【山西证券】光伏行业策略报告：行业复苏在即，技术百花齐放.pdf

2023-09-26

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1. 产业链价格筑底，电站 IRR 持续上行，新增装机预期上调

1.1 主产业链供大于求，产业链价格筑底

1）硅料环节：根据 CPIA 统计，截止到 2022 年底，全球多晶硅有效产能为 134.1 万吨/年，同比+73.3%；我国多晶硅有效产能 116.6 万吨/年，同比+87.2%。根据中国有色金属工业协会最新预测，预计至 2023 年底，国内多晶硅的有效产能多晶硅产能将达到 207 万吨/年，同比+78%。受一些地区夏季限电及多晶硅价格下降对利润的影响，部分硅料企业新增产能延迟投产/达产，硅料的实际产出受影响。根据硅业协会统计，2023 年 1 月-8 月，多晶硅实际产出约 88.4GW，同比增长 91.7%。预计 2023 年全年产量约 130 万吨，按照 2.5g/W 的硅耗来计算，对应的组件供给为 520GW。上半年硅料放量带动价格快速下行；6 月底以来，由于新增产能释放不及预期，短期供应偏紧带动价格反弹。根据 Infolink 9 月 20 日报价，多晶硅价格为 85 元/kg，预计后续价格中枢维持在 70-80 元/kg 左右

2）硅片环节：截至 2022 年底，全球硅片总产能约 664GW，同比+60%；我国硅片产能 650.3GW，占全球的 97.9%。产量来看，全球单晶硅片产量约 381.1GW；其中，我国大陆地区产量约 371.3GW，占全球产量的 97.4%。据中国有色金属工业协会统计，预计到 2023 年，我国硅片名义产能接近 1000GW；我们预估硅片产量将超过 500GW。硅料价格走势向硅片环节传导，根据 Infolink 9 月 20 日报价，150um 的 182mm 单晶硅片均价 3.35 元/ 片，价格处于底部区间。预计后续 P/N 型结构性紧缺缓解，后续价格会略有下行。

3）电池片环节：截至 2022 年底，全球电池片总产能 583.1GW，同比+37.7%；电池片总产量 366.1GW，同比+63.5%。我国电池片产能 505.5GW，同比+40.2%；产量 330.6GW，同比+67.1%。2022 年我国光伏电池片出口额约 38.1 亿美元，同比+178.1%，电池片出口量约 23.8GW，同比+131.1%，占我国电池片产量的 7.2%。 N 型电池的市占率不断提升。2022 年，N 型电池的市场占有率合计约 9.1%，其中 TOPCon 电池片占比达 8.3%，HJT 占比约 0.6%，XBC 占比约 0.2%,。我们预计，至 2023 年底，TOPCon 电池的出货量有望超过 130GW，在市场中占比超过 25%。电池片是产业链竞争格局最好的环节，根据 Infolink 9 月 20 日报价，M10 电池片（转换效率 23.1%）均价为 0.69 元/W，210mm 电池片（转换效率 23.1%）均价为 0.73 元/W，182mm TOPCon 电池片均价为 0.73 元/W，比同尺寸 PERC 电池片溢价 9.7%。

4）组件环节：截至 2022 年底，全球组件产能和产量分别达 682.7GW、347.4GW，同比分别+ 46.8%、57.3%。我国组件产能/产量分别达到 551.9GW 和 294.7GW，约占全球总产量的 80.8%和 84.8%。2022 年我国光伏组件出口额为 423.6 亿美元，占光伏产品（硅片、电池片、组件）出口总额的 82.7%。光伏组件出口量约 153.6GW，同比+55.9%，约占我国组件产量的 52.1%。组件环节呈现强者恒强的态势，行业集中度不断提高。参考龙头组件企业的产能计划，预计到 2023 年底，TOP5 组件企业的产能超过 445GW。此外，双面组件和 N 型组件占比快速提升。2022 年，双面组件市占率胃 40.4%；预计到 2024 年，双面组件占比将超过 50%，成为市场主流。根据 Infolink 9 月 20 日报价，182mm 单面 PERC 组件均价 1.21 元/W，182mm 双面 PERC 组件均价 1.23 元/W，182mm TOPCon 双玻组件价格 1.30 元/W。

1.2 组件价格历史低位，终端收益率上行，新增装机预期上调

根据 Infolink 在 9 月 20 日的报价，我国集中式项目 182/210mm 单玻 PERC 组件的均价为 1.22 元/W。基于我们的假设条件，经过测算，在此价格下，终端地面电站的收益率为 10.8%，对应的资本金 IRR 为 25.6%，收益率处于较高水平。假设锂电池的价格大约是 1.5 元/Wh，测算对应的单瓦成本为 0.3 元，项目建设成本合计为 3.71 元/W。考虑配储能（10%的比例，2 小时），且在年利用小时数增加 75h 的假设条件下，项目的 IRR 约为 10.3%，资本金 IRR 约为 23.7%。

随着产业链价格下降带来的终端收益率上行，CPIA 上调全年装机预期。全球来看，2023 年新增装机预测由年初的 280-330GW 上调至 305-350GW；国内来看，2023 年我国光伏新增装机预测由 95-120GW 上调至 120-140GW。从单月新增装机变化来看，2021 年和 2022 年国内四季度装机量均有显著提升；海外方面，8 月出口环比增速超预期。预计今年四季度仍是全年光伏装机旺季，产业链景气度持续上行。

1.3 行业估值处于低位，机构持仓持续下行

当前光伏行业估值处于历史最低位。根据 2023 年 9 月 25 日的数据，光伏指数（884045.WI）的 PE-TTM 为 13.60 倍，为 5 年以来的最低位。若剔除负值考虑，为 10 年以来的最低位。机构持仓环比显著下降。截至 2023 年上半年，SW 光伏设备板块基金持股在总流通 A 股的比例为 7.5%；在所有基金持仓中，SW 光伏设备的占比为 3.2%，环比 2023 年 Q1 下降 2.9pct，继续下降的空间有限，具有较强的安全边际。

2. 新技术百花齐放，重点布局 XBC 产业链

市场上存在着对新增产能释放后光伏行业盈利能力下滑的担忧，但我们认为高质量产能会存在结构性紧缺并持续享受一定溢价。在 N 型替代 P 型电池的浪潮中，BC 技术将最为受益。

2.1 PERC 效率接近天花板，N 型替代大势所趋

“降本增效”推进光伏技术不断迭代。2016 年以来，光伏行业历经了从多晶向单晶、常规 BSF 向 PERC 电池的技术迭代。根据 CIPA 数据，2022 年 PERC 电池的平均转换效率达为 23.2%，PERC 电池已经迫近理论效率极限，进一步提升空间有限。而 TOPCon/HJT/XBC 的量产效率分别为 24.5%/24.6%/24.5%，效率提升潜力较大。N 型电池扩产提速，替代 P 型电池势在必行。

2.2 TOPCon 产业化进程加速，HJT 降本路线明确

1） TOPCon 电池: TOPCon 电池前表面与 N-PERT 电池没有本质区别，主要区别在于采用超薄二氧化硅（SiO2）隧道层和掺杂非晶硅钝化背面。其中 SiO2 厚度 1-2nm，可使多子隧穿通过同时阻挡少子复合；掺杂的非晶硅厚度 20-200nm，经过退火工艺使非晶硅重新结晶为多晶硅，可同时加强钝化效果，避免了在钝化膜上激光开槽，能有效减少少子复合，提高电池的开路电压和填充因子，进而提高电池效率。

N 型电池中，TOPCon 电池对现有产线兼容度高，率先实现量产。TOPCon 电池的产线可基于 PERC 产线进行改造升级，相较于 PERC 增加了硼扩散设备、氧化硅隧穿层+p-Poly 层制备设备去绕镀刻蚀设备，减少了激光开槽设备。由于 TOPCon 电池工艺相对成熟且更具有经济性，因此是多数光伏电池企业布局 N 型技术的首选，最快实现大规模量产。 2022 年是 TOPCon 产能的扩产元年，2023 年产业化进程加速。根据高工产研光伏研究所(GGII)不完全统计，2022 年底我国 TOPCon 电池的产能约为 100GW；预计到2023 年底，TOPCon 名义产能超过 600G

2） HJT 电池：异质结电池由两种不同的材料组成，即在晶硅和非晶硅薄膜之间形成 PN 结，因此它兼具晶硅电池优异的光吸收性能和薄膜电池的钝化性能。具体是在 N 型晶体硅片正反两面依次沉积厚度为 5-10nm 的本征和掺杂的非晶硅薄膜，以及透明导电氧化物 (Transparent Conductive Oxide，TCO) 薄膜，从上到下依次形成了 TCO-N-i-N-i-P-TCO 的对称结构。HJT 电池的制造工艺仅有 4 步，分别为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、透明导电薄膜沉积、丝网印刷。

HJT 电池的降本增效路径较为明确。提效的途径来看，由近及远可分别通过双面微晶、铜电镀及钙钛矿叠层的方式。降本的途径来看，可以通过 OBB 技术实现浆料降本，或通过低铟化/无铟化等方式降低靶材成本。根据 HJT 龙头企业华晟新能源，预计 HJT 电池将历经非晶硅——单面微晶——双面微晶——铜电极+ 双面微晶——全背接触的 5 个技术迭代阶段，最后与钙钛矿形成叠层电池。

随着成本下降，HJT 电池产能规模不断扩大，目前全球产能约 26GW。据 SOLARZOOM 光储亿家的创始人预计，到 2023 年底 HJT 电池的生产成本将与 PERC 电池接近打平，HJT 电池的累计出货量将首次达到 10GW 级别。

2.3 BC 电池有望成为未来主流技术

IBC（Interdigitated Back Contact 指交叉背接触）电池是指正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背光面的一种背结背接触的太阳电池结构，它的 p－n 结位于电池背面，电流属于二维传输模型。 IBC 电池的结构一般以 N 型硅作为基底，前表面是 n＋的前场区 FSF，背表面为叉指状排列的 p＋发射极 Emitter 和 n＋背场 BSF。前后表面均采用 SiO2／SiNx 叠层膜作为钝化层。正面无金属接触，背面的正负电极接触区域也呈叉指状排列。

从技术工艺来看，生产步骤多且复杂，存在较多类半导体工艺。需要反复做掩膜、激光、刻蚀等步骤，模仿难度较高。特别是电池片背面的交指状电极的金属化制造步骤，是该技术的核心环节。

IBC 技术历史悠久，低成本量产难度较大。1975 年 Schwartz 等人提出了背接触的概念，经过多年发展，研发出指交叉式的 IBC 太阳电池，最初此类电池主要应用于聚光系统。1984 年，Swanson 等人报道了与 IBC 类似的点接触(Point Contact Cell, PCC)太阳电池，并在 88 倍聚光系统下得到 19.7%的转换效率。与正常 IBC 电池相比，工艺过程更为复杂，不易大规模推广。第二年，Verlinden 等人在标准光照下，制备出效率 21% 的 IBC 太阳电池。

1997 年，SunPower 公司和斯坦福大学开发的 IBC 电池，实现了 23.2%的转换效率。2004 年，SunPower 公司采用点接触和丝网印刷技术研发出第一代大面积(149cm2)的 IBC 电池 A-300，电池效率为 21.5%。2007 年，SunPower 公司经过对原有 A-300 IBC 电池工艺的优化和改进，研发出可量产的平均效率 22.4%的第二代 IBC 电池。2010 年，SunPower 公司改进了表面掺杂工艺，开发了第三代 IBC 太阳电池，最高效率达到 24.2%，量产效率达 23%。2016 年 SunPower 公司通过抑制边缘损耗，结合新工艺首次量产隧穿光伏电池片 Maxeon 5，最高效率达 25.2%，量产效率 24%。2021 年，SunPower 公司继续改进工艺，实现量产效率达 24.5% 的 Maxeon 6 电池片；2022 年，SunPower 公司继续改进工艺，实现量产效率达 26%的 Maxeon 7 电池片。

IBC 光伏电池属于结构创新，是一种平台型技术，可叠加材料创新衍生出 TBC 和 HBC，实现更高的转换效率。 TBC（Tunneling oxide passivated contact Back Contact）：用 p＋和 n＋的 POLY－Si 作为 Emitter 和 BSF，并在 POLY－Si 与掺杂层之间沉积一层隧穿氧化层 SiO2。多晶硅氧化物(POLO 层)通过生长 SiO2和沉积本征多晶硅，采用高温退火的方式，使正背面 SiO2 钝化薄层形成局部微孔，通过微孔和隧穿特性实现电流的导通。POLO 技术与 IBC 太阳电池相结合，能在不损失电流的基础上提高钝化效果和开路电压，从而获得更高的光电转换效率。

HBC（Heterojunction Back Contact，HBC）：将 HJT 非晶硅薄膜技术应用于 IBC 电池结构，可同时获得高的短路电流和开路电压。2016年、2017年日本Kaneka公司研发的HBC电池分别创下26.33%和26.63% 的转化效率世界纪录。该电池正面无金属电极遮挡，背部 P、N 区呈现交叉排列，本征非晶硅薄膜（i:a-Si）作为双面钝化层，具有优异的钝化效果。

BC 电池的核心优势为高效率和美观性。与其他晶硅电池相比，IBC 电池正面无金属栅线遮挡，能够最大限度地吸收太阳光，减少光学损失，正面转化效率高。此外，由于栅线都布局在背面，能够通过增加栅线宽度或密度来降低串联电阻、提高效率。根据 TaiyangNews 9 月份公布的组件效率榜单，爱旭 ABC 组件以 24.0%的量产效率位居全球第一。 IBC 电池目前多应用于分布式市场，美观性有望带来高溢价。由于 IBC 电池正面没有金属遮挡，电池外观美观，配合黑色背板及边框等，能够做成全黑组件，适合在屋顶等分布式领域作为建筑材料应用。尤其是欧洲地区，当地屋顶多为黑/灰色，全黑组件符合当地居民审美，因而能够获得美观性溢价。

国内 BC 电池产业化进程加快，爱旭股份与隆基绿能率先实现量产。截至 2023 年上半年底，爱旭股份珠海 6.5GW ABC 电池项目已实现投产，配套组件产能正在按计划建设并陆续投产；预计至 2023 年底，珠海 10GW 电池+组件产能建成投产，义乌 10GW 电池+组件产能于 2024 年 Q2 建成投产。隆基绿能强调 BC 技术是未来 5-6 年晶硅电池的绝对主流。2023 年上半年，公司 HPBC 电池投入量产，且已达到设计的良率和效率目标，预计到 2023 年底 30GW 的 HPBC 全部投产。

BC 技术相关配套产业链同步发展。广信材料研制了用于 IBC 电池的光伏绝缘胶，能满足电池组件中的绝缘保护等需求，上半年已经实现销售。时创能源在湿制程辅助品上的具有先发优势，相关产品在 HPBC 技术的龙头企业取得领先份额。

3. 钙钛矿产业化进程加速

3.1 钙钛矿电池在理论效率、工艺、成本三方面具有优势

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，是光伏行业第三代薄膜电池的代表。钙钛矿电池可以分为纯钙钛矿电池和叠层电池两种类型，远期来看，有望成为太阳能电池的终极技术。钙钛矿电池正式发展起步于 2009 年，至今已有 15 年历程。2009 年，日本学者将钙钛矿材料用于染料敏化电池中，取得了 3.8%的光电转化效率（PCE），之后随着学界研究的不断深入，钙钛矿电池效率也日益提高。根据 NREL 数据显示，单结钙钛矿电池的实验室 PCE 达到 26.1%，钙钛矿/硅叠层电池效率达到 33.7%。

相较于主流晶硅电池，钙钛矿电池主要在理论效率、工艺、成本三方面具有优势。理论效率优势：1）高吸光系数：相较于常见光吸收材料，具有较高的光吸收系数，可以在光谱上捕获更大范围的光子能量，从而达到更高的光电转化效率；2）带隙可调：晶硅电池带隙固定，约 1.1ev，而钙钛矿电池可以通过调节钙钛矿组分，其带隙可在 1.4~2.3ev 之间变化，因此既可将其带隙调节至 2ev 附近，在弱光条件下达到 52%的光电转化效率，也可设计不同带隙的钙钛矿电池与晶硅电池叠加，从而达到更高的光电转化效率；3）温度系数低：晶硅电池温度系数为-0.3 左右，即温度上升 1℃功率会下降 0.3%，因此当温度为 75℃时，出厂标定 20%效率的组件实际工作效率仅为 16%，而钙钛矿电池温度系数为-0.001，因此实际工作中其发电效率基本不受温度影响。

工艺优势：1）生产工艺流程简单：目前的晶硅电池工艺流程复杂，需要在硅料、硅片、电池、组件四个以上不同工厂生产，需要消耗大概 3 天时间，而钙钛矿电池在一个工厂就可完成生产，整个工艺流程只需要大约 45 分钟；2）能耗低：相较于晶硅生产过程中近千摄氏度的高温要求，钙钛矿由于原料纯度要求及较低（95%以上），最高生产温度仅需 150℃，因此生产能耗远低于晶硅，据巨化控股数据显示，单瓦晶硅组件制造能耗为 1.52KWh，而单瓦钙钛矿组件制造能耗为 0.12KWh，不及晶硅组件 1/10。

成本优势：1）设备投资降本空间大：晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约 9 亿-10 亿元的投资规模，目前钙钛矿百 MW 产线投资额在 1.3 亿左右，简单加总 1GW 投资额约为 13 亿元，与晶硅电池 GW 产线投资额相当。根据业内预测，随着未来规模化优势不断凸显，钙钛矿电池 GW 级产线投资额有望降至 5 亿元，为晶硅组件设备投资额的 1/2；2）原料成本低：钙钛矿原料常见、不含贵金属且用量少，以 50 万吨硅料产量计算，仅需 1000 吨钙钛矿材料产量即可满足替换需求；3）其他材料具有降本空间：根据协鑫科技数据显示，钙钛矿组件中钛矿材料成本占比仅为 5.3%，而靶材、玻璃及封装材料成本合计占比超 60%，未来仍存在降本空间。

3.2 百 MW 级产线运行顺利，GW 级产线落地可期

协鑫光电、纤纳光电和极电光能是国内钙钛矿产业化进展较为领先的公司，MW 级别中试线均已实现量产。 1）协鑫光电：协鑫光电从事钙钛矿行业已接近十余年，三名创始人均毕业于清华大学化学系。公司发展历程最早可追到到厦门惟华光能有限公司，其于 2015 年建成一条钙钛矿光伏组件中试线，产品尺寸为 45cm×65cm。 2016 年底惟华光能被被协鑫集团收购并在苏州成立协鑫纳米科技，并在 2017 年公司 10MW 级别光伏组件中试线。2020 年底协鑫光电成立，其由协鑫纳米控股，融资约 2 亿开始筹备 100MW 量产线。2021 年公司建成 100MW 生产线并开始试生产，公司预计 23 年将组件效率提升至 18%，然后开始 GW 级产线建设，预计 24-25 年产线建成，量产效率进一步提升至 20%-22%

2）纤纳光电：公司为钙钛矿行业全球领先企业。公司于 2015 年在杭州成立，2018 年开始建设 20MW 中试线并在 2020 年建成，2021 年建成 100MW 量产线并于 2022 年投产。公司曾先后 9 次登上钙钛矿光伏组件转化效率世界纪录表，全球累计申请知识专利达 300 多项，研发实力强劲。今年年初，采用公司组件的分布式电站成功并网，成为全球首个并网运行的钙钛矿分布式电站。

3）极电光能：公司于 2018 年开始从事钙钛矿研发，2021 年开始建设 150MW 中试线并于 2022 年投产，在 756cm2 的光伏组件上实现了 18.2%的光电转化效率，这一效率在最近被公司进一步打破，公司所产 809.9cm2 钙钛矿组件稳态效率达到 18.6%，再次创造新的世界纪录。2022 年 8 月，公司与无锡锡山经济技术开发区达成协议将共同投资 30 亿元布局全球首条 GW 及钙钛矿生产线，预计 24 年下半年建成投产。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）