光伏行業(yè)深度報(bào)告回顧光伏行業(yè)變革展望未來(lái)高效之路

光伏行業(yè)深度報(bào)告：回顧光伏行業(yè)變革，展望未來(lái)高效之路一、回顧光伏電池行業(yè)（一）光伏電池的基本原理光伏發(fā)電的基本原理是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)（PhotovoltaicEffect，PV），在太陽(yáng)能電池內(nèi)部PN結(jié)上形成電位差，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，因此光伏電池是決定光伏發(fā)電效率的核心器件。光伏電池中的最核心部分是PN結(jié)，作為光伏電池的基本結(jié)構(gòu)單元，在P型（摻硼）半導(dǎo)體和N型（摻磷）半導(dǎo)體的交界面形成。P型半導(dǎo)體摻雜元素為硼，空穴作為多數(shù)載流子（多子）主要參與導(dǎo)電，電子是少數(shù)載流子（少子）；N型半導(dǎo)體摻雜元素為磷，電子作為多子主要參與導(dǎo)電，空穴是少子。由于半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的差異，在PN結(jié)會(huì)形成一個(gè)由N指向P的內(nèi)電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體表面，PN結(jié)附近的電子吸收能量變?yōu)橐苿?dòng)的自由電子，同時(shí)在原來(lái)的位置形成空穴。自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的作用會(huì)向N區(qū)漂移，同時(shí)對(duì)應(yīng)空穴向P區(qū)漂移。當(dāng)連接電池正負(fù)極形成閉合回路時(shí)，自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的力從N區(qū)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向P區(qū)移動(dòng)，在外電路產(chǎn)生電流。根據(jù)半導(dǎo)體材料的不同，可以將太陽(yáng)能電池分為晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池。晶硅電池是研究最早、最先進(jìn)入應(yīng)用的第一代太陽(yáng)能電池技術(shù)，按照材料的形態(tài)可分為單晶硅電池和多晶硅電池，其中單晶硅電池根據(jù)基體硅片摻雜不同又分為P型電池和N型電池。目前應(yīng)用最為廣泛的單晶PERC電池即為P型單晶硅電池，而TOPCon、異質(zhì)結(jié)、IBC等新型太陽(yáng)能電池技術(shù)主要是指N型單晶硅電池。（二）從太空到地面，光伏行業(yè)增長(zhǎng)了1500倍1839年法國(guó)科學(xué)家E.Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應(yīng)算起，太陽(yáng)能電池已經(jīng)經(jīng)過(guò)了180多年的漫長(zhǎng)的發(fā)展歷史。1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒(Se)的光伏效應(yīng)，并制作第一片硒太陽(yáng)能電池。我國(guó)1958年正式開(kāi)始研發(fā)太陽(yáng)能電池，最初研發(fā)出的光伏電池主要用于空間領(lǐng)域。1975年-1976年寧波、開(kāi)封先后成立太陽(yáng)電池廠，電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝，太陽(yáng)能電池的應(yīng)用開(kāi)始從空間降落到地面，但由于產(chǎn)品價(jià)格貴地面光伏市場(chǎng)小，20世紀(jì)70年代至20世紀(jì)90年代，行業(yè)發(fā)展幾乎停滯。直到2000年德國(guó)頒布《可再生能源法》帶動(dòng)歐洲地面光伏市場(chǎng)興起，進(jìn)而帶動(dòng)我國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的配套公司，地面光伏市場(chǎng)才真正開(kāi)始逐步發(fā)展起來(lái)。2002年我國(guó)無(wú)錫尚德第一條10MW多晶硅電池產(chǎn)線宣布投產(chǎn)，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)全面國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程正式開(kāi)啟。2003年到2005年，在歐洲特別是德國(guó)市場(chǎng)持續(xù)拉動(dòng)下，尚德和保定英利持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，其他多家企業(yè)紛紛建立太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，使我國(guó)太陽(yáng)電池的生產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)到達(dá)MW級(jí)別。2007年我國(guó)光伏新增裝機(jī)約20MW，之后十多年我國(guó)通過(guò)補(bǔ)貼等多種政策的扶持，到2019年我國(guó)光伏新增并網(wǎng)達(dá)30.1GW，較2007年增長(zhǎng)超1500倍。近二十年光伏電池市場(chǎng)主要以技術(shù)更成熟的晶硅電池為主，2008年前后由于晶硅電池上游多晶硅料出現(xiàn)緊缺，導(dǎo)致晶硅電池成本高企，薄膜電池作為第二代電池受到市場(chǎng)關(guān)注，市場(chǎng)份額一度出現(xiàn)回暖。但隨著2008年-2009年和2010年-2011年兩輪多晶硅料價(jià)格的斷崖式下跌，晶硅電池成本得以大幅下降，度電成本大幅降低，成為目前光伏電站市場(chǎng)的絕對(duì)主流。而薄膜電池僅保存了特定市場(chǎng)的極小份額。多晶硅價(jià)格暴跌后，多晶硅片經(jīng)濟(jì)性曾一度領(lǐng)先單晶。但從2015年-2016年開(kāi)始，以隆基為首的單晶廠商實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，大幅降低了單晶硅片單片成本。由于單晶硅電池具備更高的轉(zhuǎn)化效率，導(dǎo)致單晶硅片對(duì)應(yīng)的單瓦成本實(shí)現(xiàn)反超，比多晶更低，后又出現(xiàn)以PERC電池為代表的高效單晶硅電池，進(jìn)一步推動(dòng)了單晶硅對(duì)多晶硅的替代，單晶硅電池市場(chǎng)份額自2016年起開(kāi)始持續(xù)攀升。（三）兩輪多晶硅料的價(jià)格暴跌，奠定晶硅電池發(fā)展基礎(chǔ)2004年之前，絕大部分多晶硅產(chǎn)量用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅需求僅用電子級(jí)硅的邊角料即可滿(mǎn)足，因此，多晶硅產(chǎn)能主要受半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)影響。2003年德國(guó)光伏補(bǔ)貼政策出臺(tái)，帶動(dòng)了德國(guó)太陽(yáng)能光伏應(yīng)用市場(chǎng)，從2004年起在以歐洲、日本、美國(guó)為代表的太陽(yáng)能光伏應(yīng)用市場(chǎng)的帶動(dòng)下，太陽(yáng)能級(jí)硅的需求呈現(xiàn)較快速度增長(zhǎng)。據(jù)數(shù)據(jù)，2004年全球光伏電池產(chǎn)量達(dá)1195MW，到2009年全球光伏電池產(chǎn)量增長(zhǎng)到10400MW，增長(zhǎng)近9倍，我國(guó)光伏電池產(chǎn)量2009年達(dá)3460MW，較2005年增長(zhǎng)近25倍。早期硅料產(chǎn)業(yè)被海外7家廠商壟斷：雖然光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)，但由于原料多晶硅制作技術(shù)難度大，工藝復(fù)雜，且核心技術(shù)集中在Hemlock(美國(guó))、Wacker(德國(guó))、Tokuyama(日本)、REC(挪威)、MEMC(美國(guó)、意大利)、Mitsubishi(日本、美國(guó))和Sumitomo(日本)七家廠商手中。即使廠家產(chǎn)量擴(kuò)增，但一般多晶硅的生產(chǎn)線建設(shè)期在2年左右，經(jīng)過(guò)后期的不斷調(diào)試，完全達(dá)產(chǎn)則需要3-5年時(shí)間。因此全球原料多晶硅市場(chǎng)一直由傳統(tǒng)7大廠商壟斷，其市場(chǎng)份額約占市場(chǎng)總額的70%以上。2005年-2008年硅料出現(xiàn)價(jià)格暴漲，光伏薄膜電池實(shí)現(xiàn)高增長(zhǎng)：2005年硅料價(jià)格約100美元/kg，2006年第四季度多晶硅突破300美元/kg后，2007年底升至400美元/kg，2008年9月，多晶硅價(jià)格最高時(shí)接近500美元/kg。在硅料價(jià)格暴漲的同時(shí)，光伏薄膜電池性?xún)r(jià)比逐漸凸顯，市占率從2005年的6.5%爬升至2009年的19.5%。自主研發(fā)硅料逐步投產(chǎn)，2008年-2010年硅料價(jià)格迎來(lái)第一輪暴跌：在全球多晶硅供應(yīng)不足，價(jià)格持續(xù)上漲情況下，中國(guó)掀起多晶硅投資熱潮。以洛陽(yáng)中硅高科為首，自主研發(fā)的多晶硅技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，多晶硅已成為全國(guó)的投資熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)多晶硅規(guī)模迅速擴(kuò)大，促使國(guó)外多晶硅生產(chǎn)的單項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備也開(kāi)始優(yōu)惠進(jìn)入中國(guó)，技術(shù)和裝備水平不斷提高，多晶硅產(chǎn)量迅速擴(kuò)大，2006年中國(guó)多晶硅產(chǎn)量?jī)H387噸，2007年達(dá)到1130噸，2008年達(dá)到4210噸，2009年中國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)到20000噸。截至2008年，全國(guó)共有16個(gè)省市自治區(qū)布局投資了33個(gè)多晶硅建設(shè)項(xiàng)目，而2008年多晶硅實(shí)際產(chǎn)量只有4000多噸。截至2009年底，中國(guó)已建成原料多晶硅產(chǎn)能接近5萬(wàn)噸，大大小小的項(xiàng)目以及規(guī)劃項(xiàng)目不下40個(gè)，江西、四川、江蘇等省已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)多晶硅項(xiàng)目的主要分布地區(qū)。由于光伏產(chǎn)業(yè)的過(guò)度投資，導(dǎo)致多晶硅價(jià)格呈現(xiàn)“過(guò)山車(chē)式”的波動(dòng)。到2008年末多晶硅價(jià)格已經(jīng)跌至每公斤150美元左右。2009年3月，多晶硅價(jià)格最低時(shí)到過(guò)每公斤50美元，跌幅近90%。國(guó)內(nèi)有實(shí)力的產(chǎn)商擴(kuò)產(chǎn)，2010年-2012年多晶硅料第二輪暴跌：2010年國(guó)家《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》的出臺(tái)，進(jìn)一步提高了行業(yè)進(jìn)入門(mén)檻，多晶硅行業(yè)在國(guó)內(nèi)又呈現(xiàn)出幾個(gè)大企業(yè)壟斷的局面，保利協(xié)鑫、江西賽維LDK和洛陽(yáng)中硅產(chǎn)能位列全國(guó)前三。且業(yè)內(nèi)仍有具有一定影響力、資金雄厚的多晶硅企業(yè)仍在不斷投資。受海外新增裝機(jī)增速下滑影響，在2011年末，多晶硅料再次出現(xiàn)斷崖式下跌，從2010年9月的近700元/kg下跌到2012年的約100元/kg，跌幅超85%。隨硅料成本的大幅下行，晶硅電池組件成本大幅下降，成為太陽(yáng)能電池中的絕對(duì)主流：晶硅電池相對(duì)于薄膜電池起步更早、效率更高。隨兩輪多晶硅價(jià)格的大幅下行，多晶電池片成本快速下降，更便宜的多晶硅電池組件，大幅降低了度電成本，成為目前光伏市場(chǎng)絕對(duì)主流。單晶硅電池效率持續(xù)攀升，BOS成本優(yōu)勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)：隨著組件成本的快速下降，提升電池組件轉(zhuǎn)換效率攤薄BOS（除組件外系統(tǒng)成本）成本顯得越來(lái)越重要。2015年光伏領(lǐng)跑者計(jì)劃啟動(dòng)，推動(dòng)了高效率電池發(fā)展，之后三年內(nèi)單晶PERC電池占比迅速提升。到2019年，單晶電池市占率達(dá)到65%，二十年來(lái)首次超過(guò)多晶電池。（四）金剛線切割大幅降低單晶硅片成本，奠定單晶電池發(fā)展基礎(chǔ)2010年至今，受益于各種降本增效技術(shù)的應(yīng)用，光伏作為曾經(jīng)昂貴的清潔能源現(xiàn)在正變得越來(lái)越廉價(jià)，目前全球大部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，部分地區(qū)光伏度電成本甚至低于化石燃料度電成本。如果以2015年作為單多晶技術(shù)變革的分水嶺，2011年-2015年全球光伏新增裝機(jī)年復(fù)合增速為15%，2015年-2019年全球新增裝機(jī)復(fù)合增速達(dá)到23%?；仡檰尉Ч鑼?duì)多晶硅的替代，核心在于金剛線的切割技術(shù)的普及，大幅降低了單晶硅片成本。金剛線當(dāng)時(shí)主要是替代砂漿切割技術(shù)。金剛線技術(shù)增切速、降線耗：傳統(tǒng)的砂漿鋼線切割切速僅有0.4mm/分鐘。金剛線切割可采用1.0~1.2mm/分鐘以上的大切速，切割效率大幅度提升2-3倍以上。同時(shí)，隨金剛線切片技術(shù)的發(fā)展，單片硅片耗線量也在成倍下降，由原先的3米/片已經(jīng)降到現(xiàn)在的1.5米/片。切割成本的下降使金剛線技術(shù)快速普及。細(xì)線化、薄片化提高硅片產(chǎn)量：金剛線基本以每年10-20um的速度在細(xì)線化，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)母線80um金剛線切片量產(chǎn)，日本當(dāng)時(shí)已有廠家開(kāi)始小范圍使用母線70um金剛線。薄片化可大幅提高每公斤單晶出片率、提升切片產(chǎn)能，為單多晶硅片成本逆轉(zhuǎn)提供有力支撐。當(dāng)切割硅片的方法由砂漿切割轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偩€切割時(shí)，按當(dāng)時(shí)的120元/kg的硅料的成本計(jì)算，每一片，硅料的成本就可以每片降低0.59元。考慮到金剛線線徑逐年變細(xì)，切割速度增快，產(chǎn)能大幅增加，產(chǎn)品的折舊成本也會(huì)有所減小。據(jù)測(cè)算，當(dāng)硅片厚度由180μm下降至160μm，硅片生產(chǎn)的折舊成本將下降0.26元/片。在隆基股份的單晶硅片出來(lái)之前，保利協(xié)鑫是當(dāng)之無(wú)愧晶硅龍頭。2015年底協(xié)鑫多晶硅和多晶硅片產(chǎn)能分別達(dá)到7萬(wàn)噸和14GW，市占率分別高達(dá)30%和40%，均列全球第一。對(duì)比兩家公司的發(fā)展，可以明顯發(fā)現(xiàn)自2015年金剛線切割開(kāi)始普及，明顯提升了單晶硅片的成本下降速度，按當(dāng)時(shí)的電池片效率估算硅片的單瓦成本，2016年單晶對(duì)多晶實(shí)現(xiàn)了成本優(yōu)勢(shì)的反超。隆基得益于領(lǐng)先的成本優(yōu)勢(shì)，借助高效PERC單晶電池的載體和領(lǐng)跑者計(jì)劃培養(yǎng)的市場(chǎng)，在硅片價(jià)格下跌時(shí)，仍能連續(xù)6個(gè)季度保持毛利率攀升，2015年至2018年，隆基營(yíng)收年復(fù)合增速達(dá)到55%，凈利潤(rùn)年復(fù)合增速達(dá)到70%。協(xié)鑫緊隨其后完成了金剛線切割技改并推出鑄錠單晶硅片，但仍未能逆轉(zhuǎn)局勢(shì)。隆基憑借良好的現(xiàn)金流順勢(shì)擴(kuò)大產(chǎn)能，2019年隆基硅片產(chǎn)能超越協(xié)鑫，成為全球硅片龍頭。二、PERC電池的提效降本之路（一）從PERC電池的應(yīng)用看新技術(shù)的導(dǎo)入以前太陽(yáng)能電池效率大都通過(guò)改進(jìn)電池正面獲得，因此當(dāng)正面帶來(lái)的效率提升越來(lái)越難，研發(fā)人員將目光轉(zhuǎn)向了電池背面的鈍化。由于切割硅片會(huì)在其表面產(chǎn)生大量懸空鍵，引起載流子在此大量復(fù)合從而影響電池效率，鈍化就是通過(guò)降低表面載流子的復(fù)合，來(lái)提升電池的效率。鈍化可通過(guò)化學(xué)鈍化和場(chǎng)效應(yīng)鈍化兩種方式實(shí)現(xiàn)?；瘜W(xué)鈍化主要是使懸空鍵飽和，可以通過(guò)提供一個(gè)可使表面硅原子達(dá)到飽懸空鍵狀態(tài)的表層，或沉積高氫介質(zhì)膜，使氫填補(bǔ)懸空鍵的空穴，從而實(shí)現(xiàn)鈍化目的。場(chǎng)效應(yīng)鈍化是指在表面附近制造一個(gè)電場(chǎng)，以排斥相同極性的少數(shù)載流子，從而降低載流子的復(fù)合。PERC電池（PassivatedEmitterandRearCell，PERC）結(jié)構(gòu)從常規(guī)鋁背場(chǎng)電池（BSF）結(jié)構(gòu)演變而來(lái)，通過(guò)在BSF的背面疊加鈍化層（AlOx）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的大幅提升。最早起源于上世紀(jì)八十年代，由澳洲新南威爾士大學(xué)的MartinGreen研究團(tuán)隊(duì)首次正式提出，當(dāng)時(shí)即達(dá)到22.8%的實(shí)驗(yàn)室電池效率。2006年P(guān)ERC電池背鈍化材料AlOx的鈍化性能引起學(xué)界重視，之后隨著AlOx產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和設(shè)備的成熟，加上激光技術(shù)的引入，PERC技術(shù)開(kāi)始逐步走向產(chǎn)業(yè)化。2012-2013年開(kāi)始有廠家對(duì)其產(chǎn)線進(jìn)行PERC升級(jí)，2015年新增電池產(chǎn)能采用的基本都是PERC架構(gòu)，2018年開(kāi)始PERC電池產(chǎn)能加速擴(kuò)張，現(xiàn)已成為最主流的高效電池技術(shù)。回望單晶PERC電池的發(fā)展歷程，我們認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率的快速提升是其廣泛應(yīng)用的核心動(dòng)力。2012年P(guān)ERC電池剛剛引起產(chǎn)業(yè)界關(guān)注，最高效率是尚德的20.3%，當(dāng)時(shí)常規(guī)單多晶效率約為19%和17%。2015年ISFH通過(guò)優(yōu)化電池模型參數(shù)，提出PERC電池效率可達(dá)到24%以上，并給出相應(yīng)的技術(shù)路線。同年德國(guó)HELENE研究團(tuán)隊(duì)宣布計(jì)劃在2017年底前將PERC單晶硅電池效率提升至22.5％，PERC電池產(chǎn)業(yè)化成為研究熱點(diǎn)。2016年底，創(chuàng)下22.61%的最高PERC電池效率紀(jì)錄，提前一年達(dá)到HELENE目標(biāo)。2017-2018年隆基和晶科輪番刷新PERC效率紀(jì)錄，到2018年底晶科達(dá)到23.95%的最高效率。與此同時(shí)PERC電池的擴(kuò)產(chǎn)達(dá)到了前所未有的高峰，到2018年底單晶PERC產(chǎn)能達(dá)到接近80GW，較2016年底翻了四倍。2019年1月隆基在244.59cm2的P型硅片上實(shí)現(xiàn)了24.06%的轉(zhuǎn)換效率，高出行業(yè)平均量產(chǎn)效率近2個(gè)百分點(diǎn)。到2019年底單晶PERC電池市占率達(dá)到60%左右，反超BSF電池成為市占率第一的電池技術(shù)。除了具有更高的效率和更大的提效空間以外，PERC電池能快速擴(kuò)大市占率，還因其只需在原有產(chǎn)線上增加兩道工序（背鈍化和激光開(kāi)槽），可以在獲得1個(gè)百分點(diǎn)以上效率提升的同時(shí)保持有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)成本。從量產(chǎn)效率看，2010-2019年單晶電池效率從17.5%提升到22.3%，平均每年提升約0.48個(gè)百分點(diǎn)，而同期多晶電池效率從16.5%提升到19.3%，平均每年提升0.28個(gè)百分點(diǎn)，單多晶效率差從1個(gè)百分點(diǎn)拉開(kāi)到3個(gè)百分點(diǎn)。在效率提升的同時(shí)，單晶電池價(jià)格卻一路下跌，單多晶電池片價(jià)格差從2012年的0.4美元/片下降到0.11美元/片，單晶電池性?xún)r(jià)比凸顯。回顧PERC產(chǎn)能的投放節(jié)奏不難發(fā)現(xiàn)，2017-2018年之所以成為PERC產(chǎn)能集中爆發(fā)期，一方面是因?yàn)閱味嗑щ姵剞D(zhuǎn)換效率差不斷拉大，PERC溢價(jià)最高可達(dá)到近0.4元/W；另一方面是因?yàn)殛P(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，使得PERC改造成本和新建成本分別降至1億元/GW和4.2億元/GW，改造產(chǎn)線在高溢價(jià)下一年即可收回資金成本，從而刺激企業(yè)加大PERC產(chǎn)能布局。因此，我們認(rèn)為相對(duì)較高的效率溢價(jià)和相對(duì)較低的成本是新型電池技術(shù)被廣泛認(rèn)可的必要前提。（二）大尺寸硅片助力PERC電池繼續(xù)降本近十年電池片尺寸經(jīng)歷過(guò)幾輪變革，從100/125mm到156mm，再到2013年底隆基、中環(huán)等聯(lián)合發(fā)布的M2-156.75mm，大尺寸電池片可以有效提高組件發(fā)電功率，降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本，成為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。2019年隆基、中環(huán)相繼推出M6-166mm、M12-210mm大尺寸硅片，面積較目前主流的M2分別提升12.2%、80.5%，組件封裝功率可提升到450W+、600W+，較M272片組件分別高出60W+、200W+。假設(shè)電池產(chǎn)線每小時(shí)出片量不變，M6、M12可以使產(chǎn)能相應(yīng)提升12.2%和80.5%，從而攤薄人工、折舊等除輔材外的非硅成本。根據(jù)測(cè)算，我們預(yù)計(jì)可以使電池片每瓦非硅成本降低1-5分錢(qián)。M6的優(yōu)勢(shì)在于現(xiàn)有產(chǎn)線兼容性好，硅片環(huán)節(jié)的拉棒和切片設(shè)備均可兼容，電池和組件環(huán)節(jié)需要對(duì)產(chǎn)線升級(jí)改造，預(yù)計(jì)改造成本約2500萬(wàn)元/GW。此外電站考慮到冗余設(shè)計(jì)也可直接兼容M6組件。M12由于尺寸提升更多，硅片、電池、組件產(chǎn)線均需新建，但M12帶來(lái)的降本空間可使全平臺(tái)受益。除電池端降本5分錢(qián)外，組件端和電站端還可攤薄支架、接線盒、匯流箱等成本。1）數(shù)據(jù)顯示，M12單晶50半片的500W高效組件可使組件單線產(chǎn)能提升30%，BOS成本降低9.6%，度電成本(LCOE)下降6%。2）數(shù)據(jù)顯示，M12單晶50三分片組件在黑龍江某大型地面電站測(cè)算結(jié)果顯示，500W的210雙玻雙面組件相比常規(guī)410W（應(yīng)為M2）雙玻雙面組件，BOS成本下降6%~8%，LCOE成本下降3%~4%。得益于強(qiáng)大的降本能力，大尺寸硅片得到了下游的積極響應(yīng)，通威、愛(ài)旭、、天合光能等電池組件廠商積極推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)能投建，目前已公告的大尺寸電池規(guī)劃產(chǎn)能約80GW。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)2020年2月發(fā)布的《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖（2019）》，預(yù)計(jì)2020年底大尺寸硅片占比有望達(dá)到40%左右，2021年有望取代M2成為主流尺寸。三、后PERC時(shí)代，TOPCon還是HJT？根據(jù)晶硅太陽(yáng)能電池的工作原理，要實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率（η=FF*Voc*Jsc/Pin）需要高的填充因子（FF）、開(kāi)路電壓（Voc）和短路電流密度（Jsc）。目前產(chǎn)業(yè)化主要是通過(guò)增大光生電流如IBC、HBC電池（增加光照面積，提高Jsc），以及提高少子壽命如異質(zhì)結(jié)、TOPCon（優(yōu)化鈍化性能，提高Voc）實(shí)現(xiàn)。（一）主要新型高效電池介紹異質(zhì)結(jié)電池（Heterojunction，HJT）：

由兩種不同的材料組成，即在晶硅和非晶硅薄膜之間形成PN結(jié)，因此它兼具晶硅電池優(yōu)異的光吸收性能和薄膜電池的鈍化性能。具體是在N型晶體硅片正反兩面依次沉積厚度為5-10nm的本征和摻雜的非晶硅薄膜，以及透明導(dǎo)電氧化物(TransparentConductiveOxide，TCO)薄膜，從上到下依次形成了TCO-N-i-N-i-P-TCO的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。隧穿氧化鈍化接觸電池（TunnelOxidePassivatedContact，TOPCon）：前表面與N-PERT電池沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，主要區(qū)別在于采用超薄二氧化硅（SiO2）隧道層和摻雜非晶硅鈍化背面。其中SiO2厚度1-2nm，可使多子隧穿通過(guò)同時(shí)阻擋少子復(fù)合；摻雜的非晶硅厚度20-200nm，經(jīng)過(guò)退火工藝使非晶硅重新結(jié)晶為多晶硅，可同時(shí)加強(qiáng)鈍化效果，避免了在鈍化膜上激光開(kāi)槽，能有效減少少子復(fù)合，提高電池的開(kāi)路電壓和填充因子，進(jìn)而提高電池效率。交叉背接觸或全背電極接觸電池(InterdigitatedBackContact，IBC)：前表面是N+的前場(chǎng)區(qū)FSF和SiNx減反層，背表面為交叉排列的P區(qū)和N區(qū)，正面無(wú)金屬柵線電極遮擋，因此可以更高的短路電流。IBC電池工藝的難點(diǎn)是背面交叉分布的P區(qū)和N區(qū)，以及背部金屬電極的制作。異質(zhì)結(jié)背接觸電池（HeterojunctionBackContact，HBC）：

將HJT非晶硅薄膜技術(shù)應(yīng)用于IBC電池結(jié)構(gòu)，可同時(shí)獲得高的短路電流和開(kāi)路電壓。2016年、2017年日本Kaneka公司研發(fā)的HBC電池分別創(chuàng)下26.33%和26.63%的轉(zhuǎn)化效率世界紀(jì)錄。該電池正面無(wú)金屬電極遮擋，背部P、N區(qū)呈現(xiàn)交叉排列，本征非晶硅薄膜（i:a-Si）作為雙面鈍化層，具有優(yōu)異的鈍化效果。雙/多結(jié)疊層電池（Tandem/Multi-junction）：

將帶隙不同的兩個(gè)或多個(gè)子電池按帶隙大小依次串聯(lián)在一起.當(dāng)太陽(yáng)光入射時(shí),高能量光子先被帶隙大的子電池吸收,隨后低能量光子再被帶隙較窄的子電池吸收，既增加了對(duì)低能量端光譜的吸收率，又降低了高能量光子的能量損失，可以顯著提高電池效率。PERC、HJT等均為單結(jié)電池，理論極限效率僅為29.43%，而由鈣鈦礦（Perovskite）和晶體硅構(gòu)成的雙結(jié)疊層電池理論效率最高可提高到43%，是未來(lái)太陽(yáng)能電池效率大幅提升的重要技術(shù)路線。根據(jù)ISFH的測(cè)算，PERC、HJT、TOPCon電池的理論極限效率分別為24.5%、27.5%、28.7%，其中TOPCon十分接近單結(jié)電池的極限效率29.43%。目前PERC、HJT、TOPCon電池的最高效率紀(jì)錄依次為24.06%（隆基）、25.11%（漢能）、25.70%（Fraunhofor），平均量產(chǎn)效率依次為22.5%、23.7%、23.5%左右，其中HJT和TOPCon效率均處于起步階段，未來(lái)具有非常大的提升空間。（二）新型高效電池量產(chǎn)工藝比較目前實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)（>1GW）的新型高效電池主要包括TOPCon、HJT和IBC三種，HBC、疊層電池暫時(shí)還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。從生產(chǎn)工藝來(lái)看，IBC電池工藝最難最復(fù)雜，TOPCon次之，HJT電池工藝最簡(jiǎn)單、步驟最少（核心工藝僅4步）。從生產(chǎn)設(shè)備來(lái)看，TOPCon電池兼容性最高，可從PERC/PERT產(chǎn)線升級(jí)，IBC次之，HJT電池完全不兼容現(xiàn)有設(shè)備，需要新建產(chǎn)線。1）TOPCon電池采用N型硅片，需要在PERC產(chǎn)線上增加硼擴(kuò)設(shè)備，背面的SiO2隧穿層和摻雜多晶硅層，分別采用原位熱氧和原位摻雜的方式在LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）中沉積，因此還需要在PERC產(chǎn)線上增加LPCVD和濕法刻蝕設(shè)備。2）HJT電池由于采用晶硅/非晶硅異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)（PN結(jié)由不同材料構(gòu)成），最高工藝溫度不能超過(guò)非晶硅薄膜形成溫度（<200℃），因此在后續(xù)采用低溫固化工藝替代高溫?zé)Y(jié)。低溫工藝對(duì)設(shè)備、工藝、材料和潔凈度提出更高的要求（高溫工藝可吸除雜質(zhì)），因此需要重新新建產(chǎn)線，且相關(guān)設(shè)備投資成本較高，是PERC的2~4倍。但是HJT電池天然的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)有利于自動(dòng)化生產(chǎn)，減少生產(chǎn)步驟，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。3）IBC電池需要在背面制成交叉分布的P區(qū)和N區(qū)，增加了制作掩膜和激光開(kāi)槽兩道工序，同時(shí)由于摻雜區(qū)面積較小，采用PERC工藝中的熱擴(kuò)散爐不易控制精度，需要使用半導(dǎo)體生產(chǎn)中的離子注入工藝，提高了生產(chǎn)的技術(shù)門(mén)檻和成本。（三）新型高效電池經(jīng)濟(jì)性分析在目前可量產(chǎn)的新型高效電池中，HJT電池的設(shè)備投資成本最高，約為5~10億元/GW，而PERC僅需2.5~3億元/GW，HJT電池設(shè)備成本為PERC投資成本的2~4倍。TOPCon電池與PERC產(chǎn)線兼容度高，可從PERC產(chǎn)線改造升級(jí)，改造成本為0.5~1億元/GW左右，新建產(chǎn)線設(shè)備投資成本約3~3.2億元/GW，較PERC高20%~30%左右，是目前初始投資成本最低的N型高效電池之一。根據(jù)PVInfoLink估計(jì)，目前異質(zhì)結(jié)和TOPCon成本接近PERC的兩倍，毛利率顯著低于PERC電池。一方面是因?yàn)榍捌谠O(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)設(shè)備導(dǎo)入后，初始投資成本有望下降30%~50%左右；另一方面是因?yàn)楝F(xiàn)在新技術(shù)產(chǎn)線大多為中試線，無(wú)論設(shè)備還是耗材均未形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)。隨著更多資本進(jìn)入，有望加快漿料、靶材等耗材的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，同時(shí)提高單線產(chǎn)能，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。（四）新型高效電池量產(chǎn)情況目前各大電池廠商均有布局TOPCon、HJT、IBC電池，不過(guò)產(chǎn)線規(guī)模大部分都為MW級(jí)別，以中試線居多，形成量產(chǎn)穩(wěn)定供貨的企業(yè)比較少。1）TOPCon電池產(chǎn)能主要以原有PERC/PERT電池廠商布局為主，2019年新擴(kuò)產(chǎn)PERC產(chǎn)線大都預(yù)留了升級(jí)空間。國(guó)內(nèi)目前已具有2.4GW的量產(chǎn)產(chǎn)能，2019年天合光能發(fā)布TOPCon組件新產(chǎn)品，未來(lái)產(chǎn)能有望進(jìn)一步提升；海外方面，LG和REC在TOPCon技術(shù)均有量產(chǎn)產(chǎn)能（>1GW）。2）HJT電池早期產(chǎn)能主要以、漢能、晉能、鈞石、中智為主，但產(chǎn)能規(guī)模都在100MW左右，近兩年隨著異質(zhì)結(jié)投資受到關(guān)注，通威、愛(ài)康、彩虹、等新入企業(yè)紛紛宣布了GW級(jí)別的產(chǎn)能規(guī)劃。截止到2019年底，HJT已規(guī)劃產(chǎn)能已超過(guò)30GW，但實(shí)際落地產(chǎn)能僅合計(jì)2GW左右。3）IBC電池目前僅有Sunpower（>1GW）和黃河水電（>200MW）實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨，其他廠商目前仍處于研發(fā)階段。四、投資建議通過(guò)分析PERC電池的降本提效路線，我們認(rèn)為相對(duì)較高的效率溢價(jià)和相對(duì)較低的成本是新型電池技術(shù)被廣泛認(rèn)可的必要前提。目前PERC電池已達(dá)到24%的研發(fā)效率，量產(chǎn)效率今年底即將突破23%，我們預(yù)計(jì)PERC很快將進(jìn)入提效的瓶頸期。不過(guò)由于大尺寸硅片的應(yīng)用，PERC電池成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步鞏固，推遲了TOPCon、HJT等新型高效電池的到來(lái)。同時(shí)TOPCon、HJT電池23%~24%的量產(chǎn)效率仍有較大提升空間，因此我們認(rèn)為未來(lái)2~3年內(nèi)市場(chǎng)將仍以PERC電池為主，主要技術(shù)路線是大尺寸、薄片化的技術(shù)難題攻關(guān)。TOPCon電池主要優(yōu)勢(shì)在于與現(xiàn)有產(chǎn)線的兼容，但由于工藝較復(fù)雜，更適合現(xiàn)有PERC產(chǎn)線轉(zhuǎn)型過(guò)渡，考慮到目前150GW+的PERC產(chǎn)能，我們認(rèn)為T(mén)OPCon在未來(lái)3~5年更具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。HJT電池由于工藝簡(jiǎn)單適合規(guī)模化生產(chǎn)，受到了更多新進(jìn)入資本的青睞，目前投資成本5~10億元/GW，即便設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，仍較PERC投資高出一倍多，加上耗材國(guó)產(chǎn)化技術(shù)未完全成熟，短期內(nèi)很難替代PERC，但長(zhǎng)期看HJT可以與IBC、鈣鈦礦等其他技術(shù)疊加，具備非常大的效率潛力，有望成為下一代技術(shù)的開(kāi)拓者。重點(diǎn)推薦大尺寸硅片、電池相關(guān)標(biāo)的隆基股份、、、，建議積極關(guān)注中環(huán)股份、、、。（一）隆基股份：硅片訂單充足，有望受益M6滲透率提升硅片在手訂單充足，產(chǎn)能加速擴(kuò)張：公司硅片在手訂單充足，2019年至今累計(jì)簽訂硅片長(zhǎng)單銷(xiāo)售合同約134.9萬(wàn)片，根據(jù)當(dāng)前售價(jià)對(duì)應(yīng)營(yíng)收約366億元。公司2019年至今累計(jì)宣布硅片擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目約65GW，產(chǎn)能擴(kuò)張速度超預(yù)期。主推M6大硅片，上下游并舉刺激產(chǎn)線升級(jí)：公司在2019年推出M6大尺寸硅片，根據(jù)公司4月官網(wǎng)報(bào)價(jià)，M6與M2硅片價(jià)差為0.34元/片（含稅）。鑒于公司當(dāng)前硅片毛利率高達(dá)30%以上，后續(xù)有望通過(guò)縮小M6與M2價(jià)差刺激下游電池廠商升級(jí)產(chǎn)線。根據(jù)披露，2020年公司M6尺寸組件產(chǎn)能將超過(guò)20GW，占規(guī)劃產(chǎn)能的80%，公司上下游并舉推進(jìn)M6滲透率提升，預(yù)計(jì)2020年M6出貨占比有望達(dá)到70%以上。投資建議：我們預(yù)計(jì)公司2019-2021年?duì)I收分別為285.5億元、381.8億元、592.6億元，歸母凈利潤(rùn)為47.8億元、61.1億元、74.6億元，維持“買(mǎi)入-A”投資評(píng)級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)提示：擴(kuò)產(chǎn)不及預(yù)期；產(chǎn)品價(jià)格大幅下滑；訂單交付不及預(yù)期。（二）：受益于大尺寸硅片擴(kuò)產(chǎn)，2020年訂單高增長(zhǎng)新一輪硅片擴(kuò)產(chǎn)周期開(kāi)啟：從光伏產(chǎn)業(yè)鏈看，目前硅片環(huán)節(jié)盈利能力最好，產(chǎn)品供不應(yīng)求，公司下游硅片廠商積極布局?jǐn)U產(chǎn)，目前已宣布擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目接近100GW，2020年有望迎來(lái)硅片擴(kuò)產(chǎn)新周期。公司客戶(hù)中環(huán)、晶科、上機(jī)數(shù)控累計(jì)宣布擴(kuò)產(chǎn)硅片約55GW，對(duì)應(yīng)設(shè)備采購(gòu)金額約100億元（公司2019年?duì)I收31.3億元），有望帶動(dòng)公司未來(lái)業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)。背靠210硅片龍頭，在手訂單高增：公司目前已具備12英寸單晶爐制造能力，是210大硅片龍頭中環(huán)股份重要供應(yīng)商，去年11月、今年3月分別中標(biāo)中環(huán)協(xié)鑫五期一、二批設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目，合計(jì)金額28.5億元。根據(jù)我們估算，公司2020年一季度在手訂單約40~45億元，預(yù)計(jì)2020年Q2-Q3將迎來(lái)業(yè)績(jī)確認(rèn)高峰。投資建議：我們預(yù)計(jì)公司2020-2021年?duì)I收分別為34.6億元、42.6億元，歸母凈利潤(rùn)為9.0億元、11.5億元，維持“買(mǎi)入-A”投資評(píng)級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)提示：?jiǎn)尉t需求不及預(yù)期；訂單交付不及預(yù)期。（三）：率先實(shí)現(xiàn)210大尺寸電池片量產(chǎn)率先實(shí)現(xiàn)大尺寸電池量產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張：繼天津一期166mm大尺寸電池去年9月底投產(chǎn)后，公司2020年1月宣布義烏二期210mm大尺寸電池片量產(chǎn)，是業(yè)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)210電池片量產(chǎn)的企業(yè)。根據(jù)公司公告，今年將啟動(dòng)義烏三期4.3GW和改擴(kuò)建天津基地1.6GW高效電池項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2020年、2021年、2022年底產(chǎn)能將分別達(dá)到22GW、32GW、45GW，其中今年底166和210電池產(chǎn)能有望分別達(dá)到10GW，大尺寸進(jìn)程處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。PERC電池效率行業(yè)領(lǐng)先，成本處行業(yè)第一梯隊(duì)：公司自有專(zhuān)利管式PERC技術(shù)較其他PERC技術(shù)在效率、成本和產(chǎn)品可靠度方面更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用至今電池轉(zhuǎn)換效率從21.56%提升到22.5%，高于CPIA預(yù)測(cè)行業(yè)的平均效率22.1%，產(chǎn)品有望享受溢價(jià)。根據(jù)公司公告，2019年上半年公司單晶PERC的非硅成本已降到0.253元/W，遠(yuǎn)低于行業(yè)平均的0.34元/W，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著大尺寸電池片占比的提升，預(yù)計(jì)非硅成本有望進(jìn)一步下降2-3分/W。投資建議：我們預(yù)計(jì)公司2020-2022年?duì)I收分別為109.9億元、162.7億元、212.5億元，歸母凈利潤(rùn)為12.1億元、16.1億元、24.4億元，維持“買(mǎi)入-A”投資評(píng)級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)提示：擴(kuò)產(chǎn)不及預(yù)期；產(chǎn)品價(jià)格下跌超預(yù)期。（四）：規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯，非硅成本最低產(chǎn)能規(guī)模全球第一，HJT規(guī)劃行業(yè)領(lǐng)先：公司現(xiàn)有電池產(chǎn)能約20GW，其中單晶PERC電池17GW。根據(jù)公司公告披露，2020年-2023年高效電池規(guī)劃產(chǎn)能分別為30-40GW、40-60GW60-80GW、80-100GW，產(chǎn)能規(guī)模全球第一。此外公司在PERC+、TOPCon、HJT等新型技術(shù)領(lǐng)域均有布局，已有400MW異質(zhì)結(jié)電池中試線（規(guī)劃2GW），是業(yè)內(nèi)規(guī)模較大的HJT產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2023年HJT轉(zhuǎn)換效率有望達(dá)到25%以上。大尺寸電池投產(chǎn)，非硅成本行業(yè)第一：根據(jù)公司公告披露，目前公司單晶PERC電池非硅成本平均為0.22元/W左右，處于行業(yè)第一梯隊(duì)。2019年底成都四期166大尺寸電池投產(chǎn)，預(yù)計(jì)眉山210電池產(chǎn)線有望在今年Q2投產(chǎn)，隨著大尺寸電池占比提升，到2020年底公司非硅成本有望進(jìn)一步降到0.20元/W左右。根據(jù)公司規(guī)劃，未來(lái)新增產(chǎn)能均兼容210及以下尺寸，到2023年非硅成本有望降至0.18元/W以下。硅料產(chǎn)能將擴(kuò)至22萬(wàn)噸-29萬(wàn)噸，成本優(yōu)勢(shì)凸顯：公司現(xiàn)有硅料產(chǎn)能約8萬(wàn)噸，處于全球前三。其中樂(lè)山、包頭6萬(wàn)噸新產(chǎn)能電價(jià)較低，生產(chǎn)成本均在4萬(wàn)元/噸以下，處于行業(yè)最低水平。根據(jù)公司規(guī)劃，2021-2023年硅料產(chǎn)能將分別擴(kuò)至11.5-15萬(wàn)噸、15-22萬(wàn)噸、22-29萬(wàn)噸，新增產(chǎn)能生產(chǎn)成本目標(biāo)3-4萬(wàn)元/噸，現(xiàn)金成本目標(biāo)為2-3萬(wàn)元/噸。低成本高品質(zhì)硅料的釋放，將使得高成本產(chǎn)能進(jìn)一步出清，加速進(jìn)口硅料替代進(jìn)程。投資建議：我們預(yù)計(jì)公司2019年-2021年?duì)I業(yè)收入分別為358.8億元、455.0億元、535.7億元，歸母凈利潤(rùn)為27.4億元、39.4億元、47.8億元，維持“買(mǎi)入-A”的投資評(píng)級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)提示：擴(kuò)產(chǎn)不及預(yù)期；產(chǎn)品價(jià)格下跌超預(yù)期。（五）中環(huán)股份：盈利持續(xù)改善，210大硅片有望放量硅片盈利能力增強(qiáng)，210需求Q3有望放量：公司光伏硅片2019年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收149.2億元，同比增長(zhǎng)23%；毛利率17.9%，同比增加2.8pct；累計(jì)銷(xiāo)售51.4億片，同比增長(zhǎng)76%，硅片盈利、銷(xiāo)量齊升帶動(dòng)公司凈利潤(rùn)高速增長(zhǎng)。目前中環(huán)五期210尺寸大硅片已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化供應(yīng)，