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210大硅片 凭什么能让光伏成本再降3年?
  • 2020-01-17 13:16:46
  • 浏览:1548
  • 来自:国君电新

  导读:纵览半导体硅片的发展脉络,光伏硅片大型化是趋势,大硅片能够打破当前光伏降本瓶颈,助力行业在未来2-3年成本下降,维持行业“增持”评级。

  1、光伏硅片尺寸来自半导体,我们认为尺寸变大是趋势。纵览半导体硅片发展历程,尺寸在不断增加,原因是硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片的生产成本。由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势,使得硅片环节持续换代,有很明显的产品周期。换代往往意味着行业变革,抓住机遇的厂商能够脱颖而出,夯实壁垒。光伏硅片看似奇怪的尺寸,其实是源自半导体。从推进节奏上看,光伏硅片要落后于半导体硅片1-2代,主要原因是要解决硅单晶生长环节的成本问题,一旦新一代大硅片成本超越上一代硅片,换代升级就会启动。

  2、210是全新的平台,能够带来各个环节成本下降。12寸硅片难点在于拉制和成本,中环股份经过多年研发,成功将210应用。210是一个体系,会带来几乎所有环节的成本下降,硅片变大后,将能够有效降低各个环节的成本,提升各个环节的投资回报水平。根据我们的保守测算,成本端能够有0.03(硅片)+0.05(电池)+0.1(组件)=0.18元/W的成本下降,同时带来0.2元/W的额外溢价。因此整个产业链都将受益于210体系,所有210体系的参与方都将分享超过0.38元/W的价值。

  3、210体系能够打破光伏降本瓶颈,支撑光伏行业未来3年成本下降,行业先行者有望充分受益。光伏行业成本下降目前已到瓶颈期,各个环节除单晶硅片环节外利润都已经挤压到微利的水平。210体系的横空出世,能够再大幅降低装机成本,有望带来装机成本10%的下降。我们预计未来2-3年行业将充分挖掘210体系的价值,行业的先行者有望充分受益。目前行业里相当体量的上下游企业已经参与到210体系价值发现中来。

  推荐标的:中环股份、ST爱旭、隆基股份、通威股份、晶盛机电。

  风险提示:光伏海外贸易风险、大尺寸遇到不可预测的工艺问题的风险。

  1.光伏硅片源自半导体硅片,尺寸变大是趋势

  1.1.半导体硅片尺寸增加能够带来成本降低

  半导体硅片的发展过程中,尺寸不断增加。1918年前苏联科学家切克劳斯基(Czoalski)建立起了直拉式晶体生长方法(CZ法),从而奠定了硅单晶的主要生长方法,从1965年的2寸晶体(寸为英寸,描述的是直拉晶体的直径),到近年来的12寸晶体,单晶硅片的尺寸持续增加。

  

  硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片的生产成本。半导体芯片采用光刻逻辑电路的生产工艺,硅片面积越大,一次性生产出的芯片数量就越多,而且硅片面积增加,芯片装上缺陷的概率也会降低,因此会显著提升芯片的产出,从而大幅降低成本。

  1.2.硅片不断换代,产品周期明显

  由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势,导致硅片环节持续换代,有很明显的产品周期。从历史来看,一旦新一代硅片出现后,新一代硅片的份额开始快速提升,老一代硅片的份额就会开始逐渐下降,原因就是更大的硅片对客户更有成本优势,新建的半导体工厂在硅片规格上往往选择更大的硅片。老的半导体工厂往往就变成了存量产能,逐渐退出。

  

  换代往往意味着行业变革,抓住机遇的厂商能够脱颖而出,夯实壁垒。总结了发展规律,如何生产出合格的更大尺寸的硅片就成了半导体硅片企业始终重点关注的问题。我们看到曾经的龙头由于在产能变革期落后了,导致新的龙头信越、SUMCO份额的上升。

  

  1.3.光伏硅片尺寸源自半导体硅片,取得成本优势后普及

  光伏硅片看似奇怪的尺寸,其实是源自半导体硅片。我们观察光伏硅片的对边距(相对的两条边的距离),尺寸从100mm、125mm、156mm不等,为什么会是一些比较奇怪的尺寸呢?主要原因就是光伏硅片源自半导体硅片,5寸棒、6寸棒、8寸棒切下来形成的光伏硅片的对边距恰好分布在100mm、125mm、156mm附近。

  

  从推进节奏上看,光伏硅片要落后于半导体硅片1-2代,主要原因是要解决硅单晶生长环节的成本问题。半导体硅片在整个成本中占比较低,成本主要凝聚在芯片制造环节,因此一旦更大的硅片面世,行业会快速进入导入期。而光伏硅片不同,硅片在成本中占比较高,如电池环节,硅片成本占比超过50%。因此大硅片如果要取代上代产品,必须在经济性上超越上代产品。而生产更大的硅片对于硅片企业来说难度会大幅上升,生产的效率也会下降,因此需要相当长的时间改进工艺提升生产效率才可行。

  

  2.210是全新技术平台,能够带来各个环节成本下降

  2.1.中环股份经过多年研发,成功将210应用

  光伏12寸硅片有两个难点,一个难点在于硅棒的拉制,另一个难点在于成本的下降。中环股份在实现12寸硅棒拉制后,又用了2年时间提升生产效率,终于在单晶硅的生长环节超越了传统的8寸技术,实现了成本的降低。我们预计中环股份生产12寸晶体,单炉产出有望较生产8寸晶体提升50%。

  

  2.2.各环节成本显著下降,ROIC大幅提升

  210是一个体系,会带来几乎所有环节的成本下降。硅片变大后,将能够有效降低各个环节成本,提升各个环节的投资回报水平。

  硅片端:硅片的生产速度大幅提升,预计单炉产出提升50%,单炉年产能提升到15MW左右。相应的,设备投入、坩埚、气体、人工、动力等并不是呈等比例增加,相应的单位成本就会大幅降低。根据我们的测算,预计非硅成本相较于8寸片提升50%,硅片瓦数提升80%,假设8寸片非硅成本为0.8元/片,则210硅片非硅约为1.2元/片,单W非硅可降低0.03元/W,相当于硅片环节毛利率提升5%以上。

  电池端:电池片环节是最受益210体系的环节。因为电池片是通量的概念,面积越大,产能越大。以爱旭科技为例,原工厂设计产能为3.8GW,改为生产210后,产能可以提升到5GW以上(我们测算实际产能或超过5GW),原因就在于硅片面积增加产出增加。相应的,折旧、人工、动力等成本都会下降。在常规电池厂中,折旧成本约0.05元/W,人工0.05元/W,动力0.05元/W,在不考虑其他变化的情况下,这三块成本有望降低超过30%,非硅成本总计有望下降0.05元/W。由于目前头部电池片企业单位净利润仅为0.05-0.07元/W,0.05元/W的成本下降带来的是净利率的大幅提升,将显著提升ROIC水平。

  

  组件端:210体系由于采用方片,同时更大硅片带来更少的片间距占比,组件端转换效率有望提升1%。意味着面积不变的情况下440W的组件可以提升到460W。相应的,组件除电池以外的成本均被摊低。同时生产M2组件改为生产G12组件,组件厂产出也大幅度提升。根据测算组件端成本降低将达到0.1元/W以上。

  

  BOS环节:组件端效率提升1%,意味着相同的电站拥有更高的功率,目前电站的单位装机成本为4元/W左右,组件效率提升1%,意味着带来0.2元/W的额外价值。

  根据我们的保守测算,成本端能够节省0.03+0.05+0.1=0.18元/W的成本下降,同时带来0.2元/W的额外溢价。因此整个产业链都将受益于210体系,所有210体系的参与方都将分享超过0.38元/W的价值。

  

  3.210体系打破瓶颈,支撑光伏成本再降3年

  3.1.光伏成本下降目前已到瓶颈期,210体系能打破瓶颈

  光伏行业要求成本必须逐年下降,但目前已经到达了一个瓶颈期。虽然行业非硅成本每年都在进步,但缺乏跨越式的成本下降,目前硅料、电池、组件环节盈利能力均较差,硅料环节目前电价高于0.3元/kWh的产能基本处于亏损状态,甚至包括海外的两家单晶料主力供应商德国瓦克和韩国OCI;电池片环节最优质的产能也仅能实现0.05~0.07元/W的净利润,旧PERC产能基本亏损;组件环节利润率更为低下,净利率仅为1%左右。目前仅有硅片环节利润较为丰厚,后续成本下降路径主要依赖硅片降价,但如果硅片环节利润也挤出,行业难觅新的降本手段。新的电池技术如IBC尚在提效降本阶段,无法形成有效的量产,行业进入降本瓶颈期。

  210体系的横空出世,能够再大幅降低装机成本。210体系之所以重要,是因为这个体系的可行性、可靠性、可量产性最强,主要涉及的是硅片规格和尺寸的变化,并不涉及光伏电池的生产工艺变化,是看得见摸得着的技术。根据测算,210体系总计带来的价值高达0.38元/W,相当于目前装机成本的10%,是一次较为重大的技术体系,打破了当前的瓶颈期。预计在未来2-3年内,行业逐渐将10%的成本下降发掘出来,取得光伏度电成本的下降。2-3年后,也许IBC等高效电池技术成熟,将接力210,继续助推光伏行业降低成本。

  3.2.上下游积极参与,210体系推进速度超预期

  210体系已经引起了产业链的重视,推进速度较快。

  硅片环节

  中环股份:2019年8月16日正式发布G12即210大硅片,将建设中环五期拉晶产能,生产210大硅片。根据规划,2020年出货量有望达到16GW,根据我们的测算,中环股份在2021年底将形成36GW以上的大硅片产能。

  隆基股份:目前主推166大硅片,隆基股份2015年以后的单晶炉有能力生产210大硅片,将根据客户需要生产销售。

  

  电池片环节

  爱旭科技:天津一期目前有3.8GW的166产能,义乌二期有5GW的210产能。后续爱旭科技产能将在2022年底扩充至45GW,我们认为后续扩充的产能均以210产能为主。

  通威股份:目前已经形成3.8GW的166产能,预计在2020年3月底形成5GW的210产能。

  

  组件环节

  天合光能:在中环股份816发布会后,天合光能研发团队便投入研发210组件,确认三分片结合多主栅(MBB)技术将会是未来3-5年更优选的组件技术解决方案,预计天合光能将建设5GW210组件产能,2020年有望看到天合光能210组件大批量出货。

  东方日升:2019年12月12日宣布与环欧国际达成战略合作,并全球首发500WG12组件。预计2020年将形成3GW210组件产能,并争取在2020年Q2实现批量出货。

 

  4.风险提示

  光伏海外贸易风险。海外已经成为重要的光伏装机区域,但如果出现贸易风险会影响行业需求。如果出现贸易风险如惩罚性关税等会对需求和盈利产生不利影响。

  大尺寸遇到无法克服的工艺问题的风险。大硅片尤其是210大硅片属于新生事物,虽然可靠性可行性已经较高,但仍然存在小概率的工艺风险,假如遇到无法克服的工艺问题,大硅片路线推进将受到影响。

【责任编辑:sunnyz】
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