追风逐光系列一：光伏晶硅电池新技术趋势

五矿证券研究所分析师：蔡紫豪登记编码：S0950523070002邮箱：caizihao@wkzq.com.cn 结论、建议与风险提示 结论： 行业下行期技术革新对光伏降本效果更为明显，当前的电池技术选择成为企业中期重要竞争战略。2022~2023年，虽然TOPCON逐渐成为主流电池技术，但是新的电池结构或者平台技术层出不穷，电池技术路线选择是企业中长期重要战略，这也是企业在2021~2022年扩产谨慎的重要原因。 目前来看，TOPCON电池的生命周期还处于前期，按照理想的回收期来计算，需要5~6年完成产线投资回收；站在企业革新的动力上看，TOPCON电池技术生命或许会延续这个周期以上的时间。 HJT降本提效还在推进，BC电池优势逐步凸显。目前看HJT实现经济性需要较多的技术（如电镀铜、少铟无铟化等）突破，但其双面率以及高转化效率可以帮助其在地面电站市场率先得到应用。BC电池是平台技术，较多电池技术可以叠加实现产品优化，估计实现产业化的顺序是HPBC、TBC和HBC，BC技术的成熟会对电池技术产生较大变化，龙头企业有望脱颖而出。 电池技术的更替大概率由头部厂商引导，更替速度往往也会相对漫长。历史上看，引导技术进步的企业往往是头部企业，同时这些企业在行业下行期具备更强的资金实力，财务报表也更加稳健。短期内一体化企业已经基本完成电池产能与组件产能的匹配，新技术的产生还需要新的产能缺口带来企业扩张动力，可见新技术对现有技术的替代也是缓慢的。 结论、建议与风险提示 建议： 引导技术革新是企业在行业下行期的重要战略。行业下行期，技术进步对产业发展的贡献更加凸显，产业链发展方向在于提效降本的优胜劣汰，高效产能的稳健、持续投资依然是产业发展的方向，也是企业过冬的重要方式之一。强研发强储备的企业可以获得弯道超车的行业红利。 跟随战略也是不错的选择。新技术的普及需要整个产业的协同配合，并非某家或者某几家企业可以快速推动，引领新技术发展的企业可以获得产业化前中期的超额盈利，但也可能需要独自度过较长的等待期。若不具备强研发强投资能力，作为跟随者也是不错的策略，可以避免度过产业链配套的艰难时光，但是跟随速度需要较为快速，同样对研发提出了不低的要求。 二级市场方面，因行业依然处于下行期，整体不具备较为明确的趋势性机会，技术突破等事件可能会带来阶段性投资机会。 风险提示： 行业需求不及预期，会带来竞争进一步恶化，竞争加剧会减缓新技术发展，导致新技术发展迟缓。 地缘政治风险，逆全球化带来落后产能出现，中国产能相对领先，其他国家建设产能预计较为落后，会引起行业产能整体落后，新技术进步也会放缓。 Contents目录 光伏行业进入下行期，技术进步作用更加凸显 电池技术迭代时间较长，企业技术路线选择慎重 晶硅电池路径多样，发展方向逐渐清晰 头部企业更易引导电池技术革新 光伏行业进入下行期，技术进步作用更加凸显01 经过快速增长期，全球光伏增长降速 资料来源：BNEF，五矿证券研究所 行业上行期：2020~2023年，全球光伏迎来了快速发展，中、美、欧三个国家地区贡献了主要增量。2023年硅料价格下降，进一步释放国内需求，我们预计国内装机大约200GW，同比增长129%，全球需求有望冲击400GW，同增56%。 行业下行期：根据BNEF，未来全球光伏增长开始降速，主要因新能源电源侧增长过快，新能源电价下行带来新能源需求的抑制；同时新能源不具备调节能力，电网消纳也成为制约。 下游电价下行，光伏需求降速 资料来源：Household Energy Price Index，五矿证券研究所 资料来源：海关总署，五矿证券研究所 欧洲电价回归，组件持续去库：欧洲分布式光伏占比较高，分布式光伏需求主要受到居民电价影响。俄乌冲突后，电价逐步回归正常水平波动，恐慌带来欧洲市场累库明显，目前持续进行库存去化。 7欧洲去库或将进入尾声：从出口数金额上来看，2023年3月以来出口金额持续下降，预计依然在去库存。我们预测2022~2023年我国出口欧洲组件170GW，根据solar powereurope，2022~2023年欧洲装机数量估计为98GW，库存去化或将进入尾声。 下游电价下行，光伏需求降速 资料来源：巅峰能源，五矿证券研究所 我国新能源电力价格主要由长协价和现货价决定，比例大概为9:1。电价的下行会显著降低业主投资的积极性，带来光伏需求降速。 现货电价下行：2022~2023年新能源现货电价比基准电价均有明显降低，同时2023年以来我国各省份加快新能源参与现货市场，新能源现货电价较基准价降低幅度加大。 长协电价下行：2023年新能源长协电价维持在火电标杆价附近，相对火电有所折价。但是在2024年，新能源长协电价开始出现明显松动，如甘肃省明确要求新能源企业峰、谷、平各段交易基准价格为燃煤基准价格乘以峰谷分时系数（峰段系数=1.5，平段系数=1，谷段系数=0.5），各段交易价格不超过交易基准价，带来甘肃新能源长协的分时电价明显降低。 消纳限制新能源接入，国内分布式首当其冲 国内分布式并网受限：2023年末，中国多地发生分布式光伏电网接入压力问题。国内分布式光伏经过2021~2023年的高速发展，低压配网接入能力受到较明显的挑战，预计该问题将成为短期内国内分布式光伏并网的重要制约因素。 欧美亦扩张电网投资缓解并网压力：欧洲出台2030年5840亿欧元的电网改造计划，美国能源部宣布将拨款35亿美元以提高全国电网可靠性，这些举措说明海外电网已成为新能源发展制约，电网配套的缺失可能影响新能源并网需求。 中游产能过剩，产业盈利压缩 资料来源：PVInfolink，五矿证券研究所 资料来源：公司公告，五矿证券研究所注：红线代表当年直流侧需求 制造端产能过剩，盈利承压：目前主产业链处于过剩状态，辅材仅石英砂等少部分环节处于相对紧张状态，但预计也不会成为产业链瓶颈，产业链竞争恶化已经显现。根据BNEF，预计2030年全球光伏组件需求约850GW，预计中期内，主产业链盈利压力将持续存在，光伏行业需要继续降本提效打破目前下游不景气、中游压力大的状态。 价格上，主产业链价格均下降明显，盈利有较大压力。行业下行期，技术优化带来的增效会比规模扩张带来的成本优化效果更明显。 延续类技术持续进步，革新类技术层出不穷 资料来源：贺利氏可再生能源，五矿证券研究所 资料来源：Wind，五矿证券研究所 过去光伏电池演进过程看似技术的替代，实际上也是技术的延伸。过去BSF电池是铝背场电池，PERC电池在BSF电池技术上叠加了钝化和开槽技术，减少了背表面复合率，提升转化效率；TOPCON电池在PERC电池基础上，改变了电池基底，增加了隧穿氧化硅钝化技术，一方面增加少数载流子寿命，一方面进一步减少背表面复合率。可见，绝对意义的技术替代在过去光伏发展中还不存在，实际替换主要是技术延伸带来的产线替代。 未来可能迎来真正意义上的技术迭代。在电池两边制备不同PN结的HJT技术，或者形成将栅线转移到电池背面的BC电池技术，甚至薄膜类钙钛矿电池以及叠层电池，这些新技术在结构上与原有电池大相径庭，成为企业重点关注的方向。技术路线选择错误会导致企业重大战略失误，这也使得企业在2021~2022年电池产能扩张非常谨慎，2022~2023H1电池产能也因此紧缺。可见，下一代电池技术路线方向非常重要，需要对比新技术的降本增效进展以及旧技术的生命延伸。 晶硅路线是主流技术，叠层电池效率更高 资料来源：NREL，五矿证券研究所 电池技术迭代周期较长，企业技术路线选择慎重02 电池生命周期分析：持续降本和增效，达到临界值时进行更替 资料来源：PVInfolink，五矿证券研究所 资料来源：中国光伏产业发展路线图，五矿证券研究所 降本增效是新技术实现老技术替代的必要条件。2018~2019年是PERC电池快速替代BSF电池的黄金时期，两者效率差的扩大及其组件价差的缩小，实现了PERC电池相对BSF电池的增效降本。另一方面，行业需求下行期间如2018年的“531”政策，技术进步带来的效果会更加显著，如PERC加速对BSF电池的替代以及单晶对多晶的替代。 电池技术更替的临界值：1）电池产能有缺口的龙头企业引领新技术产业化；2）当前主流电池技术的投资是否满足回报要求。 电池产能缺口是企业扩产必要条件 资料来源：公司公告，五矿证券研究所 电池环节轻资产以及多变化，厂商留有产能缺口保持灵活性：电池片环节轻资产，同时是产业链中技术迭代较快的环节，因此组件厂商一般会选择余留电池产能缺口，一方面分散电池技术更替风险，另一方面保留独立电池企业产品供应实现内外部产品竞争比对。 电池产能缺口是企业扩产必要条件：当一种电池技术成为当期较为确定性的路线时，具备产能缺口的电池企业会引领该技术产能的迅速扩张，而电池产能基本匹配组件产能的企业则期待电池技术革新降速，延长现有电池产能的生命周期。15 电池产能缺口是企业扩产必要条件 资料来源：公司公告，五矿证券研究所 资料来源：公司公告，五矿证券研究所 隆基绿能引导PERC电池快速迭代：2017~2020年单晶PERC电池迅速实现BSF电池的替代，隆基股份因为较低的电池自供率，每年以翻倍以上速度扩产电池产能，电池自供率水平也快速上升，快速实现PERC电池的一体化。 晶科能源引导TOPCON电池快速迭代：2021~2024年是TOPCON电池的快速应用时期，晶科能源电池自供率较低，从而快速引导TOPCON产业化，其2021~2022年电池产能均翻倍以上增长，一体化水平也迅速提高。同时，晶科能源通过TOPCON技术，2023年成为全球组件出货第一名。 历史数据来看，电池产能平均投资回收期约5~6年 资料来源：PVInfolink，五矿证券研究所 资料来源：Wind，五矿证券研究所 ROIC角度，电池产能投资回收期大概5~6年：我们选取主要电池企业的ROIC的倒数作为电池企业投资回收期，平均电池产能回收年限在5年；同时根据PVInfolink测算，电池环节单W净利的均值在0.032元/W，按照主流电池目前1.5~2亿元/GW的投资测算，回收期也在5~6年。 单瓦净利角度：电池厂商希望尽可能多的延长电池寿命，从而扩大固有资产盈利水平。另一方面，期待通过新技术弯道超车的企业会积极投产新电池产能，从而压缩原有电池生命周期，导致大部分电池产能生命周期在5~6年。 TOPCON电池产能也或将延续5~6年生命周期 资料来源：PVInfolink，五矿证券研究所 资料来源：正点光伏，五矿证券研究所整理 未来TOPCON电池生命周期或将依然维持5~6年：其他电池技术在实现降本增效的必要条件后会成为下一代主流电池技术，而引领下一代电池技术的厂商也会是届时具备电池产能缺口的厂商。 由于更替时间较为久远，无法预测厂商的电池产能以及电池自供率的变化，但是我们可以在一定程度上预测电池技术的演进。 电池技术路线多样，厂商选择较多 资料来源：公司公告，五矿证券研究所 根据主要公司产能扩张计划，我们预计2024年TOPCON产能会继续迅速上升，PERC电池产能因逐步淘汰有所下降，HJT和BC电池产能出现稳定增长，待HJT和BC成本出现明显优化时，再出现下一波技术更替热潮。 这些技术路线中，目前转化效率最高的产品是BC产品，主要针对分布式市场，主打美观高效，头部企业之后也补充了地面电站类产品。其他电池技术在地面电站和分布式市场都可以应用，其中HJT因其较高的转化效率、较短的生产流程以及高双面率，也备受关注。 电池技术路线多样，生产工序差异化程度较大 图表25：各电池生产工序对比 晶硅电池路径多样，发展方向逐渐清晰03 TOPCON是同质结技术，与PERC路线相似 资料来源：口袋光伏，五矿证券研究所 资料来源：公司公告，五矿证券