国泰君安：降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭.pdf-solarbe文库

资源描述：

2 01 02 03 04 05 qRyRpNmMwPtQoRnNsNnOmO7NbP7NtRrRmOtQeRrRuMkPpOqMbRpOqOwMqQtMMYqNoO 3 光伏产业发展的核心驱动力是度电成本不断下降，降本增效是产业的恒久追求，新一代电池技术有望快速崛起。看好积极布局TOPCon、HJT、IBC/HBC等新一代电池技术的电池厂商，有望获取先发优势，享受技术迭代过程中的超额收益。推荐标的隆基股份、通威股份、爱旭股份、晶科能源、钧达股份、晶澳科技、天合光能。投资建议数据来源Wind、国泰君安证券研究注收盘价为2023年8月9日代码公司名称收盘价 EPS PE 评级 2023E 2024E 2025E 2023E 2024E 2025E 601012 隆基绿能 30.11 2.45 3.12 3.65 12.29 9.65 8.25 增持 600438 通威股份 35.04 5.04 4.56 5.09 6.95 7.68 6.88 增持 600732 爱旭股份 24.36 1.93 2.47 3.11 12.62 9.86 7.83 增持 688223 晶科能源 12.06 0.53 0.71 / 22.75 16.99 / 增持 002865 钧达股份 105.86 11.39 15.13 17.61 9.29 7.00 6.01 增持 002459 晶澳科技 30.43 2.73 3.54 4.39 11.15 8.60 6.93 增持 688599 天合光能 36.92 3.30 4.84 6.22 11.19 7.63 5.94 增持表光伏投资标的估值一览 4 / / CONTENTS 01 02 03 04 5 / 6 IRR和LCOE两大指标衡量电站收益1.1 IRR在光伏电站项目的投资成本现金流和运行期发电收益现金流相等时的贴现率。 ෍ 𝒕 𝒏 每年净现金流（𝟏𝑰𝑹𝑹）𝒕 −系统造价 𝟏−贷款比例 𝟎 正相关内部收益率与倾斜面年总辐射量、光伏组件面积、光伏组件的转化效率、光伏电站系统总效率、电价及贷款比例等负相关运维费用、财务费用、系统造价等影响程度从高到低分别是，初始投资、电价、年光伏发电量、投资补贴和年贷款利息。图、以美国市场为例，初始投资、电价、补贴和贷款利息对IRR影响从高到低数据来源 The internal rate of return of photov oltaic grid- connected systems A comprehensive sensitivity analysis、国泰君安证券研究 7 IRR和LCOE两大指标衡量电站收益1.1 数据来源JRC、国泰君安证券研究图、发电系统LCOE占总系统LCOE比例大图、低WACC情境下，硬件和技术安装成本是LCOE首要影响因素数据来源 JRC、国泰君安证券研究 LCOE对光伏项目生命周期内的成本和发电量进行平准化得到的发电成本，即生命周期内的成本现值/生命周期内发电量现值。 𝑳𝑪𝑶𝑬 初期投资 −生命周期内因折旧导致的税费减免的现值生命周期内因项目运营导致的成本的现值 −固定资产残值的现值生命周期内发电量 8 电价下行倒逼降本增效，PERC面临成本和效率困境1.2 装机成本下行光伏技术进步使得装机成本不断下行，全球平价市场正在逐步扩大。平价项目快速增长全球各地区光伏最低中标价格连续下降，我国2021年起地面及工商业电站均无补贴。电价下行倒逼上游降本增效图、光伏最低中标电价连续下降数据来源CPIA、国泰君安证券研究图、 2019-2020各地区光伏最低中标价格屡创新低数据来源 CPIA、国泰君安证券研究 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 美分 /kWh 0 2 4 6 8 10 12 葡萄牙阿联酋卡塔尔葡萄牙阿联酋巴西埃塞尔比亚乌兹别克斯塔哈萨克斯坦印度中国柬埔寨德国匈牙利日本孟加拉美分 /kWh 9 电价下行倒逼降本增效，PERC面临成本和效率困境1.2 效率瓶颈商业化尺寸PERC电池效率世界纪录已停留多年未有前进。2021年底，PERC量产效率有望提升到23.5，理论上有望提升到行业普遍认为的效率极限24，但效率进一步提升的技术难度和成本挑战明显增加。技术难题电阻率窗口窄、EL良率下降、双面PID现象、LeTID现象等。图、 PERC效率趋近瓶颈数据来源国泰君安证券研究图、 PERC存在固有理论效率劣势数据来源 CPIA、国泰君安证券研究天合22.61 隆基22.71 晶科22.78 隆基23.26 晶科23.45 隆基23.60 晶科23.95 隆基24.03 20.00 20.50 21.00 21.50 22.00 22.50 23.00 23.50 24.00 24.50 效率/ 20 21 22 23 24 25 26 27 2019 2020 2021E 2023E 2025E 2027E 2029E PERC P型多晶黑硅电池 PERC P型铸锭黑硅电池 PERC P型单晶电池 N-PERT/TOPCon电池异质结电池 10 电价下行倒逼降本增效，PERC面临成本和效率困境1.2 产能快速发展过程 ①单晶PERC电池效率不断提升，单多晶电池转换效率差拉大，产品溢价高于技改带来的非硅成本上升，刺激企业加大PERC产能布局。②关键设备国产化降低PERC产线成本，带动投资成本快速下行。降本空间 2022年，PERC电池市占率达88，产品溢价不再，单瓦盈利逐步下行，降本空间趋近极限。图、 PERC产能已基本完成替代数据来源CPIA、国泰君安证券研究图、 PERC电池非硅成本降本空间已趋极限数据来源 Solarzoom 、国泰君安证券研究 0.00 0.20 0.40 2018 2019 2020 2021 元/W 化学试剂正银背银背铝 TMA 电力 0 20 40 60 80 100 2018 2019 2020 2021 2022 PERC市占比 11 电价下行倒逼降本增效，PERC面临成本和效率困境1.2 降本增效是恒久追求，效率提升是长期方向。光伏产业发展的核心驱动力是度电成本不断下行，带动投资收益率的不断提升，而降本增效是产业发展的恒久追求。在 PERC 转换效率和降本空间逼近极限的当下，具有更高转换效率的新型电池技术迎来发展窗口期， TOPCon、HJT、IBC/HBC 等新一代电池技术有望快速崛起。图、光伏电池技术路线转换效率预测数据来源NREL、国泰君安证券研究 12 N型电池投资提速，下一代技术变革来袭2.1 降本提效驱动晶硅电池技术迭代多晶到单晶、第一代铝背场BSF电池到第二代RERC电池。在当前 RERC 电池呈现效率和成本优化疲态下，新技术道路的选择与部署对各大电池厂商及整个光伏市场来说尤为重要。 N型电池投资提速，产业化进程加速 TOPCon和异质结电池是现阶段N型电池片扩张的主流方向。图、晶硅电池技术方向数据来源CPIA 、国泰君安证券研究晶硅电池单晶 N型 HJT IBC HBC PERT TOPCon TBC P型 PERC 多晶铸锭单晶 PERC 常规多晶黑硅黑硅PERC 380 474 490 494 491 491 94 690 886 978 1,079 0 500 1,000 1,500 2,000 2021 2022 2023F 2024F 2025F 2026F P-type Mono N-type Mono xBC 154 251 268 125 52 14 1 19 130 341 473 568 0 200 400 600 800 2021 2022 2023F 2024F 2025F 2026F P-type Mono N-type Mono xBC 图、单多晶及N型电池片产能预估（GW）图、单多晶及N型电池片产出预估（GW）数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 13 / 14 N型电池投资提速，下一代技术变革来袭2.1 N型组件产品加速替代2023SNEC厂商重点推广产品高效组件产品TOPCon、HJT和xBC组件。 1、高效组件产品中，绝大多数企业均有TOPCon 产品展示，侧面印证TOPCon 将成为继PERC后的下一代主流电池技术。 2、本次展会除了原有的HJT厂商展示HJT组件产品外，传统的头部企业如晶澳、天合，通威亦有HJT产品展示。 3、xBC产品主要的展商仍然为隆基和爱旭，本次天合和正泰也展示了xBC组件的概念产品。数据来源InfoLink 15 TOPCon效率为王产线兼容，PERC转型第一选择2.2 TOPCon隧穿氧化层钝化接触太阳能电池。N 型衬底，背面制备一层超薄氧化硅，再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，提升了电池的开路电压和短路电流，提高电池效率。高极限效率具有更高的效率极限（28.228.7），接近晶体硅太阳能电池理论极限效率（29.43）。目前，隆基、晶科、天合分别以25.19、25.25和25.5持续刷新N型TOPCon电池认证效率。图、 TOPCon电池结构数据来源中科院宁波材料所图、双面钝化TOPCon效率达到28.7 数据来源 Surface passivation of crystalline silicon solar cells Present and future 、国泰君安证券研究 16 TOPCon效率为王产线兼容，PERC转型第一选择2.2 产线兼容，现有 PERC 产能后续转型第一选择与 PERC 电池工艺的主要增加硼扩、隧穿氧化层沉积等步骤，工艺可在PERC基础上进行改造，通过增加设备等方式进行更新，最大程度保留和利用了现有传统P型电池设备制程。 4 种不同的工业化工艺流程 LPCVD 工艺成熟且已实现量产，但绕镀、成膜速度慢等仍为主要问题；PECVD 制备多晶硅层，工艺流程短，沉积速度快，但气体爆膜会降低整体良率；PVD 目前技术还处于研发中。图、 TOPCon电池工艺流程可在PERC产能上叠加数据来源国泰君安证券研究图、4种不同的TOPCon电池工艺流程数据来源中科院电工所、国泰君安证券研究 17 TOPCon效率为王产线兼容，PERC转型第一选择2.2 晶科, 55 捷泰, 44 隆基, 30 一道, 24 正泰LP, 16 晶澳LP, 10 协鑫集成, 10 LP-其他, 55 润阳, 34 天合, 30 阿特斯, 29 晶澳PE, 27 通威, 25 中润, 19 正泰PE, 16 上机, 16 英发, 13 沐邦, 10 亿晶, 10 PE-其他, 70 中来, 10 日升, 6 PVD, 4 LP, 43 PE, 53 564G LPCVD路线 PECVD路线 PVD 工作原理将一种或数种气态物质，在较低压力下，用热能激活，使其发生热分解或化学反应，沉积在衬底表面形成所需的薄膜。借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。在真空条件下，用物理的方法真空溅射镀膜使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。图示优点工艺成熟，控制简单容易厚度均匀性好，致密度高原位掺杂，轻微绕镀，冷壁成膜速率快原位掺杂，无绕镀，冷壁成膜速率快缺点成膜速率慢，有绕度，需要高温石英器件沉积严重厚度均匀性偏差气泡问题，膜层致密度不高设备成本高，靶材用量大Uptime低成膜速度 5-8nm/min intrinsic ; 1-3nm/min in-situ doping 10 nm/min in-situ doping 10 nm/min in-situ doping 掺杂方式二次掺杂磷扩散or离子注入结合退火原位掺杂原位掺杂薄膜绕镀绕镀，需增加额外刻蚀控制较为复杂轻微绕镀易清洗无绕度工艺时间本征多晶硅沉积 120min 磷扩散or离子注入结合退火掺杂非晶硅沉积20-40min晶化退火30min NA 产品良率 90-98 预期较LPCVD高，待验证 97中来设备需求扩散炉or离子注入机/退火炉，刻蚀机晶化处理需退火炉取决于技术方案的配套设备隧穿氧化层需PECVD制备，晶化处理需退火炉取决于技术方案的配套设备常见问题绕镀，石英器件沉积严重气泡，掉粉 Uptime低代表厂商 LAPLACE，SEMCO，Tempress，普乐，捷佳伟创，北方华创等捷佳伟创，赛瑞达，金辰，CT等微导（SiO2PEALDn-Poly PECVD）杰太图、 TOPCon产能不同技术路线（GW）图、 TOPCon不同技术路线对比数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 18 TOPCon效率为王产线兼容，PERC转型第一选择2.2 技术工艺复杂，良率仍有提升空间 TOPCon 工艺步骤更复杂，增加了硼扩、非晶硅沉积及镀氧化层膜等 23道工序，且存在如硼扩散、去绕度清洗和钝化层的隧穿膜镀膜等技术挑战尚待解决，目前行业TOPCon整体良率在93-97之间，而PERC电池良率在98以上。在清洗、自动化技术成熟、硅片技术进步等加持下，良率差异可得到大幅优化。降本空间大，目前较 PERC高 0.05 元/W 降低硅材用量（减薄硅片）、减低银浆用量（120mg/片）、降低设备价格1.8亿、简化工艺、提升规模效应等。图、 TOPCon电池成本构成数据来源索比光伏网、国泰君安证券研究图、TOPCon电池成本高于PERC电池数据来源 TOPCon – Technology options for cost efficient industrial manufacturing 硅片 62 银浆 16 折旧 4 人工 3 水电辅材和 19 图TOPCon新型电池技术预计将迎快速发展（单位GW）数据来源 InfoLink、国泰君安证券研究注新技术包含TOPCon、HJT、xBC等图TOPCon产能预估23年底超600GW（单位GW） 37 37 57 150 217 18 20 25 46 56 26 47 117 247 370 32 45 59 56 58 0 20 40 60 80 0 200 400 600 800 2022 2023Q1 2023Q2 2023Q3 2023Q4 完全一体化不完全一体化非一体化非一体化占比 41 1.3 18 - - 16 8.3 9 4 - 8 - - - 8 1 - - - - 9 - 9 - 6 - - 5 14 36 26 34 30 30 15 21 16 20 16 11 2 13 4 - 10 10 10 10 - 9 - 8 - 6 6 63 14 19.7 - - - 0.5 - - - 14 16 11 5 25.425.3 25.0 25.3 25.3 25.4 25.2 24.8 25.2 25.1 24.4 24.6 24.8 25.0 25.2 25.4 25.6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 现有产能在建产能 2023计划新增效率数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 20 时间采购机构采购规模 N型占比 4/23 大唐 8GW 50 4/17 华能 6GW 50 2/21 中核汇能 6GW 42 2/17 国家电投 5.65GW 32 图下游N型电池技术招标占比提升至50 图下游N型TOPcon溢价约0.08-0.1元/w 数据来源盖锡咨询、国泰君安证券研究数据来源盖锡咨询、国泰君安证券研究 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 1-4-23 2-4-23 3-4-23 4-4-23 5-4-23 6-4-23 TOPCon溢价（左轴）双面单晶182PERC电池片价格双面182TOPCon电池片价格 21 HJT高效率少环节，产业化经济性潜力高2.3 HJT 具有本征非晶层的异质结电池。通过在P-N结之间插入本征非晶硅层进行表面钝化来提高转化效率。性能优势高转换效率、无光衰、双面发电、温度特性好等。理论转换效率可达27以上。目前最高记录为隆基股份 26.81，创造目前全球硅基太阳能电池效率的最高纪录。图、 HJT电池结构数据来源摩尔光伏、国泰君安证券研究 22 HJT高效率少环节，产业化经济性潜力高2.3 2023年预计HJT产能落地约50GW，规划待建产能超300GW. 4,700 1,200.0 500 500 1400 250 - - - - 13100 6000 5700 3200 2000 1800 1700 1400 1200 1180 1000 850 850 750 600 600 500 340 250 250 200 1300 25.124.725.0 25.0 25.4 24.8 24.7 0 5 10 15 20 25 30 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 MP 华晟MP 金刚玻璃中试东方日升计划三五互联计划中建材计划润海中试晶澳MP 梅耶博格中试隆基MP 明阳智能MP 通威MP RECMP 爱康RD BYD计划宝馨计划海源计划国电投计划国晟MP HevelMP 3SunRD 阿特斯MP 晋能其他现有产能在建 2023新增 2023F产能效率图、HJT电池产能规划（MW）数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 23 HJT高效率少环节，产业化经济性潜力高2.3 技术环节简洁工艺环节少，仅有四步，分别是清洗制绒、非晶硅沉积、TCO镀膜和丝网印刷，其中清洗制绒和丝网印刷延续 PERC 工艺，差异点在于非晶硅薄膜沉积和 TCO 膜的沉积。 1）非晶硅薄膜沉积借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体在基片上沉积出所期望的薄膜。目前主流方法是PECVD 法。技术难点在于1）低温工艺，避免非晶硅膜层结晶；2）新增设备机台与制程要求严格；3）均匀性难以保障。 2）TCO 镀膜TCO 薄膜用于收集载流子并向电极传输，同时减少光学反射，主要制备方法有两种PVD（反应等离子体沉积）和 RPD（物理化学气象沉积），二者均为物理镀膜法。从已有设备选型来看，RPD 设备及靶材成本偏高，市场主流选择为 PVD 设备。数据来源中科院电工所、国泰君安证券研究表、 HJT 电池工艺流程表、 HJT 三大设备供应商路线 24 HJT高效率少环节，产业化经济性潜力高2.3 降本空间大硅片薄片化、金属化降本、设备国产化。 1）硅片目前 N 型硅片较 P 型溢价 7，未来硅片薄片化及大尺寸将推动硅片成本下降； 2）BOM异质结电池双面低温银浆消耗量约 20mg/w，银浆用量大、价格贵，未来银包铜技术，且主栅浆料国产值得期待；靶材国产化、新材料应用也有益于未来 HJT 的降本。 3）设备目前 HJT 投资成本较高，若采用全进口设备 HJT 单 GW 设备投资额超 10 亿元，国产设备单 GW 设备投资额已降至3.5-4亿元，未来随着设备效率提升和价格下降也是 HJT 降本关键点之一。图、 HJT电池成本中硅片和BOM成本占大头数据来源华晟、国泰君安证券研究图、 HJT电池降本路径预测（元/w）硅片 47 BOM 33 动力 7 人力 2 设备 5 制造 6 数据来源华晟、国泰君安证券研究 25 HJT高效率少环节，产业化经济性潜力高2.3 0BB银包铜目前被视为HJT降本最有可能率先实现的技术，未来随着银包铜售价的下降，以及0BB配合胶膜克重的降低，0BB银包铜方案可助力HJT金属化成本实现和PERC相当的水平。电镀铜因为传统银浆丝网印刷技术存在较大差距，初始投资更高，环保方案更复杂以及工序复杂等问题，导致目前产业化进程仍相对较慢。优势 HJT电池环节 HJT组件环节目前问题低温银浆成熟可靠浆料成本约0.13元/W 相PERC浆料成本高出约0.08元/W 银包铜浆料价格约50Ag含降低约1500-2000元/kg 浆料成本节省约0.03-0.04元/W 配合丁基胶封装丁基胶成本增加约0.02元/W,后续考虑EVA替代POE降本配合高阻水密封胶，成本基本无增加但需调整工艺 1. 可靠性顾虑 2. MW级别oK,大批量使用仍有顾虑激光转印 1. 细线化可提效。 2. 节省细栅银浆，银浆单耗19- 25mg/W 有望下降至16-20mg/W 浆料成本节省约0.02元/W 无影响 1. 承载膜未能二次利用，成本优势未发挥出 2. 浆料长期使用中填覆性不好 3. 栅线直线度较差钢板网印刷 1. 细线化可提效 2. 全开口设计，适应高速印刷节省 3. 细栅银浆约15 浆料成本节省约0.01-0.02元/W 无影响 1. 网版图形，测试均需改动2. 网版寿命低 OBB 1. 促进硅片厚度减薄 2. 节省主栅银浆，银浆单耗19- 25mg/W 有望下降至13-16mg/W 浆料成本节省约0.03-0.04元/W 皮肤膜方案按照皮肤膜在原有胶膜基础上增加2元/平方以及UV胶水成本，皮肤膜方案增加成本约0.02元 /W 一体膜方案按照一体膜在原有胶膜基础上增加1元/平方以及UV胶水成本，组件成本增加约0.01元/W 覆膜方案按照复合膜在原有胶膜基础上增加约3元/ 平方，复合膜成本增加约0.02-0.03元/W 1. SWCT专利顾虑 2. 电池组件制造过程中EL检测困难 3. 技术成熟度数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 26 IBC/HBC高效率高门槛，龙头企业开始量产2.4 IBC 全背电极接触晶硅光伏电池。转换效率高，外观美观，尤其适用于光伏建筑一体化，具有较好的商业化前景。 HBC 交叉指式背接触异质结太阳电池。结合了HJT和IBC的优点，且无高温扩散掺杂过程。图、 IBC电池结构数据来源Adv ancements in n-Type Base Crystalline Silicon Solar Cells and Their Emergence in the Photov oltaic Industry 图、 HBC电池结构数据来源PVTech 27 IBC/HBC高效率高门槛，龙头企业开始量产2.4 效率优势显著爱旭股份发布N型ABC系列基于M10规格72版型单玻组件以最高效率24.27、交付效率高至24.0，组件全球效率排名第一。技术挑战不可忽视 IBC对基体材料要求较高、对前表面钝化要求较高、制作需多次掩膜和光刻技术、gap区域需非常精准。 HBC保留了IBC和HJT各自生产工艺的难点。图、爱旭ABC组件效率位于TaiyangNews TOP Module List榜首数据来源TaiyangNews 图、 IBC电池工艺流程数据来源天合光能、国泰君安证券研究化学抛光去损伤 BBr3管式扩散干养生长掩膜丝网印刷-局部BSF 开孔POCl3管式扩散制绒双面钝化丝网印刷-局部接触开孔丝网印刷-金属化 28 IBC/HBC高效率高门槛，龙头企业开始量产2.4 2022年BC电池全球出货超过1GW，主要仍由Maxeon 贡献。随着隆基HPBC和爱旭ABC 产能的落地，预估 23 年xBC出货有望超15GW。隆基随着HPBC效率、良率逐步提高，隆基加快HPBC产能的落地。爱旭 ABC项目目前珠海6.5GW项目已全部投产, 另外积极推进义乌基地15GW和珠海3.5GW项目建设。 23,000 6,500 1,250 - - 10,000 18,500 - - 20,000 1,400 5,000 2,000 25.2 26.2 25.0 24.5 24.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 HPBC Longi ABC Aiko IBC Maxeon 关停 Violet Power 关停 LGE IBC CPI IBC Valoe IBC Trina HBC Jinrui HBC Polar 现有产能在建产能规划产能效率图、BC电池产能规划（MW）数据来源InfoLink 、国泰君安证券研究 29 IBC/HBC高效率高门槛，龙头企业开始量产2.4 数据来源爱旭股份、国泰君安证券研究  组件转换效率高达24，衰减率更低，温度系数更优。公司推出新一代ABC电池组件产品，最高转换效率24，最高功率 720W以上，同等面积发电量较传统方案高9；产品质保15年，功率质保30年，首年衰减1，逐年衰减0.35，衰减率更低，30年生命周期内发电较传统方案高11.6；更优功率温度系数-0.29/℃低温度系数。  提出赛能综合解决方案，布局分布式应用场景。依托子公司赛能数字能源，针对工商业和户用提供综合解决方案，采用N型 ABC电池组件，发电量更高，BOS成本更低（支架﹑线缆及辅材成本可节省3分/W，设计﹑施工交付等可节省7分/W），配套能源管理平台、逆变器、储能、充电桩等多项组合，打造N型ABC组件分布式应用全场景。图ABC地面双玻组件增益明显图赛能工商业分布式场景解决方案数据来源爱旭股份、国泰君安证券研究数据来源爱旭股份 30 /