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1、1证券研究报告作者:行业评级:上次评级:行业报告 | 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明强于大市强于大市维持2022年03月22日(评级)光伏电池新技术系列:光伏电池新技术系列:风起云涌,蓄势变革,如何分层寻找投资机会?风起云涌,蓄势变革,如何分层寻找投资机会?行业专题研究2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要本篇报告主要回答三个问题:本篇报告主要回答三个问题:1)三大电池新技术未来的竞争力如何判断三大电池新技术未来的竞争力如何判断?2)新电池技术会带来怎么样的产业链变化新电池技术会带来怎么样的产业链变化?3)技术变革期的投资技术变革期的投资思路如何思路如何?核心结论为:核心结论为:
2、短期短期TOPCon与与P型型IBC具有优势具有优势,中期中期TOPCon、HJT、IBC或将共存或将共存,长期预计将往长期预计将往TBC&HBC转型;新技术变化下转型;新技术变化下,较看好设备较看好设备、电池组件电池组件、银浆银浆&银粉银粉。1、三大电池新技术未来的竞争力如何判断三大电池新技术未来的竞争力如何判断效率与成本的平衡效率与成本的平衡 缘起:21年PERC量产平均效率23.1%逼近其理论极限24.5%。N型硅片在少子寿命等方面具有天然优势,效率极限更高。 技术原理:光伏电池核心结构为PN结和电极,效率损失主要分为光学和电学损失,HJT&TOPCon降低电学损失,IBC降低光学损失。
3、 效率:效率:IBC(叠加叠加) TOPCon(双面双面)HJTTOPCon:实现了无需开孔的钝化接触,未来可升级POLO结构,双面TOPCon理论极限可达28.7%HJT:晶体硅/非晶硅异质结形成PN结,在晶体硅与非晶硅之间镀制有本征非晶硅钝化膜,理论极限可达28.5%IBC:电极放在背面减少光照遮挡损失,并且使用隧穿氧化层做电子传输,未来可叠加TOPCon或HJT技术,叠加后效率上限可达29.1% 成本成本:IBC(P型型) TOPCon(单面单面)HJT分路线:TOPCon靠降银耗、薄片化;HJT靠低温银浆国产化、降银耗、薄片化、设备降本;IBC靠掩膜工艺优化、薄片化、设备降本敏感性分析
4、:效率、良率、CTM每提升1pct,分别可降本14、1、3分,硅片减薄10,降本4分,预计23年新电池技术经济性将全面超越PERC 量产:量产:TOPCon(单面单面)IBC(P型型) HJTTOPCon:已有29GW在产,22年规划超40GW,龙头量产平均效率24.5%HJT:已有5GW在产,22年规划超9GW,龙头量产平均效率24.5%IBC:已有0.2GW在产,22年规划超8.5GW,龙头量产平均效率24% 结论:结论:短期N型TOPCon与P型IBC或为较具性价比选择,中期各路线共存(HJT提效潜力大,其他两种成本低),长期或将向TBC&HBC转型WWkXiV8ZqUqVpOtRsR6
5、McM6MsQmMmOnPeRpPsRlOmOnObRoOxOuOnPnRvPsRmQ3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2、新电池技术会带来怎么样的产业链变化新电池技术会带来怎么样的产业链变化 电池电池(1)TOPCon:可沿用部分PERC产线,增加隧穿氧化层和掺杂多晶硅层,主要有LP制备多晶硅膜+扩散、LP制备多晶硅膜+离子注入、PE制备多晶硅膜+原位掺杂三种方式(2)HJT:全新产线但工艺流程简洁,增加本征非晶硅钝化层和异质结结构;非晶硅镀膜技术有PECVD和CAT-CVD两种路线,透明导电膜(TCO)镀制也有PVD和RPD两种路线;低温银浆亟需国产化,HJT对银浆需求量大增;TCO
6、镀膜需求增加,带动靶材需求高增(3)IBC:增加背面掩膜、开槽等图形化处理工艺,可结合TOPCon、HJT形成效率更高的TBC、HBC电池。 硅片:硅片:(1)参数:参数:不同技术对硅片性能参数、厚度要求不一,如TOPCon要相对(较其他技术)低的电阻率和少子寿命,IBC要高电阻率和少子寿命(2)拉晶:拉晶:石英坩埚&碳碳热场纯度要求提升,单炉耗量增加(3)切片:切片:金刚线继续向细线化方向发展,或有钨丝替代钢丝的技术变革 组件:组件:(1)焊接:焊接:设备:单面焊接,或采用新的串焊机材料:IBC电极位置变化需降低应力,或采用低温导电胶或导电背板的封装方式(2)胶膜:胶膜:N型电池对阻水性要求
7、高,POE/EPE抗PID性能优异,渗透率或提升4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3、技术变革期的投资思路技术变革期的投资思路 投资维度1:短期看业绩释放顺序,设备新辅材电池组件老辅材 投资维度2:中期看业绩弹性,设备新辅材电池组件老辅材 投资维度3:长期看业绩持续性,老辅材组件设备新辅材电池综合前述对短综合前述对短、中中、长期的业绩变化情况分析长期的业绩变化情况分析,我们重点推荐电池组件设备我们重点推荐电池组件设备、电池组件电池组件、新辅材企业新辅材企业。设备企业:设备企业:兼具业绩弹性和长期较好格局,重点推荐【捷佳伟创】(TOPCon)、【迈为股份】(HJT)、【帝尔激光】(IBC)
8、 ;电池组件企业:电池组件企业:短期享受超额利润,长期凭组件格局优化获取业绩持续性,重点推荐有先发优势的【隆基股份】( HPBC )、【晶科能源】(TOPCon) 、【通威股份】(HJT),建议关注【中来股份】(TOPCon)、【钧达股份】(TOPCon)、【爱旭股份】(IBC)。新增辅材企业:新增辅材企业:HJT中用到的低温银浆、靶材和IBC中用到的导电胶等一般是从0到1,弹性大但长期发展和竞争格局不清晰,关注【聚和股份】(TOPCon&HJT)、【帝科股份】(HJT&IBC)、 【苏州固锝】(HJT)。风险提示风险提示 :下游需求不及预期,政策落地不及预期,全球贸易摩擦带来风险,测算仅供参
9、考,行业竞争程度超预期。1、电池技术变革大幕拉开、电池技术变革大幕拉开,三,三大结构前景如何大结构前景如何如何提效:IBC(叠加结构) TOPCon(双面)HJTTOPCon(双面理论效率极限28.7%):实现无需开孔的钝化接触;未来可升级POLO结构HJT (理论效率极限28.4%) :异质结增加PN结势垒高度;未来可进行微晶化IBC (叠加POLO结构后效率或达29.1%+) :减少光照遮挡损失,未来可叠加TOPCon或HJT怎么降本:IBC(P型简化结构) TOPCon(单面)HJTTOPCon:降银耗、薄片化HJT:低温银浆国产化、降银耗、薄片化、设备降本IBC:掩膜工艺优化、薄片化、
10、设备降本量产进展:TOPCon(单面)IBC(P型简化结构)HJTTOPCon:已有29GW,规划42GW+;龙头量产平均效率24.5%HJT:已有5GW,规划9GW+;龙头量产平均效率24.5%IBC:已有0.2GW,规划8.5GW;龙头量产平均效率24%结论:短期N型TOPCon与P型IBC或为较具性价比选择,中期TOPCon、HJT、IBC共存,长期或将向TBC&HBC转型5请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明6缘起:降本增效永恒主题,技术变革已经开始缘起:降本增效永恒主题,技术变革已经开始 光伏行业的第一性原理为降低度电成本光伏行业的第一性原理为降低度电成本,因此电池环节是否发生技术
11、变革以及何时发生技术变革均由降本增效速度决定,从PERC的渗透率提升历史可以看出,新老技术的交替发生在老技术降本增效速度放缓而新技术效率快速提升时新老技术的交替发生在老技术降本增效速度放缓而新技术效率快速提升时,凭更高的效率,新技术可摊薄BOS成本(电池成本不足1元/W,但装机成本中扣除电池还有约3元/W,这部分成本可随效率提升而降低),在此期间在此期间,行业格局或将重塑行业格局或将重塑。 近两年来,PERC的量产效率逼近实验室效率极限24.06%,且提效速度开始放缓(2021年较2020年平均效率仅提升0.3pct),因此各企业均十分重视下一代技术的研发,目前主流的三种分别为TOPCon(T
12、unnel Oxide Passivated Contact,隧穿氧化钝化接触)、HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer,异质结)、IBC(InterdigitatedBack Contact,交指式背接触太阳电池)。数据来源: N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究_鲁贵林,CPIA,天风证券研究所图:不同电池技术渗透率变化趋势图:不同电池技术渗透率变化趋势图:不同电池平均转换效率变化趋势图:不同电池平均转换效率变化趋势15.00%17.00%19.00%21.00%23.00%25.00%27.00%20014201520
13、0023202520272030多晶单晶BSF黑硅多晶P型PERC多晶黑硅P型PERC铸锭单晶P型 PERC单晶N型 TOPConN型 异质结N型 背接触PERC电池带电池带来效率提升来效率提升N型电池未来型电池未来将成为主流将成为主流87.8%83.0%60.0%31.5%8.8%5.0%9.0%11.4%33.5%65.0%86.4%91.2%3.2%5.6%6.5%3.5%4.8%3.8%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2001920202021BSFPERC其他7三种技术路线的原理对比三
14、种技术路线的原理对比HJT&TOPCon减小电学损失,减小电学损失,IBC减小光学损失减小光学损失数据来源:Nature,影响晶体硅太阳能电池片效率的因素分析及改善措施_张希堂,天风证券研究所 光伏电池最核心的结构是光伏电池最核心的结构是PN结和电极结和电极,从光照到电流传输出去,中间会经历光学损失(光被电池前表面反射、长波长光未被吸收、正面电极造成的阴影遮挡)和电学损失(正负电荷结合(即复合)、存在金属电极和半导体接触或金属栅线和半导体接触的额外电阻),进而降低效率。 为降低光学损失,可增加减反层(部分材料还可兼具降低电学损失的功能)、陷光层等结构,也可将正面的主栅放到背面,形成背接触(IB
15、C等)电池。 为降低电学损失,可进行“钝化”,即通过提高硅片质量或改善电极接触方案,来减少电荷与载流子的复合,当前主要采用的方法包括:采用本征非晶硅+掺杂非晶硅进行电子和空穴选择的HJT,采用二氧化硅+掺杂多晶硅的方式进行电子和空穴选择的TOPCon。而若采用本征非晶硅+掺杂非晶硅进行空穴的选择,用二氧化硅+掺杂多晶硅的方式进行电子的选择,则理论效率极限可达28.9%。图:普通太阳能电池多种损失机制图:普通太阳能电池多种损失机制图:图:PERC、HJT与与TOPCon用不同的钝化方式组合带来不同的电池转换效率用不同的钝化方式组合带来不同的电池转换效率图:图:IBC电池通过降低光学损失来提升效率
16、电池通过降低光学损失来提升效率8如何提效:如何提效:TOPCon在在PERC基础上增加钝化层,未来可做选择性发射极、基础上增加钝化层,未来可做选择性发射极、POLO结构提效结构提效 当前主流的电池技术为P型(在P型硅片上沉积N型半导体材料),由于N型(在N型硅片上沉积P型半导体材料)电池通过电子导电而P型通过空穴导电,电子导电天然效率更高,且N型电池的温度系数低,高温下发电量高,因此未来的趋势是N型电池。在电池结构上,N型的正面与P型的背面类似(如各减反钝化层、电极等)。 与与PERC相比相比,TOPCon主要增加了一层极薄的氧化硅层和掺杂多晶主要增加了一层极薄的氧化硅层和掺杂多晶硅薄层硅薄层
17、,其中氧化硅层利用量子隧穿效应,实现电极不接触硅片就完成电流传输,降低电极处复合造成的效率损失,掺杂的多晶硅层可进一步降低表面复合造成的效率损失,提高电池效率。 往未来看,TOPCon可以做选择性发射极或POLO结构进行提效(理论效率极限28.7%) ,目前中来已经在做相关尝试。数据来源:影响晶体硅太阳能电池片效率的因素分析及改善措施_张希堂, TOPCon型N-PERT双面太阳电池工艺技术的研究_吕欣,光伏们、全球光伏、拉普拉斯公众号,图:图:PERC电池结构电池结构图:图:TOPCon电池升级方向电池升级方向图:图:TOPCon电池结构电池结构9如何提效:如何提效:HJT将将PN结改为异质
18、结以降低复合损失,未来可微晶化提效结改为异质结以降低复合损失,未来可微晶化提效 与与PERC相比相比,HJT的主要变化在于将正面的的主要变化在于将正面的N型晶硅层换成非晶硅型晶硅层换成非晶硅,并用N型硅片和非晶硅组成PN结,降低PN结处的复合损失;同时为得到更好的钝化效果,在晶硅和非晶硅之间增加一层本征非晶硅在晶硅和非晶硅之间增加一层本征非晶硅。 往未来看,HJT可以进行双面微晶化(增加隧穿层,降低复合)取代本征非晶硅,同时靶材增加种子层等来进一步提效至25%以上,当前实验室效率记录26.3%就由隆基通过这一路线实现,东方日升、华晟、金刚玻璃均在进行量产探索。数据来源: 东方日升,金刚玻璃,华
19、晟新能源公众号,N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究_鲁贵林,PV-Tech,电子通,中科院电工所,天风证券图:图:HJT电池结构电池结构图:图:HJT提效路线提效路线图:同质图:同质PN结和异质结和异质PN结结10如何提效:如何提效:IBC将电极背置减少光学损失,未来可叠加其他技术提效将电极背置减少光学损失,未来可叠加其他技术提效 与与PERC相比相比,IBC电池将主栅电极置于背面电池将主栅电极置于背面,对入射光几乎零遮挡,可单独优化光学设计和电学设计,增加光的吸收利用的同时减少表面复合损失,同时金属电极全放在背面同时金属电极全放在背面,可以加粗电极减小串联电阻,降低电学损失,进一步提升效率。
20、 往未来看,IBC可与TOPCon、HJT等结构相结合形成效率更高的TBC、HBC电池,长期还可结合钙钛矿制备叠层电池,理论效率30%以上,发展前景广阔。由于工艺复杂(为实现电极背置需要增加掩膜、激光等多道工序),目前主要是爱旭、普乐新能源等在探索HBC路线。数据来源: 2020年中国光伏技术发展报告晶体硅太阳电池研究进展(8) , IBC太阳电池技术的研究进展_席珍珍;吴翔;屈小勇;郭永刚,普乐科技POPSOLAR公众号, N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究_鲁贵林,天风证券研究所图:经典图:经典IBC电池结构电池结构图:图:HBC电池结构电池结构图:图:TBC电池结构电池结构11降本方向:
21、降本方向:TOPCon银浆成本占比高,银浆成本占比高,HJT银浆、折旧、靶材占比高,银浆、折旧、靶材占比高,IBC折旧成本占比高折旧成本占比高 从成本构成看,TOPCon的良率、银浆成本对电池组件成本影响最大,分别在6、4分/W,HJT的银浆、CTM、良率、折旧、靶材对电池组件成本影响大,分别在12、5、4、2、2分/W,IBC的良率、折旧、电力成本对电池组件成本影响最大,分别在9、2、2分/W。 良率:TOPCon的难点在于隧穿氧化层的制作,IBC的难点在于隧穿氧化层的制作以及多道工序的配合。 银浆:由于N型电池的工作机制与型电池的工作机制与P型不同型不同,为达到相同电学性能需要更多银浆,且
22、N型电池双面率高,正背面都需要银浆,因此银浆成本明显高于银浆成本明显高于PERC。 折旧:由于HJT的镀膜设备复杂,IBC需增加激光和掩膜设备,因此N型电池设备的初始投资较PERC均较高,单GW设备投资额大致在PERC的2倍。 CTM:HJT组件存在此问题,由于电池制作的低温工艺与部分组件切割的激光工艺不兼容,导致电池到组件存在效率损失。 靶材: HJT组件存在此问题, 主要是HJT须使用靶材来增强导电膜的导电性。数据来源: 帝科股份,摩尔光伏,PV-Tech,pvinfolink,贺利氏光伏,CPIA,盖锡咨询,索比咨询,中来股份, SOLARZOOM公众号,天风证券研究所图:四种电池路线的
23、成本构成测算(单位:元图:四种电池路线的成本构成测算(单位:元/W)PERCTOPConHJTIBC硅片硅片0.77 0.76 0.74 0.72 银浆银浆0.06 0.10 0.18 0.05 设备折旧设备折旧0.02 0.02 0.04 0.04 人工人工0.01 0.02 0.02 0.02 电电0.02 0.01 0.02 0.04 化学试剂化学试剂0.02 0.04 0.04 0.04 靶材靶材0.00 0.00 0.020.00 其他其他0.03 0.03 0.03 0.03 电池期间费用电池期间费用0.07 0.07 0.07 0.07 电池全成本(良率电池全成本(良率100%)
24、1.00 1.04 1.151.01 电池全成本(实际良率)电池全成本(实际良率)1.01 1.10 1.191.10 组件非硅成本组件非硅成本0.55 0.55 0.55 0.55 组件期间费用组件期间费用0.15 0.15 0.15 0.15 组件全成本(组件全成本(CTM100%)1.71 1.80 1.89 1.80 组件全成本(实际组件全成本(实际CTM)1.72 1.82 1.93 1.82 逆变器等按逆变器等按W计算的成本计算的成本0.35 0.35 0.35 0.35 土地等按面积计算的成本土地等按面积计算的成本2.00 1.91 1.93 1.90 装机成本装机成本4.07
25、4.09 4.224.07 不同电池技术成本测算假设PERC(P型)TOPCon(N型)HJT(N型)IBC(P型)量产平均效率23.30%24.50%24.50%24.50%良率99%95%97%92%单片电池功率(W)7.69 8.09 8.09 8.09 CTM99.0%98.5%97.50%99.0%单片组件功率(W)7.62 7.97 7.89 8.01 厚度(微米)0图:成本测算假设条件图:成本测算假设条件12降本潜力:效率、良率、降本潜力:效率、良率、CTM每提升每提升1pct,分别可降本,分别可降本12、1、4分,硅片减薄分,硅片减薄10,降本,降本2分分
26、 对三种电池新技术路线进行敏感性分析,发现良率每提升1pct,可降低装机成本1分/W,效率每提升1pct,可降低装机成本12分/W,CTM每提升1pct,可降低装机成本3-4分/W,硅片厚度每减薄10微米,可降低装机成本2-3分/W。 相对理想情况下,PERC、TOPCon、HJT、IBC四种技术的效率分别提升至23.8、26、27、25.5%,良率分别提升至99、97、99、95%,CTM分别提升至99.5、99、98、100%,硅片厚度分别减薄至150、130、90、130微米,则四种技术的装机成本分别在3.99、3.81、3.77、3.82元/W,因此三种新技术未来均可三种新技术未来均可
27、实现装机成本较实现装机成本较PERC的大幅降低的大幅降低。数据来源:贺利氏光伏,CPIA,盖锡咨询,索比咨询,中来股份, SOLARZOOM公众号,天风证券研究所图:三种电池路线的装机成本与电池效率、良率敏感性分析图:三种电池路线的装机成本与电池效率、良率敏感性分析图:三种电池路线的成本结构(仅图:三种电池路线的成本结构(仅IBC为为P型)型)TOPCon良率95%96%97%98%效率24.0%4.15 4.13 4.12 4.11 24.5%4.09 4.07 4.06 4.05 25.0%4.03 4.02 4.01 3.99 25.5%3.97 3.96 3.95 3.94 HJT良率
28、96%97%98%99%效率24.0%4.29 4.28 4.26 4.25 24.5%4.23 4.22 4.20 4.19 25.0%4.17 4.16 4.14 4.13 25.5%4.11 4.10 4.09 4.08 P型IBC良率90%92%94%96%效率24.0%4.15 4.13 4.10 4.08 24.5%4.09 4.07 4.05 4.02 25.0%4.04 4.01 3.99 3.97 25.5%3.98 3.96 3.94 3.91 TOPConCTM98.0%98.5%99.0%99.5%硅片厚度(微米)130 4.03 4.01 3.99 3.98 140
29、4.06 4.04 4.02 4.00 150 4.08 4.06 4.04 4.02 160 4.10 4.09 4.07 4.05 HJTCTM97.0%97.5%98.0%98.5%硅片厚度(微米)90 4.09 4.07 4.05 4.03 110 4.14 4.12 4.10 4.08 130 4.19 4.17 4.15 4.13 150 4.24 4.22 4.20 4.18 P型IBCCTM98.5%99.0%99.5%100.0%硅片厚度(微米)120 3.99 3.97 3.96 3.94 130 4.02 4.00 3.98 3.96 140 4.04 4.02 4.00
30、 3.98 150 4.06 4.05 4.03 4.01 理想情况下不同电池技术成本测算假设PERCTOPConHJTIBC量产平均效率23.80%26.00%27.00%25.50%良率99%97%99%95%单片电池功率(W)7.86 8.58 8.91 8.42 CTM99.5%99.0%98.00%100.0%单片组件功率(W)7.82 8.50 8.74 8.42 厚度(微米)图:相对理想状况下成本测算假设条件图:相对理想状况下成本测算假设条件13降本方式:积累数据提升良率,多主栅、电镀铜降银,薄片化降硅成本,设备国产化降折旧降本方式:积累数据提升良率,多主栅
31、、电镀铜降银,薄片化降硅成本,设备国产化降折旧 往未来看往未来看,前述影响成本的良率前述影响成本的良率、银浆银浆、折旧折旧、CTM、靶材等因素均有持续改善空间靶材等因素均有持续改善空间,叠加效率的不断提升叠加效率的不断提升,替代替代PERC已成定局已成定局。 良率:TOPCon的隧穿氧化层和掺杂多晶硅制备、IBC的电极结构制作是良率提升的主要难点,可通过持续的量产实践测试进行提升。若IBC的良率未来提升至与TOPCon接近的水平,则有望成为较具性价比的电池路线。 银浆:TOPCon未来可通过多主栅、银铝浆的使用等方式降低银耗,而HJT需要使用低温银浆,但低温银浆及其上游低温银粉的国产化率低,因
32、此未来降本方向包括低温银浆的国产化、多主栅&SWCT(5BB电池片的银浆耗量300mg/片,MBB80低迁移率较高低离子轰击优异结晶特性优异短路电流技术未成熟ICO130低23电池电池-IBC:工艺复杂难度较大,需增加背面掩膜、激光开槽等图形化处理设备:工艺复杂难度较大,需增加背面掩膜、激光开槽等图形化处理设备 IBC电极背置,需用到掩膜工艺,对图形化及分辨率有一定要求,增加背面掩膜、开槽等图形化处理设备(主要是激光设备),而TBC、HBC则在此基础上叠加TOPCon钝化结构制备或HJT非晶硅钝化层与异质结结构制备工艺与设备。 掩膜可通过掩膜可通过PECVD等常规镀膜设备实现等常规镀膜设备实现
33、,图形化则需光刻机或激光消融设备图形化则需光刻机或激光消融设备。光刻成本过高难量产,激光消融设备可以相对低成本实现图形化开槽。 此外此外,IBC电池对掺杂设备精度要求提高电池对掺杂设备精度要求提高,可使用离子注入方案可使用离子注入方案,但成本较高。 IBC激光设备目前正逐步实现国产化,帝尔激光已有相关产品。数据来源:IBC太阳电池技术的研究进展_席珍珍;吴翔;屈小勇;郭永刚,普乐科技POPSOLAR公众号,N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究_鲁贵林、2020年中晶体硅太阳电池研究进展(8),中国光学,天风证券研究所图:经典图:经典IBC工艺流程工艺流程图:图:TBC工艺流程工艺流程图:图:HB
34、C工艺流程工艺流程清洗制绒清洗制绒激光开槽激光开槽硼掺杂非晶硅硼掺杂非晶硅(背面背面)刻蚀刻蚀丝网印刷丝网印刷银浆固化银浆固化光注入光注入测试分选测试分选本征氢化非晶硅本征氢化非晶硅(正面正面)减反射膜减反射膜(正面正面)本征氢化非晶硅本征氢化非晶硅(背面背面)掩膜掩膜本征氢化非晶硅本征氢化非晶硅(背面背面)磷掺杂非晶硅磷掺杂非晶硅(背面背面)刻蚀刻蚀透明导电膜透明导电膜(背面背面)激光开槽激光开槽(PNPN隔离隔离)清洗制绒清洗制绒隧穿隧穿+P+P掺杂多晶硅掺杂多晶硅掩膜掩膜激光开槽激光开槽硼掺杂非晶硅硼掺杂非晶硅刻蚀刻蚀SiOSiOx x钝化钝化沉积减反层沉积减反层激光开槽激光开槽(PNP
35、N隔离隔离)丝网印刷丝网印刷烧结烧结光注入光注入测试分选测试分选清洗制绒清洗制绒磷扩散磷扩散SiNSiNx x掩膜掩膜激光开槽激光开槽清洗清洗硼扩散硼扩散刻蚀刻蚀正正、背面背面SiNSiNx x镀膜镀膜丝网印刷烧结丝网印刷烧结测试分选测试分选设备设备优点优点缺点缺点国内厂商国内厂商离子离子注入注入有控制精度高、扩散均匀性好。设备昂贵,产能低,易 造 成 晶 格 损 伤。凯世通(万业)激光激光消融消融相对低成本实现图形化。损伤硅片;影响接触方阻;生产效率低帝尔激光、大族激光表:离子注入与激光设备表:离子注入与激光设备24硅片硅片-参数要求:掺杂元素均匀、少子寿命更高、碳氧含量更低、硅片厚度更薄参
36、数要求:掺杂元素均匀、少子寿命更高、碳氧含量更低、硅片厚度更薄 N型硅片的产品参数要求有所提高,如掺杂元素更均匀、少子寿命更高、碳氧含量更低、硅片厚度更薄,且不同技术间要求存在差异,为达成上述参数要求,则需要硅片企业在拉晶与切片工艺端做优化,同时使用更纯的硅料(电子II级以上,目前国内龙头硅料厂均可供应,但品质略逊于进口硅料)、石英坩埚、热场,更细的金刚线。 首先看工艺调整。在拉晶端企业需:1)提高掺杂均匀性,主要系P型掺硼,N型掺磷,硼在硅中分凝系数为0.8,大于大于磷的0.35,因此P型硅棒掺杂元素分布均匀性更易控制。2)提升控制能力以增加单炉总投料量,投料量增加会导致熔体高度增加、自然对
37、流增强,固液生长界面温度波动更加剧烈,引发缺陷影响少子寿命,能否在保证品质的同时增加投料量成为硅片企业的竞争关键,隆基、中环等龙头企业具有先发优势。 在切片端,当前量产的P型硅片在165m,N型电池组件端的变化使其减薄潜力较P型更大,可能会影响碎片率与电池效率。如下图所示,随着硅片厚度降低,电池效率从缓慢降低到快速降低,因此硅片企业需掌握平衡,隆基、中环等龙头企业同样,硅片具有先发优势。数据来源:中国国家标准化管理委员会,宁夏隆基系统标准化培训教育课件,TOPCon型N-PERT双面太阳电池工艺技术的研究, HIT太阳能电池性能的模拟计算,PSS异质结IBC太阳电池性能模拟与分析,高效N型背接
38、触太阳电池工艺研究_董鹏,N型单晶硅少子寿命对高效晶硅电池效率影响的研究_刘金颖,少子寿命跟踪在异质结电池生产中的应用_李表:不同厚度下电池效率变化表:不同厚度下电池效率变化图:电子级多晶硅标准远高于太阳能特级多晶硅图:电子级多晶硅标准远高于太阳能特级多晶硅TOPConHJTIBC标准标准GB_T 12963-2014GBT 25074-2017分类分类电子电子1级级电子电子2级级电子电子3级级太阳能特级太阳能特级施主杂质浓度/10-9(ppba)0.150.250.300.68受主杂质浓度/10-9(ppba)0.050.080.100.26少子寿命/(s)300碳浓度
39、/(atoms/cm3)4.010151.010161.510162.01016氧浓度/(atoms/cm3)1.01016-0.21017基体金属杂质含量/10-9(g)1.01.52.015表面金属杂质含量/10-9(g)5.510.51530少子寿命电阻率Topcon0.7ms1/cmHJT2ms1-7/cmIBC2ms3-20/cm表:不同电池技术对硅片要求不同表:不同电池技术对硅片要求不同25硅片硅片-拉晶:热场、石英坩埚需要提升纯度,耗量增加;金刚线需更细,或有母线材料替代拉晶:热场、石英坩埚需要提升纯度,耗量增加;金刚线需更细,或有母线材料替代 其次看材料端其次看材料端。(1)石
40、英坩埚:石英坩埚:由于石英坩埚在拉晶过程中直接接触硅液,所以石英坩埚的纯度会直接影响硅棒的纯度,需要由纯度更高的石英砂制备。同时,为了防止坩埚加热时间过长涂层脱落引入碳氧杂质,需及时更换坩埚减少拉棒过程中引入杂质的机率,一般情况下N型提拉次数从P型的5次减少至3次。所以N型硅片对石英坩埚的纯度要求更高,耗量更大。 (2)碳碳热场:碳碳热场:相比P型灰分200ppm,N型硅片对热场纯度的要求为灰分新辅材电池组件老辅材投资维度2:中期看业绩弹性,设备新辅材电池组件老辅材投资维度3:长期看业绩持续性,老辅材组件设备电池新辅材重点推荐兼具业绩弹性和长期较好格局的设备企业【捷佳伟创】(TOPCon)、【
41、迈为股份】(HJT)、【帝尔激光】(IBC),建议关注【奥特维】;其次重点推荐有先发优势的【隆基股份】( HPBC )、【晶科能源】 (TOPCon) 、【通威股份】(HJT),建议关注【中来股份】(TOPCon)、【钧达股份】(TOPCon)、【爱旭股份】(IBC);最后建议关注HJT中用到的低温银浆企业【聚和股份】、【帝科股份】 、【苏州固锝】,银粉企业【连城数控】。29请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明30投资维度投资维度1:短期看业绩释放顺序,设备:短期看业绩释放顺序,设备新辅材新辅材电池组件电池组件老辅材老辅材数据来源:天风证券研究所 短期来看短期来看,能够率先释放业绩的环节是更
42、好的投资选择能够率先释放业绩的环节是更好的投资选择,而设备企业将最先受益于技术变化,其次为实验中不断调整的各类新增辅材,如低温银浆、靶材、导电胶等,接着是率先进行中试和量产的电池组件企业,最后是大规模量产后,会对金刚线、石英坩埚、碳碳热场等原有辅材的单耗或单价产生一定影响。 因此我们认为对于尚未规模量产的技术路线对于尚未规模量产的技术路线,业绩最先受益的是设备公司;而若开始规模量产业绩最先受益的是设备公司;而若开始规模量产,则银浆则银浆&银粉银粉、靶材靶材、导电胶等新增辅导电胶等新增辅材的业绩将快速释放;到了技术路线确定的时间点材的业绩将快速释放;到了技术路线确定的时间点,领先的电池组件企业凭
43、技术优势可获取超额收益领先的电池组件企业凭技术优势可获取超额收益,相关辅材也可得到一定的盈利改相关辅材也可得到一定的盈利改善善。规模量产前:设备(主要起变化的)规模量产中:银浆、靶材(HJT)、导电胶(IBC)规模量产后:电池(先发)组件规模量产后:金刚线石英坩埚碳碳热场图:电池技术变革下各环节业绩释放顺序图:电池技术变革下各环节业绩释放顺序31投资维度投资维度2:中期看业绩弹性,设备:中期看业绩弹性,设备新辅材新辅材电池组件电池组件老辅材老辅材数据来源:Wind,美畅官网,光伏新说公众号,索比光伏网,天风证券研究所 往中期看往中期看,在不同技术路线下,产业链不同环节的业绩弹性存在差异,看好既
44、定路线下业绩弹性大的环节看好既定路线下业绩弹性大的环节。 如下表所示,在对各环节的价格、毛利率水平做一假设后,可计算得到各环节毛利润变动情况,显然,设备设备、银浆银粉银浆银粉&HJT的靶材的靶材&IBC的导电胶的导电胶(三者统称为新辅材三者统称为新辅材,一旦下游规模使用一旦下游规模使用,就可实现量利双升就可实现量利双升)、电池企业的业绩弹性最大电池企业的业绩弹性最大,金刚线金刚线、组件组件(新技术有学习曲新技术有学习曲线线,会使得各企业出现差异化竞争会使得各企业出现差异化竞争,从而提升头部一体化企业盈利水平从而提升头部一体化企业盈利水平)企业其次企业其次,另外,石英坩埚、碳碳热场也有一定的业绩
45、弹性。图:电池技术变革下产业链价值量变化情况汇总图:电池技术变革下产业链价值量变化情况汇总各技术路线对应产业链价值量变化一览单位:元/WPERCTOPConHJTIBC备注标的硅片0.77 0.76 0.74 0.72 按500GW计算量中环股份电池1.01 1.10 1.191.10 按500GW计算量通威、爱旭组件1.72 1.82 1.93 1.82 按500GW计算量晶科、隆基、中来、日升银浆0.06 0.10 0.18 0.05 按500GW计算量帝科、聚和设备1.942.243.65按老50、新100GW计算量迈为、捷佳、帝尔、连城金刚线0.02 0.02 0.02 0.02 按0
46、.4m/W、0.5m/W计算量美畅股份碳碳热场0.03 0.03 0.03 0.03 按0.03元/W计算,N型提升8%金博股份市场规模市场规模增幅单位:亿元PERCTOPConHJTIBCTOPConHJTIBC硅片3854 3791 3676 3610 -2%-5%-6%电池5037 5484 5929 5497 9%18%9%组件8624 9121 9670 9088 6%12%5%银浆282 477 876 268 69%210%-5%设备97 220 400 365 127%312%276%金刚线88 111 111 111 25%25%25%碳碳热场150 162 162 162
47、8%8%8%毛利率毛利润增幅单位:亿元PERCTOPConHJTIBCTOPConHJTIBC硅片20%22%22%22%8%5%3%电池12%20%20%20%81%96%82%组件15%18%18%18%27%35%26%银浆15%15%18%16%69%273%1%设备35%45%50%50%192%489%438%金刚线50%55%60%55%38%50%38%碳碳热场55%60%60%60%18%18%18%32投资维度投资维度3:长期看业绩持续性,老辅材:长期看业绩持续性,老辅材组件组件设备设备电池电池新辅材新辅材数据来源:CPIA,Wind,北极星太阳能光伏网,美畅股份招股书,恒
48、星科技20年报,PV-tech,天风证券研究所 长期来看长期来看,当技术路线被广泛认可后,环节的竞争格局将决定其超额收益的可持续性环节的竞争格局将决定其超额收益的可持续性。 金刚线金刚线、石英坩埚石英坩埚、碳碳热场碳碳热场龙头较二线企业的领先优势较大,大多经历数轮淘汰而保持较高份额,竞争格局最优竞争格局最优。 组件环节组件环节近几年集中度明显提升,龙头在产业链中的地位仍在加强,凭一体化、品牌渠道以及供应链管理能力打造更强竞争力,竞争竞争格局其次格局其次。 设备企业设备企业多为经历上一轮PERC的技术变革后脱颖而出的,研发能力与先发优势较强,竞争格局也较好竞争格局也较好。 专业电池企业在技术变革
49、初期充分受益,而在技术扩散后则受制于格局均较好的上下游,难以延续超额收益。 最后是新增辅材如银浆&银粉、靶材、导电胶环节,由于尚处行业发展早期,最终的方案选择和行业竞争格局还不清晰,存在被淘汰的风险。2000020First Solar英利英利晶澳晶澳晶澳天合光能通威通威通威晶澳First Solar天合光能英利天合光能天合光能晶澳韩华晶澳隆基无锡尚德无锡尚德晶澳天合光能韩华韩华韩华天合光能隆基爱旭英利天合光能台湾新日光台湾茂迪 台湾茂迪晶科阿特斯晶澳太阳能韩华晶澳天合光能阿特斯晶科韩华晶科台湾茂迪晶科晶科爱旭晶科台湾茂迪晶澳台
50、湾茂迪新日光英利英利通威阿特斯天合光能天合台湾昱晶夏普韩华晶科台湾新日光尚德尚德隆基绿能晶科润阳台湾新日光韩华台湾昱晶 台湾昱晶阿特斯通威爱旭爱旭阿特斯韩华阿特斯Sunpower阿特斯阿特斯顺风阿特斯台湾茂迪联合再生能源URE东方日升阿特斯2017市占率市占率2018市占率市占率2019市占率市占率2020市占率市占率美畅股份20%美畅股份45%美畅新材38%美畅股份48%岱勒新材7%东尼电子11%高测股份10%高测股份9%东尼电子6%高测股份6%岱勒新材6%三超新材5%三超新材4%岱勒新材5%三超新材3%恒星科技5%高测股份2%三超新材4%东尼电子3%岱勒新材5%表:表:2011年以来电池出