掃描關注微信
編者按：未來，全球光伏產業(yè)將持續(xù)快速發(fā)展，需求增長、技術更新、產能更替上升的過程將持續(xù)進行。目前N型電池、準單晶電池等技術已進入小規(guī)模量產階段，而HJT、IBC等下一代電池技術則仍處于產業(yè)化技術儲備階段，未來有望成為新的主流。
一. 光伏技術升級催化新一輪產能建設，關注電池片設備投資機遇
一. 光伏技術升級催化新一輪產能建設，關注電池片設備投資機遇
1. 新技術催生新產能，提效降本初衷不改
近年來，光伏產業(yè)化技術發(fā)展迅速，各個環(huán)節(jié)均有技術更新。例如，多晶硅料環(huán)節(jié)冷氫化技術通過循環(huán)利用副產品制造生產原料，大幅降低工藝能耗及成本;硅片環(huán)節(jié)金剛線切割替代砂漿線，降低單片成本的同時提升產能;電池片環(huán)節(jié)PERC 技術降低光電損失，細柵線提升電池片有效受光面積，提升電池片發(fā)電效率;組件環(huán)節(jié)半片技術減少遮擋電量損失，雙面技術利用光伏組件背面發(fā)電，提升光伏電站發(fā)電收益。此外，諸如多晶硅的顆粒硅技術，電池片的HJT、IBC、黑硅等技術或工藝，均在不斷更新現有產線的生產工藝。光伏產業(yè)的技術革新正處于前所未有的高速發(fā)展階段。
新技術、新工藝帶來的是更低的產能建設成本、更高的生產效率、更優(yōu)的產品性能。我們觀察光伏產業(yè)終端產品光伏組件的價格，由2015年初的3.85 元/W 到2018年底的1.51 美元/W，前后價格降幅超過60%:光伏組件的價格之所以能夠擁有如此降幅，產業(yè)化新技術帶來的降本增效功不可沒。由于市場需求提升，價格持續(xù)下行，新技術、新工藝的不斷積累，光伏產業(yè)在過去十數年中歷經多輪產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的產能擴張，我們認為，這其中產業(yè)技術升級起到了重要的催化作用。
2. 電池片產能擴張正當時，拉動設備市場需求超百億
隨著光伏系統(tǒng)建設成本的逐步降低，終端光伏市場新增裝機規(guī)模不斷提升，帶來對電池片產能的擴大需求。我們參考PV Infolink 數據對全球光伏電池片產能增長的情況進行統(tǒng)計和預估，預計2019-2020 年全球光伏電池產能將分別達到175GW、187GW，較上一年分別提升10.76%、6.86%。
另一方面，從單位產能的投資成本來看，我們統(tǒng)計了國內部分電池片生產廠商的擴產信息，可以發(fā)現近年來光伏電池單位產能的投資成本下降趨勢顯著，當前已降至每GW 產能投資金額4.95 億元，其中設備投資占到總投資的70%- 80%，約為3.5-4 億元/GW。產能成本的降低帶來產品價格競爭力的提升，早期高成本產能如缺乏升級改造，則將面臨部分產能退出的情況。
我們對單位產能投資的建設成本進行拆分。由于近兩年擴建的產能以單晶和PERC 電池片為主，包括對既有單、多晶產能的PERC 化改造，我們將設備市場空間分為涉及PERC 新增工序的設備以及傳統(tǒng)工序設備，其中PERC新增工序設備和傳統(tǒng)工序設備中的絲網印刷設備占單位新建產能投資額的比重較大，分別達到0.84 億元/GW 和0.58 億元/GW，國內設備供應商中包含多家上市公司，如:捷佳偉創(chuàng)、帝爾激光、邁為股份等，相關投資機會值得關注。
再看相關市場空間的情況。根據PV Infolink 對全球電池片產能增長的預測及我們的統(tǒng)計分析，我們預計:2018- 2020 年全球晶硅電池產能增加分別為26.6GW、28.4GW 和13.2GW;2018-2020 年全球PERC電池產能增加分別為39.8GW、50.9GW 和26.1GW(注:PERC 產能增加包括新建PERC 產能和原產能升級PERC兩種情況，故產能增長較快)。我們測算，上述產能增加與升級將對應2018 年、2019 年光伏電池制造設備市場空間121 億元、129 億元，拉動設備需求空間超百億。
二. 全球電池PERC化進程開啟，拉動設備市場需求超百億
1. Perc 技術顯著提升光伏電池轉換效率
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)電池，全稱為“發(fā)射極和背面鈍化電池”，是從常規(guī)鋁背場電池(BSF) 結構自然衍生而來。常規(guī)BSF電池由于背表面的金屬鋁膜層中的復合速度無法降至200cm/s 以下，致使到達鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的局限性;而PERC技術通過在電池背面附上介質鈍化層，可以較大程度減少這種光電損失，從而提升光伏電池1%左右的光電轉換效率。
相比常規(guī)BSF電池的工藝流程，PERC 電池的工藝流程新增了兩道重要工序:1)背面鈍化層沉積，2)背面開槽。如上文所述，背面鈍化層沉積工序主要通過沉積方式在電池背面形成介質鈍化層，并加覆一層保護膜，兩者形成層疊以減少電池背面的光電損失;背面開槽工序則主要對上述鈍化層疊進行開槽，除去背面鈍化層疊的5-10%，以建立電池硅基與金屬鋁的接觸通道。此外，對于采用激光邊緣隔離處理工藝的生產線，需要增加一個化學濕式工作臺進行背面拋光，但由于該激光邊緣隔離處理工藝應用較少，且優(yōu)化該工序不涉及設備新增，故在此不作贅述。
下面介紹一下背面鈍化工藝、背面開槽工藝的主流設備和技術:
1)背面鈍化設備:背面鈍化設備是實現PERC 工藝的主設備，其技術方案主要有PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)、ALD(原子層沉積)兩種，其他技術方案如APCVD、濺射法(Sputtering)等則應用較少。PECVD 的優(yōu)勢在于能夠將鈍化層和保護膜在同一系統(tǒng)中進行沉積，且沉積速率更高，成本和單位時間產量均具有優(yōu)勢;ALD 則形成沉積膜的性能更優(yōu)，同時前驅體消耗量更低。目前應用PECVD 技術的廠家更多，約占全部廠家的67.5%，未來隨著ALD 技術的進一步成熟，其性能優(yōu)勢將逐步顯現，滲透率也將逐步提升。
2)激光消融設備:在光伏電池的生產過程中，激光加工技術廣泛應用于消融、切割、刻邊、摻雜、打孔等工藝，PERC 電池生產工藝中則利用激光消融技術進行對背面鈍化層疊的圖形化開槽，可以確保PERC 電池工藝的高品質和效率，核心設備為激光消融設備。
PERC技術對光伏電池轉換效率提升顯著。據《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖》統(tǒng)計和預測:2018 年我國BSF-P型單晶、PERC-P 型單晶電池的平均效率分別為20.6%、21.8%，P 型單晶電池應用PERC 效率提升約為1.2%;2018 年我國BSF多晶黑硅、PERC 多晶黑硅電池的平均效率分別為19.2%、20.3%，多晶黑硅電池應用PERC效率提升約為1.1%。未來，我國P 型單晶電池將全面應用PERC技術，至2025 年平均效率預計達到23.0%，相應2025年我國PERC 多晶黑硅電池的平均效率則預計達到21.6%。以上數據均為《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖》對市場平均水平的統(tǒng)計和預測，龍頭企業(yè)的電池轉換效率領先行業(yè)水平，例如:隆基股份已于2019年1 月16 日率先達到單晶電池24.06%的光電轉換效率，創(chuàng)造了量產光伏電池效率的新紀錄。
2. PERC 高效電池經濟性顯著，市場滲透率預計快速提升
PERC高效組件占據領跑者項目主流地位，為目前國內光伏市場標桿。據中電投電力工程有限公司統(tǒng)計數據，在已經實施的第三批領跑者項目中，PERC 高效組件的應用占比達到87.15%;而根據廣東愛旭科技的估計，第四批領跑者項目中PERC 高效組件的應用占比將達到85%，維持較高的滲透率水平。
在實際應用中，PERC高效組件能夠為光伏項目帶來更高的投資收益，具有明顯的經濟性優(yōu)勢。據隆基股份項目測算，將275Wp多晶組件和315Wp 單晶PERC 組件進行項目經濟性對比，315Wp 單晶PERC 組件的項目全投資收益率達到17.88%，顯著高于275Wp 多晶組件的項目收益率17.11%，收益率提升主要來源于高轉換效率、低衰減帶來的全周期發(fā)電量提升。
從全球市場來看，據PV Infolink 統(tǒng)計及預測數據，2017-2023 年全球光伏組件出貨量中，PERC 組件的占比將持續(xù)提升，從2017年的13%上升到2023 年的74%，其中2019年全球PERC 組件出貨量占比約為56%。我們根據中國光伏行業(yè)協(xié)會數據進行預估，2019 年國內PERC組件出貨量約為22.5GW，占到全球PERC 組件出貨量約31.75%，同比增長34.89%;2019 年海外PERC組件出貨量約為40.5GW，同比增長約123%，需求增長迅速。據我們向多家組件廠商調研了解，目前海外客戶訂單多以PERC 為主，全球組件PERC化趨勢不斷凸顯。
3. PERC 產能加速提升，2019 年對應設備市場增速超 30%
在全球光伏組件PERC化趨勢推動下，電池廠商紛紛布局PERC電池產能，包括原有產能的PERC化升級和新增PERC產能。我們統(tǒng)計國內13 家主要電池生產廠商的產能情況，截至2018 年底13 家企業(yè)PERC電池產能合計約為41.4GW/年，較2017年PERC 產能提升26.1GW/年;2019 年上述13 家企業(yè)的PERC產能將繼續(xù)提升至71.2GW/年，新增PERC 產能約29.8GW/年?？梢钥吹剑?018-2019 電池廠商PERC 產能提升迅速，由此帶動PERC電池生產設備市場需求提升。
我們對全球電池片的產能和PERC 滲透率進行估測，預計2018-2020 年全球PERC電池片產能分別達到71.8GW、124.7GW、150.8GW。由于當前光伏產業(yè)技術更新步伐迅速，落后產能受到新增產能出貨量擠壓將產生較為迅速的產能更替過程，我們以4 年為一個產能周期，預計2019年全球PERC 電池產能增長將達到53GW/年，根據PERC工序新增設備當前的單位投資額0.85 億元/GW，預計2019年PERC專用設備的市場空間將達到42.7億元，同比增長約33%。
三. 核心工序絲網印刷設備受益晶硅電池產能提升
1. 絲網印刷工序是晶硅電池片制造過程的管控核心
絲網印刷工藝是光伏電池生產過程中的管控核心。光伏電池的生產過程是將硅片制成能夠實現“光生伏特”效應的光伏電池，對于下游應用端的產品性能、成本等關鍵指標影響重大。我們大致將光伏電池片的生產過程分為兩個工序環(huán)節(jié):1)前序工序，主要為硅片的工藝處理環(huán)節(jié);2)后序工序，主要為硅片制成電池片環(huán)節(jié)，工藝流程包括柵線印刷、燒結和測試分選等，其中柵線印刷的主要工藝處理方法就是絲網印刷。絲網印刷是電池片生產過程中的工藝管控核心，匯集了整個電池片生產線約一半的工藝人員。一般來說，整個電池片生產工藝的提升和驗證，都從絲網印刷環(huán)節(jié)開始，可見絲網印刷工序在電池片生產過程中的重要性。
絲網印刷工藝的核心設備為絲網印刷機，配套設備包括:自動上片機、紅外線干燥爐、自動緩存機、自動翻片機、自動冷卻機等。
絲網印刷設備的競爭力主要體現在兩個方面:印刷質量和印刷速率，具體如下:
1)印刷質量方面:關鍵在于印刷精度的提升，標志性突破為實現二次印刷。如前文所述，光伏組件的轉換效率提升是光伏系統(tǒng)建設成本下降的關鍵因素。在絲網印刷環(huán)節(jié)中，所印刷的電極柵線(光輻射面)寬度越細，則硅片接收光輻射的面積就越大，光生電流就越多，電池片的光電轉換效率也就越高;同時，為消除柵線變細后帶來導通性降低的問題，則需要相應增高電極柵線的高度，從而降低柵線電阻率。傳統(tǒng)絲網印刷工藝在印刷柵線高度方面存在局限性，主要受到漿料流變性和絲網網版膜較厚等因素的制約;二次印刷技術則通過在第一層漿料的基礎上，在相同位置進行第二次印刷，從而實現柵線高寬比的合理最大化，提升電池片的光電轉換效率。二次印刷工藝對印刷精度的要求較高，兩次疊印的偏移度需要控制在1μm 以內，需要實現硅片和印刷頭的精準定位。
除印刷精度外，印刷質量還體現在碎片率、均勻度等指標。印刷碎片率主要指由于硅片厚度差異等原因可能造成印刷壓力不穩(wěn)定，從而造成爆網、硅片碎裂等現象;印刷均勻度主要指柵線印刷的均勻度，與印刷壓力、速度等的控制均緊密相關，均勻度高的印刷柵線導通性較好，相應電池轉換效率也更高。
2)印刷速率方面:指單位時間內電池印刷出片的速率，高印刷速率能夠降低光伏電池產能的單位投資。這里值得一提的是雙頭雙軌絲網印刷設備，該類設備利用諸如“錯位布局”、“背靠背”等方式將兩條印刷線有機結合，配以雙通道絲網印刷機，實現兩條印刷線空間布局“合二為一”、生產過程“互不干擾”的效果，雙線較單線占地面積無明顯增加，極大釋放了生產車間的空間面積，降低單位產能的用地成本;同時，兩條印刷線的機架和部分電器部件可以共用，能夠進一步降低印刷設備的用料成本，是高效集成控制實現生產效率提升的典型體現。
國際上主流的光伏電池絲網印刷設備提供商有Applied Materials 旗下的Baccini公司、德國ASYS 公司和英國DEK 公司;國內設備廠商雖然起步較晚，但目前在技術上也不斷趨于成熟，主要廠商包括邁為股份、東莞科隆威。經過多年工藝積累和技術追趕，目前國產絲網印刷設備在印刷速率、印刷精度、碎片率等指標方面已經達到甚至超越以Baccini為代表的海外廠商，例如:邁為股份主營產品的印刷速率已能夠達到單軌2,750 片/小時，雙軌5,500 片/小時，印刷精度達到±5μm 3σ，碎片率小于0.1%;而海外供應商以Baccini為代表，新產品的印刷速率為雙軌5,000 片/小時，印刷精度達到±6.25μm 3σ，碎片率小于0.2%，加之國產絲網印刷設備的價格較國外廠商產品低10-20%，國產絲網印刷設備的競爭力可見一斑。
據2018年上半年數據，國產邁為股份絲網印刷設備在國內增量市場的份額(按訂單)已達到90%，基本完成在國內市場的進口替代。目前，邁為等國產廠家正進一步對印度、越南、泰國、馬來西亞等新興光伏市場進行設備出口。
2. 2019 年絲網印刷設備需求保持旺盛
隨著光伏行業(yè)電站投資單位成本的不斷下降，光伏電站新增裝機容量進一步得到釋放，向上拉動組件、電池片產能的持續(xù)擴張。尤其是近年來，由于硅片、電池工藝的進一步升級帶來成本下降和效率提升，單晶電池從中受益更為顯著，加之高效組件在光伏電站投資收益方面優(yōu)勢的不斷凸顯，單晶電池取代多晶電池成為市場主流的趨勢越來越明顯。
在上述趨勢的推動下，光伏電池生產廠商紛紛開始了新一輪產能的迭代更新。特別是國內電池廠商，由于生產技術和成本優(yōu)勢的進一步凸顯，全球新增光伏電池產能開始加速向國內集中。我們統(tǒng)計2018-2019 年國內主要電池片生產廠商的擴產計劃，擴產總量約為34.6GW/年。根據調研情況，我們估計上述擴產產能約占國內擴產總量的85%，2018-2019 年國內電池片擴產增量約為41GW/年，約占全球擴產規(guī)模的74%。
作為光伏電池制造的核心環(huán)節(jié)之一，絲網印刷環(huán)節(jié)的設備需求相應受到拉動。一方面，由于2018-2019 年光伏電池產能的新一輪擴張，新建電池產能必然對絲網印刷線產生大量需求;另一方面，考慮到光伏絲網印刷線的平均壽命在5-7 年左右，隨著光伏行業(yè)生產技術的高速發(fā)展，部分早年投入生產的絲網印刷線都面臨更新換代。據此，我們對絲網印刷設備的市場規(guī)模初步進行估計，可以看到2018-2019 是光伏電池絲網印刷設備的需求高峰，利好設備供應商業(yè)績的釋放。
四. 光伏電池技術儲備豐富，優(yōu)質設備公司有望受益下一代技術催化
綜上所述，我們認為，光伏產業(yè)受市場需求、技術更新等因素的驅動，產業(yè)鏈規(guī)模將持續(xù)擴張。本輪光伏電池產能擴建，拉動百億級制造設備市場，包括新技術工藝、傳統(tǒng)技術工藝在內的設備廠商均從中獲益，相關企業(yè)業(yè)績有望大幅增長。在細分領域中，我們優(yōu)先重點關注PERC 工藝新增設備、核心工藝絲網印刷設備的供應商:捷佳偉創(chuàng)、帝爾激光，邁為股份等。
未來，全球光伏產業(yè)將持續(xù)快速發(fā)展，需求增長、技術更新、產能更替上升的過程將持續(xù)進行。目前N 型電池、準單晶電池等技術已進入小規(guī)模量產階段，而HJT、IBC 等下一代電池技術則仍處于產業(yè)化技術儲備階段，未來有望成為新的主流。在新的光伏技術產業(yè)化周期中，上述國內光伏設備龍頭因在技術領域耕耘深厚、厚積薄發(fā)，將成為國內光伏產業(yè)攻克難關的中堅力量，并有望提前布局、引領變革，充分受益新到來的產業(yè)機遇，未來成長性值得長期關注。
寧德時代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...