光伏技术变革推动产业进步，降本增效谱写壮志蓝图

光伏银浆产业研究展望：格局持续优化，银 电极主流地位不改——新能源产业研究系列 （十一） 2023.09.09 以“生命周期”视角看未来十年宠物产业投资 2023.09.07 芯片出光：硅光技术开启高速与高集成度传输时代 2023.08.28 机器人产业深度（四）：机器人的眼睛— —3D工业视觉 2023.08.24 钙钛矿电池产业链深度报告（五）：柔性钙钛矿价值初显，轻质化便携性应用可期 2023.08.16 往期回顾 作者：肖洁 电话：021-38674660 邮箱：xiaojie@gtjas.com 资格证书编号：S0880513080002 作者：鲍雁辛 电话：0755-23976830 邮箱：baoyanxin@gtjas.com 资格证书编号：S0880513070005 产业研究中心 2023.09.15，01期 光伏技术变革推动产业进步，降本增效谱写壮志蓝图 摘要： 光伏产业的核心驱动力在度电成本不断下降，技术变革推动产业降本增效。光伏产业正逐步 由补贴导向转向需求导向，装机成本的快速下降成为企业获得超额收益、市场渗透率不断提高的核心要求。目前，PERC已成为基本实现对BSF电池的完全替代，市占率达到88%。但PERC的量产效率已非常接近其理论光电转化效率，进一步提升效率的技术难度和成本挑战明显增加。寻求具备更高理论转换效率、更低制造成本的光伏新技术成为热点命题。 N型光伏技术迎来窗口期，TOPCon/HJT/xBC新技术正崛起。TOPCon电池与当前主流产线 具备较好兼容，其在电池背面采用异质结结构，钝化效果更好，理论效率极限提升至 28.2~28.7%，且通过降低硅材用量、银浆用量、设备降本，能提升其成本优势。当前，Topcon已开始放量，预计到2023年底，TOPCON名义产能有望超过600GW。HJT则更类似一种全新的光伏电池，PN结由非晶硅和晶硅薄膜形成，具备高转换效率、无光衰、可双面发电等优势，2023年预计落地50GW，放量核心在降本速度（硅片薄片化、金属化、设备国产化）。xBC作一类平台型技术，具有高效率高门槛的特点，由于其更美观，适用于户用等分布式场景，隆基与爱旭走在最前列。 钙钛矿为下一代光伏技术，技术进步推动产业崛起。钙钛矿电池为晶硅电池后下一代光伏技 术，由钙钛矿材料实现光电转换过程，近年来受到产业界的关注。钙钛矿电池核心优势主要体现：1）拓宽效率天花板：钙钛矿电池理论光电转换效率达到33%，且能够与其他电池制备 叠层电池，使理论转换效率进一步提升至44%。2）降本空间大：钙钛矿材料成本低，工艺环节缩短，组件成本有望降低至0.6元/W，具备足够吸引力。当前，钙钛矿电池与晶硅电池相比仍不成熟，大面积组件效率及稳定性需要探索实践，产业崛起有赖于技术进步及产业链完善。 当前光伏发展时点：TOPCon放量，HJT初具规模，xBC始受追捧，钙钛矿储备布局。市场 推动下，光伏通过技术变革实现降本增效，企业扩大市场份额。TOPCon已进入放量期，弱点主要在正面钝化能力弱，如何突破成为效率进一步提升的关键；HJT核心问题来源于成本，设备、工艺及材料端降本仍是关键；xBC初露锋芒，高难度下仅头部玩家掌握技术；钙钛矿潜力巨大，多龙头企业及初创公司已开始布局，产业崛起可期。 风险提示：需求不及预计，技术进步不及预期，产业链推进不及预期 目录 1.光伏技术变革围绕降本增效3 2.N型电池趋势已定，龙头布局提速4 2.1.TOPCon：效率为🖂+产线兼容，PERC转型第一选择5 2.2.HJT：高效率+少环节，产业化经济性潜力高11 2.3.IBC/HBC：高效率+高门槛，龙头企业开始量产14 3.钙钛矿电池开创下一代光伏技术，产业崛起静候花开17 3.1.高效率低成本，钙钛矿应运而生18 3.2.低成本优势吸睛,钙钛矿组件原料易得流程缩短20 3.3.稳定性是钙钛矿产业化关键考虑因素，产业化初具雏形21 4.风险提示22 1.光伏技术变革围绕降本增效 产业发展核心在降本增效，推动光伏技术不断革新。光伏产业发展的核心驱动力是度电成本不断下行，带动投资收益率的不断提升，而降本增 效是产业发展的恒久追求。当前，商业化尺寸PERC电池效率世界纪录已停留多年未有前进。回顾2018年至今，PERC产能快速发展主要由于：1）单晶PERC电池效率不断提升，单多晶电池转换效率差拉大，产品溢价高于技改带来的非硅成本上升，刺激企业加大PERC产能布局；2）关键设备国产化降低PERC产线成本，带动投资成本快速下行。2022年底，PERC量产效率提升到23.2%，理论上有望提升到行业普遍认为的效率极限24%，但效率进一步提升的技术难度和成本挑战明显增加，面临着电阻率窗口窄、EL良率下降、双面PID现象、LeTID现象等一系列难题。2022年，PERC电池市占率达88%，产品溢价不再，单瓦盈利逐步下行，降本空间趋近极限。在PERC转换效率和降本空间逼近极限的当下，具有更高转换效率的新型电池技术迎来发展窗口期，TOPCon、HJT、IBC/HBC等新一代电池技术有望快速崛起。 图1：效率的持续提升是降低成本的关键图2：PERC产能已基本完成替代 资料来源：NREL 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图3：PERC效率趋近瓶颈图4：PERC电池非硅成本降本空间已趋极限 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 2.N型电池趋势已定，龙头布局提速 降本提效驱动晶硅电池技术迭代，N型电池投资提速，产业化进程加速。多晶到单晶、第一代铝背场BSF电池到第二代RERC电池。在当前 RERC电池呈现效率和成本优化疲态下，新技术道路的选择与部署对各大电池厂商及整个光伏市场来说尤为重要。TOPCon和异质结电池是现阶段N型电池片扩张的主流方向。 图5：晶硅电池技术方向 资料来源：CPIA、国泰君安证券研究 图6：单多晶及N型电池片产能预估（GW） P-typeMonoN-typeMonoxBC 690 886 978 1,079 380 94 474 490 494 491 491 2,000 1,500 1,000 500 0 202120222023F2024F2025F2026F 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图7：单多晶及N型电池片产出预估（GW） P-typeMonoN-typeMonoxBC 130 19 341 473 568 1 154 251 268 125 52 14 700 600 500 400 300 200 100 0 202120222023F2024F2025F2026F 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 N型组件产品加速替代，2023SNEC厂商重点推广产品高效组件产品TOPCon、HJT和xBC组件。1、高效组件产品中，绝大多数企业均有TOPCon产品展示，侧面印证TOPCon将成为继PERC后的下一代主流 电池技术。2、本次展会除了原有的HJT厂商展示HJT组件产品外，传统的头部企业如晶澳、天合，通威亦有HJT产品展示。3、xBC产品主要的展商仍然为隆基和爱旭，本次天合和正泰也展示了xBC组件的概念产品。 图8：2023SNEC厂商重点推广产品高效组件产品TOPCon、HJT和xBC组件 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 2.1.TOPCon：效率为🖂+产线兼容，PERC转型第一选择 TOPCon为隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，具有高极限效率。N型衬底，背面制备一层超薄氧化硅，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。其具有更高的效率极限 （28.2%~28.7%），接近晶体硅太阳能电池理论极限效率（29.43%）。目前，隆基、晶科、天合分别以25.19%、25.25%和25.5%持续刷新N型TOPCon电池认证效率。 图9：TOPCon电池结构 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图10：双面钝化TOPCon效率达到28.7% 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 产线兼容，PERC产能后续转型第一选择，具有与4种不同的工业化工艺流程。与PERC电池工艺的主要增加硼扩、隧穿氧化层沉积等步骤， 工艺可在PERC基础上进行改造，通过增加设备等方式进行更新，最大程度保留和利用了现有传统P型电池设备制程。LPCVD工艺成熟且已实现量产，但绕镀、成膜速度慢等仍为主要问题；PECVD制备多晶硅层，工艺流程短，沉积速度快，但气体爆膜会降低整体良率；PVD目前技术还处于研发中。 图11：TOPCon电池工艺流程可在PERC产能上叠加 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图12：4种不同的TOPCon电池工艺流程 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图4：TOPCon不同技术路线对比 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图13：TOPCon产能不同技术路线（GW） 晶科,55 PE-其他,70 PVD,4% 捷泰,44 亿晶,10 沐邦,10 英发,13 上机,16 隆基,30 LP,43% 一道,24 正泰PE,16 中润,19 通威,25 正泰LP,16 晶澳LP,10 协鑫集成,10 晶澳PE,27 LP-其他,55 阿特斯,29 天合,30润阳,34 PE,53% 564GW 在建+在产 中来,10日升,6 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 技术工艺复杂，良率仍有提升空间，降本空间大，目前较PERC高0.03- 0.05元/W。TOPCon工艺步骤更复杂，增加了硼扩、非晶硅沉积及镀氧 化层膜等2~3道工序，且存在如硼扩散、去绕度清洗和钝化层的隧穿膜镀膜等技术挑战尚待解决，目前行业TOPCon整体良率在93-97%之间，而PERC电池良率在98%以上。在清洗、自动化技术成熟、硅片技术进步等加持下，良率差异可得到大幅优化。降低硅材用量（减薄硅片）、减低银浆用量（120mg/片）、降低设备价格(1.8亿)、简化工艺、提升规模 效应等。 水电 6% 辅材和其他 9% 人工 3% 折旧4% 银浆 16% 硅片 62% 图14：TOPCon电池成本构成 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图15：TOPCon电池成本高于PERC电池 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 新型电池技术快速发展，头部企业加速布局，TOPCon快速放量。当前 PERC电池技术已至效率瓶颈，各大头部企业积极布局新型电池技术， 其中以TOPCon为代表的N型技术得到快速扩产。我们预计至2023年底，TOPCon名义产能将有望超600GW，其中主要产能投放期在23Q3- Q4；我们预估23年TOPCon电池环节的产出约135GW，占比约30%。 图16：TOPCon产能预估23年底超600GW（单位：GW） 800 600 400 200 32% 完全一体化不完全一体化 非一体化非一体化占比 59%56% 45% 247 80% 58% 370 60% 40% 56 217 20% 46 150 117 2647 0% 01837 203725 57 20222023Q12023Q22023Q32023Q4 资料来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 图17：TOPCon新型电池技术预计将迎快速发展（单位：GW） 来源：国泰君安证券《降本增效恒久追求，新电池技术变革来袭》 TOPCon技术工艺复杂，成本持续优化，良率仍有提升空间