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1、2020 年深度行业分析研究报告目录一、 前言:从异质结电池的产业化开始说起4二、 追本溯源,复盘 PERC 电池十年发展历程5(一)源起(1989-2012):PERC 电池诞生于上世纪八十年代,2012 年“863”专项推动国内产业化进程 5(二)萌芽(2012-2014):PERC 电池实现初步量产,核心设备供应以国外厂商为主 6(三)成长(2014-2017):PERC 电池投资吸引力凸显,国产设备供应商崭露头角 11(四)爆发(2018-2019):高收益引爆 PERC 产能投资需求,国产设备俨然成为行业主流 21三、 以 PERC 电池发展经验为本,予异质结电池设备投资以启示28(
2、一)试验产能规模有限,规模化量产尚需过渡时间28(二)多维度降本提效有望打开电池利润空间,推动电池产能扩张和设备放量31(三)技术从少数厂家对外逐渐形成扩散,技术领先产业链龙头企业优势明显32(四)进口替代为大势所趋,国内设备厂商不断弥合技术差距33(五)参考 PERC 产能的扩产数据,异质结电池设备市场规模空前广阔36插图目录图 1:PERC 电池较常规电池新增钝化叠层.错误!未定义书签。图 2:10-14 年,全球 PERC 电池的产能大幅增长6图 3:PERC 电池的产能占比依然较低6图 4:全球各地区 2014 年的 PERC 产能占比,台湾居首7图 5:15-17 年,全球 PERC
3、 产能和产量激增11图 6:PERC 产能和产量占比大幅增加11图 7:2015-2017 年 BSF 和 PERC 的市场份额12图 8:2015 年,国内 PERC 电池的产能份额居世界首位12图 9:PERC 设备投资额稳中有降,万元13图 10:背钝化设备投资额占比高达 35%,%13图 11:领跑者项目单晶技术路线占比逐年上升14图 12:PERC 电池的转换效率不断提升,%15图 13:单晶 PERC 的最高转换效率持续突破,%15图 14:单晶 PERC 与单晶电池价格,元/W16图 15:PECVD 在背钝化设备中的市场份额约为 90%18图 16:捷佳伟创的设备售价有所降低,
4、但毛利率增加19图 17:捷佳伟创的营业收入和在手订单快速增长19图 18:ALD 设备每小时的硅片吞吐量更高,片/h20图 19:ALD 设备开机保障率与 PECVD 持平,%20图 20:ALD 设备 TMA 消耗更少,mg20图 21:ALD 设备沉积的薄膜厚度更低,nm20图 22:国外 ALD 设备在技术参数上略胜一筹21图 23:2018-2019 年,PERC 产能迅速扩张22图 24:2019 年 PERC 市占比首次超过传统 BSF 电池22图 25:PERC 设备投资额随设备国产化进一步降低,万元22图 26:PERC 设备的市场规模呈爆发式增长,亿元22图 27:2019
5、 年,PERC 前五大企业产能和的占比过半24图 28:2018-2019 年,光伏各环节前五大企业产量占比24图 29:2018-2019 年,标杆企业继续加码 PERC24图 30:2019 年,标杆企业在平均转换效率上遥遥领先24图 31:新秀企业 PERC 产能倍速扩张,GW25图 32:PECVD 技术路线市占比有所下降,ALD 市占比相应上升26图 33:微导 ALD 设备的产量远高于现有设备,硅片/h26图 34:2019 年,异质结与 PERC 电池产能对比,GW28图 35:各种电池技术市场占比图,%28图 36:国内现有异质结产能较小且较为分散29图 37:PERC 仍存在
6、效率提升空间31图 38:异质结优化与改良路径32图 39:国内厂商异质结产能略高于国外厂商33图 40:国内厂商异质结电池效率毫不逊色33图 41:2019 年,与 PVD 工艺相比,RPD 工艺的效率约高出 0.33%至 0.36%35图 42:不同 TCO 薄膜沉积设备供应商的硅片处理量36图 43:PERC 电池年新增产能趋势图36图 44:异质结设备整线价格及其未来走势37图 45:异质结各工序的设备投资额占比37表格目录表 1:19 年以来,与异质结电池相关的投资规划信息汇总4表 2:国外厂商 PERC 电池产业化进展7表 3:台湾厂商 PERC 电池产业化进展8表 4:国内厂商
7、PERC 电池产业化进展8表 5:PECVD 和 ALD 设备对比9表 6:海外设备厂商出货情况10表 7:国内设备的量产进展10表 8:2017 年第三批应用领跑者基地中标结果及技术指标13表 9:国外厂商 PERC 电池扩产进程放缓16表 10:一线电池厂商扩产17表 11:国内厂商 PERC 电池产业化进展17表 12:爱旭股份 PERC 发展进程18表 13:Meyer Burger MAiA 的设备订单18表 14:PECVD 和 ALD 设备对比20表 15:2018-2019 年的代表光伏政策22表 16:PERC+技术或为 PERC 电池未来转换效率提升路径23表 17:行业标
8、杆企业 PERC 产能扩张进程24表 18:扩张代表事件25表 19:PERC 电池不同发展阶段的重要事件28表 20:异质结厂商的进展29表 21:晶澳 PERC 电池量产时间表30表 22:中电光伏 PERC 电池量产时间表30表 23:钧石能源异质结进度30表 24:通威质结进度30表 25:异质结电池降本途径32表 26:PERC 电池的代表厂商33表 27:国内设备厂商已进入异质结设备供应体系34表 28:理想万里晖 PECVD 设备发展过程34表 29:TCO 薄膜沉积设备厂商设备应用35一、 前言:从异质结电池的产业化开始说起近年来,资本市场对于异质结电池项目的投资热情持续升温。
9、根据 Wind 的统计信息,2019 年以来,包括爱康科技、东方日升、通威股份、山煤国际,中利集团在内的多家上市公司陆续发 布了与异质结电池相关的投资规划。参考当前单位产能的投资额,我们预计,上述各公司异质结 电池项目的投资规模有望突破 150 亿。表 1:19 年以来,与异质结电池相关的投资规划信息汇总时间公司投资规划2018 年 11 月东方日升拟发行可转债募集不超过 29 亿资金,用于建设 2.5GW 高效太阳能电池与组件 生产项目、以及澳洲 Merredin Solar Farm 132MW 光伏电站项目。2019 年 7 月山煤国际公司与钧石能源签署战略合作框架协议,双方拟共同建设总
10、规模 10GW 的异质结电池生产线项目。2020 年 2 月拟与成都市金堂县人民政府签订光伏产业基地投资协议,在成都市金堂县投资建设年产 30GW 高效太阳能电池及配套项目。其中,项目将分四期实施, 通威股份其中一期、二期计划各投资 40 亿元,分别建设 7.5GW,共计 15GW 高效太阳能电池项目,三期、四期计划各投资 60 亿元,分别建设 7.5GW,共计 15GW高效太阳能电池及配套项目。2020 年 3 月中利集团拟进行非公开发行,募资不超过 15.75 亿元,用于新建年产 1GW 高效异质结 电池及组件生产项目以及 1GW 高效 TOPCon 电池及组件技术改造项目。2020 年
11、3 月拟进行非公开发行募资不超过 17 亿元,用于 1.32GW 高效异质结光伏电池及爱康科技组件项目以及补充流动资金及偿还有息负债。资料来源:东方日升、山煤国际、通威股份、中利集团、爱康科技公司公告,研究院高涨的投资热情很大程度上源自于产业对于传统电池的性能焦虑。随着技术红利的逐渐消失, 当前 PERC 电池的效率已逼近理论转换效率天花板,进一步提升的空间有限,因此,为了进一步 提升电池效率,降低电池成本,寻找新一代的电池技术成为一众厂商的共同选择。此时,凭借出 色性能表现,异质结电池开始走进了大众的视野。然而,相较于 PERC 电池发展的成熟,当前的异质结电池仍处于起步阶段,未来异质结电池
12、 的工艺技术将如何演绎?其产业化路径该是怎样一幅景象?相关的电池项目的投资节奏又会呈 现出哪些规律?为了回答以上的这些问题,我们将通过历史案例的研究,寻找其中的答案。而作 为上一代的高效电池技术,PERC 电池与异质结电池存在着大量的相似之处。所以,在接下来内 容里,我们将对 PERC 电池过去十年的发展历程进行复盘,并希望以此作为切入点,进一步洞悉 异质结电池产业化的发展规律。二、 追本溯源,复盘 PERC 电池十年发展历程(一)源起(1989-2012):PERC 电池诞生于上世纪八十年代,2012 年“863”专项推动国内产业化进程PERC 电池技术最早起源于上世纪八十年代。PERC 全
13、称为 Passivated Emitterand Rear Cell, 即钝化发射极及背局域接触电池,最早起源于上世纪八十年代。1989 年,澳洲新南威尔士大学的 马丁格林教授的研究组在 Applied Physics Letter 上首次正式公布。通过光刻、蒸镀、热氧钝化、 电镀等新增工艺的加工,PERC 顺利完成了实验室制备,而根据当时反馈实验数据,PERC 电池 实验室的转换效率达到了 22.8%,远优于常规电池。与常规电池相比,PERC 电池最大区别在于 背面介质膜钝化。从电池结构的角度,PERC 电池与常规铝背场电池的结构是较为相似的,但两 者最大的区别在于,PERC 电池在背面进行
14、了介质膜钝化,具备钝化叠层。这使得 PERC 电池能 在降低背表面复合速度的同时,提升背表面的光反射,提升了电池的转换效率。另外,由于增量 工艺流程的缘故,相比常规电池产线,PERC 电池需要新增沉积背面钝化叠层的设备。图 1:PERC 电池较常规电池新增钝化叠层资料来源:CPIA,研究院常规电池转换效率瓶颈凸显,PERC 电池量产被再度提上日程。尽管上世纪八十年代,PERC 电池早已在实验室完成研发,但在随后的二十年里,PERC 电池产业化进程却一直处于停滞状态。 但随着常规的铝背场电池的转换效率逐步逼近 20%的效率天花板,传统的工艺改良已经无法 满足日益提升的效率需求。如果要进一步突破
15、20%的效率瓶颈,则需要采用更为先进的电池 技术。考虑到 PERC 技术对电池转换效率提升明显,工艺简单,成本低廉,且与当时电池生 产线高度兼容,因此,PERC 电池的量产被再度提上日程。“863”专项的启动,宣告我国 PERC 电池的产业化进程正式拉开帷幕。事实上,早在 2008 年,国内的电池企业已经陆续对 PERC 类电池产业化展开研究;然而,最具标志性的一幕发生在 2012 年。当年 7 月,由中电光伏牵头承担的 2012 年度国家 863 项目“效率 20%以上低成本晶体 硅电池产业化成套关键技术研究及示范生产线”子课题启动会议在南京正式召开,包括中电光伏、晶龙实业、西安银泰、河北工
16、业大学、南京航空航天大学以及西北大学在内的企业以及科研院所 单位均出席了本次会议。本次会议对 PERC 电池的量产项目明确提出了两方面的要求:1)高效 率:PERC 电池的转换效率要在 20%以上;2)规模化生产:产线产量规模高于 35MW。“863” 专项的启动,宣告我国 PERC 电池的产业化进程正式拉开帷幕。在此后几年时间里,随着产业化进程的不断深入, PERC 电池出货量呈现出爆发式的增长态 势。为了更好地梳理这一进程,根据不同时期 PERC 电池出货量、PERC 渗透率以及产能情况, 我们将其划分成三个阶段,并围绕电池产能、市场竞争格局,设备发展情况等多个角度,对以上 的各个阶段情况
17、进行重点分析。(二)萌芽(2012-2014):PERC 电池实现初步量产,核心设备供 应以国外厂商为主1、产能与设备市场规模PERC 电池处于技术验证阶段,以试验产能为主,增长迅速但总量较小。根据行业统计数据, 2014 年全球 PERC 电池的产能规模为 2.5GW,相比 2010 年,大幅增长 2GW。其中,我国台湾 地区 PERC 电池的产能占比约 43%,全球领先。虽然 PERC 电池的产能已有所增长,但由于企业 扩产目的是验证 PERC 技术可行性,所以扩产的规模有限。另外,相比于 2014 年全球/台湾/国内 约 70/ 10/ 47GW 的电池产能,PERC 电池此时的产能占比
18、仅为 3.6/11/13%,占比极低。图 2:10-14 年,全球 PERC 电池的产能大幅增长图 3:PERC 电池的产能占比依然较低全球PERC产能,MW全球PERC产能,MW 全球电池片产能,MW PERC占比4%2,00060,0003%40,0002%20,0001%02010年2014年00%2010年 2011年 2012年 2013年 2014年资料来源:PV Infolink,研究院资料来源:PV Infolink,研究院图 4:全球各地区 2014 年的 PERC 产能占比,台湾居首33.0%43.0%24.0%台湾厂商 中国大陆厂商 国外厂商资料来源:CPIA,研究院在早
19、期发展阶段,设备市场规模极小。2014 年以前,由于 PERC 电池尚处于早期的发展阶 段,下游电池厂商仍以试验产能为主,新增产能规模有限,因此,PERC 相关的生产设备的市场 空间极小。2、量产进展国外厂商率先实现 PERC 电池产业化,台湾厂商迅速跟进。2012 年,德国最大的组件厂商 Solar World,使用氮硅化物作为背部钝化原料,率先实现 PERC 电池的商业化,打开了 PERC 电 池商用的可能性;同年,IMEC、RENA 和 SoLayTec 三家公司采用 ALD 技术,通过 IMEC 中试 线进行 PERC 电池小批量生产,在未使用 SE 结构的背景下,成功把电池的量产效率
20、提升至 19.6%; 2013 年,阿特斯 MWT/PERC 结构的光伏电池实现量产,电池平均的量产效率高达 20.57%;2014 年,韩华正式导入 2 条 PERC 产线,其中,电池转化效率高达 20.2%。时间公司具体内容2012 年SolarWorld实现 PERC 电池的商业化,打开了 PERC 电池商用的可能性。表 2:国外厂商 PERC 电池产业化进展2012 年Fraunhofer 、ISE开发 MWT/PERC 太阳能电池,效率超过 20%。IMEC、RENA 和率先使用 ALD 技术,通过 IMEC 中试线进行 PERC 电池小批量生产,在未2012 年SoLayTec使用
21、 SE 结构的背景下,成功把电池的量产效率提升至 19.6%。联手推出内联 PERC 工艺设备,In-PERC 在没有使用选择性发射极电池设2013 年RENA、SoLayTec计的前提下,在中国某客户的生产线上获得了 18%的太阳能电池效率。阿特斯(意大利)组合 MWT 结构和 PERC 结构的新一代光伏电池实现量产,2013 年阿特斯转换效率的平均值为 20.57。2014 年SolarWorld美国俄勒冈州生产厂扩产 PERC 电池 100MW。2014 年韩华导入 2 条 PERC 生产线,单晶电池转化效率达 20.2%。资料来源:索比光伏网、Energytrend、光伏产业发展白皮书
22、,研究院国外厂商在 PERC 产业化的道路上高歌猛进,台湾厂商也不甘示弱。2012 年,台湾厂商旭泓 研发的 CELCO 电池率先步入量产阶段。该电池结合了“背面钝化”和“局部背电场”技术,量产线上的最高转换效率达到 20.2%;2014 年,旭泓加码 PERC 电池,导入 5 条生产线,单晶 PERC转化效率最也进一步提升至 20.7%,茂迪采用 PERC 工艺的电池正式进入量产,效率达到 20.4 %。表 3:台湾厂商 PERC 电池产业化进展时间公司具体内容2012 年旭泓成功将该公司研发的 CELCO 技术从研发推进到量产阶段,该电池结合旭泓创新的工艺及先 进的背面钝化及局部背电场技术
23、,量产线上最高转换效率已达 20.2%。2014 年茂迪采用 PERC(射极钝化及背电极电池)工艺的电池正式进入量产。2014 年旭泓导入 5 条 PERC 生产线,单晶电池转化效率最高达 20.7%。资料来源:索比光伏网、Energytrend、光伏产业发展白皮书,研究院国内 PERC 处于前期酝酿阶段,2014 年开始实现小批量生产。晶澳是国内首家率先打通从 PERC 电池到组件的产业链条的企业。2012 年 6 月,公司 PERC 技术专利取得突破性进展;2013 年 8 月,晶澳宣布其成功提高了单晶电池的转换效率,实现了转换效率在 20%以上的 P-型单晶光 伏电池的生产,并称其新型的
24、高性能电池(Percium)将马上投入生产 ;2014 年 2 月,晶澳发布 Percium 单晶组件,其中,60 片电池的 Percium 单晶组件功率达到了 285 瓦,比行业平均 60 片 电池单晶组件高出 20 瓦。其电池平均转换效率超过 20.3%,比行业平均单晶电池转换效率高出 1.3%。2014 年 6 月,公司 Percium 高效电池正式量产,量产电池平均转换效率达到 20.4%,在业 内率先实现 P 型电池量产转换效率超过 20%。60 片电池组件随后便开始量产,量产主流功率达 到 285W,年底主流功率进一步达到 290W。从该新产品发布到量产,仅用时三个月。同样实现 P
25、ERC 电池量产的企业还有中电光伏。2013 年 6 月,中电光伏的研发人员成功制作 出效率达 20.3%的高效单晶电池,并开始进行优化和量产;2014 年 7 月,35MW 的 PERC 电池示 范线于 7 月实现批量化的稳定生产,内部测试效率达 20.44%。另外,天合光能的单晶 PERC 电 池也于 2014 年完成试制,转换效率达 20.2%。随着国内多家企业陆续实现量产,PERC 电池商用 的确定性增强,越来越多的企业进入 PERC 的竞争“赛道”。表 4:国内厂商 PERC 电池产业化进展时间公司具体内容2012 年 6 月晶澳获得PERC电池发明专利。2013 年 6 月中电光伏
26、“863”项目进展顺利,研发人员已经制作出效率达 20.3%的高效单 晶电池,即将进行优化和量产。2013 年 6 月晶澳晶澳太阳能宣布其成功提高了单晶电池的转换效率。实现了工业级p-型单晶光伏电池(156x156 mm2)超过 20%的转换效率。2014 年 2 月晶澳晶澳太阳能从 2 月起开展新产品 Percium 单晶组件和 Riecium 多 晶组件的全球发布活动。其中 60 片电池的 Percium 单晶组件功率 达到了 285 瓦,比行业平均 60 片电池单晶组件高出 20 瓦。Percium 单晶组件的核心 Percium 单晶电池运用了先进的背钝化和局部铝 背场技术,电池平均转
27、换效率超过 20.3%,比行业平均单晶电池转换 效率高出 1.3%。2014 年 6 月晶澳Percium 高效电池正式量产,量产电池平均转换效率达到 20.4%,在业内率先实现 P 型电池量产转换效率超过 20%。博秀 60 片电池装组 件一周后量产,量产主流功率达到 285W,预计年底主流功率将达到 290W。从该新产品发布到量产,仅用时三个月。2014 年 7 月中电光伏35MW 的 PERC 电池示范线实现量产,内部测试效率达 20.44%。2014 年 8 月采用 PERC 技术的 P 型单晶电池转换效率达到 21.4%,采用自主研发天合光能的中试量产 Honey Ultra PER
28、C P 型单晶太阳能电池封装的组件 Pmax 达到 335.2W。资料来源:索比光伏网、Energytrend、光伏产业发展白皮书,研究院3、工艺技术及设备发展PERC 电池在背部进行介质膜钝化,主要使用化学气相沉积法,应用 PECVD 设备。PERC 电池的背部钝化主要包括氧化铝膜沉积和覆在其上起保护作用的氮化硅膜沉积。PECVD 法的总 原理是在低压下用射频(RF)分解前驱体,从而在反应室内的基片上形成沉积膜,在传统铝背场 电池中,PECVD 设备已经用于电池迎光面氮化硅减反射钝化膜的沉积。为实现 PERC 电池背部 氧化铝膜的沉积,PECVD 系统只需做两方面的基本调整引入三甲胺(TMA
29、)前驱体和调整 净化装置,但因为 PECVD 总的沉积原理不变,设备商所特有的等离子体生成机制也无需改变, 所以在从传统铝背场电池转向 PERC 电池时,已经相对成熟的 PECVD 设备是电池厂商的不二选 择。原子层沉积(ALD)设备经过调整也可用于氧化铝沉积,但 PECVD 设备所占市场份额更大。 ALD 的特点在于氧化铝膜是在原子层级上逐层生成,从而具有很好的阶梯覆盖性,且其成膜厚度 可控,在成膜质量方面略优于 PECVD。但尽管如此,PECVD 设备的追逐者仍多于 ALD 设备, 其原因在于:(1)电池生产商都已熟练运用 PECVD 设备进行电池正面的氮化硅膜沉积,并且 PECVD 设备
30、在正面钝化的应用中已经积累了巨大的装机量,而成熟的设备在理论上易于升级以 用于 PERC 电池氧化铝膜的沉积;(2)PECVD 设备可支持氧化铝和氮化硅在在不同腔体的同一 工序中完成,而 ALD 设备只能进行氧化铝膜沉积,需要额外的 PERCVD 设备沉积氮化硅膜;(3) 电池生产商一直较为保守,考虑到诸如产能、产量、设备体积和占地面积等额外因素,PECVD 设备无疑成为 PERC 电池生产商的首选设备。表 5:PECVD 和 ALD 设备对比公司设备原理加工细节硅片传送非环绕 沉积二合一沉积CTPECVDLP-等离子硅片载具为等离子体机发 电极的一部分垂直Meyer BurgerPECVD线
31、性兆瓦 等离子硅片载具携硅片穿过远程 激发的等离子水平SoLayTecALD加热 ALD硅片前后运动;多个反应腔室并列已达到预定产量水平资料来源:Taiyang News,研究院在 PERC 发展初期,核心设备供应以国外厂商为主。一方面,因为电池厂商在早期发展阶段 的主要目的是验证 PERC 技术的可行性,并实现稳定的量产,所以,在应用端更倾向于使用成熟 稳定的国外薄膜沉积设备,而对成本因素的考量较少;另一方面,这一阶段的产能扩张以台湾地 区和国外厂商为主力,所以,设备端优先使用海外供应链的产品,也较为符合电池厂商的采购原 则。因此,在 2012-2014,我们观察到国外设备企业与电池厂商的一
32、系列合作:2012 年,德国 CT 向 SolarWorld 提供管式 PECVD 设备;2013 年上半年,瑞士 Mayer Burger 的 PECVD 设备 MAiA, 已累计完成超过 1GW 的产能安装;Singulus 在 2013 年与浙江鸿禧签署高效电池生产合作协议,为其提供三氧化二铝背钝化技术设备以及先进的湿刻技术;SoLayTech 从 2013 年起,陆续给国 内一线光伏电池制造企业,供应 In Passion ALD 设备订单,用于单晶 PERC 电池生产。表 6:海外设备厂商出货情况时间公司具体内容2012 年CT为 SolarWorld 提供管式 PECVD 设备。2
33、013 年 3 月Singulus与浙江鸿禧签署高效电池生产合作协议,为其提供氧化铝背钝化技术设备和 湿刻技术,使其晶体硅电池大规模生产效率提升近 1%。 2013 年 7 月Meyer Burger已有超过 1GW 的 PERC 电池处理设备 MAiA 完成安装。获得中国一线电池制造商 In Passion ALD 设备订单,用于单晶 PERC 电池生2013 年 11 月SoLayTec产。2014 年 5 月SoLayTec向中国某光伏制造商出货其第十个 In Passion 系统,包括:背面平整、钝化、氮化硅镀膜和激光烧蚀的全套解决方案,可将平均转换效率提高 0.8%, PERC 太阳
34、能电池效率可超过 20%。2014 年 11 月SoLayTec获得美国光伏制造商 Mission Solar ALD 设备订单。资料来源:北极星、索比光伏网,研究院与国外成熟设的备相比,这一阶段的国内设备仍处于早期起步阶段。虽然自 2011 年起,国 内丰盛装备、理想能源和中电科 48 所都有 PECVD 设备陆续下线,并在随后的几年时间内实现批 量销售,但这一时期,国内 PECVD 设备还是主要应用于电池正面减反膜的沉积,尚未涉及背钝 化,且早期设备在性能上仍与海外产品仍存在一定差距。而反观国外设备,国外设备生产商在 2012 年已经可以提供 PERC 电池的整套解决方案。如瑞士 Meye
35、r Burger 旗下的 Roth & Rau,通过与 InnoLas 合作,向客户提供背钝化 PECVD 系统和 ILS TT 激光开槽系统的整体方案;SoLayTec 和 Singulus 也分别推出 In Passion ALD 系统和 PERC 电池生产解决方案 Perceus,均成功应用于 PERC 电池的生产,并相继获得来自国内外厂商的设备订单。因此,与国外的成熟设备相比,这一阶段 的国内设备仍处于早期起步阶段。时间公司具体内容自主研制出 PD-305 型 PECVD 设备,并成功推向市场,该产品独特的技术,使得2009 年 5 月捷佳伟创在晶体硅片上形成的减反射膜的工艺指标达到国
36、际先进水平,能够提高多晶硅电池转换效率 0.2%。表 7:国内设备的量产进展2010 年 7 月丰盛装备新一代 PECVD 设备实现设备当年生产,当年进入市场,当年批量生产。我国首薄膜太阳能电池关键生产设备 PECVD 设备下线。打破了高端薄膜太阳能2011 年 1 月理想能源电池设备一直被国外厂商垄断的局面。2011 年 3 月中电科 48 所成功自主研发了 PECVD 设备。理想能源首台单腔室 PECVD 研发设备于客户成功交付并使用后,设备运行稳定,2012 年 10 月理想能源性能优异,实现开机率高达98%,受到客户高度认可。丰盛装备合作 PID-Free 技术设备改造的客户纷至沓来,
37、经过批量客户的使用验2013 年 8 月丰盛装备证,在进口 PECVD 设备上也顺利集成并成熟量产。2014 年,公司推出大产能设备,使管式 PECVD 设备每管产能由原来的 240 片/2014 年捷佳伟创管提升到 308 片。推出的用于高效电池钝化的 Ideal ALD 设备,是全球首款采用 ALD 技术的平板2014 年 6 月理想能源In-line 设备,目前产品已经全面推向市场。资料来源:丰盛装备、理想能源公司官网、北极星、索比光伏网,研究院激光开槽设备也以国外设备为主。PERC 电池的背局域金属接触主要使用激光开槽设备实现, 德国 InnoLas Solutions 一直是 PER
38、C 和电池切割等先进光伏制造工艺的技术领导者。2012 年, InnoLas 就与 Roth & Rau 共同研发出 PERC 电池的整体解决方案,应用其激光接触开放 ILS TT 系统实现 PERC 电池的背部接触,该方案可将单晶硅太阳能光伏电池的转换效率提高 1%。截止 至 2014 年,InnoLas 用于 PERC 太阳能电池加工的激光系统已经获得近 1GW 产量的订单,其设 备的激光加工速度可在 1600 至 3600wph 之间进行调节,正常运行时间超过 96%。而此时,国内 激光装备行业的领军企业,如帝尔激光和大族激光,还尚未推出针对于 PERC 电池的激光设备。(三)成长(20
39、14-2017):PERC 电池投资吸引力凸显,国产设备 供应商崭露头角1、产能、产量与设备市场规模2015 至 2017 年,PERC 电池进入高速成长区间,产能、产量快速提升。三年间,PERC 的 产能从 4.5GW 增至 28.9GW,年复合增长 153%,产量从 2.9GW 增至 17.9GW,年复合增长 149%。 不仅如此,PERC 电池的产能和产量在全球电池中的占比也大幅提升,产能占比由 5.71%提升至 23.46%,产量占比则由 4.65%提升至 17.17%。从市场份额来看,PERC 电池的市场份额从 2015 年的 7%提升至 2017 年的 15%,而传统铝背场电池(B
40、SF)则相应从 88%下降至 83.3%。从地区 来看,2015 年,国内 PERC 电池的产能就已经占全球 PERC 电池产能的 35%,位居世界首位, 而国外和台湾则分别占 33%和 32%,此后,国内厂商一直保持并逐渐扩大这种产能优势。图 5:15-17 年,全球 PERC 产能和产量激增图 6:PERC 产能和产量占比大幅增加资料来源:Taiyang News,研究院资料来源:Taiyang News、CPI、可再生能源协会,研究院图 7:2015-2017 年 BSF 和 PERC 的市场份额100.0090.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.00
41、10.000.00BSF市场份额,%PERC市场份额,%2015年2016年2017年资料来源:ITRPV、CPIA,研究院图 8:2015 年,国内 PERC 电池的产能份额居世界首位32.0%35.0%33.0%中国大陆厂商 国外厂商 台湾厂商资料来源:索比光伏网,研究院PERC 产能快速扩张,推动背钝化和激光设备需求爆发式增长。根据前文分析,2015-2017 年新增 PERC 电池产能规模约为 27.3GW。这其中,作为 PERC 电池生产的核心工序,背钝化和 激光开槽设备是最重要的增量设备。参考 CPIA 以及爱旭的设备投资数据,我们估计,2015-2017 年,背钝化和激光设备的市
42、场规模分别为 51.6/9.5 亿元。呈现出爆发式增长的态势。图 9:PERC 设备投资额稳中有降,万元图 10:背钝化设备投资额占比高达 35%,%资料来源:CPIA,研究院资料来源:爱旭股份公司公告、CPIA,研究院2、市场政策中国的“光伏领跑者计划”在国内 PERC 电池发展的过程中扮演关键角色。“光伏领跑者 计划”是国家能源局拟从 2015 年起实施的光伏扶持专项计划,实施时,通过设定较高的技术和 成本标准进行项目招标,中标单位进行相应的光伏发电示范基地建设。领跑者计划中的中标技术 产品将获得国家和地方财政的支持,国家部分用电项目和各级地方政府使用财政资金支持的光伏 发电项目,都要求采
43、用“领跑者”先进技术产品的指标。所以,满足“领跑者”技术标准的技术 将被视为业内的新标竿,成为产业内的企业进行技术转型和升级的方向。凭借更高的转换效率, PERC 技术正是 15-17 年“领跑者计划”的最大受益者。2015 年的领跑者项目让用户看到 PERC 技术,单晶 PERC 组件用量占比 21%,在新型组件 占比中遥遥领先。2016 年,PERC 产品的应用比例和规模进一步提升,PERC 组件用量占比达 30%, 其中单晶 PERC 组件占比约为 80%。2017 领跑者基地技术指标门槛有所提高,单多晶组件效率 所对应的电池效率约为 20.5%和 19.4%,以当年电池平均转换效率来看
44、,单多晶都需要采用 PERC 技术路径才能满足上述标准,所以,在 5GW 应用基地的中标项目中,采取 PERC 技术路径的比 例高达 65.51%。这一方面证实了 PERC 技术的标杆性,在另一方面也预示着 PERC 技术将在接 下来几年内爆发式增长。PERCPERC双面MWT+ PERC黑硅 PERCP 型 双面叠瓦双面 半片N 型单晶MWT双面宝应00表 8:2017 年第三批应用领跑者基地中标结果及技术指标,MW达拉特旗250250大同50海兴2367381100德哈令1333330033格尔木250250寿阳200150150泗洪50450渭南100200200白城2501008367总计73150393占比27.33%29.05%1.66%7.46%2.00%1.0%4.0%16.63%3.0%7.86%PERC