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（1）降低LCOE、電池片盈利規(guī)律驅(qū)動行業(yè)追求降本增效

度電成本（LCOE）下降是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵推力。我國光伏行業(yè)發(fā)展早期以出口為主，內(nèi)需較少；隨著技術(shù)進(jìn)步，度電成本持續(xù)下降，政府通過補貼等政策啟動國內(nèi)市場，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展；全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展加速了行業(yè)降本增效，成本下降至一定水平后，政府實施退補促進(jìn)行業(yè)通過市場化機制實現(xiàn)平價上網(wǎng)。在這一過程中，LCOE始終是關(guān)鍵指標(biāo)。

2011年之前，受到技術(shù)、規(guī)模等限制，我國光伏發(fā)電成本高昂，經(jīng)濟性相對火電無競爭力，電站運營商的裝機意愿低，光伏電池以出口為主，2010年，我國的光伏電池產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的50%，出口比例高達(dá)95%。

隨著電池的光電轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提高，度電價格由2009年的1.7元下降至2011年的1.2元，我國通過制定標(biāo)桿上網(wǎng)電價，快速啟動國內(nèi)光伏市場，光伏發(fā)展進(jìn)入過渡期。同時政府出臺補貼政策，對于光伏電站標(biāo)桿上網(wǎng)電價高出當(dāng)?shù)厝济簷C組標(biāo)桿上網(wǎng)電價（含脫硫等環(huán)保電價）的部分，通過可再生能源發(fā)展基金予以補貼，使得光伏裝機量快速增長，國內(nèi)累計光伏裝機量從2013年的17.45GW增至174.46GW，CAGR達(dá)到58.48%。

需求快速擴大促使行業(yè)技術(shù)進(jìn)步速度和成本下降速度均超出預(yù)期，光伏發(fā)電標(biāo)桿電價下降速度加快，2018年發(fā)改委出臺“531”新政，意味著光伏行業(yè)進(jìn)入全面退補的平價時期。當(dāng)前光伏的綜合電力成本依然高于火電（考慮調(diào)峰），尤其是在用電需求高的東部地區(qū)，行業(yè)降本增效依然是主旋律，且LCOE下降能夠增強電站運營商的盈利能力，經(jīng)濟性是其裝機的核心動力。


電池片的盈利規(guī)律促使廠商不斷探索更高效的技術(shù)以獲得高溢價。電池片的生產(chǎn)相對流程化，企業(yè)間產(chǎn)品的差異較小，技術(shù)壁壘主要在于設(shè)備端。因此，行業(yè)存在明顯的后發(fā)優(yōu)勢，后來者可以在技術(shù)路徑確定后購買設(shè)備快速進(jìn)入行業(yè)。先進(jìn)入者的盈利便呈現(xiàn)脈沖化，在新技術(shù)的規(guī)?；A段享有高溢價，但很快就因有更多進(jìn)入者而下降，如通威股份的單晶硅電池毛利率在PERC量產(chǎn)初期逐漸上升，但在大規(guī)模放量的2020年和2021年大幅下滑。這一規(guī)律促使廠商通過生產(chǎn)更高效的電池片提價、降低生產(chǎn)成本等方式，保持一定盈利水平，且當(dāng)電池片價格呈現(xiàn)下降趨勢時，技術(shù)迭代速度會更快。

（2）硅片和設(shè)備是降本主要方式，N型電池是增效必經(jīng)之路

降本主要體現(xiàn)為硅片的大尺寸、薄片化以降低硅成本，設(shè)備及耗材的國產(chǎn)化以降低非硅成本。

大尺寸：新一代技術(shù)路線尚不明確時，企業(yè)不約而同地選擇通過增加硅片尺寸增大組件接觸太陽面積、獲得更高的發(fā)電效率，從而降低度電成本。據(jù)山東電力工程咨詢院有限公司測算，相比166硅片，210硅片的支架成本減少了25%，核算到度電成本上，最多可以降低0.1元/w。此外，210硅片的組件在土地占用面積、樁根數(shù)上都有一定的優(yōu)勢。2021年，158.75mm和166mm尺寸占比合計達(dá)到50%；166mm是現(xiàn)有電池產(chǎn)線可升級的最大尺寸方案，因此將是近2年的過渡尺寸；182mm和210mm尺寸合計占比由2020年的4.5%迅速增長至45%，未來將繼續(xù)擴大。


薄片化：2021年硅片、電池片的擴產(chǎn)產(chǎn)能逐步落地，而硅料環(huán)節(jié)擴產(chǎn)速度較慢，導(dǎo)致硅料供不應(yīng)求，價格不斷上漲，11月漲至高點272元/千克后高位震蕩。部分廠商通過減薄硅片厚度，緩解成本壓力，推動了硅片的薄片化進(jìn)程，如隆基報價的單晶硅片厚度下降速度自2020年以來明顯加快，目前已降至160μm。硅片的薄片化與N型電池的市場化是相輔相成的，PERC的硅片厚度在160~175μm之間，若進(jìn)一步減薄，鋁背場的應(yīng)力將導(dǎo)致硅片發(fā)生隱裂；TOPCon目前的主流厚度為150~155μm，HJT的實驗室批量在110~120μm之間，極個別的廠家能做到90μm左右?？偨Y(jié)來說，TOPCon和HJT等N型電池更適合薄片硅片，分別能夠節(jié)省約20μm、60μm的厚度。且N型電池成本較高，薄片化有利于其降低成本、提高經(jīng)濟性。


設(shè)備、耗材國產(chǎn)化：PERC、TOPCon、HJT等電池在發(fā)展早期，關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備都由海外廠商壟斷，產(chǎn)線投資額相當(dāng)高。隨著國產(chǎn)廠商取得突破、逐步具備整線供應(yīng)能力，當(dāng)前海外企業(yè)已經(jīng)基本退出我國市場，設(shè)備投資額下降速度不斷超預(yù)期，帶來LCOE的下降。耗材方面，N型電池相較P型電池的耗材增量主要是銀漿，由于N型電池的背光面亦需要通過銀漿來實現(xiàn)如P型電池正面的電極結(jié)構(gòu)，且N型電池的正面發(fā)射極需要使用更多銀漿，才能實現(xiàn)量產(chǎn)可接受的導(dǎo)電性能，因此，N型電池對銀漿的需求量高于P型電池。P型電池的正銀國產(chǎn)化率近年來顯著提升，2020年為50%，預(yù)計2021年達(dá)到55%，但N型電池所需的銀漿技術(shù)門檻更高、國產(chǎn)化率低，約20%左右，海外的日本京都電子能夠提供成熟N型銀漿，此外賀利氏、LG、Namics、杜邦也有比較成熟的產(chǎn)品。因此在不改變效率的同時降低銀漿耗量、提高國產(chǎn)化率成為降本的另一關(guān)鍵方向。

提效主要體現(xiàn)為技術(shù)路徑的切換。當(dāng)前P型電池逐步逼近理論效率極限，N型將成為下一代主流技術(shù)。P型電池主要包括BSF和PERC，原材料為摻雜硼元素的P型硅片；N型電池主要包括PERT、TOPCon、HJT、IBC等，原材料為摻雜磷元素的N型硅片。得益于單晶硅片的大規(guī)模推廣，設(shè)備國產(chǎn)化率快速提升等，PERC電池技術(shù)自2017年起得以迅速推廣和應(yīng)用，成為目前主流組件廠家普遍使用的電池技術(shù)。然而PERC產(chǎn)線的量產(chǎn)效率已經(jīng)達(dá)到23%+，逼近24.5%的理論極限效率，未來提升空間有限，且提升難度極大，成本下降也速度也有所放緩。與此同時，N型電池片技術(shù)正在快速發(fā)展，相對P型電池，N型電池的少子壽命高，無光致衰減，弱光效應(yīng)好，溫度系數(shù)小，能夠達(dá)到更高效率。因此，N型電池有望接替P型電池，成為下一代主流技術(shù)。其中，又以TOPCon和HJT為目前的關(guān)注焦點。


TOPCon電池：TOPCon電池的正面與PERC電池沒有本質(zhì)區(qū)別，核心技術(shù)是背面的隧穿氧化層鈍化接觸技術(shù)（Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon），制備流程大致為：在PERC電池制備工藝的基礎(chǔ)上，在電池背面制備一層超薄隧穿氧化硅，然后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成鈍化接觸結(jié)構(gòu)。

HJT電池：HJT電池與其他電池差異較大，常規(guī)太陽能電池的P-N結(jié)是由導(dǎo)電類型相反的同一種材料（即晶體硅）組成的，屬于同質(zhì)結(jié)電池，而HJT電池的P-N結(jié)是由兩種不同的半導(dǎo)體材料（即晶體硅和非晶硅）組成的，因此也被稱為異質(zhì)結(jié)電池（heterojunction，HJT）。HJT的制備流程大致為：N型單晶硅片經(jīng)過清洗制絨后，在正面依次沉積本征非晶硅薄膜和P型薄膜形成P-N結(jié)，在背面依次沉積本征非晶硅薄膜和N型薄膜形成背表面場，然后在兩側(cè)沉積透明導(dǎo)電薄膜（TCO），最后通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)形成雙面電極，構(gòu)成具有對稱結(jié)構(gòu)的HJT電池。

整體來說，TOPCon與HJT實現(xiàn)效率提升的方式都是通過鈍化，降低多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的表面復(fù)合速率，不同的是TOPCon通過隧穿氧化層實現(xiàn)，HJT通過沉積非晶硅薄膜實現(xiàn)，方式的差異導(dǎo)致了各自工藝的差別，從而導(dǎo)致兩者商業(yè)化成本的差值。


N型組件效率更高，能夠攤薄初始投資和運營費用，進(jìn)而降低LCOE。LCOE包括初始投資和運營費用，其中初始投資由組件成本、系統(tǒng)（BOS）成本、開發(fā)成本組成，運營費用主要指土地租賃費用和運維成本。高功率、效率的組件在全生命周期內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的發(fā)電量輸出，攤薄BOS成本及運營費用，有效降低LCOE。以晶科的182-N型-605W組件和210-P型-660W組件為例，前者由于尺寸優(yōu)勢，所需的支架數(shù)目、線纜成本和租賃費用均有下降，使得BOS成本下降近1.18%，而在全年發(fā)電量上高于后者約12096MWh。


原標(biāo)題：為何光伏行業(yè)技術(shù)路線不斷迭代？