HJT:国产设备降本助推产业化提速_SOLARZOOM光储亿家
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HJT:国产设备降本助推产业化提速
  • 2020-08-17 16:02:24
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  • 来自:老成之见

01摘要

HJT设备国产化带来的降本有望推动产线投资回收期快速下降,加速HJT电池的产业化进度。2020-2025年HJT设备需求空间有望超过600亿元,率先布局的设备企业有望享受产业化初期较高的订单弹性。

02支撑评级的要点

HJT电池兼具高转换效率与短工艺流程:简洁独特的非晶硅膜钝化结构一方面使得HJT电池具备高转换效率,另一方面使得仅需4步主工艺即可完成HJT电池的生产,在一定程度上降低了HJT电池工艺控制的复杂程度和产业化的难度。

PECVD:提效与降本之匙:PECVD作为支撑HJT电池关键工艺非晶硅薄膜沉积的设备,其质量与HJT电池转换效率紧密相关。同时,PECVD在HJT产线中50%-60%的价值量占比也决定了其在HJT设备降本中的关键地位。当前PECVD环节国产化热情高涨,已有部分国内企业取得阶段性积极成果。预计国内企业有望取得产能、性能、价格之间的平衡,国产PECVD设备的价格水平有望在单台150-250MW产能的基础上降低至3亿元/GW左右,进而有望将整条生产线的设备投资降低至5亿元/GW以下。

其他主设备:国内企业积极入局,国产化全面推进:在非晶硅镀膜之外,TCO镀膜、清洗制绒、丝网印刷等其他主工艺设备亦呈现国内企业积极入局、设备国产化全面推进的良好局面,在清洗制绒环节部分企业已推出具备性价比优势的产品。

设备降本或打响产业化提速“发令枪”:预计HJT电池后续主要通过效率提升、银耗降低、设备降价、硅片减薄等途径实现降本,其中设备降价不仅可直接降低折旧成本,还有望推动HJT产线投资回收期快速下降。我们测算 HJT设备初始投资额在降至5亿元/GW时,HJT产线投资回收期将快速下降至4年左右,有望显示出充分的投资吸引力,从而扩大HJT产能规模并逐步显现规模效应以加速效率提升和材料降本的进程,形成良性循环后有望进一步加快HJT电池的产业化进度。

03投资建议

在设备国产化的基础上,HJT设备初始投资额在降至5亿元/GW以下的过程中有望推动HJT产线投资回收期快速下降,进而加速HJT电池的产业化进度并加速对现有技术路线的替代。我们测算2020-2025年新增设备需求空间有望超过600亿元,产能投放高峰年份空间有望超过200亿元,较早布局的设备企业有望享受产业化初期较高的订单弹性。推荐HJT设备国产化先锋迈为股份、捷佳伟创,建议关注金辰股份,此外建议关注非上市公司理想万里晖、钧石能源等。

04评级面临的主要风险

HJT电池效率进步与降本速度不达预期;设备与辅材降本进度不达预期;单晶PERC电池效率竞争力超预期;光伏政策风险;疫情影响超预期。

05报告正文

1HJT电池兼具高转换效率与短工艺流程

纯异质结电池实验室转换效率已超过25%:目前国内外对异质结电池的研究已大范围展开,转换效率亦逐步攀升。现在在M2的标准硅片尺寸下,纯异质结结构电池的转换效率世界纪录为25.11%,由我国汉能成都研发中心创造,且此转换效率是在使用量产设备和量产工艺的前提下取得的,具备相当程度的量产可能性。同时,叠加IBC技术组成的HBC电池转换效率已达到26.7%。

高转换效率得益于电池材料和结构:HJT异质结电池以N型单晶硅片为衬底,在经过清洗制绒的N型硅片正面依次沉积厚度为5-10nm的本征a-Si:H薄膜和P型掺杂a-Si:H薄膜以形成p-n异质结,在硅片背面依次沉积厚度为5-10nm的本征a-Si:H薄膜和N型掺杂a-Si:H薄膜形成背表面场,在掺杂a-Si:H薄膜的两侧再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO),最后通过丝网印刷或电镀技术在电池两侧的顶层形成金属集电极。HJT电池中的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)有效降低了晶硅/非晶硅异质结表面的复合速率,同时补偿了本征非晶硅层自身存在的悬挂键缺陷,在硅片表面获得了令人满意的钝化效果,显著提升了电池的开路电压和转换效率。

简单的电池结构决定了较短的生产工艺流程:从电池结构上看,异质结电池由中心的硅片基底叠加两侧的数层薄膜组成,整体结构颇为简单,各层材料之间基本不存在交叠、贯穿等现象。HJT电池生产过程的核心即为各层薄膜的沉积,不涉及扩散、注入等工艺,整体而言其工艺流程较短,主工艺仅有4步。相对于同属于N型电池、但生产工艺需要10-20步的IBC和TOPCon电池,HJT电池较短的工艺流程在一定程度上降低了工艺控制的复杂程度和产业化的难度。

HJT电池设备与现有主流工艺设备不兼容:HJT电池各步工艺分别对应清洗制绒设备、非晶硅薄膜沉积设备、TCO膜沉积设备、金属化设备等各个主工艺设备,其中非晶硅薄膜沉积设备与TCO膜沉积设备不应用于现有主流单晶PERC电池的生产制造,而清洗制绒、金属化设备与PERC电池设备类似,但仍有不同之处。整体而言HJT电池生产设备与单晶PERC电池生产不兼容,亦不完全与TOPCon、IBC等其他N型电池设备兼容。

2PECVD:提效与降本之匙

2.1 HJT核心工艺:非晶硅薄膜沉积

HJT电池转换效率与非晶硅薄膜质量直接相关:HJT电池之所以具备较高的光电转换效率,核心原因在于其具备显著高于其他结构电池的开路电压,而较高的开路电压则来源于硅片两面分别沉积的两层非晶硅薄膜(i-a-Si:H/n-a-Si:H/p-a-Si:H)对界面接触的钝化效果。因此非晶硅薄膜的沉积质量即与产线产出HJT电池的转换效率直接相关。

CVD为非晶硅薄膜沉积的主流工艺:为了获得具有钝化功能的非晶硅薄膜,实际生产中一般采用化学气相沉积(CVD)工艺,其中以等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和热丝化学气相沉积(HWCVD/Cat-CVD)两种工艺路径为主。本征和掺杂非晶硅薄膜分别由硅烷、硼烷、磷烷等气体裂解沉积而成,而等离子体与高温热丝都是起促进气体裂解的作用。

HWCVD产业化应用相对较少:HWCVD是利用高温金属丝的催化作用使硅烷、硼烷等气体分解沉积至硅片表面从而获得非晶硅薄膜。在高温金属丝的作用下,反应气体分解效率较高,反应速率相对较快,因此薄膜沉积的速率相对较高,同时沉积出的薄膜更为有序。此外,HWCVD还具备气体利用率高、沉积对硅片本身损伤较小等优点。但由于HWCVD同时具有热丝寿命较短导致更换成本高、热丝温度控制精度不高、热丝温度影响硅片温度等问题,目前产业应用相对较少,少量的应用以日本HJT电池企业为主,国内有科研院所与企业正在研发。

2.2PECVD:HJT设备降本的关键

PECVD沉积薄膜的基本过程:PECVD技术是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜成分的气态物质发生化学反应,从而实现薄膜材料生长的一种制备技术。基本反应过程为:1)在非平衡等离子体中,电子与反应气体(HJT电池生产中为硅烷、硼烷、磷烷、氢气等)发生初级反应,使得反应气体发生分解,形成离子和活性基团的混合物;2)各种活性基团向薄膜生长表面(衬底,即硅片)扩散输运,同时发生各反应物之间的次级反应;3)到达生长表面的各种初级反应物和次级反应产物被吸附并与表面发生反应,同时伴随气相分子物的再放出。

梅耶博格与应用材料为海外主要供应商:瑞士光伏设备厂商梅耶博格生产的HELiA系列HJT电池生产线中包含有用于非晶硅镀膜的PECVD设备。其设备已应用于REC、3Sun、Ecosolifier等海外HJT电池厂商。梅耶博格PECVD设备的特点:1)在不同镀膜腔体内使用不同的托盘(tray)以隔绝沉积不同膜层时可能出现的交叉污染,可提升镀膜质量;2)设备每个腔体内的托盘始终保持已加热的状态,节约了每次镀膜的初始加热时间,可提升生产节拍。

4.2设备降成本是HJT产业化提速的关键

电池片价格或伴随产业化规模的提升而快速下降:光伏电池片行业技术扩散较快,导致电池片产品区分度较低,又因为新进入者采购新装备即可在相当程度上建立起对老产能的成本和转换效率优势,加之新产品在产业化初期往往具备一定程度的溢价,使得新产能账面投资回报率较高,故而光伏电池片环节在新技术或工艺进步可量产后,一般会进入新产能快速扩张的周期,最近一次的单晶PERC电池产能扩张即为显例。但从供需两端看,首先,一般情况下光伏需求增量无法覆盖新增的新产品产能,其次,老技术路线产能并不会迅速主动出局,采取产能技改与产品降价等对策以延长存活时间是较大概率的选择,因此在新技术路线产能快速释放的过程中,供需格局在边际上通常处于恶化状态,产业化初期的溢价难以长久支撑,新产品价格一般随产能规模的提升而快速下降。

缩短产线投资回收期或为企业核心诉求:目前HJT电池正处于大规模产业化的前期,从产业目前的研发情况来看,主工艺设备的技术突破是HJT提效的主要推动力之一,预计HJT产业化后大概率不易摆脱设备水平对电池竞争格局的影响。大规模产业化后HJT电池的产能与价格或在一定程度上与单晶PERC电池的变化路径相仿,即价格可能在初期供需偏紧结束之后快速下降。在这样的预期之下,最大程度地缩短新产线的投资回收期或成为电池片厂商产能投资决策的核心关注点。

整线投资5亿元/GW或成“发令枪”:我们对HJT电池产业化的进度以及产业化后价格、成本、盈利等各方面进行了推演和测算。可以看出在HJT产能投资回收期对初始设备投资额的敏感程度在5-6亿元/GW附近出现分段。在较保守的盈利情况预测和无贷款条件下,当初始设备投资由8亿元/GW降低至5亿元/GW时,对应产能投资回收期由接近14年快速下降至5年以下,降幅约9年;而当设备投资进一步降低至2亿元/GW时,产能投资回收期仅再下降2.1年。在70%贷款条件下这一现象更为明显,8亿元/GW至5亿元/GW区间和5亿元/GW区间至2亿元/GW区间产能投资回收期分别下降11年、2.2年。因此,虽然设备国产化对HJT电池折旧成本的降低不如银浆等辅材的降本幅度显著,但其对缩短产能投资回收期的积极影响是显而易见的。进一步推演,产能投资回收期的缩短有望吸引更多产业资本进入HJT行业,进而放大产能和人员规模,加速效率提升和材料降本的进程,最终提升HJT电池的经济性并进一步扩大产能规模,形成良性循环。故而设备降本对HJT产业化的提速有着重要的意义,处于分割点的5亿元/GW设备投资或成为HJT大规模产业化的“发令枪”。

4.3HJT设备6年市场空间或超过600亿元

在设备国产化的推动下,HJT设备投资有望快速下降至5亿元/GW以下,产能投资吸引力的提升有望加速HJT电池的产业化进度并加速对现有技术路线的替代,行业产能或复制近年单晶PERC的扩张进程。我们测算2020-2025年新增设备需求空间有望超过600亿元,产能投放高峰年份空间有望超过200亿元。

5投资建议

HJT电池在拥有高转换效率的同时亦具备短工艺流程的优势,对设备和电池企业而言降低了工艺控制的复杂程度和产业化的难度。梳理各道主工艺及设备,PECVD一方面直接影响非晶硅膜层的质量进而影响电池转换效率,另一方面其价值量高且产能存在突破的空间,是HJT电池提效降本的核心环节,且已有国产设备企业取得阶段性进展。PVD、清洗制绒、丝网印刷等其他主工艺设备呈现国内企业积极入局、国产化全面推进的良好局面。

根据我们的测算,在设备国产化的基础上,HJT设备初始投资额在降至5亿元/GW以下的过程中有望推动HJT产线投资回收期快速缩短而显示出充分的投资吸引力,进而加速HJT电池的产业化进度并加速对现有技术路线的替代。我们测算2020-2025年新增设备需求空间有望超过600亿元,产能投放高峰年份空间有望超过200亿元,较早布局的设备企业有望享受产业化初期较高的订单弹性。

推荐HJT设备国产化先锋迈为股份、捷佳伟创,建议关注金辰股份,此外建议关注非上市公司理想万里晖、钧石能源等。

6风险提示

HJT电池效率进步与降本速度不达预期:HJT电池对现有技术路线替代的核心因素是性价比,包含转换效率提升与成本降低两个大方向,如任何一个方向未来进度不达预期,均会对HJT电池的整体性价比造成影响,进而延后HJT的大规模产业化进程。

设备与辅材降本进度不达预期:生产设备与银浆等辅材降本是HJT电池降低成本的重要推动因素,如辅材与设备成本下降速度或幅度低于预期,会对HJT的整体降本进度产生重大负面影响。

单晶PERC电池效率竞争力超预期:作为现有主流技术路线,单晶PERC电池如在转换效率上取得超预期提升,或在生产成本方面取得超预期下降,均会进一步拉开目前相对于HJT电池的性价比优势,从而导致HJT电池的替代进程放缓。

光伏政策风险:目前光伏行业整体景气度与行业政策的导向密切相关,如政策方面出现不利变动,可能影响光伏行业整体需求,从而对制造产业链整体盈利能力造成压力,进而放缓行业技术进步的速度,推迟新技术的替代时间。

疫情影响超预期:新型冠状病毒肺炎疫情尚未结束,如疫情持续或出现反弹,可能因人流、物流受限而影响HJT相关企业研发人员工作进度,亦可能导致相关企业缩减研发投入,进而拖慢HJT研发生产进程。

美国设备厂商应用材料生产的PECVD设备脱胎于TFT-LCD显示屏所使用的PECVD设备,有着深厚的技术工艺经验积累,其腔体面积较大,可同时容纳更多硅片进行镀膜,且在大面积下保持优秀的成膜质量。其最主要的特点是采取了团簇式(cluster)的腔体排列方式,不同腔体可同时工作在不同批次的硅片上以提升生产节拍。

理想万里晖与钧石能源领衔国产厂商:理想万里晖专注于HJT电池PECVD设备的研发和生产,其设备的特点之一是采用了双真空反应腔,减小了反应腔体的体积,不易产生颗粒物,生产过程中气体消耗较少,同时采用上下极板同时加热的方式,不易产生热漂移。目前理想万里晖PECVD设备已实现25.11%的HJT电池实验室转换效率世界纪录。钧石能源自2010年起即开始对HJT电池与设备进行研发,在电池技术和设备工艺方面均取得了较大突破,目前其自研PECVD设备可支撑HJT电池达到24.1%的平均转换效率。此外,迈为股份、捷佳伟创、金辰股份等上市公司亦已积极投入PECVD设备的研发,且已取得阶段性成果。

PECVD国产化是HJT设备降本的主要推动力:PECVD是HJT电池生产过程中的核心设备,其价值量在整条生产线中的占比约50%-60%。目前梅耶博格与应用材料两家企业所生产的PECVD在成膜质量、设备产能等主要指标方面各具优势,但设备价格相对较高,折算到GW产能价格超过5亿元。因此,通过PECVD的国产化以降低设备价格是HJT设备降本的主要推动力。

扩大产能是PECVD降本的可行路径:降低单GW设备价格的主要思路是在不显著提高设备成本的基础上扩大设备产能,具体路径包括提高生产节拍、增加单腔体处理硅片数量等,各国产厂商一般通过缩短镀膜工艺时间、扩大腔体面积、堆叠腔体数量、优化腔体排布与工艺流程等方式实现。其中,提速、扩大面积等方式或影响成膜质量,改变腔体排布结构与工艺流程等方式则对生产过程中配套自动化的质量提出了新的要求。相比于其他三道主工艺设备5000-6000片/h的生产节拍,PECVD设备的生产节拍相对较慢,亟需在此方面进行研发改进。

国产设备须取得产能、性能、价格之间的平衡:我们认为国内厂商或可博采梅耶博格、应用材料等优秀厂商的不同设计思路,在满足HJT设备性能要求的基础上进行设备结构与工艺指标的优化,以在产能、性能、价格之间取得平衡。从近期国内企业取得的研发进展来看,预计国产PECVD设备有望在达到单台150-250MW产能的基础上将价格水平降低至3亿元/GW以下,进而有望将整条生产线的设备投资降低至5亿元/GW以下。

3其他主设备:国内企业积极入局,国产化全面推进

3.1TCO薄膜沉积:PVD磁控溅射为主流工艺

TCO薄膜可增强电荷输送能力:在HJT电池中,位于硅片两侧的非晶硅薄膜层提供了良好的钝化接触效果,但其整体呈现长程无序结构,使得层内载流子迁移率较低,电池电流不能充分地被金属电极收集。为了解决这一问题,可以使用既可导电又可透光的薄膜来对电荷进行输运,实际常用TCO(透明导电氧化物)薄膜。高质量的TCO薄膜可有效提升HJT电池的整体转换效率。

PVD磁控溅射为现时主流工艺:目前最常用于沉积TCO薄膜的方法是物理气相沉积(PVD)大类下的磁控溅射(Sputtering)工艺。此工艺的基本原理是在电磁场的作用下,被加速的气体高能粒子(Ar+)轰击镀膜靶材,靶材表面的原子获得能量逸出表面后沉积到衬底(已完成非晶硅镀膜的电池片半成品)表面生成氧化物薄膜。

RPD工艺亦有应用:在磁控溅射以外,反应等离子体沉积(RPD)工艺在TCO镀膜中亦有应用。在镀膜设备中,Ar气体通过等离子体枪产生等离子体,通过磁场引导Ar等离子体轰击靶材,靶材温度升高后升华产生气体再沉积到衬底上形成氧化物薄膜。

相较于PVD,RPD工艺过程中较少涉及能量粒子对衬底电池片的直接轰击,因此工艺对衬底损伤较小,且衬底温度相对较低,加之其使用的IWO(掺钨氧化铟)材料的电学性能优于PVD使用的ITO(氧化铟锡)材料,整体上应用RPD工艺的HJT电池转换效率略高于应用PVD工艺的电池。然而RPD工艺同时也具有核心部件依赖进口且专利保护严密、靶材供应商少且成本较高、设备来源单一等问题,PVD相对而言应用更为广泛,设备、靶材均在一定程度上可与显示屏行业通用,国产化程度亦相对较高,故而现时PVD磁控溅射为TCO镀膜环节的主流工艺。

国产设备产能稍有劣势:TCO镀膜环节,主要的海外PVD设备供应商包括德国冯阿登纳、德国新格拉斯、瑞士梅耶博格等,其中新格拉斯的PVD设备已可实现10000片/h的生产节拍。国内厂商则有湖南宏大、湖南红太阳、钧石能源、杭州上方等企业投入研发,部分企业可做到6000片/h的生产节拍,预计单机产能约250MW。RPD方面,海外供应商为保有核心专利的日本住友,国内捷佳伟创拥有专利授权,其生产的220MW设备已应用于爱康科技HJT电池中试研发线。

3.2清洗制绒:国产设备具备性价比

在HJT电池结构中,由于衬底硅片的表面直接作为晶硅/非晶硅异质结界面的一部分而存在,因此其表面的洁净程度对于转换效率和其他性能指标的影响相较于现有技术路线更为明显,亦对清洗制绒工序和设备提出了更高的要求。

主流工艺路线为RCA,后续或向臭氧工艺切换:目前行业内一般使用RCA和臭氧两种清洗技术路线。RCA技术路线历史较久,使用硫酸和过氧化氢的高浓度混合溶液,包含SC-1和SC-2两个步骤。SC-1侧重于通过过氧化氢和氢氧化铵的热碱性混合溶液去除硅片表面的颗粒和有机污染物。SC-2在较高的温度下用盐酸和过氧化氢的混合溶液去除硅片表面的金属污染。最后的清洗处理步骤是通过HF处理,在干燥前形成一个干净的氢钝化表面。RCA工艺主要的不足在于化学品成本相对较高,且废水含氮,对环境稍有压力。目前RENA、新格拉斯等企业已推出兼容臭氧工艺的设备,预计后续HJT产能有望逐步切换到臭氧清洗路线。

国产设备具备性价比:HJT电池清洗制绒设备主要海外供应商包括日本YAC、德国RENA、德国新格拉斯等,其中新格拉斯已在兼容M6尺寸硅片的基础上将生产节拍提升至8000片/h。国内企业中,根据捷佳伟创官网信息,捷佳伟创已推出6000片/h生产节拍(单机产能250MW)的设备,虽产能相较最高水平有所不足,但性价比方面已具备竞争力,亦同时兼容RCA与臭氧两种工艺。

3.3金属化:低温银浆是降本核心

金属化即金属电极制作,是HJT电池生产的最后一步主工艺,通过在电池两侧固化金属电极,使电极与电池片形成紧密高效的欧姆接触,以将电池内部的电流引出。

丝网印刷银电极应用广泛:HJT电池的丝网印刷原理与单晶PERC电池大体一致,利用丝网图形的网孔使浆料透过而漏印至承印物(电池片),操作时在丝网一面倒入浆料后均匀摊覆,而后通过刮刀的移动将网孔部分的浆料挤印至电池,实际操作中常采用二次印刷以提升印刷质量。印刷完毕后电池片进入烧结工序形成与电极的欧姆接触。

HJT电池必须使用低温银浆:由于HJT电池非晶硅薄膜含氢量较高等特点,HJT电池生产全过程中的温度一般不应超过200℃,而传统铝背场电池的印刷工序一般在800℃温度下进行烧结,因此HJT电池必须使用不同于传统银浆的低温银浆。

低温银浆是降本核心:低温银浆的固有特性在一定程度上限制了HJT电池丝网印刷工艺的降本提效。1)低温银浆导电性能相对较差,需要栅线宽度适当放大以降低电阻,由此导致低温银浆耗用量较高;2)低温银浆焊接拉力偏低,为保证足够的焊接拉力亦需要提升银浆用量;3)低温银浆黏度特性导致HJT电池电极印刷速度相对PERC电池偏慢;4)低温银浆应用量较少,价格较高。在传统5BB电池工艺下,HJT电池银浆消耗量约300mg/片,对应成本约0.3元/W,是HJT电池非硅成本的最主要构成,印刷环节的降本必然要从低温银浆入手。

进口设备尚为主流,国产设备或以性价比取胜:目前HJT电池丝网印刷设备海外主要供应商为美国应用材料(旗下Baccini公司)、日本Microtec、德国ASYS等,进口设备在目前中试产能中占有率较高。国产设备企业包括PERC电池丝网印刷设备龙头迈为股份以及新近进入印刷领域的捷佳伟创等。丝网印刷设备就技术而言国内外企业差距相对较小,预计国产设备有望以性价比优势逐步取得市场份额。

电镀铜路线暂显沉寂:除丝网印刷之外,电镀铜路线亦有少量HJT电池厂商应用。相对于银电极印刷,电镀铜电极具备材料价廉、导电性好等优势,但在目前的工艺流程下存在生产偏复杂、生产成本偏高、废水面临环保压力等不足,金属化环节整体上仍是银电极印刷路线为当前主流。如后续能通过优化工艺等途径解决上述问题,则电镀铜路线未来仍有望凭借成本和效率双方面的优势替代银电极印刷。

4设备降本或打响产业化提速“发令枪”

4.1 HJT电池降本路径明确

根据我们前期报告的测算,由于异质结组件具备高转换效率、强发电能力、低发电衰减等固有优势,当前异质结组件所具备的合理溢价空间可允许HJT非硅成本高出0.18-0.27元/W,结合电池片、组件环节其他成本、毛利空间等因素,我们综合判断HJT电池非硅成本的临界范围约在0.4-0.5元/W;如果异质结电池非硅成本达到临界范围,异质结电池相对于目前主流单晶PERC电池的性价比优势有望逐步显现,从而有望实现对于单晶PERC的替代。

根据前期报告,我们预计目前异质结电池非硅成本水平大致位于0.6-0.7元/W区间,相对于0.4-0.5元/W的目标仍有一定幅度的差距。就非硅成本的组成而言,异质结电池在低温银浆、设备折旧、靶材耗用等方面均有较大的降本潜力。

银浆:随着MBB多主栅工艺的逐步应用,目前应用9BB的HJT电池银浆耗量预计可下降30%,对应可节省非硅成本0.05-0.06元/W。后续如SmartWire等新型连接技术国产化取得突破,则银耗有望进一步降低25%至150mg/片以下。此外,HJT电池低温银浆本身的国产化也有望降低银浆价格约15%-20%。

设备:目前进口设备整线投资水平约8亿元/GW,全部国产化后的初步预期水平为5亿元/GW以下,预计可降低折旧成本约0.05元/W以上。

靶材:以PVD工艺为例,ITO靶材的耗用有望降低约20-30mg/片,结合ITO价格下降,预计可降低成本约0.01-0.02元/W。

此外,根据我们的测算,HJT电池转换效率每提升1%,在不同应用场景下可增加组件溢价空间0.05-0.15元/W不等,即可放大HJT电池的成本空间。考虑HJT电池研发力量持续增加,且研发成果正不断涌现,我们认为在不提升整体成本的基础上,25%的量产效率大概率可以预见。

在硅成本方面,由于基底N型硅片具备更高的减薄潜力,且HJT的电池结构对薄硅片的兼容能力较强,硅片本身的薄片化则有望为HJT电池提供进一步的降本空间。根据CPIA光伏发展路线图,目前用于异质结电池的硅片厚度约为150μm。目前部分国产HJT电池片厂商已开始将140μm厚度的硅片投入量产。我们预计随着异质结电池技术的应用,硅片厚度降速有望进一步加快。

4.2 设备降成本是HJT产业化提速的关键

电池片价格或伴随产业化规模的提升而快速下降:光伏电池片行业技术扩散较快,导致电池片产品区分度较低,又因为新进入者采购新装备即可在相当程度上建立起对老产能的成本和转换效率优势,加之新产品在产业化初期往往具备一定程度的溢价,使得新产能账面投资回报率较高,故而光伏电池片环节在新技术或工艺进步可量产后,一般会进入新产能快速扩张的周期,最近一次的单晶PERC电池产能扩张即为显例。但从供需两端看,首先,一般情况下光伏需求增量无法覆盖新增的新产品产能,其次,老技术路线产能并不会迅速主动出局,采取产能技改与产品降价等对策以延长存活时间是较大概率的选择,因此在新技术路线产能快速释放的过程中,供需格局在边际上通常处于恶化状态,产业化初期的溢价难以长久支撑,新产品价格一般随产能规模的提升而快速下降。

缩短产线投资回收期或为企业核心诉求:目前HJT电池正处于大规模产业化的前期,从产业目前的研发情况来看,主工艺设备的技术突破是HJT提效的主要推动力之一,预计HJT产业化后大概率不易摆脱设备水平对电池竞争格局的影响。大规模产业化后HJT电池的产能与价格或在一定程度上与单晶PERC电池的变化路径相仿,即价格可能在初期供需偏紧结束之后快速下降。在这样的预期之下,最大程度地缩短新产线的投资回收期或成为电池片厂商产能投资决策的核心关注点。

整线投资5亿元/GW或成“发令枪”:我们对HJT电池产业化的进度以及产业化后价格、成本、盈利等各方面进行了推演和测算。可以看出在HJT产能投资回收期对初始设备投资额的敏感程度在5-6亿元/GW附近出现分段。在较保守的盈利情况预测和无贷款条件下,当初始设备投资由8亿元/GW降低至5亿元/GW时,对应产能投资回收期由接近14年快速下降至5年以下,降幅约9年;而当设备投资进一步降低至2亿元/GW时,产能投资回收期仅再下降2.1年。在70%贷款条件下这一现象更为明显,8亿元/GW至5亿元/GW区间和5亿元/GW区间至2亿元/GW区间产能投资回收期分别下降11年、2.2年。因此,虽然设备国产化对HJT电池折旧成本的降低不如银浆等辅材的降本幅度显著,但其对缩短产能投资回收期的积极影响是显而易见的。进一步推演,产能投资回收期的缩短有望吸引更多产业资本进入HJT行业,进而放大产能和人员规模,加速效率提升和材料降本的进程,最终提升HJT电池的经济性并进一步扩大产能规模,形成良性循环。故而设备降本对HJT产业化的提速有着重要的意义,处于分割点的5亿元/GW设备投资或成为HJT大规模产业化的“发令枪”。

4.3 HJT设备6年市场空间或超过600亿元

在设备国产化的推动下,HJT设备投资有望快速下降至5亿元/GW以下,产能投资吸引力的提升有望加速HJT电池的产业化进度并加速对现有技术路线的替代,行业产能或复制近年单晶PERC的扩张进程。我们测算2020-2025年新增设备需求空间有望超过600亿元,产能投放高峰年份空间有望超过200亿元。

5 投资建议

HJT电池在拥有高转换效率的同时亦具备短工艺流程的优势,对设备和电池企业而言降低了工艺控制的复杂程度和产业化的难度。梳理各道主工艺及设备,PECVD一方面直接影响非晶硅膜层的质量进而影响电池转换效率,另一方面其价值量高且产能存在突破的空间,是HJT电池提效降本的核心环节,且已有国产设备企业取得阶段性进展。PVD、清洗制绒、丝网印刷等其他主工艺设备呈现国内企业积极入局、国产化全面推进的良好局面。

根据我们的测算,在设备国产化的基础上,HJT设备初始投资额在降至5亿元/GW以下的过程中有望推动HJT产线投资回收期快速缩短而显示出充分的投资吸引力,进而加速HJT电池的产业化进度并加速对现有技术路线的替代。我们测算2020-2025年新增设备需求空间有望超过600亿元,产能投放高峰年份空间有望超过200亿元,较早布局的设备企业有望享受产业化初期较高的订单弹性。

推荐HJT设备国产化先锋迈为股份、捷佳伟创,建议关注金辰股份,此外建议关注非上市公司理想万里晖、钧石能源等。

6 风险提示

HJT电池效率进步与降本速度不达预期:HJT电池对现有技术路线替代的核心因素是性价比,包含转换效率提升与成本降低两个大方向,如任何一个方向未来进度不达预期,均会对HJT电池的整体性价比造成影响,进而延后HJT的大规模产业化进程。

设备与辅材降本进度不达预期:生产设备与银浆等辅材降本是HJT电池降低成本的重要推动因素,如辅材与设备成本下降速度或幅度低于预期,会对HJT的整体降本进度产生重大负面影响。

单晶PERC电池效率竞争力超预期:作为现有主流技术路线,单晶PERC电池如在转换效率上取得超预期提升,或在生产成本方面取得超预期下降,均会进一步拉开目前相对于HJT电池的性价比优势,从而导致HJT电池的替代进程放缓。

光伏政策风险:目前光伏行业整体景气度与行业政策的导向密切相关,如政策方面出现不利变动,可能影响光伏行业整体需求,从而对制造产业链整体盈利能力造成压力,进而放缓行业技术进步的速度,推迟新技术的替代时间。

疫情影响超预期:新型冠状病毒肺炎疫情尚未结束,如疫情持续或出现反弹,可能因人流、物流受限而影响HJT相关企业研发人员工作进度,亦可能导致相关企业缩减研发投入,进而拖慢HJT研发生产进程。

【责任编辑:sunnyz】
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