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光伏設備行業(yè)市場分析

光伏設備研究框架

商業(yè)模式:行業(yè)定性:設備作為工業(yè)投資品是終端需求的“二階導”,

設備環(huán)節(jié)是由下游產能投資驅動的周期成長股;光伏設備的不同之處:

設備技術迭代是推動光伏行業(yè)增效降本的關鍵環(huán)節(jié),較快的迭代周期

使得設備呈現(xiàn)“耗材'屬性。

設備“耗材化”對基本面的影響:成長期:技術迭代拉長設備高景氣的

持續(xù)時間;市場空間及增速:每一輪技術迭代存量設備全部更新,市

場空間更大,新技術變革落地爆發(fā)性極強;競爭格局:技術引領持續(xù)

更新,有先發(fā)優(yōu)勢的頭部企業(yè)具備較強議價權,享受較好格局及超額

盈利。

現(xiàn)狀及展望:當前現(xiàn)狀:光伏行業(yè)仍處于成長階段,短期下游新增裝

機量增速邊際放緩;未來展望:重點關注新技術變革中的結構性成長

機會,把握在新技術中搶占先機的優(yōu)質龍頭公司。

光伏設備:一代技術、一代工藝、一代設備

降本增效驅動光伏技術快速迭代,技術迭代帶來設備持續(xù)升級。硅片

端:N型替代P型、大尺寸、薄片化、半片前置是未來發(fā)展趨勢c其

中大尺寸技術滲透率85%以上,薄片化和半片技術仍在持續(xù)推進;

主要受益設備包括:單晶爐(低氧單晶爐)、切割設備、金剛線(細

線化、鴇絲)。電池端:TOPCon率先放量,中期HJT有望降本放

量,長期鈣鈦礦疊層電池空間廣闊。對應新技術包括:TOPCon

(LPCVD雙插、雙面PEPoly)、HJT(銅電鍍、銀包銅、激光轉印、

OBB)、鈣鈦礦(涂布技術、激光技術);主要受益設備:鍍膜設備、

新技術相關設備等。組件端:多主柵+無主柵+半片技術推動組件設

備更新迭代。組件端新技術屬于被動迭代,主要受硅片端和電池片端

技術推動,包括多/無主柵焊接技術、半片、三分片技術、薄片串焊

技術。主要受益設備:串焊機、激光劃片磯、疊片機等。

光伏設備市場空間:技術迭代帶來增量市場空間

2023年硅片設備市場規(guī)模有所下降,電池片設備空間大幅上升,組

件設備規(guī)模較為穩(wěn)定。2023年光伏新增裝機容量:PV-InfoLink預期

2023年全球新增裝機容量約350GW,Trendforce預期2023年全球

新增光伏裝機量將達到351GW,CPIA預計2023年光伏全球新增裝

機容量約305-350GWo綜合來看,2023年光伏新增裝機容量預計

350GWo硅片設備空間:硅片設備單GW投資約1.5-2億/GW,其

中單晶爐價值量占比約65%-70%,切片機占比約15%,預計

2023/2024/2025年硅片設備市場空間約263/239/188億元。電池片

設備空間:PERC設備單GW投資額約131.5億元,TOPCon設備

單GW投資額約1.5-1.8億元,HJT單GW投資額約3.5-4億元左右,

預計2023/2024/2025年電池片設備市場空間約616/705/800億元。

組件設備市場空間:設備單GW投資額約0.7億元,其中串焊機價值

量占比約35%,預計2023/2024/2025年組件設備市場空間約

220/275/211億元。

硅片設備

硅片設備,N型、大尺寸、薄片化為主要趨勢

硅片設備需求核心驅動力為新增裝機容量,技術迭代主要適應硅片大

尺寸、薄片化趨勢C核心驅動力:新增光伏裝機容量、新技術變革。

大尺寸:166向182、210轉變,目前182己成為主流,并向210

發(fā)展;硅片大尺寸趨勢帶動設備端呈現(xiàn)大尺寸變化。薄片化:N型硅

片硅片已實現(xiàn)120-140pm量產,部分先進企業(yè)中試線量產80pm硅

片,薄片化對設備加工要求更高,以及對金剛線的細線化需求更高。

P型一N型:隨著N型電池片的快速擴產,N型硅片已成為未來趨勢,

硅片N型化對拉晶設備、硅片設備加工精度要求更高。

拉晶環(huán)節(jié):從硅料到硅棒

核心設備:拉晶環(huán)節(jié),單晶爐為核心設備,真空泵作為單晶爐的配套

設備,用于建立真空環(huán)境。核心耗材:拉晶過程中,單晶爐里配套使

用的耗材包括石英生煙、碳碳熱場。當前關注點:主要關注供需,重

點關注石英用煙供應情況、連續(xù)直拉(CCZ)工藝、顆粒硅以及低氧

型單晶爐進展。

拉晶工藝:直拉法是生產硅棒的主要方式

直拉法是生產硅棒的主要方式。拉晶是指在特定環(huán)境下,將多晶硅料

生長成硅體的過程,目前硅棒生產主要以單晶硅棒為主。單晶硅棒主

要采用直拉法或區(qū)熔法;多晶硅棒主要采用鑄錠法形成多晶硅錠.直

拉法:光伏單晶硅棒生產的主要方法。通過石墨電阻加熱,將裝在用

煙中的多晶硅熔化,然后將籽晶插入熔體表面進行熔接,經過引晶、

放肩、轉肩、等徑、收尾等步驟,完成單晶硅棒拉制。優(yōu)點是價格便

宜,可拉制直徑大、生長速率可;缺點是雜質較高。區(qū)熔法:利用熱

能在多晶硅錠一段產生融區(qū),熔接單晶籽晶,通過調節(jié)溫度使得融區(qū)

緩慢上移,生成單晶硅棒。區(qū)熔法不需要使用域煙,產品的純度高,

雜質少,但受生長機制的限制,區(qū)熔法通常用于生產8英寸以下硅棒,

常用做IGBT功率半導體器件硅棒生產。

拉晶設備及耗材:單晶爐是拉晶環(huán)節(jié)的核心設備

單晶爐為拉晶環(huán)節(jié)核心設備,石英用煙、碳碳熱場為主要耗材。直拉

單晶爐:拉晶環(huán)節(jié)主設備,主要由爐體、電器部分、熱系統(tǒng)、水冷系

統(tǒng)、真空系統(tǒng)和僦氣裝置組成。石英珀煙:拉制單晶硅棒的消耗性器

皿,用于盛裝熔融狀態(tài)的硅料,通常需要在一次或幾次拉晶完成后進

行更換,屬于耗材屬性。碳碳熱場:碳碳熱場主要指碳纖維單晶爐熱

場,包括用煙、導流筒保溫筒、加熱器,其中堪堪的作用是承載內層

的石英培煙;導流筒的作用引導氣流,形成溫度梯度,提升硅棒生長

的速率;保溫筒的作用是隔熱保溫,構建熱場空間;加熱器的作用是

提供熱源,熔化硅料。真空泵:用于拉晶過程中建立真空環(huán)境。

切片環(huán)節(jié)設備:切片機為核心設備,金剛線為主要耗材

多線切片機為核心設備,金剛線為主要耗材。多線切片機:切片機是

通過電機驅動工作餛往復運動,工件以給定的速度向下運動,使金剛

石線與切割件保持一定的壓力,通過往復運動的金剛石線達到切割的

目的。金剛線:金剛石線是通過一定的方法將金剛石微粉顆粒均勻地

固結在高強度鋼線基體上制成的,是光伏硅片、藍寶石等硬脆材料切

割過程中所使用的耗材。截斷機、開方機、倒磨機:截斷機是使用金

剛線對硅棒進行截斷、去頭尾的設備;開方機是使用金剛線對硅棒進

行開方加工的設備;倒磨主要用于硅棒外徑滾磨以獲得精確的直徑。

清洗機、分選機:清洗機用于對硅片進行脫膠、清洗;分選機是對清

洗后的硅片會被進行不同等級的篩選。

電池片設備

電池片環(huán)節(jié):光、電損失是影響電池效率的核心因素

PN結是光伏電池的基本結構。光伏發(fā)電原理是利用光生伏特效應,

在PN結上形成電位差。P型電池是在P型硅片里面摻入磷元素(擴

磷)形成PN結,N型電池是在N型硅片中摻入硼元素(擴硼)形成

PN結。光學損失和電學損失是影響光伏電池轉換效率的兩大因素。

光學損失:1)電池前表面太陽光反射損失;2)金屬柵線遮擋太陽光

損失。電學損失:1)電子空穴復合損失:復合速率越低,電池效率

越高;2)電阻損失:包括串聯(lián)電阻損失(硅片基體電阻、擴散方塊

電阻、柵線電阻和接觸電阻),并聯(lián)電阻損失(硅片雜質過多,硅片

邊緣刻蝕),并聯(lián)電阻越大越好,串聯(lián)電阻越小越好。減少光學損失

和電學損失是光伏電池片技術迭代的核心邏輯。減少光學反射損失方

法:制絨、增加減反射膜(通常為氮化硅)、改進金屬柵線電極形狀。

降低電學損失方法:1)降低電子空穴復合速率:沉積鈍化層、增加

鋁背電場、淺結設計;2)降低電阻損失:邊緣刻蝕增加并聯(lián)電阻、

SE局部高摻雜降低串聯(lián)電阻。

電池片環(huán)節(jié)趨勢:產業(yè)當前從PERC轉向TOPCon、HJT階段

產業(yè)當前從PERC轉向TOPCon、HJT階段。從產業(yè)化看,電池片

經歷了從ALBSF到PERC,目前正向TOPCON、HJT轉變。2015

年之前,主流電池是鋁背場電池(AI-BSF),目前基本已被淘汰;

2016年,PERC電池技術逐步替代AI-BSF,成為市場主流電池技術,

但其轉換效率已接近上限。目前N型電池成為未來電池發(fā)展的主要

方向。N型電池主要類型有TOPCON、HJT、舊C。從研究方向看,

鈣鈦礦疊層電池為前沿研究方向。鈣鈦礦電池是將ABX3作為吸光層

制成的薄膜型太陽能電池。鈣鈦礦電池能有效地利用紫外和藍綠可見

光,晶硅電池可以有效地利用紅外光。將鈣鈦礦與HJT、舊C等晶硅

電池疊層,可以更高效吸收光譜,進一步提升光伏電池轉換效率。

TOPCon技術變革:LPCVD雙插、雙面PE-POLY

LPCVD雙插、雙面PE-POLY或將成為TOPCon下一個技術變革點。

PECVD路線占比約53%,占比最高:目前在建+在產的TOPCon產

能中,43%的廠商選擇了LP,主要用戶為晶科和捷泰;PECVD路

線占比約53%,主要廠商包括潤陽、沐邦、通威和天合;另有4%客

戶選擇了PVD。TOPCon激光SE技術已實現(xiàn)大幅突破,有望進一

步提高TOPcon效率:激光SE技術相較TOPCon二次硼擴工藝簡

單、成本低,且能夠進一步提高效率。目前TOPCon提效大約在0.2%,

未來有望提高到0.4%,預期TOPCon激光SE技術有望快速發(fā)展,

成為TOPCon技術標配。LPCVD雙插、雙面POLY是未來主要技術

革新點:LPCVD雙插能夠在提高產能的同時減輕繞鍍,目前晶科、

捷泰、正泰正在快速導入;雙面PE-POLY有望進一步提高TOPCon

效率0.5%—1%,目前已有廠商在進行布局,預期明年有望推向市場。

鈣鈦礦:提高穩(wěn)定性,大面積制備是當前難點

提高穩(wěn)定性,大面積制備鈣鈦礦電池是當前難點。穩(wěn)定性弱、難以大

面積制備是制約鈣鈦礦電池產'業(yè)化主要原因。穩(wěn)定性弱主要系鈣鈦礦

是離子型的晶體,內部缺陷較多,離子在內部擴散導致性能下降,整

體穩(wěn)定性和電池壽命較弱;難以大面積制備主要系:1)電池面積增

加后,鈣鈦礦電池串聯(lián)電阻增長明顯;2)鈣鈦礦層大面積制備均勻

性較差,目前主要有溶液涂布法和真空鍍膜法。狹縫涂布為目前鈣鈦

礦層制備主流方法。溶液涂布是將液態(tài)涂布物質涂到基底上,通過干

燥固化形成鈣鈦礦層,包括狹縫涂布、刮刀涂布、超聲噴涂和噴墨打

印,其中狹縫涂布為目前主流量產方式。該方法優(yōu)點是成本低、設備

兼容度高、原料利用率高,缺點是大面積制備均勻性較差。真空鍍膜

能夠解決均勻性問題,目前仍有難度需要突破。真空鍍膜是在高真空

環(huán)境下將靶材以氣相的形式沉積到基底,形成鈣鈦礦層,包括蒸發(fā)鍍

膜、磁控濺射鍍膜(PVD)、等離子源鍍膜(RPD),目前蒸鍍法

為主流方法,該方法的優(yōu)點是大面積制備均勻性好,缺點是目前設備

成本高,鍍膜速率低,備對于鈣鈦礦層配方調整的兼容度低、目前效

率記錄低于溶液法。

組件設備

組件工藝及設備:串焊機為核心設備,價值量占比約30%+

組件設備價值量:組件設備投資額約0.65億元/GW,其中串焊機、

層壓機設價值量占比較高。

組件設備技術趨勢:多主柵、無主柵技術趨勢明顯

組件環(huán)節(jié)呈現(xiàn)多主柵、無主柵的技術發(fā)展趨勢,對應帶動設備更新迭

代。無主柵:取消傳統(tǒng)的主柵,用銅絲焊帶直接連接細柵,達到匯集

電流、連接電池片的目的。驅動力:降低銀漿耗量是

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