2018年全球光伏設(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可的清潔能源，近年來發(fā)展十分迅猛。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2018年中國光伏新增裝機容量44.1GW，光伏累計裝機達到了174.6GW。而2018年全球光伏新增裝機約為104GW，累計裝機容量達506GW。2018年中國新增裝機容量占全球的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。

2000-2018年全球、中國累計裝機容量及增速（單位：GW）

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    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)生經(jīng)濟效應(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到60%以上；而中國這一數(shù)字達到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)費等其他費用。未來平價上網(wǎng)的進程，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。

2011-2018.7光伏組件價格走勢（單位：美元/W）

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    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)計絕對值下降空間不大；因此未來要實現(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)進步，使得系統(tǒng)發(fā)電小時數(shù)大幅提高，從而實現(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。

2013-2018年全球光伏設(shè)備市場規(guī)模及增速（單位：GW）

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    回顧光伏行業(yè)的發(fā)展，核心始終是通過技術(shù)進步推動度電成本降低，達到平價上網(wǎng)的目的。從金剛線切割革命到PERC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電池已成標配，同時新一代光伏電池片技術(shù)也正在展望。

2018年國內(nèi)光伏設(shè)備公司排行

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    目前光伏電池片生產(chǎn)工藝主要包括制絨清洗、擴散制結(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

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    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。

2018年市場主流晶硅太陽能效率水平

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    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，而多晶電池僅為0.5-0.8個百分點。

    由于高低效率電池片之間有合理價差，假設(shè)一塊60片標準組價的封裝成本是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)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。

2018年底各環(huán)節(jié)的有效產(chǎn)能與產(chǎn)量（單位：GW）

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2018-2021年P(guān)ERC電池產(chǎn)能及預(yù)測

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    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。

PERC電池產(chǎn)能較為分散

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2016-2022年下一代N型電池占比逐年提升趨勢

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    2018年P(guān)ERC電池已成標配，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，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Α６壳按笠?guī)模量產(chǎn)瓶頸主要在于設(shè)備成本高，技術(shù)控制難，環(huán)境要求高等。

HIT技術(shù)優(yōu)點及量產(chǎn)瓶頸

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    目前，HIT核心設(shè)備仍主要由國外廠商提供，國產(chǎn)化替代進程處于發(fā)展初期，目前可提供制絨、非晶硅沉積、TCO設(shè)備，預(yù)計于今年年底實現(xiàn)HIT整線設(shè)備全面國產(chǎn)化，并投入客戶端全面進行量產(chǎn)驗證。

    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%，則合理價差大概在0.132元/W。目前，HIT電池進口設(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)濟效應(yīng)。

預(yù)測HIT電池片相對PERC電池每瓦多掙(單位：元/W)

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    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)達國家，HIT高效電池將具有經(jīng)濟性，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)已有經(jīng)濟性，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。

2018年中國7家HIT廠商實際產(chǎn)量（MW）

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    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)能將達到26.4GW，而HIT電池產(chǎn)能將達到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)體級硅材料純度達到9-11個9等級，而光伏只需達到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)體已進入發(fā)展成熟階段，行業(yè)的推動更多來源于先進制程工藝的提升，整個行業(yè)也在進行工藝提升競賽。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)的目標在于通過技術(shù)進步早日實現(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。

2018年光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中國產(chǎn)量占比

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    相比國內(nèi)集成電路進出口逆差金額持續(xù)擴大，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)，下游電池片廠商因為尋求降本，而有動力與國內(nèi)電池片設(shè)備廠商合作研發(fā)實現(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)備毫無疑問是達到平價上網(wǎng)的最有效方法之一。

    光伏是半導(dǎo)體的降維應(yīng)用，兩者的內(nèi)在驅(qū)動力中，技術(shù)進步因素都占據(jù)至關(guān)重要的地位。由于行業(yè)會一直長期發(fā)展下去，因此任何技術(shù)進步帶來的度電成本的降低都將吸引投資商進行設(shè)備的更新，只有這樣才能充分利用效率帶來的回報。因此，就目前大熱的PERC到未來的HIT技術(shù)等，每一輪的技術(shù)更替都會拉動新的電池片設(shè)備需求，同時也會對設(shè)備龍頭公司的技術(shù)領(lǐng)先性進行強化。

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國電池片行業(yè)市場需求預(yù)測及投資未來發(fā)展趨勢報告》