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近期光伏行业“反内卷”政策信号密集释放且规格持续提升。
7月1日,中央财经委会议指出,依法依规治理企业低价无序竞争,引导企业提升产品品质,推动落后产能有序退出,重塑行业健康生态。
6月29日,人民日报头版发表文章《在破除“内卷式”竞争中实现高质量发展》,将光伏列为“内卷式竞争”典型案例,强调“技术突破比规模扩张更重要”。
在反内卷和光伏行业降本增效发展的主旋律背景下,光伏电池作为光电转换效率的关键因素,是现阶段光伏产业链核心的技术变革领域之一。
其中,电池片环节通过技术进步和效率门槛卡位可加速落后产能出清,而电池+组件设备环节因技术迭代需求旺盛,叠加电池设备核心零部件国产替代趋势,有望成为技术突破与产业升级的关键领域。
本文重点梳理光伏电池三大核心赛道。
光伏电池是光伏系统中光电转换的关键元件。
主要用于把太阳的光能直接转化为电能,经过串联后通过封装保护形成太阳能电池组件,再配置控制器及安装系统支架等部件形成光伏发电装置。
按使用材料差异分为晶硅电池和薄膜电池两大类。
单晶领域又分为P型和N型两种技术路线。
P型电池:以掺杂硼的硅片为基底,主流技术为PERC(钝化发射极和背面接触),不过其效率已接近理论极限24.5%,预计今年全面退出主流市场。
N型电池:2024年以来,N型正在快速替代P型成为光伏主流电池技术。N型以掺杂磷的硅片为基底,技术分支包括TOPCon、HJT、IBC等,具有高效率、低衰减等优势。不过当前N型电池量产效率也在逐步接近单结晶硅极限。
钙钛矿电池:属于第三代薄膜电池,是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池。作为下一代光伏电池技术方向,其实验室效率达27%(京东方2025年数据),量产效率目标25%+,核心优势在于高效率、低成本和轻质柔性等特点。
行业短期主要看TOPCon设备国产化和HJT降本技术,中期钙钛矿核心材料如靶材、胶膜和叠层电池设备等是值得关注的环节,长期来看钙钛矿有广泛前景。
光伏电池效率进展路线图:
资料来源:NREL
由于PERC技术量产发电效率面临理论极限,转换效率更高的在N型电池技术逐步开始规模化应用。
N型光伏电池片主要包括TOPCon、XBC和HJT三种。
2024-2030年各种电池技术平均转换效率变化趋势:
资料来源:CPIA
TOPCon、XBC因技术成熟、成本和性能可平衡,已率先量产。
TOPCon(隧穿氧化层钝化接触):通过在N型硅衬底电池背面制备超薄氧化硅与掺杂硅薄层的叠层钝化接触结构,实现钝化性能与导电性能的双向提升,是率先进行大规模量产的N型电池技术。
当前TOPCon电池技术已进入“技术成熟期+产能扩张后期”。激光SE、LP双插、LECO等革新技术推动效率与成本持续优化,头部企业晶科能源、晶澳科技、天合光能、协鑫科技、隆基绿能、爱旭股份、阿特斯等厂商通过技术、规模和成本优势形成“一超多强”格局。长期来看,行业有望聚焦双面poly、0BB、TBC等技术迭代,同时通过淘汰落后产能、全球化布局、智能化升级应对过剩风险,头部企业市占率有望从2024年的60%提升至2025年的70%以上。
XBC(交叉指式背接触电池):是IBC、ABC、HPBC等一类技术的统称,基于叉型背接触电池技术,是一种高效晶硅太阳能电池结构。相关厂商中,隆基HPBC(混合钝化背接触电池)结合了IBC和TOPCon技术;爱旭股份ABC(全背接触)电池,基于TBC电池技术上采用自主无银技术;通威股份TBC(隧道氧化物钝化接触背接触)电池,结合了IBC和TOPCon技术。
HJT(异质结电池):也称本征薄膜异质结电池。具备对称双面电池结构,其综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有转换效率高和工艺温度低等优点。相较于TOPCon和XBC,HJT电池片投产和量产规模较小。HJT电池的双面率可达93-98%,远高于PERC和TOPCon电池,可获得10%以上的年发电量增益。国内主要推进厂商包括华晟、金刚光伏、东方日升、琏升科技、润海、光势能、晶澳科技、爱康、梅耶博格、隆基、明阳智能等。
HJT技术降本主要关注三点:银包铜、铜电镀、OBB。
银包铜浆料:主要由国外主导,国内跟进,部分头部光伏银浆企业均布局银包铜浆料项目,基本已经通过下游客户验证。主要布局厂商包括苏州固锝、帝科股份、聚和材料、博迁新材等。
铜电镀:效率高,无寿命风险,随着设备和工艺成熟,替代银包铜,成为最终方案,其核心工艺是图形化和电镀工艺,该环节代表厂商包括东威科技、海源复材、图形化设备(碁微装、苏大维格、天准科技)、整线设备(迈为股份、东威科技)、金属化设备(罗博特科)等。
HJT、TOPCon 和 PERC 电池的技术路线对比:
资料来源:华晟新能源,国际太阳能光伏网
钙钛矿为一类化合物统称(ABX3),具备组分可调、带隙可调和量产成本低等优势,具备光电竞争潜力。
单结钙钛矿电池效率上限超30%,双结叠层效率上限更有望接近45%,而晶硅电池效率难以突破30%。
目前单结钙钛矿仍有渗透空间,叠层钙钛矿有望引领下一代技术。
单结:2023年来晶硅价格大幅下行虽压缩单结钙钛矿空间,但由于钙钛矿存在弱光发电+低温系数等优势,叠加产业化后成本可降至8毛以下,LCOE性价比下仍有渗透空间。
叠层:叠层组件量产效率可达30%+,晶硅+钙钛矿叠层或脱颖而出。
当前钙钛矿电池产业化加速,国内外关注显著提升。
从产能方面来看,国内钙钛矿经过两年多稳定运行和小规模出货,今年GW线逐步落地。
行业已有京东方+极电光能两条GW单线投产。预计25H2纤纳光电、协鑫光电、宁德时代等GW线有望投产落地,26年仁烁光能等厂商亦有望跟进GW线投产。大正微纳路线选择柔性钙钛矿全制程,25年年底在厦门海沧区落地百MW量产线。
钙钛矿头部组件厂效率陆续突破18%:极电光能1.2*0.6m单节组件效率18.2%,并通过IEC61215/IEC61730测试;协鑫光电1m×2m量产效率破19%。
部分厂商进展以及发展规划:
资料来源:各公司公告、东吴证券
晶硅-钙钛矿叠层电池:相较于纯钙钛矿电池路线,晶硅-钙钛矿叠层电池有望率先产业化。相较于Topcon叠层,钙钛矿与HJT叠层更合适。目 前HJT-钙钛矿叠层电池实验转换效率目前已达到34.6%,已有多家硅电池厂商涉足。
晶硅-钙钛矿结叠层电池方面,主流企业天合光能、晶科能源、隆基光电、东方日升、通威、中来、协鑫光电、纤纳光电、宝馨等众多厂商均有不同的进展。
钙钛矿电池工艺流程较短,易于扩大生产。钙钛矿组件生产流程简单,可在45分钟内将化工原料、玻璃、靶材、胶膜在单一工厂加工为组件, 目前GW级别晶硅组件产能投资需要7.5亿元,钙钛矿组件投资需5-10亿元。
结构成本:封装材料POE胶膜及丁基胶等成本占比较高,其次包括FTO玻璃等。封装材料中福斯特、海优新材和赛伍技术是主要参与厂商,TCO玻璃环节包括金晶科技和耀皮玻璃等。
光伏电池的生产从硅片到可工作的电池片,主要需要七道工艺流程完成备制:制绒清洗→扩散制结→刻蚀→二次清洗→制备减反射膜→印刷电极→烧结。
光伏电池片核心工艺设备主要应用于高效光伏电池片生产制造核心工艺环节。
核心工艺设备决定了光伏电池片的结构质量,直接影响光电转换效率,并最终影响下游产业链的成本。
光伏设备分类:按照光伏制造产业链划分,可将光伏设备分为硅片设备、电池片设备、组件设备,其中硅片设备主要包括单晶炉、切片机等;电池片设备主要包括清洗制绒设备、扩散设备、刻蚀设备、镀膜设备、丝网印刷设备等;组件设备主要包括焊接机、层压机测试机等。
TOPCon设备:在设备端和材料端以及生产端均已达到较为成熟的阶段,在新型高效光伏电池片 中率先完成量产。
钙钛矿设备:镀膜设备价值量最高,占据投资绝大比例。其中,镀膜:涂布:激光:封装设备比例约50%:25%:15%:10%。镀膜设备主要包括包括捷佳伟创、晟成光伏、奥莱德、众能光电、科晶智达和弗斯迈等;涂布设备布局厂商有德沪涂膜、曼恩斯特、日本东丽、众能光电和大正微纳等;激光设备厂商中大族激光、帝尔激光、德龙激光和杰普特等都有加速布局;封装设备主要包括弗斯迈和晟成光伏等。
整体来看,光伏电池片核心工艺设备具有较高的技术和产品壁垒,加上下游厂商基于技术布局以及稳定性和效率的考虑,主流的市场参与者并不多。核心工艺设备中,北方华创、拉普拉斯、捷佳伟创、红太阳等少数厂家能批量供货硼扩散设备;LPCVD厂商主要包括:北方华创、拉普拉斯、红太阳光电、松煜等。
其他热制程及镀膜重要设备中,管式PECVD的主要制造商为捷佳伟创、红太阳光电、北方华创、微导纳米、拉普拉斯、大族光伏等;磷扩散设备主要有主要厂商有北方华创、捷佳伟创、红太阳光电、拉普拉斯等。
当前反内卷是推动经济从低水平重复建设转向高质量发展的关键战略,而光伏行业作为反内卷的核心领域,通过政策引导、技术迭代和行业自律,有望率先打破内卷困局,为其它提供可复制的实践样本,产业链各环节也有望迎来新一轮机遇。
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来源:乐晴智库精选
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