财富研究光伏追踪系列之六：核心材料石英砂紧缺，钙钛矿电池再获重大突破

核心原辅材料石英砂紧缺，价格涨幅达到11%。受到供应趋紧的影响，自一季度以来，高纯石英砂价格持续走高，进口高纯石英砂价格从年初的4.5万元/吨上涨至5万元/吨，涨幅达到11%。自2021年起，单晶硅片企业扩产速度加快，对石英坩埚需求大幅上升，造成光伏用高纯石英砂价格持续上升。此外，受疫情影响，海运交付周期延长，货运成本上升，也推动了光伏用进口高纯石英砂价格进一步上升。 钙钛矿光伏电池再获重大突破。巴登-符腾堡州太阳能和氢能研究中心（ZSW）的科学家开发了一种使用单一环保溶剂二甲基亚砜（DMSO）的钙钛矿涂层工艺，该溶剂具有无毒及适合作为工业溶剂的特性，且成品电池效率不受影响。这对于光伏电池生产成本的控制以及其其商业化生产进程又是一重大贡献。 美国海关将隆基、晶科、新特剔除进口禁令名单。据Investing.com相关消息，隆基、晶科能源和新特能源三家企业已被取消进口禁令。 在美国当前面临供应链中断、传输限制和其他障碍的情况下，这将有助于美国实现2035年电力行业脱碳目标。此外，提出禁令名单将推动美国对中国光伏市场限制的开放，促进光伏产业进口需求回升，进而利好中国相关生产企业。 399亿补贴资金下发在即，相关产业链迎来利好。7月15日，国家电网公司发布公告称下发2022年第一批补贴资金。2022年来，国家补贴的陆续发放，一方面有助于解决可再生能源发电补贴资金缺口问题，另一方面有助于稳定光伏产业发展信心，改善新能源运营商现金流状况，提高可再生能源发展的积极性。 中东部地面光伏电站开发进入尾声，分布式光伏发展向好。自然资源部、水利部、国家林业和草原局发布了涉及光伏电站的用地政策。整体来看中东部的地面光伏电站开发基本进入尾声。政策向分布式光伏发力，BIPV的渗透率起点低，提升幅度的预期更大，有望成为未来建筑光伏的主体。  风险提示 ：疫情等因素对生产经营产生影响；硅料供给释放不及预期；电池技术迭代风险。 1.事件聚焦 1.1.核心原辅材料石英砂紧缺，价格涨幅达到11% 事件：受到供应趋紧的影响，自2022年一季度以来，用于拉晶环节的石英坩埚因核心原材料高纯石英砂的价格持续走高，进口高纯石英砂价格从年初的4.5万元/吨上涨至5万元/吨，涨幅达到11%。 图1石英砂价格维持上升趋势 图2年初以来石英砂价格持续上涨 解析：自2021年起，单晶硅片企业扩产速度加快，对石英坩埚需求大幅上升，造成光伏用高纯石英砂价格持续上升。此外，受疫情影响，海运交付周期延长，货运成本上升，也推动了光伏用进口高纯石英砂价格进一步上升。 目前，全球仅有14处高纯石英原料矿床，主要分布于美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、印度、中国、加拿大等7个国家，其中在产矿山仅7座，资源高度集中且极为稀缺。同时，受矿源差异以及提纯技术等因素的影响，仅有美国西比科、挪威天阔石、日本Covalent Materials等少数企业能够生产高纯石英砂，市场格局高度集中。 图3全球高纯度石英砂资源分布情况 我国高纯石英砂产业的发展受石英矿流体杂质多、矿体规模小、矿石品质不稳定等缺点的影响，提纯难度更高、技术更复杂，因此发展相对滞后。目前，仅有石英股份、江苏阳山等少数企业能够生产，但产品品质与海外供应商相比仍有一定差距。 图4中国石英砂产量增速放缓 图5中国石英砂进口依赖性强 根据矽比科、挪威TQC、石英股份等现有国内外企业产能和扩产规划，预计2022年光伏用高纯石英砂可能的供给量范围在6.2-6.3万吨，对应6.2万吨的需求，供需或处于紧平衡状态；其中，进口砂供应量在2.5万吨，对应2022-2023年的3.1万吨和3.8万吨的需求更显紧俏。 在紧张的供需格局下，高纯石英砂存在持续涨价的可能。此外，随着硅料新增产能的释放，硅料价格松动有望推动拉晶厂商开工率提升，从而带动光伏石英坩埚用高纯石英砂需求的快速上升，光伏用高纯石英砂在季度拉晶需求波动的过程中可能会出现阶段性的短缺，届时高纯石英砂价格仍有短期上涨的可能性。 1.2.钙钛矿光伏电池再获重大突破 事件：近日，巴登-符腾堡州太阳能和氢能研究中心（ZSW）科学家找到无毒钙钛矿前驱体溶剂，且成品电池效率不受影响。 解析：钙钛矿太阳能电池的前体材料必须溶解在溶剂中，才能均匀地涂到基材上。常见的钙钛矿前驱体溶液的溶剂有二甲基甲酰胺(DMF)、G-丁内酯(GBL)、二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，通过热退火或在空气及惰性气氛中干燥可以去除上述极性溶剂，在溶剂去除过程中引起钙钛矿材料过饱和，因此导致其形核和晶体生长，该方法是一种简便易行的钙钛矿沉积溶剂蒸发方法。 图6钙钛矿前驱体与溶剂相互作用 这些溶剂含有的二甲基甲酰胺（DMF）等，对人类和环境有害。在实际生产过程中，对于这种有毒溶剂的处理以及严格的安全措施都会导致电池生产成本的上升，阻碍其商业化进程。因此，一种更温和的无毒溶剂对于工业生产来说至关重要。 巴登-符腾堡州太阳能和氢能研究中心（ZSW）的科学家开发了一种使用单一环保溶剂二甲基亚砜（DMSO）的钙钛矿涂层工艺，该溶剂具有无毒及适合作为工业溶剂的特性。研究人员们通过改变薄膜的形成和干燥过程，克服了DMSO涂层导致钙钛矿晶体变小，效率降低的问题。他们使用了一种由硅氧化物纳米颗粒制成的表面活性剂来包裹钙钛矿太阳能电池，并调整了干燥过程。通过这两项改进，该工艺现在产生了具有大晶体的均匀层。研究团队表示，他们的下一个挑战将是展示通过相同工艺生产更大的设备。 1.3.美国海关将隆基、晶科、新特剔除进口禁令名单 事件：根据Investing.com的报道，民主党议员要求美国海关官员解释，为什么将为隆基、晶科能源和新特能源这三家中国太阳能企业剔除进口禁令名单。即隆基、晶科能源和新特能源三家企业已被取消进口禁令，暂时不受到美国涉疆法案进口调查限制。 解析：在美国当前面临供应链中断、传输限制和其他障碍的情况下，扩大禁止产品范围可能会威胁美国太阳能电池板的供应，这将成为拜登总统到2035年实现美国电力行业脱碳目标的主要障碍。提出禁令名单将推动美国对中国光伏市场限制的开放，促进光伏产业进口需求回升。 放眼全球市场，中国光伏产业具备较强竞争力。我国光伏产业经过十余年的快速发展，已经成为少有的取得国际竞争优势，实现端到端、安全可控，并有望率先实现高质量发展的战略性新兴产业，全球光伏产业已经离不开中国光伏。 图72021中国全球光伏装机遥遥领先 2021年以来，尽管接连遭受多重复杂因素影响，中国光伏产业仍取得了优异成绩。数据显示，1-9月份，国内多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到36万吨、1.65亿千瓦、1.47亿千瓦和1.3亿千瓦，同比分别增长24.1%、54.2%、54.6%和58.5%。 此外，2022年国内制造端产品出口规模快速增长。1-10月，我国光伏产品出口总额为231亿美元，同比增长44.6%，月度出口额均超过去年同期。这一数值打破了2011年创造的225亿美元的最高纪录。同时，2022年外销售价较往年有所提高。 图8中国光伏产品出口额规模不断扩大 图9中国光伏组件出口规模呈稳步扩大态势 根据CPIA数据，2020年中国多晶硅、硅片、电池片、组件占全球的产量占比分别约为76.0%、96.2%、82.5%和76.1%。从2000年开始，美国在全球太阳能组件出货量中的份额从2004年的13%下降到2021年的不到1%。中国在太阳能组件生产中的份额从几乎为零增加到今天的近85%。 而根据国际能源署近期的一份报告，对于某些太阳能组件而言，未来几年这一比例可能会上升到95%。 此前，全球光伏七成以上的市场集中在欧美，如今不管是光伏发电新增装机容量还是累计装机容量，我国都居于世界首位，且全球光伏市场呈现遍地开花、全面发展的态势，我国在全球光伏产业发展中的地位也将不容小觑。对美国自身而言，此番提出禁令的措施有助于其2024年对于光伏制造产能达到22.5GW目标的实现。此外，美国并未完全解封中国光伏产业，应持续关注美国对华光伏贸易政策，或呈短期松动，长期趋严的态势。 1.4.399亿补贴资金下发在即，相关产业链迎来利好 事件：7月15日，国家电网公司发布《国家电网有限公司关于2022年年度预算第1次可再生能源电价附加补助资金拨付情况的公告》，发布2022年第一批补贴资金。 解析：国家电网下发的文件指出，2022年年度预算第1次请款，财政部共预计拨付公司可再生能源电价附加补助资金年度预算3,993,719万元，其中：风力发电1,051,809万元、太阳能发电2,606,737万元、生物质能发电335,173万元。向财政部请款程序，相关资金将在财政部补助资金到账后，通知项目业主单位开具发票，并严格按政策文件要求，及时、足额转付。 表1：补贴资金持续下达 2022年来，国家对新能源发电产业的发展大力支持，补贴的陆续发放一方面有助于解决可再生能源发电补贴资金缺口问题，另一方面有助于稳定光伏产业发展信心，改善新能源运营商现金流状况，提高可再生能源发展的积极性。 1.5.中东部地面光伏电站开发进入尾声，分布式光伏发展向好 事件：自然资源部、水利部、国家林业和草原局根据自己的管理职能，发布了涉及光伏电站的用地政策。整体来看中东部的地面光伏电站开发基本进入尾声。 解析：在当前的“双碳”战略目标下，光电建筑作为引领能源转型和促进传统建筑业低碳转型升级的重要载体，是落实碳中和的重要途径。光电建筑即使用太阳能光伏建材取代传统建筑材料，为建筑日常运行提供清洁能源的一种新型建筑。这种绿色环保的特性，令光电建筑实现了传统建筑“被动节能”转向“主动能源制造”的革命性转变。 此次中东部的土地收紧，核心是要保粮食安全。地面光伏受到限制，政策向分布式光伏发力。2022年7月，发改委和住建部印发《城乡建设领域碳达峰实施方案》，提出到2025年，新建公共建筑、厂房的屋顶光伏覆盖率达到50%。政府希望打开发展空间的前提下，分布式市场化交易呼之欲出。 表2：BIPV和光电建筑持续获得政策支持 与集中式电站直接上网的供电方式不同，分布式电站以用户侧自发自用、多余电量上网，且在配电系统进行平衡调节。中国光伏发电多以集中式电站推广，若使光伏对传统能源的渗透进一步加快，分布式光伏份额将持续增加，而建筑光伏中BIPV在安全性、观赏性、便捷性和经济性方面都具备优势。 BIPV由配电系统（逆变器、配电柜、电缆和防雷接地系统）、光伏建材（光伏组件、钢材、铝型材边框和背板材料等）及建筑构造、防水和保温构造）组成。其组成中光伏建材成本占比最高，而光伏组件是光伏建材中最重要的部分，原因在于度电成本的下降与光伏组件发电效率密切相关。2021年，光伏发电进入平价阶段，随光伏发电成本进一步下降，大规模推广BIPV更加有利，“双碳）目标下BIPV将持续承担提供清洁能源的战略核心角色。BIPV不仅给建筑带来节能减持的效果，其系统具备极高的经济性，材料造价和使用寿命相比传统分布式光伏均具备优势。 图10BIPV主要组成 2020年BIPV新增装机容量仅占新增分布式光伏装机容量的4.6%。按照规划，“十四五”期间BIPV渗透率有望快速提升至50%。类比2020年装配式建筑来看，2020年装配式建筑占新建建筑面积的比例为16.37%，预计2025年将提升至30%。因此，BIPV的渗透率起点更低、提升幅度的预期更大，有望成为未来建筑光伏的主体。 2.风险提示 风险因素可能包括： 下游投资不及市场预期：扩产进度受各类因素影响可能不及预期。 行业周期性波动：上游原材料可能存在周期性波动。 疫情影响持续：若受疫情影响厂商开工存在困难，将会进一步加剧供需错配现象。