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复盘PERC发展历程推演设备未来图景(完整文档)

时间:2022-06-25 12:45:02

下面是小编为大家整理的复盘PERC发展历程推演设备未来图景(完整文档),供大家参考。

复盘PERC发展历程推演设备未来图景(完整文档)

 

  目录

  一、

 前言:从异质 结 电 池 的产业化开始说起

 ................................................................................................................ 4 二、

 追本溯源,复盘

 PERC 电池十年发展历程

 ........................................................................................................... 5 (一)源起( 1989-2012 ):

 PERC

 电池诞生于上世纪八十年代, 2012

 年 “863 ”专项推动国内产业化进程

  ................... 5

 (二)萌芽( 2012-2014 ):

 PERC

 电池实现初步量产,核心设备供应以国外厂商为主

  ................................................... 6

 (三)成长( 2014-2017 ):

 PERC

 电池投资吸引力凸显,国产设备供应商崭露头角

  ..................................................... 11

 (四)爆发( 2018-2019 ):高收益引爆

 PERC

 产能投资需求,国产设备俨然成为行业主流

  ........................................ 21

 三、

 以 以

 PERC 电池发 展 经验为本,予异质 结 电 池 设备投资以启示

 ......................................................................... 28 (一)试验产能规模有限,规模化量产尚需过渡时间

  ...................................................................................................... 28

 (二)多维度降本提效有望打开电池利润空间,推动电池产能扩张和设备放量

  ........................................................... 31

 (三)技术从少数厂家对外逐渐形成扩散,技术领先产业链龙头企业优势明显

  ........................................................... 32

 (四)进口替代为大势所趋,国内设备厂商不断弥合技术差距

  ....................................................................................... 33

 (五)参考

 PERC

 产能的扩产数据,异质结电池设备市场规模空前广阔

  ....................................................................... 36

 四、投资建议

 ................................................................................................................................................................... 38 五、风险提示

 ................................................................................................................................................................... 40 插图目录

 ........................................................................................................................................................................... 41 表格目录

 ........................................................................................................................................................................... 42

 一 、

  前言:从 异 质 结 电池的产 业 化开 始 说起

  近年来,资本市场对于异质结电池项目的投资热情持续升温。根据

 Wind

 的统计信息, 2019年以来,包括爱康科技、东方日升、通威股份、山煤国际,中利集团在内的多家上市公司陆续发布了与异质结电池相关的投资规划。参考当前单位产能的投资额,我们预计,上述各公司异质结电池项目的投资规模有望突破

 150

 亿。

 表

  1 :

 19 年 以 来 , 与 异质结电 池 相关的 投 资规 划 信息 汇总

  时间 公司 投资规划

  2018 年 11 月

  东方日升 拟发行可转债募集不超过 29 亿资金,用于建设 2.5GW 高效太阳能电池与组件 生产项目、以及澳洲 Merredin Solar Farm 132MW 光伏电站项目。

  2019 年 7 月 山煤国际

  2020 年 2 月 通威股份

  2020 年 3 月 中利集团

  2020 年 3 月 爱康科技 公司与钧石能源签署《战略合作框架协议》,双方拟共同建设总规模 10GW的异质结电池生产线项目。

 拟与成都市金堂县人民政府签订《光伏产业基地投资协议》,在成都市金堂县投资建设年产 30GW 高效太阳能电池及配套项目。其中,项目将分四期实施,其中一期、二期计划各投资 40 亿元,分别建设 7.5GW,共计 15GW 高效太阳能电池项目,三期、四期计划各投资 60 亿元,分别建设 7.5GW,共计 15GW 高效太阳能电池及配套项目。

 拟进行非公开发行,募资不超过 15.75 亿元,用于新建年产 1GW 高效异质结电池及组件生产项目以及 1GW 高效 TOPCon 电池及组件技术改造项目。

 拟进行非公开发行募资不超过 17 亿元,用于 1.32GW 高效异质结光伏电池及组件项目以及补充流动资金及偿还有息负债。

 资料来源:东方日升、山煤国际、通威股份、中利集团、爱康科技公司公告,

  高涨的投资热情很大程度上源自于产业对于传统电池的性能焦虑。随着技术红利的逐渐消失,当前

 PERC

 电池的效率已逼近理论转换效率天花板,进一步提升的空间有限,因此,为了进一步 提升电池效率,降低电池成本,寻找新一代的电池技术成为一众厂商的共同选择。此时,凭借出 色性能表现,异质结电池开始走进了大众的视野。

 然而,相较于

 PERC

 电池发展的成熟,当前的异质结电池仍处于起步阶段,未来异质结电池的工艺技术将如何演绎?其产业化路径该是怎样一幅景象?相关的电池项目的投资节奏又会呈现出哪些规律?为了回答以上的这些问题,我们将通过历史案例的研究,寻找其中的答案。而作为上一代的高效电池技术, PERC

 电池与异质结电池存在着大量的相似之处。所以,在接下来内容里,我们将对

 PERC

 电池过去十年的发展历程进行复盘,并希望以此作为切入点,进一步洞悉异质结电池产业化的发展规律。

 二 、

  追本溯源 , 复 盘

  PERC

 电池十年发展历程

  ( 一 )

 源 起 ( 1989-2012 )

 )

 :

 PERC 电 池诞生 于 上世纪八十年 代 , 2012年 “ 863 ” 专 项 推 动国内 产 业化进程

  PERC

 电池技术最 早 起源 于 上世 纪 八 十年 代 。

 PERC

 全称为

 Passivated

 Emitterand

 Rear

 Cell ,即钝化发射极及背局域接触电池,最早起源于上世纪八十年代。

 1989

 年,澳洲新南威尔士大学的马丁·格林教授的研究组在

 Applied

 Physics

 Letter

 上首次正式公布。通过光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等新增工艺的加工, PERC

  顺利完成了实验室制备,而根据当时反馈实验数据, PERC

  电池实验室的转换效率达到了

 22.8% ,远优于常规电池。

 与 常规电 池 相 比, PERC

 电 池 最大区 别 在于背面介质 膜 钝 化 。

 从电池结构的角度, PERC

 电池与常规铝背场电池的结构是较为相似的,但两者最大的区别在于, PERC

 电池在背面进行了介质膜钝化,具备钝化叠层。这使得

 PERC

 电池能在降低背表面复合速度的同时,提升背表面的光反射,提升了电池的转换效率。另外,由于增量工艺流程的缘故,相比常规电池产线, PERC

 电池需要新增沉积背面钝化叠层的设备。

 图

  1 :

 PERC

 电 池 较常 规 电池 新 增钝化 叠 层

  资料来源:CPIA,

  常规电 池 转换 效 率瓶 颈 凸 显 , PERC

 电池量产 被 再度 提 上日 程 。

 尽管上世纪八十年代, PERC电池早已在实验室完成研发,但在随后的二十年里, PERC

 电池产业化进程却一直处于停滞状态 。但随着常规的铝背场电池的转换效率逐步逼近 20%的效率天花板,传统的工艺改良已经无法满足日益提升的效率需求。如果要进一步突破 20%的效率瓶颈,则需要采用更为先进的电池技术。考虑到 PERC 技术对电池转换效率提升明显,工艺简单,成本低廉,且与当时电池生产线高度兼容,因此,PERC 电池的量产被再度提上日程。

 “ 863 ” 专项 的 启动 , 宣 告 我 国

  PERC

 电池的 产 业化 进 程正式 拉 开帷幕 。

 事实上,早在

 2008年,国内的电池企业已经陆续对

 PERC

 类电池产业化展开研究;然而,最具标志性的一幕发生在 2012

 年。当年

 7

 月,由中电光伏牵头承担的

 2012

 年度国家

 863

 项目“效率

 20% 以上低成本晶体硅电池产业化成套关键技术研究及示范生产线”子课题启动会议在南京正式召开,包括中电光伏、

 全球电池片产能,MW P ERC占比

 晶龙实业 、西安银泰、河北工业大学、南京航空航天大学以及西北大学在内的企业以及科研院所单位均出席了本次会议。本次会议对

 PERC

  电池的量产项目明确提出了两方面的要求:

 1 )高效率:PERC

  电池的转换效率要在

 20% 以上; 2 )规模化生产:产线产量规模高于

 35MW 。“ 863 ”专项的启动,宣告我国

 PERC

 电池的产业化进程正式拉开帷幕。

 在此后几年时间里,随着产业化进程的不断深入,

 PERC

 电池出货量呈现出爆发式的增长态势。

 为了 更 好地 梳 理这 一进 程 , 根 据 不同 时期

  PERC

 电池出货 量 、 PERC

 渗透率 以 及产能 情 况 ,我们将 其 划分 成 三个 阶 段 , 并围 绕 电 池产 能 、 市 场 竞 争 格局 , 设 备发 展 情况 等 多 个 角度 , 对 以上的各个 阶 段情 况 进行 重 点 分 析 。

  (二 )

 萌 芽 ( 2012-2014 )

 )

 :

 PERC 电 池实现 初 步量产,核心设 备 供应以 国 外厂商为主

  1 、产能与设备 市 场规模

 PERC

 电池处于技 术 验证 阶 段, , 以 试验 产 能为 主, , 增 长 迅 速但总 量 较 小 。

 根据行业统计数据, 2014

 年全球

 PERC

 电池的产能规模为

 2.5GW ,相比

 2010

 年,大幅增长

 2GW 。其中,我国台湾地区

 PERC

 电池的产能占比约

 43% ,全球领先。虽然

 PERC

 电池的产能已有所增长,但由于企业扩产目的是验证

 PERC

 技术可行性,所以扩产的规模有限。另外,相比于

 2014

 年全球 / 台湾 / 国内约

 70/

 10/

 47GW

 的电池产能, PERC

 电池此时的产能占比仅为

 3.6/11/13% ,占比极低。

  图

  2 :

 10-14 年 , 全球

  PERC

 电 池 的产能 大 幅增长

  图

  3 :

 PERC

 电 池的产 能 占比 依 然较低

  2,000 全球PERC产能,MW

 60,000

 40,000 全球 P ERC产能,MW 4%

 3%

 2%

 20,000 1%

  0 2010 年

  2014 年

  0 0% 2010 年

  2011 年

  2012 年

  2013 年

  2014 年

  资料来源:PV Infolink,

 资料来源:PV Infolink,

  图

  4 :

 全 球各地区

  2014 年 的

  P ERC

 产能 占 比 ,台 湾 居首

  台湾厂商

 中国大陆厂商国外厂商

  资料来源:CPIA,

 在早期 发 展阶 段 , 设 备 市 场 规 模 极 小 。

 2014

  年以前,由于

 PERC

  电池尚处于早期的发展阶段,下游电池厂商仍以试验产能为主,新增产能规模有限,因此, PERC

 相关的生产设备的市场空间极小。

 2 、量产进展

 国外厂 商 率先 实现

  PERC

 电池产 业 化 , 台 湾厂 商 迅 速 跟进。

 2012

 年,德国最大的组件厂商 Solar

 World ,使用氮硅化物作为背部钝化原料,率先实现

 PERC

 电池的商业化,打开了

 PERC

 电池商用的可能性;同年, IMEC 、 RENA

 和

 SoLayTec

 三家公司采用

 ALD

 技术,通过

 IMEC

 中试线进行 PERC

 电池小批量生产,在未使用

 SE

 结构的背景下,成功把电池的量产效率提升至

 19.6% ; 2013

 年,阿特斯

 MWT/PERC

 结构的光伏电池实现量产,电池平均的量产效率高达

 20.57% ; 2014 年,韩华正式导入

 2

 条

 PERC

 产线,其中,电池转化效率高达

 20.2% 。

 表

  2 :

 国 外厂商

  PERC

 电 池产 业 化进展

  时间

 公司

 具体内容

 2012 年 SolarWorld 实现 PERC 电池的商业化,打开了 PERC 电池商用的可能性。

  2012 年 Fraunhofer 、ISE 开发 MWT/PERC 太阳能电池,效率超过 20 。

  2012 年 IMEC、RENA 和 SoLayTec 率先使用 ALD 技术,通过 IMEC 中试线进行 PERC 电池小批量生产,在未 使用 SE 结构的背景下,成功把电池的量产效率提升至 19.6 。

  2013 年

  RENA、SoLayTec 联手推出内联 PERC 工艺设备,In-PERC 在没有使用选择性发射极电池设 计的前提下,在中国某客户的生产线上获得了 18 的太阳能电池效率。

  2013 年

  阿特斯 阿特斯(意大利)组合 MWT 结构和 PERC 结构的新一代光伏电池实现量产, 转换效率的平均值为 20.57%。

 2014 年 SolarWorld 美国俄勒冈州生产厂扩产 PERC 电池 100MW。

 2014 年 韩华 导入 2 条 PERC 生产线,单晶电池转化效率达 20.2 。

 资料来源:索比光伏网、Energytrend、光伏产业发展白皮书,

 国外厂商在

 PERC

 产业化的道路上高歌猛进,台湾厂商也不甘示弱。

 2012

 年,台湾厂商旭泓研发的

 CELCO

 电池率先步入量产阶段。该电池结合了“背面钝化”和“局部背电场”技术,量

 33.0%

 43.0%

 24.0%

  产线上的最高转换效率达到

 20.2% ; 2014

 年,旭泓加码

 PERC

 电池,导入

 5

 条生产线,单晶

 PERC

 转化效率最也进一步提升至

 20.7% ,茂迪采用

 PERC

 工艺的电池正式进入量产,效率达到

 20.4

 % 。

  表

  3 :

 台 湾厂商

  PERC

 电 池产 业 化进展

  时间

 公司

 具体内容

 2012 年

  旭泓 成功将该公司研发的 CELCO 技术从研发推进到量产阶段,该电池结合旭泓创新的工艺及先 进的‘背面钝化’及‘局部背电场’技术,量产线上最高转换效率已达 20.2 。

  2014 年 茂迪 采用 PERC(射极钝化及背电极电池)工艺的电池正式进入量产。

 2014 年 旭泓 导入 5 条 PERC 生产线,单晶电池转化效率最高达 20.7 。

 资料来源:索比光伏网、Energytrend、光伏产业发展白皮书,

 国 内

  PERC

 处于前 期 酝 酿 阶段 , 2014...

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