光伏材料產業(yè)深度研究平價時代到來光伏材料迎來發(fā)展機遇期

光伏材料產業(yè)深度研究-平價時代到來光伏材料迎來發(fā)展機遇期平價時代到來，光伏材料迎來發(fā)展機遇期碳中和成全球共識，各國大力推動新能源發(fā)展各國推動新能源發(fā)展，光伏產業(yè)發(fā)展獲得政策支持。傳統(tǒng)化石能源的消費會排放大量

的溫室氣體，為實現(xiàn)碳中和目標，各國大力推動新能源發(fā)展。2020

年

12

月，美國國會通過法案，

將太陽能投資稅收抵免(ITC)延長兩年，并為研發(fā)提供額外資金。2020

年

10

月，日本經濟

產業(yè)省公布了《2050

年碳中和的綠色成長戰(zhàn)略》，在海上風能、氫能源、太陽能等

14

個

重點領域，提出了財政預算、稅收、金融、法規(guī)和標準化、國際合作

5

個方面的政策措施。光伏產業(yè)鏈簡介光伏產業(yè)以硅為主線。光伏產業(yè)上中下游包括硅料、硅片、電池片、組件、光伏應用

系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。具體來看，硅片環(huán)節(jié)有輔材金剛線等，電池片環(huán)節(jié)有輔材銀漿、鋁漿等，組

件環(huán)節(jié)輔材有玻璃、膠膜、背板、焊帶、接線盒、鋁邊框及密封膠等，光伏應用系統(tǒng)環(huán)節(jié)

涉及到匯流箱、逆變器、控制器、蓄電池以及支架等。據

CPIA數據，2020

年我國多晶硅

產量39.2萬噸，占全球比重75.2%，硅片產量161.3GW，占比97.4%，電池片產量134.8GW，

占比

82.5%，組件產量

124.6GW，占比

76.1%。光伏發(fā)電成本不斷下降，平價時代到來光伏行業(yè)發(fā)展前景廣闊。與化石能源相比，太陽能具有儲量豐富、利用過程清潔等諸

多優(yōu)點。在全球呼吁控制碳排放的今天，太陽能具有廣闊的發(fā)展前景。據

CPIA估計，到

2025

年，樂觀情況下，全球光伏新增裝機規(guī)模達

330GW，CAGR為

20.5%，保守情況下

光伏新增裝機規(guī)模達

270GW，CAGR為

15.7%；樂觀情況下，我國光伏新增裝機規(guī)模為

110GW，CAGR為

17.9%，保守情況下光伏新增裝機規(guī)模為

90GW，CAGR為

13.3%。相較于其他發(fā)電方式，光伏發(fā)電成本下降明顯。多年來，隨著光伏行業(yè)技術的進步，

相較于其他發(fā)電方式，光伏發(fā)電成本下降明顯。2009-2020

年間，我國光伏發(fā)電成本累計

下降

89.7%。全球光伏地面電站加權平均度電成本也不斷下行，從

2010

年的

0.378

美元

/kWh下降至

2019

年

0.068

美元/kWh，累計降幅達

82.0%。平價項目快速增長，2020

年規(guī)模已超競價項目。隨著光伏發(fā)電效率的快速提升和成

本的穩(wěn)步下降，平價項目快速增長。2020

年

8

月

5

日，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布

2020

年平價光伏、風電項目名單，其中光伏項目

33.05GW。9

月

30

日，國家能源局綜合司公

布光伏競價轉平價上網項目，涉及裝機規(guī)模

8GW。全年平價項目共計

41.05GW，大幅超

過競價項目，或意味著光伏平價時代到來。產能擴張與技術迭代交替發(fā)生，技術迭代可能帶來新的材料需求。光伏行業(yè)發(fā)展的歷

史是不斷降本增效的歷史。當一代技術在光伏行業(yè)開始應用時，各大企業(yè)會紛紛擴產，搶

占市場，從而會影響產品價格，間接影響電站收益。當產能擴張無法滿足降本增效需求時，

新一輪的技術變革會開啟，推動行業(yè)繼續(xù)降本提效，進而帶來產業(yè)鏈相關環(huán)節(jié)的格局變化，

也會帶來新的材料需求。多晶硅：改良西門子法已成主流，三氯氫硅供需偏緊多晶硅主流制備工藝是改良西門子法，市場占比具有絕對優(yōu)勢多晶硅制備工藝分為改良西門子法和硅烷流化床法。當前制備多晶硅的工藝包括改良

西門子法和硅烷流化床法，產品形態(tài)分別為塊/棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法工藝成熟，

是目前制備多晶硅的主流工藝。據

CPIA發(fā)布的《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖》（2020

年版），

2020

年采用此方法生產出的棒狀硅約占全國總產量的

97.2%。顆粒硅雖然相比棒狀硅有

諸多優(yōu)勢，但技術壁壘較高，目前國內僅有保利協(xié)鑫掌握硅烷流化床工藝，預計未來仍以

改良西門子法為主。改良西門子法工藝成熟，已實現(xiàn)閉路循環(huán)。改良西門子法核心是三氯氫硅與高純氫氣

在鐘罩式還原爐內發(fā)生化學氣相沉積反應還原生成多晶硅，該工藝還包括硅粉和氯化氫合

成三氯氫硅、二氯二氫硅與四氯化硅反歧化、四氯化硅冷氫化以及還原尾氣回收。二氯二

氫硅和四氯化硅是還原反應的副產物，反歧化和冷氫化反應實現(xiàn)了副產物的重復利用，實

現(xiàn)了閉路循環(huán)。硅烷硫化床法產品性能優(yōu)良，目前僅保利協(xié)鑫實現(xiàn)規(guī)?；a。硅烷流化床法產品形

態(tài)為顆粒硅，其具有純度高、耗能低、投資少以及利于連續(xù)直拉單晶等諸多優(yōu)點。流化床

法工藝的核心是將硅烷氣體在流化床反應器中直接熱分解為顆粒狀的多晶硅產品。其與改

良西門子法不同的是三氯氫硅先經過歧化反應生成硅烷氣，再將硅烷氣通入流化床中，硅

烷氣受熱分解并在多晶硅晶種上沉積，不斷生長形成顆粒硅從流化床底部排出。目前國內

僅保利協(xié)鑫取得技術突破，實現(xiàn)商業(yè)化生產，行業(yè)整體仍未實現(xiàn)大規(guī)模應用。多晶硅產能持續(xù)增長，三氯氫硅中短期供需偏緊多晶硅價格不斷上升，產能持續(xù)擴張。2020

年

5

月以來，受益于海外產能關停和下

游需求回暖，多晶硅價格一路走高，致密料自

60

元/kg上漲至

236

元/kg，漲幅達

293%。

由于光伏發(fā)電的廣闊發(fā)展前景，多晶硅需求將不斷提升，通威股份、保利協(xié)鑫、新疆大全等一線多晶硅企業(yè)也開啟了擴產之路，若現(xiàn)有擴產計劃全部如期達產，2022

年我國多晶

硅產能有望達到

95

萬噸，較

2020

年增長

126%。三氯氫硅新增產能較少，中短期供需仍偏緊。多晶硅需求的持續(xù)增長帶動原材料三氯

氫硅需求的增長，形成供需錯配，三氯氫硅價格一路上揚，由去年

11

月的

4000

元/噸上

漲至

12000

元/噸，漲幅達

200%。但隨著技術的進步，改良西門子法三氯氫硅單耗會有所

下降，且硅烷流化床法三氯氫硅單耗大幅小于改良西門子法，疊加三氯氫硅擴產周期較長，

擴產收益具有不確定性，導致廠家謹慎選擇擴產計劃，三氯氫硅未來兩年新增產能較少。

我們預測，2021/2022

年三氯氫硅總需求分別為

44.8/51.0

萬噸，供需缺口分別為

4.5/6.3

萬噸，中短期供需偏緊料將持續(xù)。工業(yè)硅行業(yè)開工率維持低位，格局有望向龍頭集中燃料成本占比高，行業(yè)開工率維持低位。工業(yè)硅生產成本包括原材料成本、人工成本

和燃料動力成本，其中燃料動力成本占較大，達

30%，是名副其實的能耗大戶。受限電政

策影響，行業(yè)開工率無法大幅提升，只能維持在

50%-60%之間。下游需求回暖，帶來工業(yè)硅價格提升。工業(yè)硅下游應用包括有機硅、多晶硅和鋁合金

等，其中有機硅是工業(yè)硅最主要的下游應用，截止

2021

年

10

月，其應用占比達

41%，

多晶硅和鋁合金占比大致相同，為

28%。新能源汽車、醫(yī)療消費等需求的大幅增長直接帶

動有機硅需求的增長，光伏需求的增長拉動多晶硅需求的增長，兩者共同拉動工業(yè)硅需求

的增長，疊加限電政策，工業(yè)硅價格大幅提升，截止

12

月

24

日，工業(yè)硅價格達

20840

元/噸，較年初漲幅達

54.3%。需求持續(xù)提升，行業(yè)格局有望向龍頭集中。隨著碳中和政策的推進，光伏裝機量有望

逐年提升，從而帶動多晶硅需求增長，間接拉動工業(yè)硅需求增長。我們預計

2023

年工業(yè)

硅需求達

287.5

萬噸，CAGR為

21.1%。工業(yè)硅生產能耗較大，生產大省新疆、云南陸續(xù)

出臺政策限制工業(yè)硅產能新增，落后產能也將會在政策調控下逐步被淘汰，行業(yè)集中度有

望進一步提升。電池片：技術迭代迅速，HJT電池是未來方向降本提效，電池片技術不斷更新?lián)Q代電池技術不斷向高效路線進化。“降本增效”是光伏行業(yè)發(fā)展的主旋律，作為光伏組

件的核心材料，電池片技術不斷升級。歷史上經歷了單晶代替多晶、P-PERC替代常規(guī)單

晶（Al-BSF）的技術迭代。目前

P-PERC電池轉換效率已接近

24%的理論極限，未來提

升空間有限。為滿足提效需求，各廠商加大了對

N-TOPCon和

N-HJT技術的布局。TOPCon在電池表面制備一層超薄氧化硅和一層高摻雜多晶硅，氧化硅的化學鈍化和多晶硅層的場

鈍化作用可以顯著降低晶硅表面少子復合速率，同時超薄多晶硅層可保證多子的有效隧穿。N-TOPCon本質上是一種

PERC+技術，其可在現(xiàn)有

PERC產線上進行升級改造，通過增

添

LPCVD、硼擴等設備實現(xiàn)轉換效率的較大提升。N-HJT通過引入非晶硅本征薄層來提

升單晶硅的表面鈍化性，使表面復合電流顯著減小，其具有轉換效率高、工藝溫度低、穩(wěn)

定性高、衰減率低、雙面發(fā)電等優(yōu)點，技術具有顛覆性。從

P型

PERC轉向

N-HJT，推動復合膜材料需求提升。HJT電池具有高效率、無光

致衰減、溫度系數低、量產工藝步驟少等優(yōu)點，是光伏電池片未來變革的方向。一旦

HJT電池大規(guī)模應用，相應的膜材料需求也會大幅提升。以

ITO薄膜為例，ITO薄膜制備方法

主要有

PVD磁控濺射工藝和反應等離子體沉積（RPD）工藝。設備和靶材是鍍膜的關鍵，

ITO靶材就是氧化銦和氧化錫粉末按一定比例混合后經過一系列的生產工藝加工成型，再

高溫氣氛燒結(1600

度，通氧氣燒結)形成的黑灰色陶瓷半導體。相較于

P-PERC、N-TOPCon，N-HJT電池工藝流程大幅簡化。N-HJT電池的工藝

流程包括清洗制絨→電池片正反面沉積非晶硅薄膜→電池片正反面沉積

TCO薄膜→印刷

烘干。與

P-PERC、N-TOPCon相比，N-HJT生產工藝大大簡化。P-PERC工藝需要

8-10

道步驟，工藝難點在于氧化鋁鈍化、激光開孔問題。N-TOPCon工藝共有

9-12

道步驟，

工藝難點在于硼擴散、多晶硅沉積。而

N-HJT工藝只需

4

道步驟，工藝難點在于高效制絨

清洗和非晶硅薄膜沉積。從理論上講，工藝步驟的減少可以降低產品的不良率以及人工、

運維等生產成本。價格相對穩(wěn)定，大尺寸電池片享有一定超額利潤電池片價格保持相對穩(wěn)定。電池片和組件處于整個光伏產業(yè)鏈微笑曲線的最低點。不

同于硅料供需偏緊，也不同于硅片廠商因高集中度具有的強議價能力，電池片產能較為分

散，受到上游原材料價格上漲和下游運營商控價的雙重影響。年初以來，受益于終端需求

的復蘇，上游硅片價格經歷了較大的上漲，單晶

210mm硅片從

5.48

元/片上漲至

8.00

元

/片，漲幅達

46.0%，而單晶

210mm電池片價格并未受到多大影響，維持在

1.05

元/W左

右。硅片電池片一體化企業(yè)實現(xiàn)盈利。從利潤角度進行分析，由于上游硅片價格的過快上

漲，疊加電池片受下游控價制約，電池片環(huán)節(jié)基本虧損。根據我們的測算，G1/M6/M10/G12

電池片環(huán)節(jié)虧損分別達到

0.062/0.065/0.026/0.036

元/W。通過疊加上游硅片環(huán)節(jié)的利潤，

一體化企業(yè)才實現(xiàn)盈利，G1/M6/M10/G12

總盈利為

0.078/0.040/0.078/0.078

元/W。

大尺寸電池片享有一定超額利潤。大尺寸電池片具備更高的轉換效率，同時可以降低

非硅成本，從而享有一定的超額利潤。電池片環(huán)節(jié)，相較于

M6

產品，M10/G12

電池片具

有

0.039/0.029

元/W的超額利潤。硅片環(huán)節(jié)，相較于

M6

產品，G12

電池片具有

0.009

元

/W的超額利潤。從硅片電池片一體化來看，相較于

M6

產品，M10/G12

一體化產品具有

0.038/0.038

元/W的溢價。尺寸大型化將持續(xù)推進，電池技術向

TOPCon、HJT轉換大尺寸產品市占率將持續(xù)提升。大尺寸電池片具備更高的轉換效率，同時可以降低非

硅成本。隨著光伏產業(yè)的發(fā)展，硅片制造產線不斷升級，硅片尺寸也不斷大型化。據

CPIA統(tǒng)計數據，2020

年

156.75mm尺寸硅片占比

17.7%，182mm和

210mm尺寸合計占比約

4.5%。隨著產線改造升級，預計

156.75mm尺寸硅片將在

2022

年左右被淘汰，182mm和

210mm在

2021

年市場份額將達到

50%并持續(xù)擴大。電池技術向

TOPCon、HJT轉換。目前

P-PERC電池轉換效率已接近

24%的理論極

限，未來提升空間有限。為滿足提效需求，各廠商加大了對

N-TOPCon和

N-HJT技術的

布局。TOPCon技術可在現(xiàn)有產線上改造升級，投資成本相對較小，預計未來幾年市占率

將會有明顯提升。HJT技術具有轉換效率潛力大、薄片化降本潛力大等諸多優(yōu)點，但受限

于目前投資成本較高，產業(yè)化推進緩慢。未來隨著設備等投資成本的進一步下降，HJT電

池技術市占率有望快速提高，取代

PERC成為第三代電池片技術。ITO靶材有望受益于

HJT電池爆發(fā)HJT電池工藝步驟簡化，TCO薄膜沉積分

PVD/RPD兩種工藝。HJT電池工藝包括

清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積以及絲網印刷四步，其中

TCO薄膜沉積分

PVD/RPD兩種工藝。PVD磁控濺射工藝用被電磁場加速的高能粒子（Ar+）轟擊靶材，

靶材表面原子獲得能量逸出，沉積在襯底表面形成氧化物薄膜。RPD工藝利用等離子體槍

產生氧的等離子體，讓其進入生長腔后，在磁場作用下轟擊靶材，靶材溫度升高后生化形

成蒸汽實現(xiàn)薄膜沉積。目前主流技術路線是用

PVD工藝，相較于

PVD