先进制造行业周报：N型电池密集扩产，设备厂商有望受益
行业报告：先进制造行业周报2023年2月19日中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分行业评级：增持N型电池密集扩产，设备厂商有望受益分析师：邹润芳证券执业证书号：S0640521040001研究助理：唐保威证券执业证书号：S0640121040023研究助理：闫智证券执业证书号：S0640122070030分析师：卢正羽证券执业证书号：S0640521060001股市有风险入市需谨慎 ◼重点推荐：奥联电子、航锦科技、华伍股份、德龙激光、金辰股份、天通股份、捷佳伟创、双良节能、高测股份、天准科技、联赢激光、科德数控◼核心个股组合：奥联电子、航锦科技、华伍股份、协鑫能科、双良节能、西子洁能、德龙激光、联赢激光、骄成超声、东威科技、奥特维、罗博特科、高测股份、宇晶股份、百利科技、至纯科技、先导智能、杭可科技、星云股份、天宜上佳、迈为股份、捷佳伟创、金辰股份、禾望电气、科威尔、绿的谐波、埃斯顿◼本周专题研究：目前N型电池技术全面量产，TOPCon、HJT凭借更高的转化效率，伴随技术进步带来的降本增效，逐步受到行业内外新老玩家的青睐。截至2022年，TOPCon市占率已达到8.3%，而2021年仅2%，随着零部件国产化替代以及规模效应显现，HJT经济性得到提升，2023年有望快速发展。据不完全统计，目前已发布的在建及规划TOPCon电池产能超250GW、HJT产能超120GW，巨大市场空间带动相关电池设备厂商高景气度。投资方面，建议关注：1）具备TOPCon和HJT设备提供能力的，行业领先光伏电池设备供应商：捷佳伟创；2）丝网印刷龙头，具备提供HJT电池整线工艺设备龙头：迈为股份；3）具备交付全部管式热制程及真空设备和工艺，完成交付首台量产微晶设备：金辰股份；4）国产ALD设备领先厂商，专注于先进微纳米级薄膜沉积设备的研发与应用：微导纳米。◼重点跟踪行业：◼锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头；◼光伏设备，光伏产业链价格调整刺激下游需求，看好光伏设备、电池组件、电站运营、非硅辅材、耗材等方向；◼换电，2025 年换电站运营空间有望达到1357.55 亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业；◼储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司；◼半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节；◼自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头；◼氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司；◼工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。中航先进制造——投资观点 ◼TOPCon电池实验室转化率提升至26%，成本逐渐下探逼近PERC电池。TOPCON电池实验室转化率提升至26%，成本逐渐下探逼近PERC电池。根据中国能源新闻网数据，2022年P型PERC电池量产效率在23.2%~23.5%之间，基于P型硅片的PERC电池即将达到极限转化效率24.5%，成本在0.2元/W左右，TOPCon电池凭借良好的钝化接触结构与低衰减系数、高双面率的特点，在理论上极限效率远高于PERC电池，达到28.7%，我国晶科能源、通威股份等公司布局TOPCon并投产，量产效率最高的为晶科能源，效率稳定在24.8%水平，同时其实验室转化效率达25.4%创造世界记录。成本端，TOPCon已下降至0.26-0.27元/W，同时由于TOPCon在产线上与PERC电池有一定兼容性，电池片原有厂商在设备投入上不超过2亿元/GW，厂商扩产意愿强烈。◼多投资主体涌入，TOPCon产能持续扩张。截至2023年2月16日，经不完全统计，目前披露的TOPCon在建及规划项目超过250GW，其中包括中来股份、天合光能、钧达股份、一道新能等知名厂商，也有着仕净科技、明牌珠宝等新兴跨界公司，随着生产工艺的简化，设备成熟度提升，TOPCon性价比提升，产业投资力度将呈快速增长趋势。资料来源：美泰光伏、全球光伏，公司官网、各公司公告，拉普拉斯官微，中航证券研究所1.本周专题研究：TOPCon电池密集扩产，项目多点开花3图表：2022年至今TOPCon电池扩产计划企业扩产规模：GW地点企业扩产规模：GW地点中润光能16安徽滁州晶科能源29.5浙江海宁等钧达股份16江苏徐州协鑫集成20四川乐山宝丰集团2.5甘肃酒泉麦迪科技8四川绵阳中来股份19.6泰州昱辉能源2江苏盐城沐邦高科10安义县亿晶光电10安徽滁州太一光伏10江苏徐州林洋能源20南通一道新能30江苏泰州等海源复材4安徽滁州皇氏集团20安徽阜阳天合光能8江苏宿迁大恒能源8安徽巢湖明牌珠宝10浙江绍兴仕净科技24安徽宁国技术路线优点缺点设备企业LPCVD工艺成熟，容易控制，均匀性好，成膜质量好沉积速度慢，需要高温，有绕度，石英件沉积严重，难以原位掺杂拉普拉斯、赛瑞达、北方华创、捷佳伟创等PECVD微波沉积速率快，可原位掺杂，冷壁，无绕镀膜厚均一性差，非晶硅薄膜含氢量高，易爆膜，维护成本高MB管式工艺简单，原位掺杂，无绕镀石英管及石墨舟易脏污，爆膜微导、捷佳伟创、金辰股份板式工艺简单，原位掺杂，无绕镀维护成本高，爆膜理想、江苏杰太等PVD工艺简单，原位掺杂，无绕镀技术不成熟江苏杰太图表：TOPCon不同技术路线及相关设备企业 ◼HJT电池转化极限更高，降本增效路径明确。HJT技术较好解决常规电池掺杂层和衬底接触区域的高度载流子复合损失的问题，其核心工艺在PN结中插入本征非晶硅层作为缓冲层。HJT电池有着转化效率高、低功衰、工艺步骤少的优势契合光伏行业发展规律，目前市场上主流的电池技术PERC需要8-10道工序，而HJT 技术只有四道工序，有利于减化制备流程，更容易实现产业化。由于HJT电池制备为低温工艺，在制作金属电极中只能使用低温银浆，且需要将银粒做成更小并双面加工，银耗量更高，单W成本接近0.33元。未来随着铜电镀、多主栅、银包铜等技术改良的出现，成本有望进一步降低。◼降本增效推动产能扩张，设备厂商先行收益。截至2023年2月16日，经不完全统计，目前披露的HJT在建及规划项目超过120GW，其中包括传统电池企业布局异质结：通威，阿特斯，东方日升，晶澳，隆基，爱旭等；新进入企业布局异质结：华晟，晋能，明阳智能，金刚玻璃等。新进入企业以安徽华晟新能源为代表。随着零部件国产化替代以及规模效应显现，HJT经济性有望得到进一步提升，电池制备工艺环节设备厂商有望受益。资料来源：美泰光伏、公司官网、各公司公告，中航证券研究所1.本周专题研究：HJT降本增效路径明确，设备供应商将率先受益4图表：2022年至今HJT电池扩产计划图表：HJT电池工艺环节相关设备厂商企业扩产规模：GW地点企业扩产规模：GW地点奥维通信5安徽淮南华晟新能源等5云南大理宝馨科技4安徽、内蒙古水发能源5山东东营华润电力12浙江舟山国晟能源4安徽淮南华耀光电10内蒙古三五互联5四川眉山金阳新能源30四川乐山金刚光伏4.8东方日升15安徽滁州、浙江宁海爱康科技4浙江瑞安华晟新能源5江苏无锡国润能源3河北张家口润阳股份5江苏盐城宝馨科技2安徽蚌埠欧昊集团6甘肃酒泉乾景园林1安徽淮南中利集团5河北阜平海源复材0.6江西新余工艺环节对应设备主要厂商清洗制绒清洗制绒设备捷佳伟创、京山轻机非晶硅薄膜沉积PECVD设备迈为股份、金辰股份、捷佳伟创、理想、钧石、应用材料TCO膜沉积PVD设备迈为股份、捷佳伟创、钧石等RPD设备日本住友、捷佳伟创电极制备丝网印刷设备迈为股份、捷佳伟创、金辰股份 ◼钙钛矿：第三代太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，化学式为ABX3 结构（如CaTiO3），通过改变A、B、X三种离子的种类和混合比，可以达到带隙从1.17-3.11eV之间的连续调控。2009年钙钛矿电池提出时转化效率仅为3.8%，经过十多年发展，目前NREL记录的钙钛矿最高实验室效率已达25.7%，即钙钛矿仅通过十余年就几乎追赶上晶硅电池半个世纪所取得的效率。◼生产流程较短，可通过一条产线实现原材料到组件的制备。钙钛矿电池包括常规的n-i-p或倒置的p-i-n结构，以p-i-n结为例，从上到下依次为透明导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、背电极，制备工艺为在玻璃层向上镀膜，最终通过封装测试完成钙钛矿电池制作。钙钛矿电池的核心设备包括镀膜设备、涂布设备、激光设备及封装设备，相较于晶硅电池由硅料、硅片、电池厂、组件的多厂组合生产结构，钙钛矿电池产线可在一家工厂完成，缩短流程的同时也降低了生产成本。资料来源：中国科学院，中国知网，NREL，中航证券研究所2.钙钛矿为第三代太阳能电池，转换效率高、生产成本低5图表：钙钛矿型薄膜太阳能电池结构图表：钙钛矿电池生产工艺流程及对应设备序号工艺步骤所需设备1制备CTOPVD/RPD2磨抛磨边机3清洗清洗一体设备4制备CTL层PVD5P1激光激光设备6制备钙钛矿层涂布机/ALD7制备CTL层PVD8P2激光激光设备9制备背电极PVD10P3激光激光设备11测试分选检测设备12清边清边机13封装层压层压设备14检测检测设备 ◼激光设备在钙钛矿制备中主要用于P1、P2、P3激光划线及P4激光清边。1）激光划线：钙钛矿模组的制备过程中，P1、P2、P3激光划线的目的是将钙钛矿电池分割成多节子电池，前一个电池的金属电极与后一个电池的ITO相连，形成串联电池，从而增大电压；2）激光清边：制作钙钛矿电池过程中印刷或涂布的各个层级存在差异，利用激光刻蚀在边缘清理出1-10mm的区域，保证各层级的一致性。◼钙钛矿产业化难点之一为小面积电池到大面积组件的效率损失，对激光加工的热控制、精度要求苛刻。钙钛矿电池中FTO对光纤激光或绿光吸收较好，传统的光伏电池激光加工工艺难以适用，催生激光设备新需求。当前激光刻蚀过程中造成效率损失的原因包括：1）激光刻蚀P2时，激光刻蚀能量对钙钛矿活性层造成损伤；2）激光刻蚀P3时，钙钛矿层再次暴露于环境中受到氧气、水分等破环；3）P1最外侧与P3最外侧之间不能发电，故称为死区，死区面积增大导致串联电阻增大、并联电阻减小，而死区面积与加工精度密切相关。综上，激光设备的热控制、精度成为推动钙钛矿产业化发展的关键因素，也是激光设备厂竞争的核心。资料来源：《非激光划线工艺制备钙钛矿太阳能电池模块》，《大面积钙钛矿薄膜涂布技术与钙钛矿太阳能模组研究》，中航证券研究所2.激光设备在钙钛矿制备中用于划线及清边，热控制与精度要求高6图表：激光划线制备钙钛矿电池模块示意图图表：钙钛矿串联PSMs P1-P2-P3 刻蚀及活性和死区面积的示意图 ◼钙钛矿产业化加速，多企业进行产能布局。钙钛矿电池有着高效率、低成本和对环境影响较小的特点，是近年来具有高效率低成本的光伏技术之一，已逐渐成为世界光伏研究领域的重点方向，逐步由实验室走向工厂实现产业化。2022年12月8日，机电光能150MW钙钛矿产线投产，成为目前全球产能最大的钙钛矿产线，项目总投资超过2亿元。多家企业对钙钛矿行业进行布局，奥联电子力争5年内形成8GW钙钛矿装备和2GW钙钛矿电池组件生产能力；宁德时代于2022年10月公布一批钙钛矿专利；纤纳光电于2022年年初投资建设的100MW钙钛矿规模化产线建成投产，2022年公司规划GW级生产线建设，有望2023年投产；宝鑫科技钙钛矿项目计划于2023年完成实验室建设，2024年进入中试阶段。随着钙钛矿电池技术发展，度电成本逐步降低，未来钙钛矿电池有望应用于BIPV、分布式电站、集中式电站等多元化场景。资料来源：国家发改委，各公司公告
