前言:有乡亲让我聊聊光伏建设的情况,由于上游硅料价格的下调,对于光伏企业来说,有了专区差价的空间,但另一个需要面对的事实就是传统的P型电池能量转换接近极限值,所以新的一年最大的看点,还在于新技术的运用,去年的时候,我说过HJT(异质结电池)是最大的看点,而今年或许就是TOPCon电池了,接下来我详细说说。
插一句,为什么做「前瞻系列」?因为投资的世界中没有什么比买的便宜更加硬核的道理了,当然你得时常跟踪公司的进展,所以每天分享的《概念汇总》中,最重要的就是个股业务匹配度部分。因为「个股业务匹配度」很大程度来自于各类机构的一手调研资料,调研资料对企业经营的还原程度目前所有资料中相对较好的。
本篇目录
1.事件背景
2.认识TOPCon电池
3.行业现状
4.竞争格局
5.细分赛道
6.供给分析
7.行业前景
8.小结及相关上市公司
9.独家核心提示
一,来龙去脉
随着主流产品PERC电池转换效率越来越接近理论最高值,光伏企业正加速技术迭代升级,以TOPCon为代表的N型电池技术开始受到关注。
根据晶科能源公众号的披露,2022年1月安徽晶科能源一期8GW TOPCon电池片产线实现贯通投产;根据先导智能公众号的披露,2022年1月先导智能为无锡尚德定制的行业首个GW级数字化TOPCon高效光伏电池智能产线首片下线,多条大GW级别的产线投入显示TOPCon技术相对成熟,大规模投入有望到来。
降本增效是光伏行业追求的永恒主题。目前,P型电池逐步接近24.5%的理论效率极限,光伏技术逐步向理论效率更高的N型电池技术发展。受此影响,国内外龙头电池厂商纷纷布局TOPCon等N型电池片技术,未来N型电池将加速渗透,市场空间广阔。
二,认识TOPCon电池
TOPCon 电池技术,即隧穿氧化层钝化接触技术,由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所于 2013 年提出,是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池,其电池结构为 N 型硅衬底电池,在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合,提升了电池的开路电压和短路电流,提高电池效率。
三,行业现状
1.LPCVD 是目前TOPCon 生产的主流工艺
目前 TOPCon 电池有 4 种不同的工业化工艺流程,分别为:1)LPCVD 制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺;2)LPCVD 制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺;3)PECVD 制备多晶硅膜并原位掺杂工艺;4)PVD 制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。
其中 LPCVD 技术工艺成熟且已实现量产,并且设备国产化完善,但绕镀、成膜速度慢等仍为目前工艺主要问题;
近两年的新技术方向是使用PECVD 制备 TOPCon 电池的多晶硅层,因工艺流程少有可能大幅降低成本,PECVD 沉积速度快,但由此衍生的气体爆膜现象会降低整体良率,方法较为激进,长期稳定性仍有待观察;
PVD 目前技术还不成熟,设备投资大,占地面积大,与量产制备还有较大距离。
LPCVD 技术路线全称为低压化学气相沉积法,该技术优点是工艺成熟、集成度高,成膜质量好,装备产能大,控制简单容易;但难于镀膜速度慢,成膜率低,同时存在二次掺杂、绕镀、石英件沉积严重等问题。LPCVD 技术是各技术路线中被最广为接受,也是唯一规模商业化的技术。
2.TOPCon 电池转换效率高
TOPCon 电池基于载流子选择性收集钝化接触结构,通过在电池背面制备由隧穿氧化硅层和重掺杂硅薄膜层组成的叠层来形成。由于超薄氧化硅和重掺杂硅薄膜良好的钝化效果使得硅片表面能带产生弯曲,从而形成场钝化效果,电子隧穿的几率大幅增加,接触电阻下降。由于优异的载流子选择性钝化接触性能,从而使得 TOPCon 技术制备的晶硅电池效率已达到 26%。
3.TOPCon 量产开始提速,龙头厂商更具技术优势
根据各公司公告最新的数据统计看,包括隆基、英利、中来、天合等十余家企业布局并展示了其在 TOPCon 领域的核心产品。从最新的调研情况看,由于与 PERC 设备产线的兼容性问题,TOPCon 更受到龙头厂商的青睐,多家企业将 TOPCon 应用到大尺寸的产品中,转换效率在 21.7%~24%之间,平均效率 22.6%,基本接近。预计 2021 年 TOPCon 电池产业化将进一步加速,其中龙头厂商更具技术优势。从SNEC展会调研了解到,龙头厂商纷纷布局TOPCon产品。根据2021年SNEC展台统计看,包括隆基、英利、中来、天合及晶科等十余家企业布局并展示了其在TOPCon领域的核心产品。
四,竞争格局
根据各厂商在TOPCon 电池技术上面的布局来看TOPCon 电池行业的竞争格局。
1.LPCVD技术对比
1)从技术工艺角度对比看,拉普拉斯和 Centrothem均能实现本征附着+原位掺杂,主要是垂直化的硅片加工方向,对于过度绕镀问题解决办法是水平方向加工硅片,捷佳伟创的镀膜均匀性控制相对较好;
2)从产能角度对比看,拉普拉斯应该是产能最大达到 8000 片/小时,Centrothem 和 SEMCO 次之,单管产晶片数量优于其他厂商;
3)从商业化角度看,LPCVD 工艺相对较成熟,目前均可商业化应用,Centrothem 已经完成终端测试,拉普拉斯在国内商业化方面较为领先。
2.PECVD技术对比
1)捷佳伟创,公司目前具备 TOPCon 电池生产的“三合一”设备,产能是 5600 片/小时,同一批次的成膜均匀性偏差率 5%,并向“四合一”设备研发量产迈进;
2)金辰股份,2019 年开始研发 TOPCon 的管式 PECVD 设备,并且已经在国内客户晶澳科技、东方日升等客户端验证。根据金辰股份披露数据,该设备生产的TOPCon 电池平均量产效率 24%+,最高达到 24.5%。目前还在研发“二合一”设备同时完成原位掺杂多晶硅层和隧穿氧化层;
3)海外设备厂商,Centrotherm 研发的直接等离子法 PECVD 设备,能够实现较高成膜均匀性,12nm/min 的高沉积速率,此外 SEMCO 也在积极布局 TOPCon 的 PECVD 技术研发。
五,细分赛道
1.POE 胶膜
TOPCon 产能扩张,带动 POE 胶膜需求量增加。目前来看,TOPCon 电池的组件封装上主要采用 POE 胶膜(包括共挤型胶膜),主要是得益于 POE 胶膜更好的水汽阻隔性和抗 PID 特点。TOPCon 组件产能的扩张也将增加对于 POE 胶膜的需求。在双玻组件渗透率提升的情况下,POE 胶膜的占比超过 30%,而叠加 N 型产能扩张后,预计 POE 胶膜的渗透率有望进步一提高,POE 胶膜不管是销售价格上还是在毛利率上相较于普通的 EVA胶膜都有所增加,从而带动有工艺优势的企业收入和毛利率的提升。
2.银浆
TOPCon 扩产持续推进,银浆低耗量和国产化进程加速。导电银浆属于电子材料行业中工艺与辅助材料,具有导电性强、稳定性高、固化温度低等性能。银浆可分为正面和背面银浆,正面银浆主要起到汇集、导出光生载流子的作用、常用于 P 型电池受光面及 N 型电池双面;背面银浆主要起到粘连作用、对导电能力要求相对低、常用于 P 型电池背光面。
对于 TOPCon 电池而言,银浆成本占电池非硅成本 40%以上,目前单 W 银浆耗量 15-21mg,仍显著高于 PERC 电池,银浆降本成为 TOPCon 量产发展重要的环节。一方面,通过细线化+多主栅降低银浆耗量,目前龙头企业已经具备超细栅+SMBB 工艺技术;另一方面,银浆国产化已在持续降本,目前 TOPCon 银浆国产化进程已经超 20%,预计这一进程会随着国内 TOPCon 电池产能投产而实现加速。
3.TOPCon 设备
TOPCon 技术路线具备高效率和低成本的性价比,并且能承接原有 PERC 产线改造升级,TOPCon 电池厂商加速扩产,产业链利好刺激持续催化,将推动相关设备环节发展。按照国内外电池厂商投资规划,预计 2022 年开始,TOPCon 有望进入产能爆发期,TOPCon 产能主要来自于新增投产和 PERC 产线改造,随着设备国产化、材料与工艺成熟度提升,假设单 GW 的设备投资额如下图,预计 2025 年 TOPCon 设备投资额达到 122 亿元,未来五年设备累积投资额超 400 亿元。
六,供给分析
根据 TrendForce 最新数据统计,目前全球已经投建的 TOPCon 电池产能 8.75GW。根据个公司公告统计,目前隆基股份、通威股份、天合光能、中来股份等在内的主流电池厂商,2021 年规划新投 TOPCon 产能已经达到 86.5GW。结合 TOPcon 电池技术进展及行业布局情况,预计当前 TOPcon 电池的扩产规划或超 50GW,而 TOPcon 电池设备投资额约 2.0-2.5亿元/GW,高于 PERC 电池,光伏设备市场空间将进一步打开。此外 TOPCon技术可以最大程度兼容 PERC 产线,生产难度远低于其他 N 型技术路线,行业内超 200GW的 PERC 产线中,至少有一半的产能可以升级为 TOPCon,随着 PERC 扩产接近停滞,预计2023 年 TOPCon 电池产能将达70GW。
七,行业前景
1.三方面助力 TOPCon 电池进一步降本
从 TOPCon 电池成本构成中来看,硅片、银浆及折旧成本分别占比 63%、16%及 4%。目前 TOPCon 的成本高于 PERC 电池25%-30%,成本下降有赖于以上三方面:
1)硅片大尺寸和薄片化方向有助于硅片成本持续下降。TOPCon 电池硅片从 166mm 向 182mm 和 210mm 发展,尺寸厚度从目前的 165m 持续减薄;
2)银浆替代和用量下降推动成本下降。目前用量 100-120mg/片,预计未来背面用银铝浆替代会推动成本下降;
3)目前 TOPCon 电池单 GW 设备投资额降至 2 亿元以内,预计未来技术发展会带动设备价格及折旧成本下降。
2.量产效率提升明显,2021 年产业化发展提速
目前 TOPCon 电池技术大幅降低了背表面场复合速率和背面金属接触复合,使得电池具备超 700mV 的高开路电压,目前 ISFH在实验室的最高效率已经达到 26.1%。从目前 TOPCon 量产的情况看,平均量产效率主要在 24%左右,最高效率达到 24.5%-25%,具备大规模产业化达到 25%的效率潜力。而随着工艺简化、设备成熟度提升及设备价格下降,TOPCon 在未来 2-3 年的竞争力越来越明显,这也是其大规模产业化的前提。
3.TOPCon 电池可基于现有 PERC 产线升级改造
从生产工艺步骤来看,Topcon 与现有 PERC 产线的兼容性较好,可在现有 PERC 产线基础上进行新增升级,从而达到转换效率提升的效果。Topcon 电池最大程度的保留和利用了传统 P 型电池制备流程,在现有的 PERC 产线基础上,只需要增加硼扩、薄膜沉积设备以及湿法刻蚀机台,无须背面开孔和对准。
对于 TOPcon 产线改造,其单 GW 设备投资额相比 PERC 增加 6000-7000 万左右,新增设备投资额有限,但 TOPcon 电池转换效率能够达到 24%以上,对于具备庞大存量PERC 产能的电池企业而言具备较强吸引力。
八,小结及相关上市公司
小结:目前N型电池最有望接替P型电池,成为下一代主流技术, 2020年全球N型产能为14GW,预计未来5年内会迎来产能的爆发期,将达到136GW。而TOPCon 电池技术作为最重要的N型技术路线之一,在厂商纷纷布局和成本不断下降的背景下是未来 2-3 年具备性价比的路线选择之一。
相关上市公司:
PS:虽然产业链分的很细,相关的个股都罗列了,但并非说是匹配度最高的个股,高匹配度个股因为规则关系,不方便在平台展示,可留言索取。
九,独家核心提示
「前瞻系列」在时效性上和「风口系列」不是一个层次,但是胜在是长跑能手,这时候对于个股的把握要胜过对于行业的把握,说白了,行业在风口上,什么股都有会有波机会,但是这种长坡赛道,就要看企业内生的动力,这点来说,个股的报告会更加重要一些,但是限于平台规则,所以也只能作罢。
以上是我自己研究的方向和思路,也就是和大家一起分享下。
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老概不求名不求利,但求各位乡亲看完之后点个赞,关注下,如果能留个言表个态更好,赠人玫瑰,手有余香,如果有说得不理想的地方,还求大家轻拍。