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光伏設備行業研究報告:東吳證券-光伏設備行業:HIT技術漸行漸近,國內設備商將放異彩-190820

行業名稱: 光伏設備行業 股票代碼: 分享時間:2019-08-22 09:13:21
研報欄目: 行業分析 研報類型: (PDF) 研報作者: 陳顯帆,周爾雙
研報出處: 東吳證券 研報頁數: 42 頁 推薦評級: 增持
研報大小: 3,114 KB 分享者: b_wenhai 我要報錯
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【研究報告內容摘要】

  投資要點
  HIT效率提升潛力高+降本空間大,是未來最有前景的太陽能電池技術
  HIT通過獨特的異質結結構可顯著提升電池的轉換效率,目前量産效率已突破23%。http://www.hibor.com.cn【慧博投研資訊】其優勢主要有:(1)效率提升潛力高,通過疊加IBC或鈣钛礦技術,最高效率可分別達25%、28%以上;(2)降本空間大,低溫工藝+N型電池更容易實現硅片薄片化;(3)其雙面對稱具有更高的雙面率(現已達85%,未來可達98%,鈍化發射極背面接觸電池爲82%),雙面電池組件可獲得10%以上的年發電量增益;(4)較鈍化發射極背面接觸電池更低的光致衰減,HIT的10年衰減小于3%,25年發電量的下降僅爲8%。http://www.hibor.com.cn(慧博投研資訊)
  HIT電池降本的主要方向是材料+設備,國産化降本空間大
  截止至2018年底,HIT電池生産成本約爲1.22元每瓦,其中硅片成本和漿料成本占比最高,分別爲47%和24%。未來降本增效的主要方向有:1)降低硅片厚度、減少硅使用量,目前HIT硅片厚度爲180微米,未來有望降低到100微米;2)控制銀漿消耗量,梅耶博格的SmartWire技術將使銀漿消耗量減少2/3,國産化後成本將進一步降低;3)提高設備的單機産能+進口替代,HIT國産設備的整線投資額有望從10億每吉瓦降低到5-6億每吉瓦。值得關注的是:目前設備折舊約占電池成本的15%,未來有望通過設備國産化和設備效率的提升,將設備折舊降低到7-8%。
  HIT技術路線設備數量少但難度高,鍍膜設備是核心設備
  HIT的制造只需4大類設備,分別是制絨清洗設備(投資占比10%)、非晶硅沉積設備(投資占比50%)、透明導電薄膜設備(投資占比25%)和印刷設備(投資占比15%)。其中制絨清洗設備和絲網印刷設備,國內的捷佳偉創和邁爲股份可以實現國産替代。而最關鍵的鍍膜設備,物理氣相沉積和化學氣相沉積,則很大程度上依賴于進口設備廠商,如梅耶博格、Singulus。優秀的國內廠商,如邁爲股份、捷佳偉創和理想能源已經開始了鍍膜設備的研制開發且小批量出貨,關鍵的化學氣相沉積設備也開始進入主流電池片廠商的産品認證過程中。
  預計2019-2022年HIT設備市場空間超220億
  HIT技術路線目前處于小規模試産階段,現主要的示範項目有四個,分別爲新加坡REC的600兆瓦項目(梅耶博格提供方案),山煤集團的10吉瓦項目(鈞石能源提供方案),通威合肥項目(邁爲提供方案),通威成都項目(主要合作捷佳偉創)。預計這幾個項目將在2019年四季度或2020年上半年出量産數據,屆時HIT的生産工藝路線和降成本方向將更爲明朗。我們認爲,量産HIT電池要比PERC電池更有競爭力的話,則其轉化效率需達到24%以上,單位投資降低至5億元左右。根據我們測算,預計2019年-2022年HIT設備的市場空間超220億,其中2019年17億元,2022年120億元,複合增速爲92%。
  投資建議:重點推薦:(1)【邁爲股份】:電池片設備龍頭,從絲網印刷設備向前段設備延伸。受益于PERC擴産高峰在手訂單充裕,現提前布局HIT技術路線並能夠提供性價比最高的整線方案,設備自制率達65%以上,看好後續驗證通過後訂單落地。(2)【捷佳偉創】:産品線廣、協同性強的電池設備龍頭,傳統的優勢業務即鍍膜設備,在HIT最關鍵的化學氣相沉積環節提前布局並具有優勢。其他關注【金辰股份】國內光伏組件設備龍頭,電池片設備新進入者。
  風險提示:HIT産業化進程不及預期風險、光伏行業裝機量不及預期。
  

【研究報告全文】

東吳證券-光伏設備行業:HIT技術漸行漸近,國內設備商將放異彩-190820

東吳證券研究所證券研究報告·行業研究·專用設備 光伏設備行業 東吳證券研究所HIT技術漸行漸近,國內設備商將放異彩增持(維持) 投資要點 HIT效率提升潛力高+降本空間大,是未來最有前景的太陽能電池技術HIT通過獨特的異質結結構可顯著提升電池的轉換效率,目前量産效率已突破23%。

其優勢主要有:(1)效率提升潛力高,通過疊加IBC或鈣钛礦技術,最高效率可分別達25%、28%以上;(2)降本空間大,低溫工藝+N型電池更容易實現硅片薄片化;(3)其雙面對稱具有更高的雙面率(現已達85%,未來可達98%,PERC爲82%),雙面電池組件可獲得10%以上的年發電量增益;(4)較PERC電池更低的光致衰減,HIT的10年衰減小于3%,25年發電量的下降僅爲8%。

HIT電池降本的主要方向是材料+設備,國産化降本空間大 截止至2018年底,HIT電池生産成本約爲1.22元/W,其中硅片成本和漿料成本占比最高,分別爲47%和24%。

未來降本增效的主要方向有:1)降低硅片厚度、減少硅使用量,目前HIT硅片厚度爲180um,未來有望降低到100um;2)控制銀漿消耗量,梅耶博格的SmartWire技術將使銀漿消耗量減少2/3,國産化後成本將進一步降低;3)提高設備的單機産能+進口替代,HIT國産設備的整線投資額有望從10億/GW降低到5-6億/GW。

值得關注的是:目前設備折舊約占電池成本的15%,未來有望通過設備國産化和設備效率的提升,將設備折舊降低到7-8%。

HIT技術路線設備數量少但難度高,鍍膜設備是核心設備HIT的制造只需4大類設備,分別是制絨清洗設備(投資占比10%)、非晶硅沉積設備(投資占比50%)、透明導電薄膜設備(投資占比25%)和印刷設備(投資占比15%)。

其中制絨清洗設備和絲網印刷設備,國內的捷佳偉創和邁爲股份可以實現國産替代。

而最關鍵的鍍膜設備,PVD和CVD,則很大程度上依賴于進口設備廠商,如梅耶博格、Singulus。

優秀的國內廠商,如邁爲股份、捷佳偉創和理想能源已經開始了鍍膜設備的研制開發且小批量出貨,關鍵的CVD設備也開始進入主流電池片廠商的産品認證過程中。

預計2019-2022年HIT設備市場空間超220億HIT技術路線目前處于小規模試産階段,現主要的示範項目有四個,分別爲新加坡REC的600MW項目(梅耶博格提供方案),山煤集團的10GW項目(鈞石能源提供方案),通威合肥項目(邁爲提供方案),通威成都項目(主要合作捷佳偉創)。

預計這幾個項目將在2019年Q4或2020年上半年出量産數據,屆時HIT的生産工藝路線和降成本方向將更爲明朗。

我們認爲,量産HIT電池要比PERC電池更有競爭力的話,則其轉化效率需達到24%以上,單位投資降低至5億元左右。

根據我們測算,預計2019年-2022年HIT設備的市場空間超220億,其中2019年17億元,2022年120億元,複合增速爲92%。

投資建議:重點推薦:(1)【邁爲股份】:電池片設備龍頭,從絲網印刷設備向前段設備延伸。

受益于PERC擴産高峰在手訂單充裕,現提前布局HIT技術路線並能夠提供性價比最高的整線方案,設備自制率達65%以上,看好後續驗證通過後訂單落地。

(2)【捷佳偉創】:産品線廣、協同性強的電池設備龍頭,傳統的優勢業務即鍍膜設備,在HIT最關鍵的CVD環節提前布局並具有優勢。

其他關注【金辰股份】國內光伏組件設備龍頭,電池片設備新進入者。

風險提示:HIT産業化進程不及預期風險、光伏行業裝機量不及預期。

行業走勢相關研究1、《光伏設備:硅片産能周期開啓,關注HIT電池主題機會》2019-7-31 2、《光伏設備:晶科擬投資150億擴産25GW單晶硅片,利好硅片設備龍頭晶盛機電》2019-4-18 3、《光伏疊瓦組件設備專題:疊瓦組件滲透率提升帶來的設備投資機會》2019-3-21 1、《锂電設備行業點評報告:甯德時代投資90億擴充産能,全球電動化加速推進》2019-04-27 4、《光伏設備:中環股份擴産25GW單晶硅片,利好核心設備商晶盛機電》 2019-3-21 2、《锂電設備行業深度報告:锂電池龍頭競逐無補貼時代,锂電設備行業進入超級景氣周期》2019-03-10 5、《光伏設備:光伏新規促平價,技術叠代利好設備企業》2019-2-21 6、《光伏電池設備專題:光伏行業迎拐點,電池技術更叠利好設備商》2018-12-5 3、《電梯行業點評:住宅新規+竣工面積增速回升將拉動電梯需求》2019-02-26 2019年08月20日 證券分析師 陳顯帆執業證號:S0600515090001 chenxf@dwzq.com.cn 證券分析師 周爾雙執業證號:S0600515110002 13915521100 zhouersh@dwzq.com.cn 研究助理 朱貝貝zhubb@dwzq.com.cn -26% -17% -9% 0% 9% 17% 26% 34% 2018-082018-122019-042019-08專用設備滬深300東吳證券研究所行業深度報告內容目錄1. HIT(異質結電池):PERC之後最有前景的太陽能電池技術..................................................5 1.1. HIT曆史:效率提升顯著,未來前景可期..........................................................................6 1.2.效率提升潛力高+降本空間大,HIT技術將成下一個風口..............................................8 2. HIT電池降本提效進行中,市場空間潛力大.............................................................................12 3.1. HIT電池制備工藝較PERC顯著減少,鍍膜設備地位提升............................................15 3.2.制絨清洗設備:YAC具有絕對的競爭力.......................................................................20 3.3. CVD鍍膜設備:占整線投資額比例最高的核心設備......................................................21 3.4. TCO鍍膜環節:PVD vs RPD路線之爭,現階段更看好PVD制備方式.........................24 3.5.電極金屬化環節:絲網印刷vs電鍍,絲網印刷更優且降本空間大.............................27 3.6. Meyer Burger:國際光伏行業龍頭,布局HIT時間早且研發優勢明顯........................29 4.預計2019-2022年HIT設備市場空間超220億.......................................................................31 5.相關標的推薦................................................................................................................................34 5.1.邁爲股份:絲網印刷設備領軍者,布局HIT核心設備成果顯著..................................34 5.2.捷佳偉創:産品線廣的電池片設備龍頭,從PERC到HIT布局正當時......................37 5.3.金辰股份:國內光伏組件設備龍頭,電池片設備新進入者研發投入大......................39 6.投資建議........................................................................................................................................41 7.風險提示........................................................................................................................................41 東吳證券研究所行業深度報告圖表目錄圖1:HIT太陽能電池基本結構.........................................................................................................5 圖2:HIT太陽能電池産品特性.........................................................................................................5 圖3:HIT太陽能電池生産流程.........................................................................................................6 圖4:HIT電池發展曆程(截止到2009年) ...................................................................................7 圖5:HIT電池發展曆程(2009年到2018年) ..............................................................................7 圖6:太陽能電池效率不斷提升........................................................................................................8 圖7:HIT、PERC、TOPCon電池平均效率對比.............................................................................9 圖8:HIT、PERC、TOPCon平均功率對比.....................................................................................9 圖9:HIT與IBC技術結合的HBC電池效率可以達25%以上.....................................................9 圖10:HIT與鈣钛礦技術結合的疊層電池效率可以達28%以上..................................................9 圖11:硅片薄片化後成本測算........................................................................................................10 圖12:由于HIT的雙面對稱結構,具有更高的雙面率................................................................10 圖13:HIT、TOPCon、PERC主要電池參數對比..........................................................................11 圖14:HIT電池降本提效路線.........................................................................................................12 圖15:HIT電池成本構成(單位:元) .........................................................................................12 圖16:HIT電池成本下降實現方法.................................................................................................13 圖17:低溫銀漿國産化+用量減少是大勢所趨..............................................................................14 圖18:HIT工藝步驟最少,只有4步.............................................................................................16 圖19:HIT 4類設備的廠商布局......................................................................................................17 圖20:精曜科技整線圖——在TCO鍍膜環節使用RPD..............................................................17 圖21:梅耶博格整線圖——在TCO環節使用PVD,其余和精曜科技布局一樣.....................17 圖22:HIT電池生産工藝簡單,只需要4大類設備.....................................................................18 圖23:目前各個設備公司在HIT各個環節的布局情況(部分爲已經供應,部分爲正在布局)19 圖24:制絨清洗設備對比................................................................................................................20 圖25:在制絨清洗環節,HIT比PERC多了制絨前後的氧化清洗環節.....................................21 圖26:PECVD鍍膜設備對比..........................................................................................................23 圖27:理想公司PECVD設備布局——腔室結構.........................................................................24 圖28:TCO鍍膜環節設備對比,日本住友、精耀科技正在推廣RPD設備..............................25 圖29:RPD與PVD比較................................................................................................................26 圖30:HELiA是“高效低雜質設備”的簡稱,該平台用于完成兩種異質結電池片鍍膜工藝....30 圖31:2014-2018年,公司營收CAGR=133.5% ...........................................................................34 圖32:2014-2018年,公司歸母淨利CAGR=515.5% ...................................................................34 圖33:絲網印刷機(普通) ............................................................................................................35 圖34:絲網印刷機(高清) ............................................................................................................35 圖35:LEG-A40單軌SE激光機.....................................................................................................36 圖36:LEG-A50雙軌SE激光機....................................................................................................36 圖37:2014-2018年營收CAGR=35.96% .......................................................................................37 圖38:2018年歸母淨利爲3.1億,同比+75.07% ..........................................................................37 圖39:公司官網産品圖,已布局HIT電池領域............................................................................39 圖40:2014-2018年營收複合增長率爲39.61% .............................................................................40 圖41:2018年歸母淨利爲0.85億元,同比+11.33% ....................................................................40 圖42:研發投入占比常年穩定在8%左右......................................................................................40 圖43:可比公司估值........................................................................................................................41 東吳證券研究所行業深度報告表1:邁爲股份報價最低,爲5-6億/GW .......................................................................................19 表2:PVD和RPD相關參數對比..................................................................................................26 表3:HIT鍍膜設備大體分爲5部分,附加值高的産品大都依賴進口.......................................27 表4:目前可以提供HIT電池關鍵設備的廠商列表......................................................................29 表5:目前主要HIT示範線情況......................................................................................................31 表6:不同廠商的單gw設備投資額和産線配置...........................................................................32 表7:預計2019年一條HIT産線的産能由2018年的100MW提升至250MW ........................33 表8:根據我們測算,預計2019-2022年HIT設備的市場空間超220億..................................34 表9:公司絲網印刷成套設備涵蓋範圍..........................................................................................36 表10:除絲網印刷外,公司基本涵蓋了電池片生産的主要設備................................................38 東吳證券研究所行業深度報告1. HIT(異質結電池):PERC之後最有前景的太陽能電池技術當前晶體硅太陽能電池技術基本上是以表面的鈍化爲主線發展的。

相對于傳統晶硅技術,由于非晶硅薄膜的引入,硅異質結太陽電池的晶硅襯底前後表面實現了良好的鈍化,因而其表面鈍化更趨完善。

且非晶硅薄膜隔絕了金屬電極與硅材料的直接接觸,其載流子複合損失進一步降低,可以提升轉換效率。

HIT技術較爲先進,將成爲高效光伏電池技術的領跑者,帶領光伏電池在效率提升的路上更進一步。

圖1:HIT太陽能電池基本結構數據來源:鈞石能源,東吳證券研究所圖2:HIT太陽能電池産品特性數據來源:OFWEEK,東吳證券研究所整理n-c-Sii-a-Sip-a-Si i-a-Sin-a-Si TCOTCOMetal lineDense metal line東吳證券研究所行業深度報告圖3:HIT太陽能電池生産流程數據來源:東吳證券研究所整理1.1. HIT曆史:效率提升顯著,未來前景可期HIT電池最早由日本的三洋公司研發,1991年三洋首次在硅異質結結構的太陽能電池中應用本征非晶硅薄膜,降低了界面缺陷態密度,使載流子複合降低,實現了異質結界面鈍化作用,得到本征薄膜異質結電池,其轉換效率高達18.1%。

此後HIT電池的轉換效率不斷提高,在2003年,三洋通過優化異質結、減少光學損失、增大有效電池面積等方法,使得HIT太陽能電池的實驗室效率達到了21.3%。

2013年,松下(已收購三洋)研制了厚度僅有98μm的HIT電池,效率達24.7%。

2014年,松下采用IBC技術,將HIT電池的轉換效率提升到25.6%。

2016年,日本Kaneka公司將IBC-HIT太陽電池的效率提升到26.63%。

量産效率方面,根據鈞石能源的CTO,2019年鈞石能源的HIT産線平均效率23%,在建的新産線效率將超過25%。

東吳證券研究所行業深度報告圖4:HIT電池發展曆程(截止到2009年) 數據來源:梅耶博格,東吳證券研究所圖5:HIT電池發展曆程(2009年到2018年) 數據來源:梅耶博格,東吳證券研究所2015年後,松下對于HIT電池的專利已經過期,技術壁壘消除,是我國大力發展並推廣HIT技術的良好時機。

但HIT電池的技術門檻高,且長期掌握在以松下和Kaneka爲代表的日本企業手中,我國關于HIT技術的研究明顯落後與日本。

但是國內企業在專利過期後,均投入研發力量投入HIT研發。

2017年,晉能公司開始試生産HIT電池,2018年實際産能已經達到50MW,2019年3月,晉能HIT電池量産平均效率突破23.79%。

東吳證券研究所行業深度報告2019年5月,鈞石能源收購了松下馬來西亞異質結電池工廠,鈞石能源控股占比達90%,完善了鈞石能源在HIT電池領域的布局。

2019年7月,鈞石能源與山煤國際能源集團簽訂了合作協議,根據該協議,雙方將共建高達10GW的異質結太陽能電池(HIT)生産基地。

此次合作開啓了中國內地異質結電池的最大規模的投産,市場關注度極高。

圖6:太陽能電池效率不斷提升數據來源:CPIA,東吳證券研究所1.2. 效率提升潛力高+降本空間大,HIT技術將成下一個風口相比于傳統的太陽能電池,利用非晶硅薄膜與單晶硅襯底異質結結構的HIT電池結合了單晶硅與非晶硅電池的優點,主要表現在:1)效率提升潛力高。

HIT電池采用的N型硅片具有較高的少子壽命,非晶硅鈍化的對稱結構也可以獲得較低的表面複合速率,因而硅異質結太陽電池的開路電壓遠高于傳統單晶硅太陽電池,其效率潛力比當前使用P型硅片的PERC電池要高1.5%-2%。

當前P型單晶PERC電池的轉換記錄是由晶科能源創造的23.95%,而HIT電池的轉換記錄則是日本Kaneka公司創造的26.63% 東吳證券研究所行業深度報告圖7:HIT、PERC、TOPCon電池平均效率對比 圖8:HIT、PERC、TOPCon平均功率對比數據來源:中國光伏行業協會,東吳證券研究所 數據來源:中國光伏行業協會,東吳證券研究所此外,如果將HIT與其他技術線路疊加起來,電池效率的提升空間會進一步加大。

例如,HBC是利用疊加技術,將HIT電池的高開路電壓和IBC電池的高短路電流的優勢結合,電池效率可以達到25%以上;而HIT與鈣钛礦技術結合的疊層電池甚至可以達到28%以上。

圖9:HIT與IBC技術結合的HBC電池效率可以達25%以上圖10:HIT與鈣钛礦技術結合的疊層電池效率可以達28%以上數據來源:OFWEEK,東吳證券研究所整理 數據來源:OFWEEK,東吳證券研究所整理2)HIT電池擁有更大的降成本空間。

HIT電池結合了薄膜太陽能電池低溫的制造優點,避免了傳統的高溫工藝,不僅大大的節約燃料能源,而且低溫加工環境有利于實現HIT電池薄片化,減少硅的使用量,降低硅原料成本。

另外,HIT工藝流程相對簡化,全部生産流程只需四步即可完成,而P-PERC爲了實現23.9%的轉化效率,需要疊加多種技術,工藝步驟多達8步,由此帶來了更高的成本。

23.0% 23.5% 24.0% 24.5% 25.0% 22.0% 22.5% 23.0% 23.5% 24.0%22.1% 22.4%22.6% 22.8% 23.0% 20.0% 21.0% 22.0% 23.0% 24.0% 25.0% 26.0% 2019202020212022202320242025CE(%)n-HIT n-TOPCon p-PERC351 359 366 374 382 336 343 351 359 366 337342 345348 351 300 320 340 360 380 400 2019202020212022202320242025Module(M4,1.5% CTM)avg power[Wp]n-HIT n-TOPCon p-PERC東吳證券研究所行業深度報告圖11:硅片薄片化後成本測算數據來源:東吳證券研究所整理3)具有更高的雙面率。

HIT的雙面對稱結構,正面和背面基本無顔色差異,有利于制造雙面電池,封裝制備成雙面電池組件之後,可以獲得10%以上的年發電量增益。

而且其雙面率(指電池背面效率與正面效率之比)已經達到85%,未來有望增長到98%,更加有效的降低裝配過程中正反面安裝失誤産生的功率損失。

相比之下,P-PERC雙面率目前爲82%,但是由于其背面開槽、缺少對稱性的形狀特點,未來提高雙面率的難度系數非常大。

圖12:由于HIT的雙面對稱結構,具有更高的雙面率數據來源:梅耶博格,東吳證券研究所4)低溫度系數,穩定性高,可有效降低熱損失。

太陽能電池的光電轉換效率一般是在25℃的條件下測試的,但實際使用時,由于日照原因工作溫度顯然會高出,高溫下的性能表現尤爲重要。

HIT組件的溫度系數(-0.258%)小于常規P型電池的溫度系數(-0.46%),從而HIT電池組件功率損失明顯小于常規組件。

根據實驗數據顯示,在82東吳證券研究所行業深度報告度的外部環境下,HIT電池的效率最高會比傳統組件高出13%。

HIT電池結合了薄膜太陽能電池的低溫(<250℃)制造優勢,整個工藝環節的溫度一般在200℃左右,而傳統的高溫擴散工藝形成p-n結的溫度在900℃以上。

這種低溫工藝不僅可以節省能源,也能有效地降低高溫對硅片的熱損傷。

5)具有更低的光致衰減。

P型組件通常會發生光致衰減現象,主要是由于以“硼”爲主要參雜元素的P型硅片會出現硼氧複合體,降低電池少子壽命,産生光致衰減的困擾。

而HIT電池的N型硅片以“磷”爲主要參雜元素,不存在硼氧複合因子,根除了初始光衰的可能性,衰減速度非常慢。

根據松下HIT組件戶外衰減數據顯示,HIT電池10年衰減小于3%,25年發電量的下降僅爲8%。

6)制備工藝流程相對于其他光伏電池大爲簡化,只有制絨清洗、非晶硅薄膜的沉積制備、TCO薄膜的沉積制備以及電極的制備(通常使用絲網印刷)四個步驟。

HIT電池比傳統光伏電池少了擴散和刻蝕2個步驟,比當前最流行的PERC工藝少了4個步驟。

而TOPcon電池則還需在PERC電池上增加4步,工藝更多。

圖13:HIT、TOPCon、PERC主要電池參數對比數據來源:産業鏈調研數據,東吳證券研究所東吳證券研究所行業深度報告2. HIT電池降本提效進行中,市場空間潛力大HIT需要高昂的生産原材料和設備投入成爲了制約其快速發展的重要因素之一。

未來,降低成本、增加效率成爲HIT電池行業的主要發展方向。

圖14:HIT電池降本提效路線資料來源:中威新能源、東吳證券研究所從生産原材料構成角度來說,截止至2018年底,HIT電池生産成本約爲1.22元/W,其中硅片成本和漿料成本占比最高,分別爲47.13%和24.34%。

圖15:HIT電池成本構成(單位:元) 數據來源:三峽資本、東吳證券研究所東吳證券研究所行業深度報告爲了實現降本的目標,HIT電池生産企業主要可以從1)降低硅片厚度、減少硅使用量;2)控制銀漿消耗量、實現低溫銀漿國産化和本土化;3)提高設備單産效率和規模化;4)生産設備從進口爲主轉向依靠國産自足等途徑實現。

目前設備折舊約占電池成本的15%,未來有望通過設備國産化和設備效率的提升,將設備折舊降低到7-8%。

圖16:HIT電池成本下降實現方法數據來源:三峽資本、東吳證券研究所整理從材料角度出發:1)降低硅片厚度,減少硅原材料的使用量是控制成本的有效途徑。

HIT電池采用較低溫度(240℃)的加工技術,能夠確保N型單晶硅片在薄片化後不會影響到硅片的電性能,仍保持較高的發電效率。

相比之下,P-PERC加熱溫度高達800-900℃,如果降低P型硅片厚度,容易出現翹邊問題;此外,由于P-PERC背部的鋁背場溫度系數和硅片溫度系數存在差異,過薄的P型硅片容易出現隱裂。

所以,相比之下,HIT可以在保證電池效率的同時,降低N型硅片的厚度,節約硅原料成本。

目前HIT硅片厚度爲180um,隨著技術的不斷提升,有望降低到100um。

2)HIT低溫銀漿消耗量有望減少,國産自足成爲控本新突破。

HIT電池正面電極通常在200度的低溫狀態下燒結,因此必須使用低溫電極漿料。

而相較于高溫燒結型銀漿料,低溫銀漿生産工藝要求更高,且運輸過程必須采用冷鏈物流,采購成本價格更高,大約是普通銀漿的1.1-1.2倍。

隨著無主柵電池和組件封裝技術的推廣和應用,HIT的低溫銀漿消耗量有望降低東吳證券研究所行業深度報告2/3。

根據目前的方案,HIT電池片的正反面共需低溫銀漿280-300mg/片,合計成本1.8元/片;梅耶博格最新推出SmartWire智能網柵連接技術,正反面銀漿用量將降低到90-100mg/片,成本將大幅降至0.6元/片。

此外,與過往只能依靠價格高昂的進口漿料不同,如果低溫銀漿實現了國産自足,成本將會下降到與傳統P型電池常規銀漿同一水平線上。

截止目前,低溫銀漿國産化以及本地化進程不斷加快,中國企業紛紛布局,現已有中國的合資企業、民企具備了生産低溫銀漿的能力。

圖17:低溫銀漿國産化+用量減少是大勢所趨數據來源:各公司官網,東吳證券研究所從工序設備角度來看,相較于PERC的8道工序,HIT雖然只有4步工藝,但是需要在高真空設備中進行,技術難度系數非常高,比肩半導體生産要求。

例如,CVD設備對于鍍膜厚度要求非常嚴苛(10nm一層),PVD設備要求確保高真空環境,制絨表面不能存在金屬離子,清洗技術要求更高。

因此,HIT生産制造環節的成本也隨著更加高級的技術設備規格而增加。

目前,控制設備投資成本主要依靠規模化和國産化兩種途徑。

3)提高單機産能效率,實現規模化生産。

HIT電池生産線包括制絨、PECVD、PVD、印刷四道工藝,其中第一、三、四道工藝基本上已經達到每台200MW的産能,約合6000東吳證券研究所行業深度報告片電池。

但是第二道工藝PECVD目前只能實現每台100MW(約合3000片)的産能。

如果要充分發揮産線所有設備的生産能力,就必須突破PECVD單機産能低的瓶頸,從而實現生産的規模化,降低單位産能的投資成本。

正如Von Ardenne新推出的PVD設備價格提高了12.5%,但是産能提升了56.3%,單位投資額降低了26.4%,PECVD作爲HIT工藝中價值量占比最高的設備,其産能的提升有望爲投資成本的降低帶來更大彈性。

4)設備國産化有利于降低成本。

HIT生産設備目前仍主要依靠國外進口,整線設備投資高達10億元/GW左右。

如果將工藝材料(靶材、低溫銀漿等)轉爲依靠國內生産的情況下,HIT國産設備的整線投資額能夠降低到5-6億元/GW,這將會推動國內電池片廠商積極進入HIT設備國産化進程中,降低HIT生産設備成本,實現産能規模化。

目前捷佳偉創、理想、邁爲、均石紛紛在HIT的不同工序布局。

但HIT國産設備相較于PERC 2-3億元/GW的設備投資額,成本仍然非常高。

我們預測,隨著HIT設備投資額能降至5億元/GW以下的水平,憑借HIT電池穩定産出、良率高的優質性能,有望對PERC産線實現大規模替代,HIT電池的市場空間非常大。

3. HIT技術路線設備數量少但難度高,鍍膜設備是核心設備3.1. HIT電池制備工藝較PERC顯著減少,鍍膜設備地位提升HIT電池的生産工藝相對簡單,只需要4大類設備:分別是制絨清洗設備(投資占比10%)、非晶硅沉積設備(投資占比50%)、透明導電薄膜設備(投資占比25%)和印刷設備(投資占比15%)。

相比于PERC電池少了擴散、激光和刻蝕步驟。

但是這四步工藝的難度相對較大,而且HIT生産設備和PERC電池生産所需的設備的工藝重合度較小。

通過下圖,我們可以更直觀的看到目前主要三類電池制備工藝的對比。

主流的PREC工藝需要8道工藝,TOPCON電池需要10道工藝,而HIT電池只需要4道工藝。

這不僅減少了生産時所需設備的數量,還可以降低電池的不良率、人工成本和維護成本。

東吳證券研究所行業深度報告圖18:HIT工藝步驟最少,只有4步數據來源:梅耶博格官網,東吳證券研究所整理其中,第一步和第四步設備,制絨清洗設備和絲網印刷設備,國內的捷佳偉創和邁爲股份已經可以進行國産替代。

而最關鍵的鍍膜設備,PVD和CVD,則很大程度上依賴于進口設備廠商,如梅耶博格、Singulus。

優秀的國內廠商,如邁爲股份、捷佳偉創和理想能源已經開始了鍍膜設備的研制開發且小批量出貨,關鍵的CVD設備也開始進入主流電池片廠商的産品認證過程中。

東吳證券研究所行業深度報告圖19:HIT 4類設備的廠商布局數據來源:OFWEEK,東吳證券研究所整理圖20:精曜科技整線圖——在TCO鍍膜環節使用RPD 圖21:梅耶博格整線圖——在TCO環節使用PVD,其余和精曜科技布局一樣數據來源:精曜科技、東吳證券研究所 數據來源:梅耶博格、東吳證券研究所(1)制絨清洗設備主要是利用化學制劑對硅片進行清洗和表面結構化。

該工藝涉及到的設備是濕式化學清洗設備,雖然HIT電池和PERC電池的制絨清洗設備功能相近,但是比PREC電池要求更高。

此外,這個環節中絨面質量和化學試劑密切相關,制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅酸納三者濃度比例決定著溶液的腐蝕速率和角錐體形成情況。

主要廠商有日本YAC、Singulus和捷佳偉創。

(2)非晶硅沉積設備主要用CVD(化學沉積)的方式來鍍本征非晶硅層、P型非晶硅層、N型非晶硅層,該步驟取代了傳統PERC工藝中的擴散工藝,是構造異質結結構的關鍵,難度較高。

主要設備包括PECVD、Cat-CVD等,相比于平面鍍膜工藝的PECVD具備自動化設備用量少、鍍膜均勻、生産節奏快等明顯優點,縱向層疊式工東吳證券研究所行業深度報告藝的CAT-CVD設備雖然的薄膜質量高、系統簡單,但是對自動化要求高,且設備複雜成本高,不容易做大規模。

在供應商方面,主要以進口設備爲主。

PECVD的供應商有Meyer Burger(梅耶博格)、AMAT(應用材料)等,國內邁爲股份和理想能源也研發了PECVD設備;CAT-CVD的供應商有ULVAC(日本真空)和捷佳偉創(和日本真空合作)。

(3)透明導電薄膜設備主要設備有RPD和PVD,目前主流技術路線是用PVD(物理氣相沉澱)的方式制備前後表面的TCO膜。

相較于PVD,RPD的效率和質量更高,但是受制于日本住友公司對設備和靶材的壟斷,有著成本高等缺點。

RPD的設備供應商有Sumitomo(日本住友,專利所有者)和捷佳偉創(獲得專利授權);PVD的設備供應商有Meyer Burger(梅耶博格)、Von Ardenne(馮阿登納)、Singulus等。

(4)印刷設備主要是在硅片的兩面制造精細的電路,將電極金屬化。

有絲網印刷(包括絲網印刷機,燒結爐,分選機)和電鍍銅電極兩種技術路線。

相較于絲網印刷,電鍍銅電極更便宜,但是也有工序較多、工藝複雜、廢水處理等問題,而且電鍍銅電極的環評存在風險。

電鍍銅電極工藝不是主流,供應商只有鈞石能源一家。

絲網印刷設備主要供應商有Baccini(AMAT的子公司)、邁爲股份、捷佳偉創,其中以絲網印刷機起家的邁爲股份具備較爲明顯的優勢。

圖22:HIT電池生産工藝簡單,只需要4大類設備數據來源:東吳證券研究所整理HIT路線的大規模應用受限于成本,我們認爲設備是降本增效的關鍵。

HIT降成本主要體現在設備、銀漿、靶材、N型硅片四個環節,目前這些環節均有不同程度的下降。

在這四個環節中,我們認爲設備是降本增效的關鍵:以前HIT的設備投資是10億/GW,隨著梅耶博格、邁爲股份、捷佳偉創等公司的介入,我們預計到2019年年底設備成本很快會降到6億/GW以下,但跟PERC電池2.5億/GW的投資還有一定差距。

東吳證券研究所行業深度報告非晶硅沉澱環節仍面臨100MW的産能瓶頸。

目前對外資公司而言(梅耶博格等),250MW産能的産線是最經濟的,價格爲2-2.5億元。

在HIT的四道工藝裏,其他三道工藝都可以達到250MW的産能。

只有第二道工藝,非晶硅沉澱,仍然面臨100MW的産能瓶頸。

就國內廠商而言,邁爲現在可以做出價格在1.5億元的250MW的産線。

其整條線都由一台套設備完成,即爲1台清洗制絨設備,1套PECVD設備(1台做P型非晶硅沉積,一台做N型非晶硅沉積),1台PVD和1台絲網印刷機。

表1:邁爲股份報價最低,爲5-6億/GW 廠商梅耶博格鈞石能源捷佳偉創邁爲股份供應産線REC山煤集團通威成都通威合肥設備投資單價(億元/GW) 8-10107-85-6 整條線價格(億元) 2.52.51.51.5 單線産能(MW) 100250250250 數據來源:各公司官網等,東吳證券研究所整理圖23:目前各個設備公司在HIT各個環節的布局情況(部分爲已經供應,部分爲正在布局) 數據來源:各公司官網,東吳證券研究所整理東吳證券研究所行業深度報告3.2. 制絨清洗設備:YAC具有絕對的競爭力HIT的制絨清洗工藝涉及到的設備是化學清洗設備,主要是利用強腐蝕性的化學制劑對硅片進行清洗和表面結構化,從而在表面制得金字塔狀的突起。

制得的絨面結構增加了入射光在硅片表面反射和折射的次數,增加了光的吸收,有助于提高電池的性能。

目前,制絨清洗設備已可以進行國産設備替代。

主要廠商有,捷佳偉創、日本YAC和Singulus。

其中YAC的制絨清洗設備有非常強的競爭力。

首先,YAC的制絨清洗設備可以在較寬的Si濃度下(0%-4%)進行穩定的制絨(2-10μm)。

與其他産品相比,YAC的制絨劑TK81有著粘度低,易于制備和供應等優點。

這樣制絨劑的腐蝕反應速率不會很快,硅片表面金字塔結構更加均勻,對光的吸收更好。

此外,高純度的化學試劑也幫助YAC制作出質量更高的絨面,因爲清洗雜質的效果會影響後續工藝的制備效果。

因爲HIT電池制備是在低溫下完成的,無法通過後續的高溫工藝除去雜質。

所以如果在制絨清洗環節中,如果沒有把雜質清洗幹淨,這將對後續工藝造成很大的影響。

圖24:制絨清洗設備對比數據來源:各個公司官網,東吳證券研究所整理低溫工藝導致HIT比PREC電池對清潔的要求更高。

在常規PERC電池生産過程中,由小金屬顆粒引起的任何汙染都可以通過後續高溫工藝吸雜,從而去除這些雜質的影響。

而HIT由于生産工藝在低溫下完成,故在硅片制絨之後,需要進行若幹特定的表面清潔步驟以去除有機物和金屬雜質,因爲硅片表面的潔淨程度是決定後續HIT電池沉積效果以及最終的鈍化效果的關鍵因素。

日本設備商在采購化學制劑方面有顯著優勢。

東吳證券研究所行業深度報告圖25:在制絨清洗環節,HIT比PERC多了制絨前後的氧化清洗環節數據來源:RENA,東吳證券研究所整理因此,這個環節中硅片的質量和化學試劑密切相關,制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅酸納三者濃度比例決定著溶液的腐蝕速率和角錐體形成情況。

但是目前HIT電池制絨添加劑成本還是較高,主要原因還是在于依靠從日本進口添加劑,因此YAC作爲日本公司具備天然的優勢。

但添加劑本身的成本非常低,目前國內相關廠家也在研究制絨添加劑並已有所突破,所以相信這部分成本會很快降下來。

3.3. CVD鍍膜設備:占整線投資額比例最高的核心設備第二步非晶硅薄膜沉積爲核心工藝,需要CVD鍍膜設備來完成。

該工藝涉及本征和摻雜非晶硅薄膜的多層堆疊,並在納米尺度上對其進行控制。

因爲p-n異質結是在n型晶硅襯底表面形成,並且沉積層決定鈍化的效果,因此這一步驟是決定HIT電池性能東吳證券研究所行業深度報告好壞的關鍵。

CVD鍍膜設備占整線設備投資額的50%,最爲關鍵。

在國産化的背景之下,如果按照1GW=4條線計算,每條線250MW需要1套PECVD鍍膜設備(即兩台設備,一台鍍正面P型非晶硅膜,一台鍍背面n型非晶硅膜,鍍p膜和n膜之前兩台設備分別鍍兩面的本征非晶硅膜),我們預估單台設備的投資額是2500-3000萬元,因此每條線所需的PECVD鍍膜設備投資額爲5000-6000萬元,則1GW對應的該設備投資額約爲3000*2*4=2.4億元,在HIT電池生産過程中投資額最高,也最爲關鍵。

CVD設備中,PECVD是主流,具備自動化設備用量少、鍍膜均勻、生産節奏快等明顯優點。

PECVD設備的供應商包括瑞士的Meyer Burger、瑞士的INDEOtec、中國台灣的精耀科技、中國理想能源公司和中國邁爲股份。

1)Meyer Burger的PECVD設備——HELiAPECVD,采用直接RF等離子體平行板反應器設計,已獲得專利認證,並大規模用于生産。

公司專門爲其開發了S-Cube等離子體技術,盒中盒式的設計有助于實現極低的汙染和均勻的沉積。

該設備支持每小時2400片硅片的生産量,在區熔單晶硅片(FZ)型上已經實現了超過10ms的有效少子壽命,在直拉硅片(CZ)上實現了超過2ms的有效少子壽命。

2)台灣精耀科技已經開發了基于平行線等離子體的PECVD設備,並已申請專利授權。

該技術能提供均勻的薄膜沉積和清潔處理環境,將有效減少汙染。

該設備每小時的額定生産量爲2520片硅片。

目前晉能和台灣NSP等光伏制造商正在使用其生産的PECVD設備。

3)瑞士INDEOtec公司的核心技術可在沉積過程中避免破壞真空,有效解決了汙染本征非晶硅薄膜的問題。

HIT電池生産過程中需要沉積本征非晶硅膜和摻雜非晶硅薄膜,當在同一腔室中進行沉積時,存在來自先前沉積步驟的摻雜劑汙染本征非晶硅薄膜的風險。

瑞士INDEOtec公司開發了抗交叉汙染處理(ACCT)特殊技術,盡管該技術能有效降低汙染風險,但是也存在降低效率的局限性:基于n型單晶硅片標准工藝流程的無主柵HIT電池效率爲23.14%,而此方法的效率爲23.04%。

4)鈞石能源也已進入HIT電池生産設備領域,憑借其薄膜光伏設備的背景以及建立600MW硅片廠中所獲得的經驗,開始爲HIT電池提供包括PECVD在內的關鍵沉積設備,該設備在托盤內可實現+/-5℃的溫度均勻性,每小時額定生産量爲3,000片硅片,正常運行時間達到90%。

5)Singulus公司正處于開發PECVD技術的初始階段。

6)理想能源公司的沉積系統正在被漢能使用。

7)邁爲僅需驗證CVD設備,即可在HIT整線領域取得突破性成績。

邁爲的一套PECVD設備僅需2台(一台i和P層(正面),一台i和N層(背面)),和其它設備供應商東吳證券研究所行業深度報告相比在非晶硅薄膜沉積環節所需設備數量較少,2台設備産能互相匹配,每小時的生産量爲6000片硅片。

公司的清洗制絨和PVD設備分別采購自日本和德國,印刷使用自主研發的設備,因此,未來只需驗證PECVD設備的穩定性和可靠性,邁爲的整線設備即可在HIT設備領域具備顯著的領先優勢。

圖26:PECVD鍍膜設備對比數據來源:各公司官網,東吳證券研究所公司設備名稱或型號設備圖片産能(片/時)壽命設備特點MeyerBurgerHELiAPECVD 2400FZ:10ms;CZ:2ms工藝穩定均勻,無交叉汙染;可靠性高,成本低;高質量的鈍化層;産量高;維護簡單;電池片轉換效率超過24%;原位清洗沉積室和載體;采用直接RF等離子體平行板反應器設計,已獲得專利認證,並大規模用于生産;開發S-Cube等離子體技術;該設備基于盒中盒式的設計,有助于實現極低的汙染和均勻的沉積鈞石自主研發穩定高效的PECVD設備3000運行穩定、産能高、連續批量化生産重複性好;采用獨特的RF電極設計,輝光電極間隙可調,低功率起輝穩定,載板溫度均勻性好,沉積的薄膜厚度均勻;工藝窗口寬,低功率薄膜鈍化後的晶體硅,其少子壽命可接近其本征壽命。

精曜科技ALC-200 PECVD 2520穩定且無交叉汙染的鍍膜腔體設計,確保晶片表面的鈍化品質;獨立式鍍膜腔設計,方便維護與降低停機時間;穩定低等離子體操作功率對異質結電池矽晶片表面無損傷Indeotec OCTOPUSIII 2400 CZ:5ms可靠性高,成本低。

公司開發了抗交叉汙染處理(ACCT)特殊技術,其核心是名爲PECVDMirror的創新概念,該設備可在完全避免破壞真空環境的情況下,在沉積頂部和底部非晶硅薄膜時翻轉硅片。

但是也存在降低效率的局限性。

理想INLINEPECVD(Oak-L-5)1200重複、穩定、可靠,特別適用于高質量異質結晶體硅電池;光電轉換效率已經超過21.3%;甚高頻(40MHz)等離子體源,基片損傷低;無移動原件射頻匹配技術,等離子體穩定時間<0.5秒;在線式設計可同時滿足研發和量産需求Singulus GENERISPECVD 8000適用于每一種太陽能電池結構;可調節生産量;IC-PECVD保證溫和的塗層工藝不會對發射極或界面造成損壞;工藝全程晶圓溫度可控;全真空不間斷PECVD;合理高效地使用氣體;腔室和托盤設計能減少寄生沉積;稼動率≈ 97%邁爲股份6000目前還在驗證中東吳證券研究所行業深度報告圖27:理想公司PECVD設備布局——腔室結構數據來源:理想公司,東吳證券研究所整理3.4. TCO鍍膜環節:PVD vs RPD路線之爭,現階段更看好PVD制備方式第三步TCO膜沉積通常應用濺射的方法在PVD設備中完成。

制備TCO薄膜也是HIT電池生産工藝中非常重要的一步,須注意保持電池背面的非晶硅薄膜的鈍化特性。

TCO薄膜的質量將影響橫向電荷收集。

此外,TCO的透明度和電阻率也非常重要。

TCO鍍膜環節可采用PVD和RPD兩種沉積方式。

Von Ardenne,Meyer Burger,Singulus和鈞石能源是領先的PVD設備供應商。

INDEOtec公司的OctopusII沉積系統也可以實現TCO薄膜的沉積。

目前精曜科技和日本住友正在推廣反應等離子體沉積(RPD)制備方式,後者的RPD設備獲得專利授權。

目前捷佳偉創已獲得住友重工(中國大陸地區)授權研發制造RPD設備。

RPD制備與PVD制備相比,屬于HIT電池生産TCO膜的跨越性升級技術,其可幫助HIT拉大與PERC和Topcon等技術的效率差距,保持HIT電池在效率上的絕對領先性。

東吳證券研究所行業深度報告圖28:TCO鍍膜環節設備對比,日本住友、精耀科技正在推廣RPD設備數據來源:各公司官網,東吳證券研究所整理RPD制備存在如下優點:(1)電性能方面,RPD設備效率更高。

根據2018年某國內客戶量産數據統計,排除設備異常等特殊情況,RPD設備較PVD設備提升約0.4%的絕對值效率;(2)RPD設備量産穩定。

精曜科技的RPD設備量産率穩定在98%以上,平均98.5%以上;(3)電池效率方面,RPD設備(23%)高于PVD設備(22.5%);(4)組件成本方面,RPD設備(2.13元/W)低于PVD設備(2.18元/W);(5)毛利率方面,RPD設備(17.64%)高于PVD設備(12.68%);(6)其它優點:RPD設備工藝溫度較公司設備名稱或型號設備圖片産能(片/時)應用領域是否雙面沉積設備特點SCALALabX:-實驗室否SCALALabX是一個單端工具,用于帶或不帶負載鎖的批量處理。

它非常適合于實驗室規模的過程和應用程序開發。

SCALAPilotX:1200中試線否SCALAPilotX是爲水平內聯操作而設計的,因此適合于試生産。

XEA|NOVA2.6:2600量産是XEA|NOVA3.6:3600量産是XEA|NOVA5.5:5500大規模量産是XEA|NOVA8.0:8000大規模量産是MeyerBurgerHELiAPVD 3000實驗室;中試線;量産是高品質濺射層;單通道雙面沉積(TCO +金屬);工藝中包含邊緣隔離(不需要額外步驟);工藝穩定均勻,無汙染;産量高,可靠性高,成本低;具有很高的一致性;容易維護鈞石自主研發成熟穩定的高産出PVD設備3000實驗室;中試線;量産是自主開發的旋轉靶PVD雙面沉積設備,靶材利用率提高至80%,維護時間減少40%,采用獨特的陰極靶座設計,濺射工藝穩定性高重複性好;設備稼動率高達90%以上,每小時産量爲3000片;預熱腔室和沉積腔室配有原位加熱元件,TCO薄膜沉積溫度可至200 oC,沉積的薄膜厚度均勻性控制在5%內-實驗室是3000量産是6000量産是精曜科技ARCHERSRPD-35反應式等離子體沉積鍍膜設備2520實驗室;中試線;量産是高長波長透光率;高質量、低粒子轟擊損傷、均一度佳;高産量與高配套特性;保證長時間的運行且維修時間短;提供客戶完成具有特色的鍍膜作業;與磁控濺鍍比較,采用RPD能提升超過1%異質結太陽能電池效率2)XEA|NOVA晶硅鍍膜系統XEA|nova是一種帶有載體返回傳輸裝置的連續式晶硅鍍膜系統。

這是爲高效異質結太陽能電池應用例如透明導電層和金屬層沉積專門設計的。

該系統也適用于其它小型基片;其顯著特點是能夠按順序對基片的兩個表面同時進行處理,可配備旋轉磁控管進行濺射,可以配備電子束槍及各種蒸發源,可以在真空狀態下或在基片進入真空狀態之前對基片進行特殊的預處理,比如對基片進行清洗或蝕刻;靶材利用率約爲80%SingulusGENERISPVD 三種可選模式:GENERISLABGENERISPVD 3000GENERISPVD 6000模塊化配置;低生産成本和高稼動率;靶材利用率提高至80%;濺射方向可選自上而下/自下而上;可配置濺射序列;對整個工藝過程進行溫度控制;通過旋轉式圓柱形磁電管最大程度使用靶材濺射材質:ITO,AZO和Ag, NiV, Cu, Al等金屬;可根據客戶要求定制手動或半自動式實驗室版本VonArdenne1)SCALA模塊化鍍膜系統(提供兩種基本配置:SCALALabX、SCALAPilotX)東吳證券研究所行業深度報告低,而在Sputtering制備下,工藝溫度約在150度以上;沉積速率較快;對非晶硅轟擊弱;薄膜結晶度高,粗糙率低;薄膜透過率高,電阻率低,低自由載子吸收確保有高的長波和長穿透率;低離子轟擊,RPD制備下,離子轟擊能量小于30eV,遠低于PVD,有效確保非晶硅層與TCO接口的高質量;優異的結晶特性;優異的短路電流,RPD設備工作電壓在15-20V左右;RPD設備改善空間大,可進一步提高産能,降低生産成本。

表2:PVD和RPD相關參數對比 PVDRPD 工藝溫度150℃以上常溫量産率 優于PVD 0.4%左右電池效率22.50% 23.00% 組件成本(元/W) 2.182.13 組件功率(W) 317324 售價(元/W)低高毛利率12.68% 17.64% 電池産能(MW) 97.86100 組件産能(MW) 94.9397 數據來源:精耀科技,東吳證券研究所圖29:RPD與PVD比較數據來源:精耀科技,東吳證券研究所東吳證券研究所行業深度報告RPD制備同樣存在顯著的缺點:(1)受制于日本住友專利技術,核心部件依賴進口,設備價格較高。

RPD設備鍍膜需要鍍正反兩面的膜,原來的純進口設備鍍一面需要270萬美元,一條線需要2台設備,捷佳偉創RPD設備獲得住友授權國産化後,鍍單面的價格爲1500萬元,價格降低,但依然高于PVD設備;(2)市場空間小,産能優勢無法充分發揮。

盡管RPD制備較PVD産能大,但目前RPD設備的耗材、零件供應商較少,且設備供應商單一,無法形成有效競爭,因此産能優勢無法得到充分發揮。

(3)所需設備較多。

RPD制備下需要兩台設備才能完成TCO沉積工藝,PVD制備下僅需一台設備。

短期,我們更看好PVD制備方式在HIT電池規模化生産過程中的應用。

盡管RPD制備下生産的HIT電池質量更好,但PVD設備在産能(RPD的2倍,可以做到6000片每小時)、價格(二分之一左右)、設備穩定、市場空間大等方面更具優勢。

因此,就目前來看,RPD設備的質量優勢不足以彌補其在上述方面的劣勢,因此我們更看好PVD設備。

但國內的PVD設備較國外存在較大差距,德國的馮阿登納公司優勢明顯,2019年已經推出了8000片每小時的最新産品。

下圖將鍍膜設備大體劃分爲5部分,其中高附加值的部分大都依賴進口。

表3:HIT鍍膜設備大體分爲5部分,附加值高的産品大都依賴進口鍍膜設備構成設備描述①真空形成系統國內技術含量較低。

②發射源和沉積系統盡管國內有能力制作熱蒸發系統,但普遍使用的電子槍系統至2014年依然依賴進口。

③沉積環境控制系統真空計和氣體分析儀基本被英國、美國、德國、日本壟斷。

④監控系統監控系統精度決定了鍍膜設備的精度。

國産光控系統的可靠性較差。

激光光控系統方面,一般由美國公司生産,至少國産的主要配件(激光器和光功率計)依然需要從美國進口精度。

⑤傳動機構近幾年國內已經投入量産。

數據來源:各公司官網,東吳證券研究所整理我們認爲PVD設備無法國産化的根本原因在于技術人員整合不足。

技術人員很難同時兼顧自動化設計、鍍膜和制造三方面,因此我們認爲這是PVD設備國産化的關鍵突破點之一,設備的國産化也有利于降低HIT電池生産成本,進而推動其加快産業化進程。

3.5. 電極金屬化環節:絲網印刷vs電鍍,絲網印刷更優且降本空間大絲網印刷和電鍍銅是HIT金屬化的主要方法。

由于HIT電池結構與常規電池完全不同,因此HIT的金屬化工藝也不同。

HIT電池采用非晶硅薄膜,將工藝溫度限制在東吳證券研究所行業深度報告200°C至220°C的低溫環境下,而其它電池通常在約800°C的較高溫度下進行燒結,所以金屬化的主流技術路線絲網印刷通常使用可在低溫下固化的特殊銀漿。

銀漿的使用有一定的局限性,如加工時間長和電阻較高,後者導致只有在銀漿沉積量較高的情況下,才能使導電率保持在相同水平,漿料成本也隨之增加。

銀漿用量大成本高的缺點促進了替代金屬化方法的發展,例如電鍍。

同時金屬化工藝的選擇與組件生産中的互連技術密切相關。

因此,在選擇HIT電池的表面金屬化技術時,必須認真考慮電池片互聯問題。

絲網印刷是HIT電池金屬化的主要手段,目前在低溫固化銀漿領域取得進展。

絲網印刷技術是光伏制造商普遍采用的工藝,但HIT電池使用的低溫銀漿爲印刷增加了一定難度,主要不便之處在于低溫聚合物必須在-40°C下儲存,此外一旦打開容器,聚合物就開始反應,這意味著必須立刻使用漿料。

目前HIT電池在低溫固化銀漿領域已經取得了很大的進展,德國Heraeus和俄羅斯Monocrystal等漿料供應商可提供在室溫下存儲和加工的低溫固化漿料。

我們認爲HIT降本的關鍵在于降低設備成本和金屬化環節成本,後者的主要手段是絲網印刷,主要突破口在銀漿成本。

根據最新的調研成果,HIT電池中成本占比最大的是銀漿,爲27%。

絲網印刷的産能,以200MW爲例,目前爲5000片/小時(PERC爲7000片/小時)。

普通的HIT電池正反面的銀漿消耗量在280-300毫克,而低溫銀漿的價格在6000元/千克左右,由此我們估算每塊電池片銀漿的成本爲1.8元。

Meyer Burger的SmartWire智能網柵技術能有效降低絲網印刷成本。

該技術去掉正反面5根主柵,剩下的細柵直接用金屬絲連接,正常情況下正反面細柵銀漿耗量爲90-100毫克,則我們預計每塊電池片可節省的細柵銀漿成本(同樣以6000元/千克進行估算)爲1.2元。

同時去掉5根主柵,可將正反面印刷主柵的印刷頭從4個減至2個,這樣印刷頭的成本將降低200-300萬,而效率沒有太大區別。

電鍍是可替代絲網印刷的一項技術。

與絲網印刷相同,電鍍也需要進行特定的改進才能使其適用于HIT電池,主要原因系HIT電池表面存在導電的TCO薄膜。

鈞石能源公司使用電鍍方式替代絲網印刷,與普通的印刷使用低溫銀漿對比,成本大幅下降。

具體過程包括六步:PVD做銅種子層、邊緣刻蝕、正反覆蓋幹掩膜、電鍍、去掩膜和反刻種子層。

綜合來看,我們認爲絲網印刷未來可實現降低銀漿成本的目標,較電鍍具備更強的競爭優勢。

電鍍的優點是可實現雙面電鍍。

這意味著電池正背面金屬化可以同時完成,這也與HIT雙面電池的本質相符合,同時銅的使用會節省成本。

但電鍍也有工藝複雜、附著力差、廢水處理等難題亟待解決,存在環評存在無法通過的風險,目前的市場份額較小。

絲網印刷的優點是速度較快,但低溫銀漿用量大,成本較高,減少銀漿用量也是未來HIT電池降低成本的方式之一。

隨著SmartWire技術的滲透率提高,預計無主柵是未來當前主流技術路線,銀漿的用量有望降低70%(目前1.8元/片,未來有望是0.6元/片,每片可以降低1.2元),因此絲網印刷技術是絕對的主流,且降本空間大。

東吳證券研究所行業深度報告據Meyer Burger首席技術官Gunter Erfurt表示,低溫固化漿料仍有很大的改進空間。

但是將來肯定會有更多特定的漿料産品可供選擇,且會有更多降低漿料成本的方法出現。

3.6. Meyer Burger:國際光伏行業龍頭,布局HIT時間早且研發優勢明顯瑞士Meyer Burger公司成立于1953年,專業從事光伏(太陽能)、半導體、光電行業的創新系統和生産設備。

公司是國際光伏行業龍頭,布局HIT電池時間早,目前已收到新加坡REC的設備采購訂單。

在光伏行業,公司以其應用于傳統電池和PERC太陽能電池鈍化的PECVD沉積設備而聞名,從十多年前著手研發HIT電池,是HIT技術的先驅。

2018年5月,法國著名研究機構國家太陽能研究所(CEAINES)通過與梅耶博格合作,創下了72片異質結(HIT)太陽能電池片組件的新紀錄:輸出功率達到410W。

這一冠軍組件采用了公司的工業級電池片生産設備生産的異質結電池片,設備産能達2,400片/小時,是CEAINES試産線的一部分。

此外,該組件的連接采用了梅耶博格SmartWire智能網柵連接技術(SWCT)。

歐洲和亞洲的幾家公司已從Meyer Burger購買HIT和SmartWire設備。

公司于2018年12月收到新加坡REC建立600MW異質結和智能網線技術生産線的購買訂單,也是公司目前收到的最大的關于HIT電池的設備采購訂單。

表4:目前可以提供HIT電池關鍵設備的廠商列表設備廠商設備類型特點購買廠家Meyer Burger CVD、PVD、整線出貨不多瑞士Eco 精曜科技PECVD、RPD(PVD) 可協助客戶建制完成産線NSP、SolarCity、晉能理想能源CVD實驗室機型尚德、正泰VONARDENNEPVD - - 邁爲股份PECVD、絲網印刷絲網印刷較爲成熟,CVD有待驗證通威捷佳偉創CATCVD、RPD - -通威數據來源:東吳證券研究所整理HELiA是公司最新一代高效異質結電池片鍍膜系統。

核心設備是HELiAPECVD和HELiAPVD,其中HELiAPECVD設備(帶S-Cube反應器)用于沉積本征非晶硅膜層作爲鈍化層,並沉積p-摻雜和n-摻雜非晶硅膜層,該設備應用于HIT電池生産過程中的第二步工藝,在前文2.4中已經講解,此處不再贅述。

東吳證券研究所行業深度報告HELiAPVD設備通過濺射方法使用透明導電氧化物(TCO)完成雙面鍍膜,無需翻轉硅片,且過程包含邊緣絕緣,這意味著邊緣絕緣不需要額外的步驟,該設備應用于HIT電池生産過程中的第三步工藝。

它能有效提高旋轉靶材的利用率和産量,並降低生産成本。

該設備在薄膜質量和容量方面與Meyer Burger的PECVD設備相匹配,兩種設備的産能均爲2400片/小時。

圖30:HELiA是“高效低雜質設備”的簡稱,該平台用于完成兩種異質結電池片鍍膜工藝數據來源:Meyer Burger官網,東吳證券研究所整理東吳證券研究所行業深度報告對比國際設備龍頭,國內設備廠商有望實現在HIT技術滲透率提高過程中實現彎道超越。

光伏電池的技術革新既是機遇,也是挑戰。

一方面,國內設備廠商可依靠設備的産能提升、多元化與國産化發展,降低HIT電池的初始投資,目前HIT電池難以大規模應用的最大難點在成本方面,因此國産化有望推動國內HIT電池大規模應用;另一方面,HIT電池將PERC電池的工藝由8道減少爲4道,即生産HIT電池的四個環節對應的設備也會相應改變,這將催生新的設備需求,新型的國內設備提供廠商有望實現彎道超車。

4. 預計2019-2022年HIT設備市場空間超220億HIT技術路線目前正處于小規模試産階段,現主要的示範項目有四個,分別爲新加坡REC的600MW項目(梅耶博格提供方案),山煤集團的10GW項目(鈞石能源提供方案),通威合肥項目(邁爲提供方案),通威成都項目(主要合作捷佳偉創)。

這幾個示範項目基本涵蓋了HIT的幾種生産工藝和主要設備供應商,自制化率和單位設備投資額各有不同,初步來看邁爲的方案報價最低,達到5-6億/GW,但和PERC産線的2.5億/GW投資額相比仍有較大的降成本空間。

我們預計這幾個項目將在2019年第四季度或2020年上半年出量産數據,我們認爲屆時HIT的生産工藝路線和降成本方向將更爲明朗,例如PECVD和Cat-CVD;PVD和RPD;絲網印刷鍍銀和電鍍鍍銅工藝。

表5:目前主要HIT示範線情況主要設備供應商設備采購方技術路線對應細分設備供應商自制化率(%) 單位設備投資額(億元/GW) 擬建産能初步投産預計初步投産時間梅耶博格新加坡REC PECVD+PVD+絲網印刷清洗制絨:Exataq;PECVD:梅耶博格;PVD:梅耶博格;印刷:邁爲股份(絲網印刷法) 75% 8到10億元600MW (6條線) 100MW (1條線) 2019年三季度鈞石能源山煤集團PECVD+PVD+電鍍清洗制絨:YAC;PECVD:鈞石能源;PVD:鈞石能源;印刷:鈞石能源(電鍍法) 90% 10億元10GW 1-2GW 2020年底邁爲股份通威(合肥) PECVD+PVD+絲網印刷清洗制絨:YAC;PECVD:邁爲股份;PVD:馮阿登納;印刷:邁爲股份(絲網印刷法) 65% 5-6億元250MW(1條線) 250MW (1條線) 2020年一季度東吳證券研究所行業深度報告多家廠商供貨通威(成都) Cat-CVD+PVD&RPD+絲網印刷清洗制絨:YAC/捷佳創;PECVD:日本愛發科(Ulvac)/理想能源/捷佳偉創;PVD:Singulus/RPD:捷佳偉創;印刷:邁爲股份/應用材料(子公司Baccini)(絲網印刷法) 各家廠商供給7-8億元250MW(1條線) 250MW (1條線) 2019年底數據來源:梅耶博格官網等,東吳證券研究所整理表6:不同廠商的單gw設備投資額和産線配置設備采購方技術路線環節一占比整線比例需要台數環節二占比整線比例需要台數環節三占比整線比例需要台數環節四占比整線比例需要台數新加坡REC PECVD+PVD +絲網印刷清洗制絨15% 1 PECVD 50% 1 PVD 25% 1 印刷(絲網鍍銀技術路線) 10% 1 山煤集團PECVD+PVD +電鍍清洗制絨15% 1 PECVD 50% 1 PVD 25% 1 印刷(電鍍鍍銅技術路線) 10% 1 通威(合肥) PECVD+PVD +絲網印刷清洗制絨15% 1 PECVD 50% 1 PVD 25% 1 印刷(絲網鍍銀技術路線) 10% 1 通威(成都) Cat-CVD +PVD&RPD +絲網印刷清洗制絨15% 2 Cat-CVD 50% 2 PVD &RPD 25% 2 印刷(絲網鍍銀技術路線) 10% 2 數據來源:梅耶博格官網等,東吳證券研究所整理我們認爲現階段設備投資額的下降主要依賴于生産效率的提升。

分別以梅耶博格和邁爲股份爲例:2018年梅耶博格爲REC提供的方案是每條線産能100MW(其中産能受限的主要原因是PECVD,其他環節設備均能做到6000片/時,即對應250MW産能),每條産線在四個環節各需設備一套以及其他自動化設備,對應到單GW的投資額達10億。

而2019年邁爲爲通威(合肥)提供的方案將PECVD設備的效率也提升到了6000片/時,使得整條産線的産能達到250MW,每條産線所需設備的台套數跟梅耶博格的方案一直,則單GW設備投資額降低到5-6億。

可見設備尤其是PECVD的生産效率提升對單位設備投資額的下降影響非常大。

東吳證券研究所行業深度報告表7:預計2019年一條HIT産線的産能由2018年的100MW提升至250MW 預計2019年250MW的一條線電池設備投資額情況(單位:萬元) 單線250MW的HIT設備單價需要台/套數單條産線需要設備金額(萬元)單GW設備金額(萬元) 制絨設備(萬/台) 1500115006000 PEVCD(萬/套) 67001670026800 PVD(萬/套) 37001370014800 印刷設備(萬/線) 1500115006000 其他自動化設備(萬/套) 75017503000 合計 51415056600 2018年100MW的一條線電池設備投資額情況(單位:萬元) 單線100MW的HIT設備單價需要台/套數單條産線需要設備金額(萬元)單GW設備金額(萬元) 制絨設備(萬/台) 75017507500 PEVCD(萬/套) 40001400040000 PVD/RPD(萬/套) 27501275027500 印刷設備(萬/線) 20001200020000 其他自動化設備(萬/套) 50015005000 合計 10000100000 數據來源:梅耶博格官網等,東吳證券研究所測算我們基于以下的假設建立了設備市場空間的模型。

根據我們測算,預計2019-2022年HIT設備的市場空間超220億。

1. HIT大規模滲透率提高,需要依賴于裝備國産化帶來的成本下降;2.目前整線生産效率已經達到6000片/小時;3.PECVD:每條線需要1套PECVD設備,即爲2台設備,具體是:一台i和N,一台i和P;4.假設現階段設備單位投資額的降價是依賴于效率的逐步提升,2018年單線産能是100MV;2019年提高到250MW;5.假設未來幾年設備單位投資額的降價還依賴于裝備生産的規模效應,2020年250MV單線的價格是1.4億,2021年250MW單線的價格是1.3億;2022年250MV單線的價格是1.2億;6.HIT技術滲透率的提高是個緩慢的過程,預計2020年是HIT技術爆發的元年,將會有10GW左右的新增産能。

東吳證券研究所行業深度報告表8:根據我們測算,預計2019-2022年HIT設備的市場空間超220億 201720182019E 2020E 2021E 2022E 中國新增裝機量合計52.84050607080 海外新增裝機量合計46.1557090100105 全球新增裝機量合計98.995120150170185 HIT技術路線滲透率0.0% 0.0% 1.0% 7.0% 15.0% 30.0% HIT新增裝機量 1.210.525.555.5 電池自動化生産線産能(GW) 0.10.250.250.25 所需電池片生産線(條) 1242102222 單條線設備總金額(萬元) 10000141501300012000 清洗制絨設備需求(億元) 23817 PEVCD(億元) 8174189 PVD(億元) 4122861 絲網印刷設備(億元) 282044 其他自動化設備(億元) 12511 合計001742102222 當年新增設備需求(億元) 00172560120 數據來源:中國光伏業協會等,東吳證券研究所測算5. 相關標的推薦5.1. 邁爲股份:絲網印刷設備領軍者,布局HIT核心設備成果顯著邁爲股份是國內絲網印刷龍頭企業。

公司成立于2010年,2016年實現股份制改革,並于2018年11月9日成功上市。

自成立以來,公司始終致力于太陽能電池絲網印刷生産線的開發,其産品也曆經單頭單軌絲網印刷生産線、雙頭雙軌絲網印刷生産線等衆多突破性發展。

圖31:2014-2018年,公司營收CAGR=133.5% 圖32:2014-2018年,公司歸母淨利CAGR=515.5% 數據來源:Wind,東吳證券研究所 數據來源:Wind,東吳證券研究所0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0201420152016201720182019Q1營業總收入(億元) yoy% 0% 2000% 4000% 6000% 8000% 10000% 12000% 14000% 16000% 18000% 20000% 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8201420152016201720182019Q1歸屬母公司股東淨利潤(億元) yoy……

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