(报告出品方/作者:首创证券,曲小溪)
1光伏设备:需求共振+技术迭代,未来设备端高景气延续
1.1光伏装机超预期,行业高景气延续
光伏装机量高增长,行业景气度延续。国内方面,年1-9月国内光伏新增装机52.6GW,同比增%,其中户用光伏新增装机16.59GW,集中式光伏新增装机17.27GW,工商业分布式光伏新增装机18.74GW。海外方面,年1-9月中国光伏组件出口累计规模达到.5GW,同比增长89%。在硅料价格维持高位背景下,海内外光伏装机需求依然旺盛。随着明年硅料产能释放,硅料价格将逐步回落,未来光伏新增装机需求仍将持续释放。
硅料供需格局改善,硅料价格将迎来拐点。硅料价格从年1月的73元/kg上涨至年10月的元/kg,上涨幅度超过三倍。主要原因是下游需求持续增加,供不应求导致。产业链价格上涨,导致集中式电站装机需求被抑制,年前三季度新增装机中有70%为分布式。年以来,硅料扩产加速,预计今年国内的多晶硅产能将达到万吨,产量突破80万吨。年全球硅料的有效供给约万吨,可支撑GW以上的装机,对应GW的组件产出,新增产能集中在年的下半年投放。随着供需格局改善,硅料价格将回落,下游盈利能力将增强,此前受产业链价格压制的装机需求将复苏。
产业链价格下行,未来海内外装机将超预期。在国内“碳中和、碳达峰”背景下,光伏大基地、整县分布式光伏稳步推进;海外受俄乌事件影响,能源安全和转型备受重视,光伏装机需求大幅提升。未来海内外需求共振,光伏新增装机仍然维持高速增长。CPIA上调全年装机预期,预计年全球装机-GW(此前预期值为-GW),我国光伏新增装机预计85-GW(此前预期值为75-90GW)。
1.2政策利好不断,光伏行业增长中枢上提
1.2.1国内政策梳理:光伏大基地建设+分布式光伏
新能源利好政策密集出台,光伏行业前景广阔。随着双碳目标的提出,光伏逐渐成为能源转型的重要支撑。年3月21日,《“十四五”现代能源体系规划》印发实施,规划提出确保年非化石能源消费比重提高到20%左右,推进建设总规模4.5亿千瓦的大型风电光伏基地,加快分布式新能源发展。国家能源局预计今年新增新能源重点项目将带动太阳能发电投资额同比增长.6%。5月30日,国家发改委、国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,方案提出,要实现到年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的目标,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。6月1日,国家发改委等九部门共同印发《“十四五”可再生能源发展规划》,提出了年远景目标,同时锚定碳达峰、碳中和与年远景目标,按照年非化石能源消费占比20%左右任务要求,提出了十四五期间四大发展目标。
风电大基地建设加快推进。1年11?,国家发改委和国家能源局联合发布了《第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设项目清单的通知》,其中共涉及19个省,总规模97.05GW。年2月,国家发展改革委、国家能源局发布关于印发《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》的通知,提出到年,规划建设风光基地总装机约GW。截至到11月14日,目前第一批大基地项目已全面开工,部分已建成投产,第二批大基地项目正在陆续开工。大力发展分布式光伏。年6月30日,住建部、发改委联合印发《城乡建设领域碳达峰实施方案》,方案中提出推进建筑太阳能光伏一体化建设,到年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。8月29日,国家发展改革委印发《“十四五”新型城镇化实施方案》,方案中提出要推进生产生活低碳化,锚定碳达峰碳中和目标,推动能源清洁低碳安全高效利用,发展屋顶光伏等分布式能源。各省市“十四五”光伏装机规划出炉,十四五新增光伏装机超GW。从各省规划新增装机目标来看,内蒙古、青海、甘肃、山西体量最大,十四五期间光伏新增装机规划超过30GW。
1.2.2国外政策梳理:欧美光伏行业政策利好不断
美国光伏支持政策较为完善,核心是以税收优惠与减免为核心的财政激励政策。美国光伏扶持政策包括财政激励、管理类政策、财政补贴、本土贸易保护四大类,政策降低了美国光伏投资装机成本。ITC是美国税收抵免政策,该政策驱动了美国光伏产业快速发展。年8月,美国通过《通胀削减法案》,提出将ITC政策延期10年至年,期间ITC抵免将从退坡后的26%上升至30%,到、年分别降至26%和22%。此外还提高了1MW以内光伏项目的抵免额度。该政策未来将刺激美国光伏装机需求。
欧盟重视能源安全,发布“RepowerEU”能源计划。在俄乌冲突背景下,欧洲对能源安全问题日益重视。5月18日,欧盟公布了“RepowerEU”能源计划细则,到年光伏装机量达到GW,是1年底欧盟光伏装机量的两倍,到年光伏装机达到GW;未来五年将投资2亿欧元,将年可再生能源占比将从之前的40%提高到45%。欧洲光伏需求超预期将提升光伏行业景气度,国内光伏产业链未来5年将受益于海外需求增长。德国屋顶光伏税收优惠政策将刺激装机需求。年9月,德国推出屋顶光伏税收优惠。该政策明确,从年开始,任何在单个家庭住宅或商业地产上运行输出功率30千瓦及以下的光伏系统的人将不再需要缴纳发电所得税。德国政府在其《年年度税法》中批准了这项措施。这项免税也适用于15千瓦光伏系统的多户住宅和混合用途房地产。
1.3N型电池经济性显现,技术变革带来增量设备需求
1.3.1PERC仍是主流,未来提效接近极限
P型电池以PREC为代表。PERC技术,即钝化发射极背面接触,从早期的BSF电池升级而来,通过在太阳能电池背面形成钝化层,提升转换效率。PERC电池具有工艺简单,成本较低的特点。在多年发展中目前成为行业的主流选择。1年,新建量产线仍以PERC电池产线为主,PERC电池片市场占比进一步提升至91.2%。
降本增效是光伏行业永恒主题,N型电池接棒PERC电池。PERC电池转换效率的极限为24.5%,1年PERC平均转换效率达到23.1%,未来效率转化提升空间有限。而Topcon和HJT等N型电池理论效率均突破28%。从整体的高效电池材料来看,少数载流子寿命决定电池效率极限。N型单晶比P型单晶先天具有优势,N型电池转换效率高于P型电池。此外,N型电池光致衰减低、弱光响应好、温度系数低、开路电压高、更高的少子寿命等特点。光伏电池片技术迭代快,PERC电池效率提效进度放缓,而N型电池具有效率提升潜力大、投资成本不断降低,目前量产效率已突破24%。本轮光伏技术变革将由P型电池转向N型电池,年以来N型电池进入产业化进程加速推进。随着关键设备国产化,以及耗材用量减少,未来N型电池成本端将打平PERC电池,渗透率将加速提升。
1.3.2TOPCon:与PERC兼容性高,短期经济性高
TOPCon(TunnelOxidePassivatingContacts)即隧穿氧化层钝化接触,由德国Frauhofer太阳能研究所于年首次提出,其核心结构由超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层组成。TOPCon主要是通过解决电池载流子选择钝化接触问题来提高太阳能电池效率。TOPCon电池前表面与常规N型太阳能电池(N-PERT)结构相同,主要区别在电池背面制备一层超薄氧化硅(1-2纳米),接着再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,能有效降低表面复合和金属接触复合。
TOPCon电池转换效率高,未来提效空间大。TOPCon作为N型电池的代表,除了具备N型电池共有的特性外,还具备如下优势:(1)效率提升潜力巨大。钝化接触技术可以使电池表面获得良好的钝化效果,以阻挡少子通过,降低金属接触复合电流,提升电池的开路电压、短路电流和填充因子,从而大幅提升电池光电转换效率,理论极限效率可以达到28.7%。目前TOPCon电池实验室效率达到26.1%,未来提效空间大。(2)与PERC产线兼容性高,改造成本低。目前新建TOPCon产线设备投资额约为2亿元/GW,而基于预留升级机位的PERC产线上升级,因而升级成本约0-万/GW,大大降低了初始设备投资额。TOPCon工艺流程多,核心环节技术门槛高。TOPCon产线70%设备与PERC重叠,它在工艺流程上与PERC的主要差别在于:(1)P型PERC电池采取的是磷扩散工艺,而TOPCon电池采取的是硼扩散,需要增加激光SE设备;(2)增加制备隧穿氧化层的设备,沉积掺杂n+非晶硅或微晶硅层,然后经过退火得到多晶硅。因为生长高质量重掺杂多晶硅用到的工艺不同,目前TOPCon有三种工艺路线。这3种工艺分别为LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺、LPCVD制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺,以及PECVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。
TOPCon成本相比PERC高0.05元,未来仍有降本空间。根据我们测算,目前TOPCon成本比PERC高0.05元。TOPCon成本占比中,硅片价格占比达到了82%,银浆占比7%,折旧和其他占比达到11%。因此未来降本方向主要围绕硅片、减少银浆用量、设备降本、提升良率和效率等方面。(1)硅片薄片化可以降低硅成本。根据晶科能源投资者交流纪要,目前N型硅片厚度约为微米,随着硅片持续减薄,未来硅片成本将降低。(2)银浆用量减少。目前TOPCon双面用银,目前银耗在13mg/W,仍然高于PERC。未来随着SMBB技术的普及,银耗用量将进一步降低。(3)良率和转换效率提升。目前TOPCon良率比PERC低2%,未来随着工艺不断优化,良率将追平PERC。目前TOPCon量产效率在24%-25%之间,未来提效空间大。效率和良率的提升,将提升发电增益。(4)设备投资成本持续降低。目前在激光SE和LPCVD、PECVD等设备环节,设备生产效率和国产化率仍有提升空间,未来随着国产替代和设备技术成熟,成本将不断降低。
TOPCon短期经济性突出,年TOPCon扩产加速。晶科、晶澳、天合、一道、中来、钧达、润阳等均在未来两年均有GW级扩产计划,同时沐邦高科、皇氏集团等新玩家规划产能均达到20GW级别。年以来,国内新增建设和规划中的TOPCon电池产能超过GW。
1.3.3HJT:降本路径较为清晰,未来发展空间大
异质结电池为双面对称结构。N型硅片经过清洗制绒工序后,依次在正面沉积本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和P型非晶硅薄膜(p-a-Si:H),形成光生载流子分离的p-n异质结。在硅片的背面依次沉积本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H),接着在正反两面沉积一层具有导电功能的透明导电薄膜TCO层,作为载流子的传输层,最后通过丝网印刷或者电镀工艺在电池两面制备金属电极,再经过低温固化工艺,形成具有双面对称结构的异质结电池。
异质结电池优势显著,未来发展空间大。异质结电池因为对称的电池结构和制造工艺,具备诸多优势,具体来看:(1)开路电压高,目前异质结电池的开路电压已达mv因而可以获得更高的光电转换效率,年11月隆基绿能发布了26.81%的HJT电池效率世界纪录,量产平均电池片效率突破26%成为可能。(2)采用低温工艺,全流程工艺的温度为℃左右。低温工艺不仅可以降低能耗,而且可以降低电池在制备过程中因温度过高产生的形变和热损伤,实现硅片薄片化空间大。(3)温度系数低。温度系数仅为-0.26%,使得组件在高温环境下性能更稳定。(4)更低的衰减率。由于不存在B-O键,不会出现LID效应,TCO薄膜层具有导电特性,从结构上避免了PID衰减。(5)背面发电增益高。由于异质结天然的双面结构,使得电池双面率最高可以达到95%,单瓦发电量较双面PERC电池高出3%-6%。HJT生产工序少,未来降本空间大。HJT电池的生产工序分为清洗制绒(投资占比10%)、非晶硅沉积设备(PECVD/HWCVD设备,投资占比50%)、透明导电氧化薄膜(PVD或RPD设备,投资占比25%)和丝网印刷设备(投资占比15%)。HJT产线与PERC不兼容,但是工序流程减少,只需要4道。
异质结降本路径清晰,双面微晶等技术提升转换效率。目前电池片成本HJT仍高于PERC,根据我们测算,目前HJT电池片成本为1.28元/W,较PERC高0.16元/W。当前异质结电池成本仍然高于PERC,但是降本路径清晰,主要从设备端和材料端进行降本,同时由于异质结的电池结构,双面微晶和半片等技术也有助于提升异质结效率。目前行业内正在推进的降本措施包括:(1)异质结设备国产化推动单GW设备投资额降低。设备降本主要是两条路径:一是单GW投资额降低。目前HJT设备投资在4.0-4.5亿元/GW,未来随着核心零部件国产化和规模效应增强,年单GW设备投资额将进一步降低。二是设备生产效率提升。PECVD是提升产能的关键设备,目前连续多腔体PECVD成为行业主流。(2)硅片薄片化。硅片在异质结中成本占比最高,因此硅片薄片化可以降低异质结电池成本。目前HJT电池片厚度约为-μm,未来HJT电池片厚度有可能减薄至μm,硅片成本将大幅降低。(3)银耗降低。从目前银浆耗量数据来看,M6硅片已经降低到mg/片,短期随着钢板印刷等技术应用后,可能进一步降到-mg/片。未来随着续银包铜等技术逐渐发展,未来银浆用量有可能降低至mg/片以内。(4)低温银浆国产化。目前低温银浆以进口为主,价格在元/kg。未来随着苏州固锝、帝科股份、聚和股份等国内厂商国产替代加速推进,低温银浆价格将降低超过20%。(5)微晶工艺提升转换效率。微晶硅具备更高的掺杂效率,可提高电导率和开路电压。根据华晟新能源官方