高效太阳能电池系列深度（二）：新技术快速渗透，催生辅材发展新机遇

行业观点 随新型电池技术降本增效快速推进，2022年TOPCon、HJT、xBC、钙钛矿等新电池技术扩产规模、 研发进展超市场预期 ，我们预计2023年TOPCon扩产规模150-200GW，HJT扩产规模60GW以上。在新型高效电池加速扩产的背景下，电池技术的演变对配套的辅材、耗材均有较大的影响，并将催生辅材、耗材领域新的市场机遇和投资机会。 胶膜：POE树脂供给紧张，新型封装方案方兴未艾。与PERC组件相比，N型组件因PID问题突出、对水汽更敏感、对紫外敏感，对封装胶膜要求更高。POE胶膜抗PID性能好，更符合TOPCon组件封装要求，但目前POE树脂尚未实现国产化，供给相对受限。我们测算了TPOCon组件不同封装方案对POE及EVA树脂的需求，预计2023年EVA树脂需求137~154万吨，考虑流通库存后供给（170~196万吨）或出现阶段性紧张；POE树脂需求40~55万吨，考虑流通库存后供给（40~50万吨）较为紧张，胶膜厂商POE树脂的保供能力将成为关键竞争要素。此外，组件及胶膜企业积极研发储备新型封装方案，产品研发实力强的企业或能提升盈利及份额。 玻璃：钙钛矿技术星辰大海，TCO玻璃空间广阔。钙钛矿是研发热度较高的下一代光伏技术方向，TCO玻璃为钙钛矿组件的重要配件，成本占比较高。光伏TCO玻璃生产需拥有成熟的超白浮法玻璃产线和TCO配方、镀膜工艺，具备TCO玻璃量产能力的企业有望充分受益钙钛矿的产业化进程。 焊带：新技术推动封装工艺迭代，产品升级方向明确。焊带产品技术升级趋势明显，圆形焊带、异形焊带随电池技术及图形化工艺加速迭代，未来2-3年将加速放量，头部厂商有望充分受益新技术加速迭代带来的新产品放量。 接线盒：芯片接线盒高电流优势显著，分布式助力智能接线盒推广。组件大尺寸、大功率提高接线盒额定电流要求，分体式接线盒、芯片接线盒优势凸显，相关技术掌握娴熟的企业或可获得超额收益、提升市占率。此外，分布式占比提升或助力集成优化器及关断器的智能接线盒推广。 坩埚/高纯石英砂：N型硅片坩埚耗量更高，N型放量或将加剧高纯石英砂及石英坩埚供需紧张，产能增速较快的石英坩埚企业有望充分享受产量增长。 金刚线：金刚线细线化趋势明确，钨丝细线化空间大，但钨丝母线生产难度较大、成本高。钨丝母线价格和线径对金刚线经济性有较大影响，考虑到线径具有理论极限，钨丝母线价格下降将成为钨丝金刚线实现经济性的核心。 热场：N型硅片对热场纯度要求更高，具备低成本获得高纯度热场产品技术的热场企业将充分受益。 投资建议 新型电池技术加速渗透，催生辅材、耗材产生新的市场机遇，相关产品及技术领先的企业或将获得市占率及盈利能力的快速提升，建议关注POE类胶膜、POE树脂、TCO玻璃、圆形/异形焊带、芯片接线盒等技术领先的企业。推荐组合：福斯特、海优新材、金晶科技、欧晶科技、通灵股份（完整推荐组合详见正文各章节）。 风险提示 需求低于预期；行业产能无序扩张导致竞争加剧；国际贸易恶化。 1新型电池技术加速渗透，行业主流趋势明确 2022年光伏新型电池技术快速发展，从扩产角度看，年内TOPCon（年初预期40-60GW）、HJT（年初预期20-30GW）、HPBC/IBC扩产均超出市场预期；从电池效率角度看，研发布局较为领先的企业在新技术增效方面已经开始进行更为深入的探索，TOPCon技术中开始导入激光掺杂进一步提效，HJT技术中导入单/双面微晶、靶材优化、后续电镀等提效，较PERC电池量产效率的领先幅度进一步扩大。 图表1：2022年TOPCon扩产超预期 图表2：2022年HJT扩产超预期 图表3：新型电池技术转换效率持续快速提升 在TaiyangNews2022年12月和2021年12月光伏组件量产产品TOP10效率榜单中，可以看到一个明确的趋势，无论是HJT、TOPCon还是xBC路线，组件效率均远超当前主流PERC产品，最新的全球组件最高效率榜单TOP10中已不再出现PERC组件的身影。 图表3：TaiyangNews全球量产光伏组件产品TOP10最高效率榜单 从头部组件及电池厂商的产能规划及实际落地产能来看，TOPCon无疑已成为当前行业内高效电池技术扩产的最主流选择，晶科、钧达等布局较快的厂商已经开始兑现超额盈利。 HJT在2022年由于新产线爬产时间较长、银包铜尚未完全导入等因素，年内大部分时间尚未实现盈利，但2022年底有望实现毛利转正，预计2023年将逐步出现盈利拐点、成本拐点及大厂扩产拐点，扩产有望提速。 xBC技术由于技术难度高、良率较TOPCon及HJT稍低，效率优势尚未完全体现，但隆基、爱旭等在电池环节研发实力较强的企业已经开始量产布局，考虑到分布式市场的空间广阔、盈利水平高，预计后续产能将会进一步扩张。 钙钛矿是较晶硅电池拥有更高理论极限效率的技术路线，目前单结钙钛矿电池最高实验室效率记录已达到25.2%，钙钛矿与晶硅叠层电池的效率已达到32%，理论上可提升至45%以上，远超晶硅电池理论效率极限，是目前业内研发热度较高的下一代光伏技术方向。但由于产品材料配方、量产工艺路径等核心要素尚未定型，且在野外实证环境下的运行稳定性仍有待验证，我们判断短期内钙钛矿投入大规模商用的可能性较低。近两年国内外多家钙钛矿研发企业逐步进入中试阶段，并将在近几年从中试走向量产，一级市场相关企业投融资热度较高，部分企业开始对小规模试点项目的批量出货。 我们预计2023年TOPCon扩产规模150-200GW，HJT扩产规模60GW以上。在新型高效电池扩产加速的背景下，电池技术的演变对配套的辅材、耗材均有较大的影响，并将催生辅材、耗材领域新的市场机遇和投资机会。 2胶膜/树脂：POE树脂供给紧张，新型封装方案方兴未艾 2.1N型组件封装：抗PID、抗水汽、抗紫外线要求更高 光伏封装胶膜为光伏组件中玻璃、电池和背板之间的粘结材料，位于电池片上下两侧，主要作用包括： 1）粘结：粘结光伏电池片和玻璃、背板； 2）透光：使电池和玻璃之间达到光耦合，以保证太阳辐射透过率超过90%，并在20～30年甚至更长的使用过程中，组件的最大光损失不超过5%； 3）保护：作为电池和其他元件的物理隔离，保护电池电路不受组件使用环境中不良因素的影响 4）支撑：在组件生产、存储、安装和使用过程中起到结构支撑和定位电池的作用； 5）绝缘：保持电池和其他元件间的电绝缘。 因此，光伏胶膜需要具有粘结性好、高透光性、抗紫外湿热黄变性等特点。 与PERC组件相比，N型组件对水汽更敏感、PID问题突出（TOPCon）、对紫外敏感（HJT），对封装胶膜有更高的要求。 TOPCon组件封装要求：抗PID要求高、抗水汽要求高 PID效应（Potential Induced Degradation）全称为电势诱导衰减，是太阳能电池长期受到一定外电压时发生功率衰减的现象，主要由于电池片和组件其他部分（如玻璃或铝边框）之间产生高电势差导致负离子和正离子迁移，迁移后负离子通过接地的铝边框流出，而正离子（钠离子 Na+ ）则迁移富集到电池片表面减反层，导致钝化效果恶化，引发衰减。 图表4：双玻组件PID漏电流的主要路径 目前PERC双面组件主要存在两种PID机理： 1）PID-s衰减（PID-shunt分流）：钠离子 Na+ 在电场作用下穿过玻璃和胶膜，聚集在电池片表面膜层，再铜鼓扩散的形式进入填充在硅晶体的缺陷（位错）中，并穿过PN结，形成PN结两端的漏电流通道； 2）PID-p衰减（PID-polarization极化），背玻中的 Na+ 快速聚集到电池片背面膜层，吸引背面少子和背面原有的带负电钝化层氧化铝，导致钝化效果恶化。 目前业界针对缓解PERC正面PID-s衰减的措施已较为成熟（如适当提高SiNx层的折射率、增加SiO2层），且铝栅线的背钝化工艺使PERC双面太阳电池的背面对PID更为敏感，因此，目前针对PERC双面光伏组件PID的研究热点大部分聚焦在其背面。 图表5：PERC双面光伏组件的PID机理 TOPCon组件PID问题更为突出，正面PID衰减更大。由于电池结构不同，TOPCon组件主要存在三种PID机理： 1）与PERC类似的正面PID-s衰减； 2）正面PID-p衰减：正面玻璃中 Na+ 快速涌入膜层，原本钝化层Al2O3 的负电被 Na+ 吸引，导致正面钝化效果恶化； 3）背面PID-s衰减：背面玻璃中 Na+ 快速涌入膜层，并穿过PN结，形成PN结两端的漏电流通道。 由于TOPCon组件正面具有PID-s和PID-p衰减，其正面PID衰减大于背面衰减，且TOPCon组件因漏电阳离子离PN结更近，PID问题更突出。 因此，TOPCon组件封装对抗PID性能要求更高。 图表6：组件发生PID效应的机理（PID-s衰减） 图表7：TOPCon组件功率衰减主要集中在正面 光伏组件失效一般包括初期失效、中期失效和后期失效，水汽进入会造成组件内部金属部件脱落，PID、焊带等多种类型的组件失效也与水汽进入有关。 TOPCon正面主栅为银浆、细栅为银铝浆，银铝浆对水汽更为敏感，水汽进入后会造成电池片周围栅线发黑和功率衰减现象。因此，TOPCon组件对水汽更为敏感，对正面封装材料阻水性能要求更高。 图表8：水汽会加快组件多种类型失效 HJT组件封装要求：粘贴力强，阻水、抗酸要求高，抗紫外要求高 HJT电池结构较为特殊，表面为TCO膜层，与传统封装胶膜粘粘力较弱，同时对水汽特别敏感，因此要保证HJT电池封装材料的阻水性及粘连力。 此外，由于当前HJT技术非硅成本较高，后续银包铜浆料替代传统低温银浆将成为HJT重要降本手段，而铜栅线容易受大气环境中微量的氧气、水汽、有机酸（醋酸）的氧化和腐蚀，导致电池出现效率加速衰减等可靠性问题，预计后期HJT组件封装将对阻水、抗酸提出更高的要求。 HJT电池使用非晶或微晶硅，表面因Si-H基团更容易遭受紫外辐照而被破坏产生缺陷，导致组件功率衰减。美国SLAC和NREL团队2022年发表在PHOTOVOLTAICS上的论文显示，HJT电池片暴露在紫外下比其他种类的电池功率衰减更大。因此，HJT组件对抗紫外的要求更高。 图表9：HJT电池片暴露在紫外下，比其他种类的电池功率衰减更大 2.2光伏胶膜市场：EVA胶膜为主，POE胶膜具有性能优势 目前光伏胶膜主要分为EVA胶膜、POE胶膜、共挤胶膜（如EPE胶膜）、PVB胶膜等。 图表10：不同类型胶膜特点对比 EVA胶膜：目前主流封装材料，加工属性好、供给较充足，但抗PID性能较差。 EVA胶膜是以EVA树脂（乙烯-醋酸乙烯共聚物）为主要原料，通过添加多种助剂改性，经熔融加工成型的胶膜。由于加工性能好、供给充足且成本较低，EVA胶膜为目前主流的光伏封装胶膜。 特点1：加工属性好。EVA树脂为极性材料，在加工为EVA胶膜的过程中更容易与极性助剂融合，且具有出色的熔体流动性和低加工温度，加工属性好。 特点2：国产替代持续推进，供给较为充足，具有一定成本优势。 2022年起国内新增EVA产能逐步释放，国产EVA树脂供给迅速增长，国内EVA产量从2014年的35.27万吨增加到2022年的167.55万吨，2022年上半年进口依存度已下降至42.4%。目前光伏EVA胶膜产能几乎都集中在国内，考虑到国产原料供给的便利性和经济性，光伏级EVA树脂国产替代快速推进，光伏EVA树脂供应稳定性、经济性优势凸显。 图表11：中国EVA产能、产量与表观消费量（万吨） 图表12：中国EVA进出口量及对外依存度（万吨，%） 特点3：稳定性差。醋酸乙烯酯基团使EVA胶膜容易因紫外光和湿热氧化导致降解老化，表现为胶膜的黄变及脱层，影响组件效率及使用寿命。 特点4：抗PID性能差。EVA材料中醋酸乙烯酯基团具有亲水性，组件边缘水汽进入后EVA易发生水解生产醋酸，醋酸与玻璃反应生成大量自由移动的钠离子，玻璃表面