預(yù)計(jì)未來幾年市占率

將會(huì)有明顯提升。HJT技術(shù)具有轉(zhuǎn)換效率潛力大、薄片化降本潛力大等諸多優(yōu)點(diǎn)，但受限

于目前投資成本較高，產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)緩慢。未來隨著設(shè)備等投資成本的進(jìn)一步下降，HJT電

池技術(shù)市占率有望快速提高，取代

PERC成為第三代電池片技術(shù)。ITO靶材有望受益于

HJT電池爆發(fā)HJT電池工藝步驟簡化，TCO薄膜沉積分

PVD/RPD兩種工藝。HJT電池工藝包括

清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積以及絲網(wǎng)印刷四步，其中

TCO薄膜沉積分

PVD/RPD兩種工藝。PVD磁控濺射工藝用被電磁場(chǎng)加速的高能粒子（Ar+）轟擊靶材，

靶材表面原子獲得能量逸出，沉積在襯底表面形成氧化物薄膜。RPD工藝?yán)玫入x子體槍

產(chǎn)生氧的等離子體，讓其進(jìn)入生長腔后，在磁場(chǎng)作用下轟擊靶材，靶材溫度升高后生化形

成蒸汽實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。目前主流技術(shù)路線是用

PVD工藝，相較于

PVD