2022年光伏电池片行业研究报告

行业深度报告 2022年06月30日 洞悉光伏主产业链系列一 ——光伏电池片：N型电池片技术迭代拉开序幕，引领行业降本增效 核心观点 电池片是光伏发电的核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命。电池片是通过将硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片，决定了光伏系统的发电能力，原理是光生伏特效应和PN结。电池片上游主要包括原材料硅片（占电池片总成本约74%-75%）和核心辅材银浆（占电池片总成本约8%）；电池片下游为光伏组件制造商，电池片约占组件总成本50.1%。 N型电池片接棒P型电池片，成为下一代主流技术。P型电池片仍是主流技术路线，2021年PERC电池市占率达91.2%，但单晶PERC电池量产效率已达23.1%，逼近24.5%的极限效率，难取得大幅提升。N型电池由于成本较高，量产规模较小，2021年市占率3%，较2020年基本持平。N型电池具有少子寿命高、光致衰减低、温度系数绝对值低、弱光响应好 评级推荐（维持）报告作者 作者姓名段小虎 资格证书S1710521080001 电子邮箱duanxh@easec.com.cn 联系人柴梦婷 电子邮箱chaimt@easec.com.cn 股价走势 等优点，极大提升电池开路电压和转换效率，有望成为下一代主流技术。 TOPCon产线接轨PERC产线，短期内凭借成本优势产业化进度最快。TOPCon采用隧穿氧化层钝化接触技术，在电池背面制备超薄氧化硅后再沉积掺杂硅薄层。从转换效率来看，TOPCon理论极限效率28.7%，量产效率24%~24.5%，最高实验室效率高达25.7%，效率提升空间大。从成本来看，TOPCon产线兼容PERC产线，增加约0.5-0.8亿元/GW即可完成升级；新建TOPCon产线设备投资成本约2.2亿元/GW，较其他N型技术更具经济性。截至2021年底，TOPCon的非硅成本已经能低于0.3元 /瓦，对比PERC仍然有0.18-0.22元/瓦的差距。从产能规划来看，预计2022 年TOPCon落地产能有望超50GW，TOPCon总产能规划约162GW。 HJT电池降本路径清晰，是中期最有优势的技术方向之一。HJT电池由掺杂不同的两种不同材料（晶体硅和非晶硅）组成，硅片和非晶硅组成PN结，减少载流子复合。从转换效率来看，HJT电池理论极限效率为28.5%，量产效率24%~24.5%，最高实验室效率达26.5%。从成本来看，我们测算HJT生产成本较PERC每瓦高0.18元，降本路线包括：1）设备国产化；2）低温银浆国产化；3）工艺改善（多主栅、银包铜、激光转印）降低银浆耗量；4）靶材国产化，AZO替代；5）硅片薄片化。从产能规划来看，预计2022年新增产能在20-30GW，HJT总产能规划超150GW。 IBC电池优势与挑战并存，叠加其他技术潜力大。IBC电池正面无金属栅线，发射极和背场及对应的正负金属电极呈叉指状集成在电池背面，该结构最大程度减少了光学损失。从转换效率来看，传统IBC电池的效率并没有与TOPCon和HJT电池拉开差距，而IBC电池技术作为一种平台型技术，叠加TOPCon/HJT电池技术，即TBC/HBC电池，量产效率分别为24.5%~25.5%/25%~26.5%。从成本来看，IBC电池目前成本高，精简工艺步骤，降低制造成本是降本核心。从产能规划来看，头部厂商布局，预计今年将有少量产能落地。 投资建议 在电池片技术快速迭代背景下，我们看好1）能进行全产业链配套同时技术储备丰富的一体化组件龙头企业，相关标的：隆基绿能、晶科能源、晶澳科技、天合光能；2）电池片龙头相关标的：通威股份、爱旭股份。 风险提示 上游原材料价格波动；政策落地不及预期；N型电池片研发不及预期。 相关研究 《光伏行业维持高景气，各板块分化显著 》2022.05.19 《洞悉光伏辅材产业链系列二》2022.04.21 《新能源车2月销量好于预期，光伏中上游价格稳中有升》2022.03.14 《两会再提促进新能源车消费，光伏中上游价格稳中有进》2022.03.07 《洞悉光伏辅材产业链系列一》2022.03.03 行业研究 ·新能源发电 ·证券研究报告 正文目录 1.引言6 2.电池片简介及发展趋势6 2.1.定义：电池片是光伏发电核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响光伏系统发电效率和使用寿命.6 2.2.原理：光生伏特效应与PN结9 2.3.分类：根据衬底硅片类型，分为P型电池片和N型电池片10 2.4.生产流程：主要概括为6个流程，不同种类电池生产流程有所差异12 2.5.发展趋势：全国电池片产量高速增长，N型电池技术效率跃升新高度14 2.5.1.全国电池片产量高速增长，近十年光伏电池片产量CAGR为33.5%14 2.5.2.PERC电池产能占比91%，短期仍然占据主流地位15 2.5.3.N型电池转换效率优势明显，将成为下一代技术方向20 3.TOPCon电池：接轨PERC产线，产业化进度最快22 3.1.简介：采用量子隧穿效应，LPCVD为当前主流工艺路线22 3.1.1.N型硅衬底，采用隧穿氧化层钝化接触技术22 3.1.2.TOPCon技术概念起源于2013年，规模化应用或将开启23 3.1.3.多种技术路线并进，LPCVD工艺为当前主流24 3.2.转换效率：理论转换效率高达28.7%，量产效率为24%~24.5%24 3.3.成本端：兼容PERC产线设备，大硅片+银铝浆进一步推动成本下降26 3.3.1.兼容并延长PERC产线的生命周期，短期看最具性价比26 3.3.2.非硅成本逐渐逼近PERC，良率仍有提升空间27 3.4.产能规划：预计2022年TOPCon落地产能有望超过50GW28 4.HJT电池：颠覆性技术异军突起，产业化降本路径清晰明确30 4.1.简介：采用异质结替代同质结，异质结电池诞生逾30年30 4.1.1.异质结替代同质结，本征富氢非晶硅膜为核心工艺30 4.1.2.HJT电池技术起源于1974年，国内厂商加快产业化步伐31 4.2.转换效率：理论转换效率为28.5%，量产效率为24%~24.5%32 4.3.成本端：成本仍处高位，多种降本路线齐头并进35 4.3.1.高成本导致竞争力不足，限制HJT电池规模化生产35 4.3.2.材料端：银浆、靶材、硅片都是HJT电池未来主要的降本路径37 4.3.3.设备端：国产替代加速，未来HJT设备有望降至3亿元/GW39 4.4.产能规划：预计2022年新增产能20-30GW39 5.IBC电池：平台型长期电池技术路线，国内仍难实现大规模量产41 5.1.简介：采用交叉指式背接触结构，XBC为当前热门发展方向41 5.1.1.正面无金属栅线，优势与挑战并存41 5.1.2.IBC电池技术起源于1975年，XBC为当前热门发展方向42 5.1.3.制作工艺：制程步骤复杂，工艺难度大43 5.2.转换效率：经典IBC效率溢价难以覆盖成本溢价，TBC+HBC吸引产业转型45 5.3.成本端：精简工艺步骤和降低制造成本是降本核心，XBC降本路线与融合前的技术具有相关性48 5.4.产能规划：头部厂商布局，预计今年少量产能落地48 6.相关标的49 6.1.隆基绿能49 6.1.1.光伏组件一体化龙头，全面布局零碳赛道49 6.1.2.业绩维持高速增长，盈利能力稳定50 6.1.3.增资扩产单晶电池片，光伏电池转换效率屡创新高51 6.2.通威股份52 6.2.1.全球电池片龙头，HJT、TOPCon新技术加速研发52 6.2.2.业绩维持高速增长，现金流大幅增加53 6.2.3.单晶PERC电池平均非硅成本持续下降，HJT、TOPCon新技术加速研发55 6.3.晶科能源56 6.3.1.全球组件龙头，专注光伏中游制造环节56 6.3.2.营业收入稳步增长，毛利率保持稳定57 6.3.3.TOPCon电池研发能力领先，N型电池片开始放量59 6.4.晶澳科技59 6.4.1.光伏组件一体化龙头，垂直一体化率高达80%59 6.4.2.业绩维持高速增长，盈利能力趋向稳定60 6.4.3.PERC电池奠定坚实基础，6.5GWTOPCon电池放量在即62 6.5.天合光能62 6.5.1.光伏组件国际化领军者，出货量常年全球领先62 6.5.2.业绩亮眼增长可期，费用率控制得当持续下降64 6.5.3.研发和量产效率行业领先，开启TOPCon电池产业化进程66 6.6.爱旭股份66 6.6.1.光伏电池后起之秀，产品创新引领行业发展66 6.6.2.业绩持续高速增长，费用管控效果显著68 6.6.3.研发技术优势凸显，高效ABC电池引领组件技术迭代70 7.风险提示71 图表目录 图表1.光伏产业链梳理6 图表2.传统光伏电池片结构示意图7 图表3.单晶单面光伏电池片成本结构8 图表4.单晶双面光伏电池片成本结构8 图表5.光伏组件成本构成8 图表6.本节术语概览9 图表7.PN结内部电场10 图表8.光生伏特效应10 图表9.本节术语概览10 图表10.电池片技术路线图11 图表11.本节术语概览12 图表12.陷光原理12 图表13.传统电池片生产工艺流程13 图表14.各种电池工艺步骤14 图表15.2011-2021年中国电池片产量15 图表16.本节术语概览15 图表17.PERC电池与常规BSF电池结构对比16 图表18.PERC电池生产工艺流程17 图表19.PERC电池发展历程18 图表20.PERC电池量产效率变化趋势19 图表21.PERC电池最高效率变化趋势19 图表22.2016-2021不同技术路线电池渗透率19 图表23.2021-2030年电池技术市场占比变化趋势20 图表24.2012-2030E年国内电池片量产转换效率发展趋势21 图表25.本节术语概览22 图表26.TOPCon电池结构图22 图表27.TOPCon电池发展历程23 图表28.TOPCon主要工艺技术路线24 图表29.不同电子/空穴选择性接触材料组成的电池极限效率（ISFH测算版本）25 图表30.不同电子/空穴选择性接触材料组成的电池极限效（隆基最新测算版本）25 图表31.N型TOPCon最高效率记录26 图表32.TOPCon与PERC电池技术工艺及设备改造情况27 图表33.TOPCon电池成本结构28 图表34.头部电池厂商TOPCon扩产计划及进度单位：GW（截至2022年6月）29 图表35.本节术语概览30 图表36.HJT异质结电池结构图31 图表37.HJT电池发展历程32 图表38.HJT最高转换效率（国际认证）33 图表39.HJT最高转换效率（非国际认证）33 图表40.各种类电池温度系数34 图表41.HJT电池与TOPCon电池工艺步骤比较35 图表42.2022年PERC电池与HJT电池成本对比36 图表43.HJT成本结构37 图表44.HJT非硅成本结构37 图表45.高低温银浆对比37 图表46.不同技术银浆耗量（mg/片）38 图表47.N型硅片厚度变化趋势（μm）39 图表48.HJT电池规划产能统计（截至2022年6月）40 图表49.本节术语概览41 图表50.IBC电池结构图41 图表51.IBC电池发展历程43 图表52.IBC电池工艺流程44 图表53.FFE结构的IBC空穴电流模拟44 图表54.FSF结构的IBC空穴电流模拟44 图表55.SunPower公司IBC电池发展历程45 图表56.IBC电池工艺路线46 图表57.HBC电池结构46 图表58.SunPower的TBC电池结构47 图表59.各电池技术效率对比47 图表60.各电池技术路线成本对比48 图表61.XBC电池产能规划统计（截至2022年6月）49 图表62.隆基绿能历史沿革49 图表63.隆基绿能股权结构50 图表64.隆基绿能历年营收变动趋势50 图表65.隆基绿能历年归母