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光伏洞察:非理性波动下曲折前进
作者:管理员    发布于:2024-05-23 12:14   文字:【】【】【

  2023年光伏行业仍保持供需两旺行情,产能利用率从90%快速回落至65%。2023年产业链经历了三轮加速下跌,随着产业链价格下跌,制造端总利润大幅收窄,一体化已降至盈亏平衡线附近。结构上,N型技术占比提升明显,TOPCon成为N型电池新增产能的主流选择,异质结规模化进程缓慢,XBC\钙钛矿技术继续创新。钙钛矿电池技术最有望接力N型电池;制备设备与晶硅电池和而不同,传统晶硅电池核心设备厂商具备先发优势:镀膜设备、激光设备价值量显著提升,随着未来钙钛矿组件大规模投入量产,相关设备企业有望直接受益。晶硅-钙钛矿电池叠层技术,有望成为“终极”电池技术路线中的产业共赢方案,钙钛矿-HJT和钙钛矿-TOPCON均有企业布局,主要受制于成本,尚未看到明确产业化时间节点,需关注相关事件催化。当前光伏海外基地大多聚集建设在美国和东南亚地区,文中梳理当前出海项目清单。同时,海外市场的诸多挑战,尤其是近期的美国光伏反倾销调查为光伏出海蒙上阴影,具体影响有待持续观察。

  我国光伏产业链上游为光伏发电原材料,从硅矿制备出晶体硅,再进一步加工成硅片;中游为设备的制造,包括电池片及电池组件、发电系统集成;下游细分领域分为集中式光伏电站与分布式光伏电站的建设、运营及光伏电站运维服务。

  需求:根据国际能源机构(IEA)数据,全球光伏累计装机容量从2022年的1.2TW增长到2023年的1.6TW,2023年新增光伏装机容量从2022年的236GW增至446GW。中国新增光伏装机容量飙升至创纪录的235GW,占全球新增光伏装机容量的60%以上。

  供给:2023 年各环节产能大幅释放,硅料供给瓶颈彻底解除,产能利用率从2022 年底的90%快速回落至2023 年底的65%。结构上看,N 型技术占比提升明显,TOPCon 成为N 型电池新增产能的主流选择。年底产能达到400GW 以上,全年出货占比达到25%左右。

  出口:2023年,中国光伏主材(硅片、电池、组件)出口实现490.66亿美元,同比2022年的518.64亿美元下降5.58%。中国三类光伏产品的出口总重量为1818.27万吨,同比2022年的1448.11万吨,上升25.56%。

  盈利:2023 年以来产业链价格经历了三轮加速下跌,分别是1月、5-6月和10月。从2023年初至年底,硅料价格从19万元/吨跌至6.5万元/吨左右,182 硅片价格从3.9元/片跌至2.0元/片,P 型电池价格从0.8元/W 跌至0.36-0.37元/W,组件价格从1.8-1.9元/W 降至0.9-1.0元/W左右。随着产业链价格下跌,制造端总利润大幅收窄。一体化硅料+硅片+电池+组件总单瓦净利从2023年初的0.4-0.5元/W已降到盈亏平衡线附近。分环节来看,截至2023年底,仅有硅料环节实现微利,其余环节均陷入亏损状态。

  据不完全统计,截至4月26日,已有23家光伏相关上市公司公布了2023年报,如特变电工、大全能源、晶科科技、福莱特、京运通、横店东磁、石英股份、禾望电气、明冠新材、太阳能、晶盛机电、琏升科技、和邦生物、星帅尔、秀强股份等。

  从营收、净利增幅上看,上游石英坩埚环节业绩表现十分强劲,石英股份2023年营收、净利润增速均超过100%;因硅料价格暴跌,硅料环节盈利能力明显下降,大全能源归母净利同比下降70%,特变电工归母净利同比现将33%。硅片环节业绩同样疲软,京运通归母净利同比下降44%;主营背板、胶膜的上市公司,明冠新材业绩较上年同期大幅下降。

  部分跨界光伏上市公司业务开始暴雷,琏升科技归母净利润-3974万元,和邦生物归母净利润12.83亿元,同比下降66%,易盛新能归母净利同比下降90.46%。行业步入下行周期后,光伏板块未能给相关公司带来实质性业绩支撑。典型案例聆达股份,4月15日公告安徽金寨嘉悦新能源3.5GW PERC电池产线业绩披露高峰期,业绩表现将成为衡量整个光伏行业的直观晴雨表。

  光伏行业一直处在技术快速变革的阶段,行业持续前进,行业内部企业洗牌加速。就技术而言,主要环节均实现了较大的技术创新,技术变更情况如下:

  目前,N型技术路线中,广受市场热捧的具备商业化量产前景的当属TOPCon和HJT。其中TOPCon凭借更优的性价比成为更多电池组件企业的优选迭代技术,仅2023年国内已投产的TOPCon产能达到433GW,其中电池327.5GW、组件105.5GW。异质结仍受成本制约,规模化进程缓慢,Infolink预期,2023年全球异质结落地产能约50GW,占N型电池产能的10.8%,预计2024年全行业将有超80GW异质结项目扩产。

  XBC技术,因隆基绿能全面押注BC技术而备受关注,目前仍处于技术创新期,但是作为平台技术,BC技术可以与PERC、TOPCon、HJT等技术叠加,进一步突破效率极限,如实现技术突破,存在弯道超车的可能性。

  钙钛矿是第三代高效薄膜电池代表,具有高效率、低成本优势,但目前也处在技术创新期,稳定性和大面积制备难度大的问题,正在等待突破。

  钙钛矿是 ABX3 结构立方晶系化合物的统称,A、B、X 位被三种不同类型的离子占据,每个类型对应的种类丰富的具体离子,不同的离子组合可以获得物理特性不同的钙钛矿材料。A 位离子决定钙钛矿材料的体系,目前常用甲胺离子(简写 MA+,分子式 CH3NH3+)、甲脒离子(简写 FA+,分子式 HC(NH2)2+)、铯离子(Cs+)。B 位通常为二价阳离子,X 位为卤素离子或一价有机官能团。

  钙钛矿太阳能电池以钙钛矿材料作为光吸收层,实现光电转换。钙钛矿太阳能电池的发电原理与 HJT 电池异曲同工,电流的产生经历三个主过程:1)电子-空穴对的产生和分离;2)自由载流子的传输;3)载流子被收集并产生电流。

  钙钛矿电池的结构根据载流子传输方向可分为正型(n-i-p)和反型(p-i-n),其中正型根据有无介孔层进一步分为介孔结构和平面结构。反式结构因载流子输运方向与目前主流晶硅电池更为匹配,可构成叠层结构而被提出。反式平面结构制作过程中,钙钛矿材料可以完全隔绝水氧生长、填充因子高,虽然由于发展较晚,当前效率还不如 n-i-p 型,但与晶硅电池更高的适配性,使其在叠层电池的应用上有着巨大的潜力。

  钙钛矿电池行业的政策发布自 2016 年“十三五”规划开始,后续各类能源、科技相关的国家层面政策中频繁提出,是钙钛矿产业化的强大推手。“十四五”规划提出,坚持创新驱动,高质量发展可再生能源,开展新型高效晶硅电池、钙钛矿电池等先进高效电池技术应用示范。2023年3月,中国光伏行业协会成立钙钛矿光伏电池标准专题组,推动钙钛矿光伏电池标准化工作,助力钙钛矿光伏电池技术进步和产业化发展。

  ,例如纤纳光电7年8轮融资,这些企业大多数以高校资源为基石,以蓬勃的科研创新为动力,持续获得资本认可。二级市场对钙钛矿初创企业同样保持紧密关注。较著名的案例如协鑫2016年收购惟华光能成立协鑫光电,2022年5月B轮融资腾讯入局,根据爱企查显示,目前持有公司股份5.05%。

  以单结钙钛矿电池反型结构为例,典型的钙钛矿电池/组件工艺流程需要经历四道沉积工序、四次激光划刻,涉及三大材料(钙钛矿功能层、电荷传输层、电极)、四种设备(激光设备、真空镀膜设备、涂布设备、封装设备)。

  (1)激光工序:在钙钛矿生产中,激光工序成为核心环节,涉及环节多,价值量提升明显。激光工序是保证钙钛矿组件大面积效率的必要步骤。通过激光将组件内部划分成各独立的子电池,并以串联的方式制作成模块。在组件制造流程中,一共要进行 4 道激光,其中三次(P1-3)划线步骤实现子电池的分割和连接,最后一次(P4)为边缘整型,也叫清边。

  2022年首套钙钛矿薄膜太阳能电池生产整段设备(百兆瓦级)顺利交付并实现销售收入,目前公司技术迭代至第二代。

  1m*2m大尺寸钙钛矿P1/P2/P3整套激光划线设备在客户端实现持续批量生产,其电池组件死区宽度可稳定控制在150μm内,居于行业内领先水平。

  在钙钛矿太阳能电池TCO层、氧化物层、电极层的生产制程中均有应用,2022年已有小批量订单并已完成交付。

  自主研发钙钛矿激光刻划设备,已实现量产销售,与协鑫光电等行业头部客户保持合作关系。

  2023年10月向头部钙钛矿组件企业交付首套百兆瓦级激光生产线)镀膜工序。

  传输层决定期间性能下限,传统光伏设备企业在镀膜环节具有先发优势。钙钛矿电池中,所有的界面都与传输层关联,PVD 根据反应方式不同,可以细分为真空蒸镀、磁控溅射和离子镀膜(RPD)。

  在晶硅电池中拥有成熟镀膜技术的设备企业纷纷布局钙钛矿镀膜工艺,如捷佳伟创、迈为股份、京山轻机等;还有部分显示、LED领域的设备厂商入局钙钛矿,如奥莱德、合肥欣奕华。

  钙钛矿设备及服务订单金额超2亿,推出钙钛矿及叠层电池整线方案、五合一钙钛矿电池镀膜设备、涂布设备、激光划线设备等

  2022年11月,投资4900万元建设钙钛矿结构型太阳能电池蒸镀设备的开发项目和低成本有机钙

  钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发项目。公司目前正在积极研发小型蒸镀机和钙钛矿蒸镀设备

  由于钙钛矿材料的一些本征性问题,如薄膜缺陷多、材料稳定性差、化学试剂带毒性、难以大面积制备等,钙钛矿层决定器件效率上限,

  钙钛矿薄膜制备根据是否适用溶液分为湿法和干法,干法即真空气相沉积法;实验室常用的湿法制备,细分为一步旋涂法和两步旋涂法。

  生产大面积钙钛矿电池的涂布技术包括刮涂法、狭缝涂布法、喷涂法、喷墨印刷等。目前刮涂法制备的薄膜质量较低,喷涂法对喷嘴设计及工艺过程中的各参数要求较高,喷墨打印法仍需克服与萃取步骤不匹配的问题,因此狭缝涂布法是当前钙钛矿涂布设备厂商首选工艺类型。涂布头是狭缝涂布设备的核心零部件,目前狭缝式涂布模头领域,国外的主要厂家为日本三菱、日本松下和美国 EDI,国内主要厂家包括曼恩斯特、东莞海翔、东莞施立曼和东莞松井,国内企业中仅曼恩斯特布局钙钛矿涂布技术。

  2023年7月拿下钙钛矿领域狭缝涂布机首单,基板尺寸1200*600mm

  2023年8月,2台钙钛矿核心涂膜设备验收交付,再获100MW钙钛矿量产线大尺寸高精密涂膜设备订单。

  2023年4月推出 1100mm*1300mm 大面积高精度狭缝涂布机

  在实际的生产实践中,钙钛矿组件研发商们针对各自的配方,基于涂布法和蒸镀法,形成了自己独有的钙钛矿吸光层工艺。

  钙钛矿制造环节完全且必须实现电池、组建一体化,钙钛矿太阳能电池的激光工艺完全颠覆了传统的晶硅组件封装流程,使组件环节的关注点从焊接方式前置为封装结构。钙钛矿太阳能电池的封装结构基本可以分为两类,一类是先用胶膜包覆住电池,外部叠加丁基胶、具有干燥功能的材料,最后选择玻璃、石蜡等可以完全隔绝空气的材料与上下玻璃基板构成密闭空间;第二类是用物理沉积的方式先在电池表面沉积无机材料(金属氧化物、非金属氧化物、共价化合物等)作为阻氧层,再覆盖有机材料隔绝水汽,形成良好的水氧阻挡结构。

  钙钛矿-晶硅叠层电池即是钙钛矿光伏产业化最直接的途径,也是晶硅电池效率快速提升的途径之一。钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池本质是一种半导体串联器件,利用钙钛矿材料和硅材料的带隙不同,扩宽光吸收范围,提高光照利用率,获得突破晶硅极限的光电转换效率。通常顶部为宽带隙电池吸收高能光子(钙钛矿电池),底部为窄带隙太阳能电池吸收低能电子(晶硅电池),实现太阳光谱的最大利用,减轻能量不匹配的载流子热损失。钙钛矿-晶硅叠层电池的研究多集中于 HJT 技术,被认为是钙钛矿叠层电池的最优解。目前陆续开始了钙钛矿-TOPCON叠层电池的产业化尝试。

  已组建钙钛矿叠层电池实验室,基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池效率已达到 31.68%

  投资 10 亿元在杭州建设 HJT 钙钛矿叠层电池研究及生产基地项目。

  2023 年 11 月,C 轮融资超 20 亿元,用于华晟高效异质结产品的持续扩产,以及对于异质结-钙钛

  矿叠层电池等前沿技术的研发。预计 2025 年前后,叠层电池中试线正式投入使用,中试线电池片

  平均效率将达到 28%-30%;目标在 2025-2027 年间,实现‘钙钛矿+异质结’的产业化。

  公司高度关注并持续推进包括钙钛矿技术在内的各类新型电池技术,已组建钙钛矿叠层电池实验

  室,基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池效率已达到 31.68%,处于行业领先水平

  2023 年 5 月,公司与江苏迪塔镁克、嘉兴科民电子就钙钛矿/异质结实验线用 PVD、ALD、涂布设备

  商业级 M6 规格钙钛矿/晶硅串联叠层电池组件转换效率达到 25.45%,是公司规划建设百兆瓦级中

  异质结钙钛矿中试线所需的各类设备已安装就位,目前进行设备、工艺的调试及优化工作。

  正在研发 i-TOPCon+钙钛矿叠层电池技术,预判该技术路线可以将电池效率拉升至 30%以上

  提前布局钙钛矿+TOPCon 电池叠层方向相关专利,现阶段重点进行与钙钛矿电池相匹配的底层电

  组件对组件的叠层,先把大面积钙钛矿组件做出来,再叠晶硅组件,开创了一个全新的发展路径。

  当前国内较为领先的钙钛矿企业主要可以分为三类,一类是专业从事钙钛矿产品研发和制造的创新型高科技企业,如极电光能、协鑫光电、纤纳光电等;第二类是研发布局型巨头企业,如宁德时代、比亚迪、隆基、通威等;第三类是以高校、科研院所为背景,如万度光能、众能光储、仁烁光能等。根据各公司目前公开的产能规划及落地展望梳理,预计到2025 年,国内钙钛矿产能将超过22GW,到2030年,产能规模将突破40GW。

  中国光伏在全球范围内形成领先的产业规模和难以撼动的效率、成本优势,光伏出海成为大势所趋,且从原来的“产品出海”转为“技术出海”、“产业链出海”。

  以光伏组件为例,海关数据显示,2024年1月—2月,我国出口光伏组件9036.99万个,同比增长42.64%;重量为210.20万吨,同比增长40.82%;出口额为53.29亿美元,同比下降23.26%。2023年1月—2月,我国光伏组件出口平均单价为109.61美元。今年1月—2月,光伏组件出口单价仅58.97美元,比去年同期下降46.2%,近乎腰斩。

  梳理近两年相关情况可知,美国、欧盟、印度等均出台过推动本土光伏制造业发展,且不利于我国光伏国际贸易或海外市场布局的政策,如美国的《通胀削减法案》、欧盟的《净零工业法案》、印度的生产制造激励计划(PLI)等。

  此外,还存在诸多反规避反补贴调查、关税等贸易限制措施。3月19日,土耳其贸易部发布公告,对原产于中国,经由越南、马来西亚、泰国、克罗地亚及约旦五国出口至土耳其的光伏组件征收25美元/平方米反倾销税。4月24日,美国商务部颁布《通过管理反倾销和反补贴税法完善和加强贸易救济执行规定》“新规则”生效,针对期限及国家分别为:2023年4月1日至2024年3月31日来自柬埔寨、马来西亚、泰国的光伏产品;2023年10月1日至2024年3月31日来自越南的光伏产品。补贴调查期为2023年1月至2023年12月。

  最后,光伏出海还备受地缘冲突等“黑天鹅”事件的影响。近年来地缘冲突频发,尤其是2023年11月以来的红海危机,导致我国光伏产品出口欧洲的运费飙涨。以组件为例,截至2024年2月份,出口欧洲的组件单瓦物流成本比去年10月要高出2倍。此外,货物安全、交付周期等也受到影响,在途库存也随着航程的延长而增加,造成了尾款回收时间推迟,资金成本占用增加等问题。

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