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跟我看研报2023-07-05 16:55河南 华泰证券：倪正洋，杨云逍 报告日期：20230702
研报摘要 面对 P 型电池转化效率接近极限，N 型电池、钙钛矿电池等技术发展迅速，带动光伏新技术层出不穷。光伏激光 设备在高效电池技术路径下具备更高的设备投资额或者对其他工艺设备具有 替代逻辑。随着 TOPCon、HJT、XBC、钙钛矿等高效电池技术路径产业化 加速，光伏设备市场空间有望进一步增大。 技术迭代是光伏设备后续主要成长逻辑，激光是重点迭代环节 假设 2050年全球光伏发电占比 39%，截至2022年底，全球光伏存量装机渗透率约为 10%。 根据中电联及 BP 数据，2021 年我国光伏发电占全社会发电结构比重为 3.89%，全球比重 为 3.67%。 根据 CPIA 统计，2022 年全球光伏新增装机达 230GW，创历史新高，我们估 计 2022 年全球光伏发电占比有望进一步提升至约 4%或更多。 根据发改委《中国 2050 年 光伏发展展望（2019）》，2050 年我国光伏发电占比将达 39%，假设 2050 年全球光伏发电 占比同步提升至约 39%，同时假设转化效率与日照时间相对稳定的情况下，截至 2022 年 底，全球光伏存量装机渗透率为 10%左右。 预计 2023 年光伏新增装机渗透率达 28%，设备企业面临“二阶导”压力变大。光伏新增 装机相比存量装机更接近峰值。 我们假设 2022 年底全球光伏发电占比 4%， 2050 年光伏发电占比 39%，假设 2023 年全球新增装机 350GW，预计全球新增装机峰值 将在 2035 年前后到来，有望超 1200GW/年，预计 2023 年光伏新增装机渗透率将达 28%。 考虑设备的二阶导属性，在下游渗透率达到一定程度时，新增装机增速将逐渐下降，下游 成长性对设备的成长性影响逐渐变弱，但由于光伏环节技术迭代频繁，存量设备置换将成 为光伏设备后续订单能维持高增速的主要动力，因此我们认为光伏设备后续成长性主要源 于技术迭代。 技术迭代将带来设备存量置换和“涨价”双重逻辑。 光伏发展过程中，产能一直处于“相对 过剩”阶段，但从上市光伏设备公司订单或收入等指标表现可以看出，下游扩产一直保持 相对较高的增速，主要系技术迭代带来的红利，这部分红利分为存量置换和“涨价”。 首先， 新技术往往需要新的设备和材料承载，造成老旧设备的淘汰更迭，因此带来行业名义产能 高于实际产能的现象， 其次，设备折旧在光伏组件成本中占比较低，我们测算在硅料价格 为 75 元/kg 的基础下，硅片、电池、组件设备折旧合计仅占组件成本的 3.8%，低于银浆、 硅料等成本占比。 此外，根据中国光伏行业协会的统计，电池转换效率每提升 1%，成本可 下降 5%-7%，因此若新设备可带来更低的材料消耗或更高的转化效率，新设备的单 GW 投 资额有较高的提升空间，带来设备市场空间的提升，是一种变相的“涨价”表现。 面对趋 势确立的新技术，下游企业往往不吝惜资本开支更换投资额更高的设备。 技术迭代的底层逻辑源于更高的光电转化效率可摊薄光伏发电度电成本。 光伏电池的迭代 自 2016 年以来开始加速，一方面源于各国对清洁能源的重视，哺育了早期的光伏产业，另 一方面源于光伏平价发电的内生动力以及去补贴等事件倒逼光伏追求更高效的发电技术。 光伏技术迭代主要取决于四个条件： 1、新技术的效率远远超过上一代技术，通常新技术比 上一代技术产业化光电转化效率要高 1.5%左右； 2、新技术要有更低的平准化度电成本 LCOE； 3、新技术要具备良好的产业链生态环境，设备初始投资、材料成本以及工艺过程 成本要有较大的降本空间； 4、新一代技术要有足够的稳定性，能稳定发电 30 年以上，并 且在地壳中要具有足够的丰度、环境友好、能够满足 TW 级以上发电对材料的需求。 其中 第一点更高的光电转化效率是光伏电池技术迭代的重要底层逻辑，因为更高的转化效率可 以带来更高的输出功率和发电量，从而降低光伏发电的度电成本。 N 型电池相比 P 型电池具备更高的光电转化效率，包括 HJT、TOPCon、IBC 电池。 钙钛矿及钙钛矿叠层电池可进一步提升光伏电池转化效率。 对比晶硅材料，钙钛矿材料具 有更高的光吸收系数。较高的光捕获效率使钙钛矿厚度仅为百纳米时可就实现对光的全吸 收；另一方面，对于几乎没有晶界的钙钛矿单晶材料，电子和空穴的扩散长度大于百微米， 其扩散长度远远大于钙钛矿材料对光子的吸收深度，有利于自由电子和空穴的输运，可被 阴阳电极完全收集，进而实现高效的光电转化效率。 目前晶硅电池越来越接近 29.4%的理 论极限，根据极电光能数据，钙钛矿电池拥有更高的 33%理论转换效率上限，并可与 N 型 电池叠层，理论效率超 43%，量产效率有望超 35%。 N 型电池技术升级是目前最重要的技术迭代方向之一，目前 TOPCon 电池占据优势。 根据 CPIA 数据，2022 年我国企业和研究机构 14 次刷新了晶硅电池实验室效率记录，其中 10 次为 N 型电池技术。通过 23 年部分央国企的集采情况可以看出，每家均有 N 型产品的采 购，在部分集采中 N 型产品占比已经突破 50%，显示出 N 型电池产品的创新和产业化进程 正在加速，CPIA 预计 2023 年 N 型组件市场占比将超过 20%。在 N 型电池市场中，TOPCon 电池与 PERC 电池在产线设置、技术人才、生产工艺等环节有较高的重合度，并凭借相比 HJT、XBC 等技术更低的投资成本迅速成为主流扩产路线。 目前包括通威、隆基、晶科、 晶澳等头部企业纷纷加码 TOPCon 产能。此外，隆基、爱旭等头部厂家同步布局 XBC 等 差异化技术路线，而布局 HJT、钙钛矿等技术路线的公司主要是华晟新能源、光势能、金 刚光伏、协鑫光电、杭州纤纳、极电光能等新势力企业。 激光在 N 型电池、钙钛矿电池生产过程中扮演着重要的提效降本角色。在 TOPCon、HJT、XBC、 钙钛矿生产过程中，激光起到的作用在逐步放大，具体来说，激光设备作用分为两类，一 类是作为工艺制成设备完成必要的图形化作用，例如钙钛矿电极制备时使用的激光开槽， XBC 背接触工艺中的激光开槽，以及与丝网印刷和红外焊接形成竞争的激光转印与激光串 焊；另一类是起到辅助提效作用，在现有的成熟制程基础上进一步提高光电转化效率，例 如 TOPCon 电池的 SE 环节，HJT 电池中的激光 LIA/R 工艺。N 型电池与钙钛矿电池技术 “百家争鸣”拓宽了激光在光伏电池组件生产过程中的应用场景。 接下来我们将逐个分析 激光在高效电池、组件技术中的应用。 电镀铜图形化：方案百家争鸣，激光方案是未来重要方向之一 激光 LDI 和激光开槽是电镀铜图形化重要组成部分 铜电镀是利用电镀的方式在透明导电薄膜上沉积金属铜的电极制备工艺。以电镀铜栅线代 替丝网印刷银栅线，其工艺分种子层制备、图形化、金属化、后处理四步。在透明导电膜 上镀一层铜种子层，而后进行快速烧结，为后续电镀铜栅线做准备，提高铜栅线和 TCO 的 黏附性。设备主要采用 PVD，主要技术路线包括制备整面种子层、局部种子层和无种子层。 图形化是决定栅线宽度的核心环节，直接影响电镀电池转换效率。 电镀铜图形化价值量预计在 3000-6000 万/GW，未来有望下降至 3000 万/GW 以下。目前 电镀铜整线设备投资额较高，设备成本高是制约电镀铜行业发展的重要原因之一，其中图 形化设备投资额大约在 3000-6000 万/GW。随着产业推进以及设备商降本推进，我们预计 未来图形化环节单 GW 设备投资额有望控制在 3000 万/GW 以下。 电镀铜图形化环节“群雄逐鹿”，预计 2023 年为行业中试大年。目前电镀铜环节布局厂家众多，就图形 化环节来说，掩膜曝光路线布局厂家包括迈为股份、苏大维格等，LDI 路线布局企业包括芯 碁微装、苏州源卓等，激光开槽布局企业包括帝尔激光等，此外诸如太阳井、昇印光电等 公司均在图形化环节有所布局。随着各家中试线陆续发货，2024 年行业技术路线与格局将 更加清晰。 激光开槽是钙钛矿电池中可预见性相对较强的工艺环节 钙钛矿用激光设备包含 P0-P4 五道工序。钙钛矿用激光设备主要使用纳秒/皮秒/飞秒脉宽等 波段的绿光激光或红外光纤光源进行多道激光刻蚀划线，构建钙钛矿电池中的电路结构， 把多个钙钛矿电池串联成组件。 钙钛矿目前 100MW 线 设备投资额 1.2 亿元左右，即单 GW 投资额 12 亿，主要由于目前钙钛矿设备仍处于探索期， 以定制化需求、试验性需求为主，设备产能也较小。 单 GW 设备投资额约 12 亿中涂布设备 /PVD/RPD 占大头，激光设备投资额约为 10%，即 1200 万元/GW。 随着钙钛矿产业化推 进，未来钙钛矿激光设备单 GW 投资额有望进一步降低。 目前国内设备厂商积极布局钙钛 矿激光设备领域。钙钛矿激光设备布局企业众多，包括迈为股份、帝尔激光、杰普特、大 族激光、德龙激光、众能光电、乐普科等企业，格局相对分散。 激光转印作为非接触印刷方案，优势主要集中于银浆节约与配合减少碎片率，配合薄片趋势。预计激光转印单 GW 价值量将不低于 3000 万/GW。 未来激光转印与丝网印刷、电镀铜等工艺路 线的经济性对比成为其产业化发展的主要考验因素。 总之，技术迭代是光伏设备后续成长主要动力，面 对 P 型电池转化效率接近极限，N 型电池、钙钛矿电池等技术发展迅速，带动光伏新技术 层出不穷。相关设备商有望深度受益。 发表 |
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