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安博电竞中国官方网站下载地址源达研究报告:技术变革正当时光伏设备前景可期

发布时间:2024-04-19 13:37:20 来源:安博体育登录入口 作者:安博电竞注册

  碳中和背景下,随着光伏技术的进步以及度电成本的大幅下降,叠加能源结构转型的需求,我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW,同比增长40.5%,预计2025年全球光伏新增装机631.4GW,2023-2025年年均复合增速33.1%。在产业链降本增效的驱动下,光伏技术快速迭代,随着全球光伏装机规模持续提升,光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460.0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。

  受益于前些年的扶持政策,光伏需求旺盛,中国光伏厂商不断扩大产能、规模效应明显。同时,伴随新进入者涌入,竞争开始激烈。光伏厂商必须持续开展降本增效研究,提高市场竞争力。光伏硅料、硅片、电池片和组件四大环节的技术路线均朝着高转换效率和低成本方向迭代升级。光伏技术的快速迭代引发了光伏设备的持续升级,涵盖了太阳能电池板、逆变器、材料科技等方面。

  光伏正处于从P型向N型转换的大技术变革环节,短期TOPCon是承接PERC的扩产主力;中期随着HJT、BC电池成本降低,有望持续放量;长期钙钛矿等电池技术研究有望持续取得突破。技术变革过程中,建议把握各个环节核心生产设备的增量投资机会。

  在产业链降本增效的驱动下,光伏技术快速迭代,随着全球光伏装机规模持续提升,光伏设备需求高景气。建议关注具备结构性成长机会的细分环节设备龙头:捷佳伟创,奥特维,晶盛机电,迈为股份。

  光伏设备位于光伏产业链中游。光伏产业链主要包括上游硅料环节、中游硅片、电池片、组件制造环节以及下游集中式、分布式电站,其中光伏设备位于光伏产业链中游。

  光伏制造设备是用于生产太阳能电池和太阳能电池组件的设备。这些设备涵盖了从原材料处理到最终产品组装的整个生产过程,通常包含多晶硅料生产设备、硅片制造设备、光伏电池片制造设备、以及光伏组件制造设备。

  硅片设备单GW投资约1.5-2亿/GW,其中单晶炉价值量占比约65%-70%,切片机占比约15%

  制绒机、清洗机、扩散炉、背钝化设PECVD、烧结丝网印刷机、检测设备、激光开槽机、离子注入机

  降本增效驱动光伏技术快速迭代,技术迭代带来设备持续升级。光伏技术的快速迭代引发了光伏设备的持续升级,涵盖了太阳能电池板、逆变器、材料科技等方面。通过成本降低和性能提升,光伏技术得以更广泛地应用于能源行业,助力可再生能源实现更可持续的发展。

  度看单晶均具备优势,助力单晶占领市场。目前光伏行业主要分单晶和多晶两种晶硅技术路线。从材料性能来看,单晶的电池转换效率要高于多晶的电池转换效率,多晶的量产转换效率一般在18%-20%,而单晶的量产转换效率一般不低于20%,部分公司(隆基绿能、晶澳科技等)的产品已经超过24%的量产转换效率。从成本的角度来看,单晶的切片成本和电池成本均低于多晶,综合成本单晶表现更好,因此目前市场以单晶为主。

  大尺寸硅片可有效摊薄单瓦非硅成本,硅片大尺寸趋势不可逆。2015年前行业里硅片各种尺寸满天飞, 2015年隆基与中环联手定制边长156.75mm的M1、M2硅片, 边距156.75mm逐渐成为单晶硅片的主流尺寸,2018年,业内主流的单晶硅片全部采用M2标准,市占率高达85%。2019年M6(边距166mm)、G12(边距210mm)相继推出,2021年182mm和210mm尺寸占比增长至45%,未来其占比仍将快速扩大。

  电池片技术百花齐放,朝高转换效率和低成本升级。现有的电池片技术主要有P-Perc、N-Topcon、HJT、IBC和钙钛矿等,技术的升级方向主要朝着高转换效率和低成本进行,原有的P-Perc技术非常成熟,但其转换效率已达瓶颈;Topcon和HJT的转换效率也存在理论天花板;据中国科学报,钙钛矿室内用光伏组件转换效率超36%,具有极大的空间。

  近两年,光伏企业争相祭出更高效率的电池产品。2022年3月,隆基在M6全尺寸单晶硅片上创造了无铟HJT电池25.40%转换效率的新世界纪录;天合光能的n型单晶硅i-Topcon电池效率新最高达到25.5%。2022年10月,晶科能源研发的高效N型电池技术转化效率达到26.1%。2022年年底,根据一道新能首席技术官宋登元博士展示的未来技术路线图,公司TOPCon电池产业化效率将突破25%,通过研发双面钝化接触技术以及提升载流子的选择率,未来电池效率将达到26%。

  组件封装技术由全片向半片转变。2016 年半片封装技术出现,激光沿垂直于电池主栅线方向将电池片切为相等的两个半片,进而将半片电池进行连接。半片电池由于切片后电压不变、电流减半,如采用常规串联结构设计,组件电压将是常规组件的2倍,从而增加系统成本和运行安全风险,因此为保证与常规组件整体输出的电压电流一致,半片组件一般会采用先串联、后并联的结构设计。薄片技术减少了内部电路和内耗,封装效率提高;另外组件工作温度降低,降低了热斑几率,提高了组件的可靠性和安全性。

  碳中和背景下,随着光伏技术的进步以及度电成本的大幅下降,叠加能源结构转型的需求,我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW,同比增长40.5%,预计2025年全球光伏新增装机631.4GW,2023-2025年年均复合增速33.1%。

  在产业链降本增效的驱动下,光伏技术快速迭代,随着全球光伏装机规模持续提升,光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460.0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。

  多晶硅具有多种生产技术工艺。其中,物理法主要有冶金法,化学法主要有硅烷法、改良西门子法、流化床法、氟硅烷还原法、硅烷流化床法等,目前工业应用中,改良西门子法最为普遍、成熟且投资风险相对较小。

  改良西门子法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术,对环境不产生污染,具有明显的竞争优势。改良西门子法指首先采用氮气与氢气为原料合成氯化氢,再以氮化氢与工业硅为原料在硫化床反应器中合成三氯硅烷。三氯硅烷在精馏塔中脱氢脱重,完成提纯,再在还原炉中实现三氯硅烷的还原。其中,副产物四氯化硅再重新与冶金级硅、氢气进行反应,进行氢化分离生产三氯硅烷完成回收利用。

  改良西门子法是当前生产多晶硅的主要工艺,多晶硅还原炉是还原工序的核心生产设备。改良西门子法通过在多晶硅还原炉内给硅芯/硅棒通电加热使其表面温度维持在1050~1100C,三氯氢硅和氢气在其表面进行反应,生成的硅沉积在硅芯/硅棒表面,形成多晶硅棒产品,其中钟罩式多晶硅还原炉是用于生产多晶硅的反应器,是改良西门子法的核心设备,其性能将综合体现多晶硅企业产品产量、质量、成本、能耗等关键指标。

  光伏硅片的生产主要可以分为拉棒与切片两大工序流程。拉棒主要指通过将经过清洗后的多晶硅料投入单晶生长炉生长出单晶硅棒,切片环节主要指单晶硅棒经过截断、开方、磨削、切片、清洗分选检测后得到单晶硅片。

  直拉法是生产单晶硅棒的主要方式,设备为单晶炉。拉晶是指在特定环境下,将多晶硅料生长成硅体的过程,目前硅棒生产主要以单晶硅棒为主。单晶硅棒主要采用直拉法或区熔法;多晶硅棒主要采用铸锭法形成多晶硅锭。

  通过石墨电阻加热,将装在坩埚中的多晶硅熔化,然后将籽晶插入熔体表面进行熔接,经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤,完成单晶硅棒拉制。优点是价格便宜,可拉制直径大、生长速率可;缺点是杂质较高。

  上移,生成单晶硅棒。区熔法不需要使用坩埚,产品的纯度高,杂质少,但受生长机制的限制,区熔法通常用于生产8英寸以下硅棒,常用做IGBT功率半导体器件硅棒生产。

  从硅棒到硅片:切片机为核心设备,金刚线为主要耗材。光伏切片机主要应用于切片环节将硅棒进行切割形成硅片,其作用原理为将金刚线压在硅材料表面,钢线基体上的金刚石颗粒在钢线带动下快速移动,将硅棒切割成硅片。超薄硅片的切片需要高精密切割设备与高质量金刚线辅以优异的切割工艺,硅片切割过程中,金刚线个部件需高精密协调配合工作,才能保证切片机高速、高精度、高稳定性地工作。

  TOPCon目前技术成熟,具备一定经济型,是目前N型电池片扩产主力。1)目前TOPCon电池片成本端比PERC高约0.02元/W,结合目前TOPCon的市场售价,相比PERC,其溢价大概在0.06元/W,TOPCon电池具备一定的盈利能力。2)TOPCon与现有PERC产线具有较高的兼容性,从生产流程来看,通过新增多晶硅薄膜沉积等设备即可与现有PERC产线兼容。

  HJT技术路线设备数量少但难度高,镀膜设备是核心设备。HJT是在晶体硅上沉积非晶硅得到的,工艺路径为全新。HJT工艺仅有四步:清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜制备和丝网印刷,对应的设备分别是湿法化学清洗设备、PECVD、PVD/RPD、丝网印刷/激光转印/铜电镀设备,技术成熟。

  源达信息证券研究所经济性有待改善,HJT尚未大规模产业化。HJT成本主要由硅片、浆料、设备折旧和靶材

  构成,根据测算来看,单瓦成本高于PERC约0.12元,其高出部分主要来自于银浆和靶材。为实现降本的目标,HJT电池生产企业可从以下六方面努力:1)设备;2)浆料;3)工艺成本;4)效率;5)硅价格;6)ITO。图17

  、HJT结合,兼容性较好。与TOPCon、HJT、PERC等技术不同的地方在于,IBC主要通过背面图形化工艺将p+发射极、n+背场区以及银栅线放置于电池背面,是电池背面图形结构的变化。而其他三种电池技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构,实现效率以及其他特性的改变。因此,IBC电池在电池继续优化性能、提升效率的过程中可以与其他钝化电池技术相结合,例如将HJT非晶硅钝化技术与IBC相结合可开发HBC电池;也有将TOPCon钝化接触技术与IBC相结合可研发TBC电池。图19

  电池:电池端增加多道激光工序,激光设备重要性显著提升。光伏电池中少数载流子运动的根本动力是PN结内建电场,为了让电极接收到载流子,结构中的PN接触只能由衬底/异型扩散层组成,例如TBC中有且只能由N型衬底/p-poly-Si成为PN结,杜绝n-poly与p-poly接触导致短路的行为是非常关键的,也是xBC电池被认为工艺难度大的主要原因。常规镀膜、扩散工艺的对象是整面材料,第一道激光的目的是去除部分一次掺杂后的膜层,划分N/P区域;第二道激光在制作另一掺杂类型膜层以后,去除N型掺杂与P型掺杂区的接触部分,实现P/N隔离,在电池背面建立独立的电子/空穴传输通道;第三次激光去除部分SiNx,以保证金属浆料与硅形成

  光伏组件生产制造过程主要是将单片光伏电池片进行串联和并联连接后严密封装,以保护电池片表面电极和互联线等不受到腐蚀,另外封装也避免了电池片的碎裂,所以光伏电池组件生产过程其实就是组件的封装过程,因此组件线又叫封装线。电池片焊接与组件层压是光伏组件生产环节中最重要的两个步骤,将直接影响组件的成品料、输出功率及可靠性

  串进行连接。然后。将组件串、玻璃、切割好的 EVA 和背板按照一定的层次进行铺设,需保证电池串与玻璃间距

  、虚焊、断栅等) ,并做出合格品的判定。组件测试:通过IV 测试仪测试STC标准光强下的组件的最大功率开路电压、短路电流、FF 以及其他电性能参。


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