N型电池片将成为趋势，异质结有望成为行业新星

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 N型电池片将成为趋势，异质结有望成为行业新星 2019年08月22日 看好/维持 电力设备与新能源 行业报告 电池片技术路线是光伏行业发展的关键环节，N型将成为发展趋势：提高转换效率的方法主要是降低光学损失和电学损失。目前主流技术是晶硅电池片，根据基极的不同，分为P型和N型电池。P型电池工艺相对简单，成本更低。N型电池有更多的自由电子和更少的空穴，电子搜寻空穴速度更快，因此寿命和转换效率更高。目前市场主要的电池片产品有P型PERC，N型TOPcon、HIT（异质结）、IBC等。我们认为N型电池片技术将是行业未来发展趋势。 P型PERC电池片是市场主流，大规模扩张后，盈利能力或有所下滑：PERC电池片是在传统铝背场电池的基础上增加沉积钝化层的设备和激光开槽的设备，门槛较低，且转化效率明显高于普通电池，因此近两年扩张势态迅猛，2017年底全球PERC产能约26GW，2018年底达到57GW，2019年底产能将接近120GW，2020年中或达到150GW。主流PERC电池片的转换效率约在21.5%-22.5%，一些头部企业有望突破22.5%，但是从目前的实验室数据来看，PERC电池片转换效率极限约在24%左右。因此大多数厂商都将重心放在了降低生产成本上，由于产能的快速扩产和转换效率的瓶颈，PERC电池片市场价格在2018年Q4由最高的报价1.3元/w，降至2019年8月已经跌破1元/w，下降幅度超过30%。考虑到三季度开始国内市场景气度开始提升，PERC电池片价格有望企稳，但是中长期来看，P型PERC电池片将开始由盛转衰。 N型异质结（HIT）技术或成为市场新星：N型电池片具有较高的转换效率，同时N型双面性价比更高，因此市场型技术产品主要是N型为主其中具有代表的技术路线包括：TOPCON、HIT和IBC。TOPCON是在N-PERC基础上增加2-3步工艺（沉积、离子注入和退火等），转换效率较N-PERC有一定的提高，但是考虑综合成本，性价比还不高；IBC技术目前还没有大规模量产，理论转换效率较高，海外企业尚在尝试阶段；异质结（HIT）工艺仅有4-5步，转换效率较高，性能优良，同时未来还可以跟IBC完美结合，进一步提升转换效率，有望成为电池片未来主流技术。 异质结电池成本主要来自硅片、浆料和靶材，三者占比分别为49%、24%和4%，非硅成本比例明显高于PERC型电池，主要是由于导电银浆和设备折旧以及靶材金额较高所导致，目前HIT的设备成本是100万元/MW，而PERC仅为60万元/MW，是PERC电池的几乎两倍。根据PERC电池片产品生命周期的变化，HIT在未来两年成本有望快速下降，目前全球产能约4GW，在建10GW左右。同时我们对PERC电池和HIT电池对应的度电成本进行测算，在2021年HIT电池片度电成本将低于PERC电池片，经济性提升，竞争力提升，有望成为未来市场主流产品。 推荐标的：中环股份、隆基股份、通威股份。 风险提示：HIT量产效率提升不及预期；HIT成本降低不及预期；PERC电池有进一步的技术提升等。 未来3-6个月行业大事: 行业基本资料 占比% 股票家数 162 4.43% 重点公司家数 - - 行业市值 12911.75亿元 2.19% 流通市值 10399.05亿元 2.41% 行业平均市盈率 30.7 / 市场平均市盈率 16.77 / 资料来源：Wind、东兴证券研究所 分析师：郑丹丹 021-25102903 zhengdd@dxzq.net.cn 执业证书编号: S1480519070001 分析师：李远山 010-66554024 liysh@dxzq.net.cn 执业证书编号: S1480519040001 研究助理：张阳 010-66554016 zhangyang_yjs@dxzq.net.cn -14.6%35.4%85.4%8/310/312/32/34/36/3沪深300 电力设备 22178176/36139/20190823 16:54 P2 东兴证券行业报告 电力设备与新能源：N型电池片将成为趋势，异质结有望成为行业新星 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES目录 1.光伏产业的发展核心—电池技术 ............................................................................. 3 1.1太阳能电池发电原理 ................................................................................. 3 1.2提高效率的关键—光学损失和电学损失 ................................................................. 4 1.3电池技术分类：N型具有天然优势 ...................................................................... 5 1.4技术变革是核心竞争力 ............................................................................... 6 2.当前最高性价比—P型PERC高效电池 ........................................................................ 7 2.1P型PERC电池原理 ................................................................................... 7 2.2PERC电池的改进—SE技术和双面PERC技术 .............................................................. 8 2.3效率瓶颈下PERC未来性价比优势渐弱 .................................................................. 9 3.未来电池新天地—N型异质结（HIT） ....................................................................... 10 3.1N型三大技术之N-PERT及其改进TOPCON—提升有限，与PERC仍属同一框架 ................................. 10 3.2N型三大技术之HIT—全新异质结，工序简单、发电高效 .................................................. 12 3.3N型三大技术之IBC—尚处中试，仍需完善 .............................................................. 13 4.异质结2-3年后走上舞台—成本效率分析 .................................................................... 14 4.1HIT效率优势突出，工序简单、可低温封装 ............................................................. 14 4.2降成本是HIT电池目前主要任务，预计21年或22年下降至稳定状态，逐渐替代PERC电池 .................... 16 4.3HIT效率优势凸显，度电成本或在21年低于PERC ........................................................ 18 5.更远的未来—薄膜电池潜力巨大 ............................................................................ 20 6.风险提示 ............................................................................................... 22 22178176/36139/20190823 16:54 东兴证券行业报告 电力设备与新能源：N型电池片将成为趋势，异质结有望成为行业新星 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES1.光伏产业的发展核心—电池技术 1.1太阳能电池发电原理 光伏发电是直接将清洁能源—太阳辐射能转换为电能的新型发电方式，主要原理是利用半导体在吸收光照时产生的光电效应，亦被称为光伏特效应。其具体现象为当光线照射在太阳能电池上时，光子的能量会被电池吸收实现电子跃迁，形成自由电子从而产生一定的电势差，有了电势差，光能也就直接转为了电能。 目前光伏产业中的电池根据基体的材料不同可以分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，其中晶体硅电池发展相对成熟，成本及效率仍有很大提升空间，是目前市场的主流。无论是何种材料，其基本原理都是利用不同技术形成P型材料和N型材料，可被看做P区和N区，并将其放在一起使两种材料之间形成PN结（一个稳定的电场，即内在电场），当发生光照时，PN结中的电子吸收足够能量的光子实现跃迁，从共价键中激发出来，因此产生一个电子-空穴对（空穴即因电子挣脱束缚而形成的一个共价键空位）。在PN结这个内建电场结界层的影响下，电子（带负电）向N区运动，空穴（带正电）向P区运动，因此P区和N区形成电势差，通过电池外接正负极形成外电路电流，也就是产生了电能。 图1：太阳能电池PN区 图2：P-N结形成过程 资料来源：网络资料，东兴证券研究所 资料来源：网络资料，东兴证券研究所 我们以目前的市场主流—晶硅电池为例来看具体其工艺是如何实现的，单纯的晶体硅可以产生的自由电子和空穴数目远远无法满足光伏发电的需要，因此通常采用的技术为在纯净的硅中进行掺杂，在其中掺杂磷元素形成N型半导体，在其中掺杂硼元素形成P型半导体。这是因为在不同元素电子数及电子轨道存在一定差异的情况下，磷元素掺杂在晶硅中后，磷原子很容易和多个硅原子形成共价键而多出一个不稳定的电子（该电子极易挣脱原子核的束缚而形成自由电子）；而硼元素掺杂在晶硅中，硼原子则易于多个硅原子形成共价键而产生一个空穴（该空穴也极易挣脱原子核的束缚而自由移动）。这种掺杂技术使得晶硅电池相对于纯净的晶体硅而言内部存在着大量的自由电子和空穴，以满足发电的需要。二者相接触的部分自由电子和空穴相互吸引，N型半导体中的自由电子恰好可以和P型半导体中形成的空穴相互结合，在交界处形成一个稳定状态的PN结，也就是内建电场，不受光照的状态下保持静态，同时阻止P区和N区的电子和空穴进一步配对。 图3：N型掺磷半导体 图4：P型掺磷半导体 22178176/36139/20190823 16:54 P4 东兴证券行业报告 电力设备与新能源：N型电池片将成为趋势，异质结有望成为行业新星 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 资料来源：网络资料，东兴证券研究所 资料来源：网络资料，东兴证券研究所 在光照时发生光电效应来实现光电转换，即PN结吸收光能产生自由电子和空穴对，在其自身内建电场的作用下电子移动至N区，空穴移动至P区形成电势差，外接正负极和负载后，从电子运动来看，电子源源不断地通过导线从N区流向P区，并和P区所存在的大量空