長江證券：從框架的變革看光伏電池技術(shù)路線的變革

I證券研究報告I行業(yè)研究|深度報告|電氣設(shè)備請閱讀最后評級說明和重要聲明|證券研究報告|報告要點(diǎn)兩次迭代歷程，主要遵循了“轉(zhuǎn)換效率+制造成本”的二元框架。進(jìn)入N型電池時代后，行業(yè)對技術(shù)路線的選擇產(chǎn)生了分歧，二元框架已經(jīng)不能解釋技術(shù)迭代的趨勢，應(yīng)該差異的多元框架轉(zhuǎn)變。N型電池在效率和成本方面持續(xù)進(jìn)步，目前各技術(shù)路線暫未拉開代際差距，我們認(rèn)為BC、HJT的技術(shù)特點(diǎn)將在細(xì)分場景發(fā)揮優(yōu)勢，若在成本方面接近TOPCon,滲透率有望進(jìn)一步提升。分析師及聯(lián)系人復(fù)盤：“效率+成本”的二元框架剛線切割技術(shù)的應(yīng)用，以及領(lǐng)跑者計(jì)劃的推廣。在N型TOPCTOPCon的效率天花板更高，而且大部分設(shè)備和工藝與PERC兼容，制造成本得到了快速下本輪：考慮場景差異的多元框架美觀性得到了行業(yè)普遍認(rèn)可，天然適合分布式場景，類旁專利最早由日本三洋公司持有，隨著專利保護(hù)在2015年結(jié)束，迎來了大規(guī)模推廣的時機(jī)；展望：效率、成本、場景的多元進(jìn)步望年均提效0.5個百分點(diǎn)。BC電池轉(zhuǎn)換效率已超過27%,中短期看雙面率將提升至75%以上，轉(zhuǎn)換效率提升至28%以上。HJT電池正在推進(jìn)的提效技術(shù)覆蓋硅片、電池、組件環(huán)節(jié)，對應(yīng)組件功率已接近25%。對于降本至關(guān)重要。目前BC電池企業(yè)均積極布局賤金屬方案，以實(shí)現(xiàn)BC電池成本打平風(fēng)險提示3、知識產(chǎn)權(quán)訴訟風(fēng)險；4、核心技術(shù)泄密風(fēng)險。|證券研究報告|證券研究報告|行業(yè)研究|深度報告投資評級看好|維持·《光伏花語第33期——光伏史上最大集采開標(biāo)傳遞出哪些信息?》2024-12-15·《當(dāng)前時點(diǎn)，怎么看待柔直技術(shù)的發(fā)展趨勢?》·《遇見新周期——御風(fēng)系列二十八期》2024-12-目錄復(fù)盤：“效率+成本”的二元框架 6本輪：考慮場景差異的多元框架 9供需成熟，要素豐富 9BC、HJT,各有千秋 9 電池效率持續(xù)提升 降本路徑逐漸清晰 應(yīng)用場景走向分化 18 20圖表目錄 6圖2:2017-2020年，單晶PERC電池快速替代多晶BSF電池 6 7圖4:2013年開始隆基綠能的單晶硅片非硅成本快速下降(元/片) 7圖5:2017年開始單晶PERC電池非硅成本不斷下降(元W) 7圖6:得益于領(lǐng)跑者計(jì)劃，2018年單晶PERC電池溢價較好(元W) 7圖7:TOPCon和PERC電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率對比 8 9圖9:BC電池效率極限位列N型電池之首 10 圖11:BC電池結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)是正面無柵線 圖13:BC組件類旁路二極管結(jié)構(gòu)可避免陰影遮擋帶來的隱患 圖14:BC組件在弱光下發(fā)電優(yōu)勢明顯 12圖17:邁為股份GW級HJT整線解決方案 12 13圖19:HJT電池生產(chǎn)電耗低于TOPCon電池 圖20:HJT和BC電池非硅成本偏高 圖22:N型電池非硅成本結(jié)構(gòu)對比 圖23:銅漿與鋁漿對電池效率的影響 圖24:銅漿可使電池銀耗量大幅降低 18圖26:光伏垂直安裝與傾斜安裝對比 表1:2022年不同技術(shù)路線的成本、設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)對比 8 12 13 15表6:BC電池技術(shù)提效措施 16 16表8:華能集團(tuán)開啟1GWBC組件招標(biāo) 請閱讀最后評級說明和重要聲明6/22行業(yè)研究|深度報告復(fù)盤：“效率+成本”的二元框架近10年以來，光伏晶硅電池經(jīng)歷了從多晶BSF到單晶PERC、再從P型PERC到N型TOPCon兩次技術(shù)路線的迭代。兩次迭代都使得行業(yè)的電池片產(chǎn)能用2年左右的時間完成較徹底的置換，新技術(shù)對老技術(shù)實(shí)現(xiàn)了近乎100%的替代。迭代過程中遵循了“轉(zhuǎn)換效率+制造成本”的二元框架，最終實(shí)現(xiàn)度電成本的進(jìn)一步優(yōu)化。供給側(cè)推動供給側(cè)推動技術(shù)迭代電池&組件企業(yè)盈利能力1轉(zhuǎn)換效率1度電成本需求側(cè)推動技術(shù)迭代電站收益率1第一次迭代(單晶PERC替代多晶BSF):加速迭代的時間窗口是2017-2020年，電池龍頭通威、愛旭等帶頭擴(kuò)產(chǎn)，2017-2020年單晶PERC電池的全球市場份額分別為15%、201620172018替代背景上看，2017年BSF電池19%左右的量產(chǎn)效率已經(jīng)接近其20.5%的理論極限1,效率提升和成本下降空間愈發(fā)狹小，企業(yè)開始尋求新的技術(shù)路線。行業(yè)研究|深度報告請閱讀最后評級說明和重要聲明7/22替代條件上看，轉(zhuǎn)換效率方面，單晶PERC的量產(chǎn)效率在2017年達(dá)到21.3%,高于同期BSF電池2.6pct,同時理論上限可達(dá)到24.5%2,更是顯著高于BSF的上限20.3%;制造成本方面，2013-2016年隆基引領(lǐng)金剛線切割技術(shù)，大幅降低單晶硅片的非硅成本，進(jìn)而降低了單晶電池的硅片采購成本。2017年隆基單晶硅片非硅成本達(dá)到1.24元/片，較2013年的4.20元/片降低70%以上。疊加PERC電池的非硅成本逐步下降，PERC電池的制造成本相較于BSF也逐步體現(xiàn)出優(yōu)勢。此外，領(lǐng)跑者計(jì)劃進(jìn)一步加速了單晶PERC的發(fā)展。2015年國內(nèi)開始推行領(lǐng)跑者計(jì)劃，國內(nèi)一定規(guī)模的光伏項(xiàng)目優(yōu)先選用單晶PERC等新技術(shù)電池，PERC電池獲得更快的市場認(rèn)可，加速了份額提升。2018年，PERC電池相比于BSF電池的溢價階段性高達(dá)0.3-0.4元W。差值(右)圖5:2017年開始單晶PERC電池非硅成本不斷下降(元W)圖4:2013年開始隆基綠能的單晶硅片非硅成本快速下降(元/片)圖6:得益于領(lǐng)跑者計(jì)劃，2018年單晶PERC電池溢價較好(元/W)2017-102017-122018-102018-122017-102017-122018-102018-122019-102019-122020-102020-12第二次迭代(N型TOPCon替代P型PERC):始于2022年，一體化組件龍頭晶科、電池企業(yè)鈞達(dá)等帶頭擴(kuò)產(chǎn)，2022-2024年N型TOPCon電池的全球市場份額分別為8%、替代背景上看，同樣出現(xiàn)老技術(shù)的進(jìn)步空間有限的局面。2020年P(guān)ERC電池量產(chǎn)效率為22.8%,距離其24.5%的理論極限僅剩不到2pct的提升空間且提升速度預(yù)計(jì)將開始顯著放緩，同時由于工藝較為成熟，成本下降空間亦較為有限。迫于同質(zhì)化帶來的盈利2資料來源：全球光伏3資料來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會，2024年為預(yù)計(jì)值請閱讀最后評級說明和重要聲明8/22PERC的23.2%,高出1.3pct,同時理論上限可達(dá)到28.7%4,更是顯著高于PERC;良率-較PERC高5~6分W較PERC高0.2元W左右設(shè)備投資額(億元/GW)3億左右國產(chǎn)化進(jìn)行中可能。相近的轉(zhuǎn)換效率、更低的生產(chǎn)成本、更低的設(shè)備投資額、兼容性更高的產(chǎn)線制造成本這兩個指標(biāo)上的追趕和超越。因此，其技術(shù)迭代路徑較為清晰，最終形成了單一路線獨(dú)大的局面。本輪：考慮場景差異的多元框架所以出現(xiàn)分歧，是因?yàn)殡姵丶夹g(shù)路線的迭代正在從此前的“技術(shù)+成本”的二元框架，2)供給方面，行業(yè)對N型技術(shù)路線的選擇出現(xiàn)了分歧，本質(zhì)在于提效降本方面均有較生產(chǎn)成本十電池效率BC電池普遍高于TOPCon和HJT電池1pct以上。因此，行業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為BC電池請閱讀最后評級說明和重要聲明10/22圖9:BC電池效率極限位列N型電池之首圖10:目前BC電池平均量產(chǎn)效率高于TOPCon和HJT20182019202020212022資料來源：普樂科技公眾號，長江證券研究所BC電池的美觀性得到了行業(yè)普遍認(rèn)可。正面無柵線是BC電池結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)，美觀性優(yōu)于TOPCon和HJT電池。隆基綠能創(chuàng)新性研發(fā)了低反絨面技術(shù)，通過優(yōu)化美學(xué)理，保障組件在視覺上呈現(xiàn)360度無死角純黑。BC電池背面普遍采用0BB工藝，進(jìn)一圖12:隆基研發(fā)的低反絨面技術(shù)應(yīng)用于BC組件圖11:BC電池結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)是正面無柵線圖12:隆基研發(fā)的低反絨面技術(shù)應(yīng)用于BC組件p發(fā)射極資料來源：《IBC太陽電池技術(shù)的研究進(jìn)展》席珍珍等著,長江證券研究所資料來源：隆基綠能公眾號，長江證券研究所道分流，不影響整串電池功率輸出，組件功率損失相比TOPCon產(chǎn)品減少超70%,同請閱讀最后評級說明和重要聲明行業(yè)研究|深度報告旁路二極管結(jié)構(gòu)旁路二極管結(jié)構(gòu)遮擋后導(dǎo)通電流旁路二極管告別熱斑遠(yuǎn)離起火B(yǎng)C組件在弱光環(huán)境下發(fā)電優(yōu)勢明顯。一是電池表面無主柵，當(dāng)光線斜射時，可增加光線吸收量；二是電池表面的亞微米減反膜也可以最大化光線吸收，更深的陷光結(jié)構(gòu)大幅減少光線強(qiáng)反射現(xiàn)象；三是高開壓特性可保證清晨、傍晚更快觸達(dá)逆變器工作電壓，有效延長發(fā)電時長，弱光發(fā)電量更高。近幾年來，HJT電池技術(shù)在產(chǎn)業(yè)推動下也獲得了長足的進(jìn)步。HJT電池制造工藝流程短，僅有制絨、磷擴(kuò)散吸雜、非晶硅層沉積、TCO沉積、金屬化這五步工藝，其中非晶硅層沉積是核心工藝。與之相對應(yīng)的是，HJT電池在降本方面具備較大潛力，尤其是在人力7.2MW/(人·年),高于TOPCon電池的5.1MW/(人·年)。邁為股份最新一代HJT電池設(shè)備產(chǎn)能從600MW提升至GW級，單GW占地面積、人員配置、能耗、廠房設(shè)施投資、靶材耗量等方面具備顯著的降本優(yōu)勢；同時在載板面積較前代設(shè)備增加85%的情況下，鍍膜均勻性得到進(jìn)一步提升。行業(yè)研究|深度報告請閱讀最后評級說明和重要聲明12/22磷擴(kuò)散吸雜雙面本征/摻雜非PVD/RPD濺射沉正、背面金屬化光注入退火I-V測試分選雙面本征/摻雜非晶硅層表2:HJT在雙面率、溫度系數(shù)等方面優(yōu)于TO表2:HJT在雙面率、溫度系數(shù)等方面優(yōu)于TO在相同應(yīng)用場景下，雙面率越高，背面發(fā)電增益越大。此外，HJT的功率衰減曲線比資料來源：華晟新能源公眾號，晶科能源公眾號，隆基綠能公眾號，長江證券研究所備注：參考各其次，從生產(chǎn)電耗來看，2023年HJT電池電耗約4.5萬kWh/MW,低于TOPCon電池的5.3萬kWh/MW。華晟G10-144組件碳足跡已低至366gW,資料來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會，長江證券研究所單位：μm去a資料來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會，長江證券研究所單位：萬kWh/MW技術(shù)類型訴訟時間 2024年8月陽能電池”的歐洲專利EP2787541B1。 2024年3月MaxeonSolar對阿特斯太陽能提起專利侵權(quán)訴訟，指控阿特斯侵犯了TOPCon太陽能電池技術(shù)專利。2024年6月MaxeonSolar在歐洲統(tǒng)一專利法院(UPC)遞交的關(guān)于一項(xiàng)歐洲專利的侵權(quán)訴訟文件，指出愛旭產(chǎn)品侵犯其 2023年12月2023年11月Maxeon以侵犯其專利EP2297788B1為由，針對愛旭相關(guān)ABC產(chǎn)品向荷蘭海牙地方法院提出了但法院在2024年5月駁回了臨時禁令申請。MaxeonSolar在德國曼海姆地方法院對愛旭股份及其分銷商提起了專利侵權(quán)訴訟，涉及歐洲專資料來源：路透社新聞，光伏資訊公眾號，趕碳號科技公眾號，愛旭股份公眾號，光伏情報處公眾號，TCL中環(huán)公司公告，長江證券研究所行業(yè)研究|深度報告請閱讀最后評級說明和重要聲明14/22請閱讀最后評級說明和重要聲明15/22最高效率達(dá)到24.8%,雙面率達(dá)到85%。展望后續(xù)，晶科能源TOPCon電池量產(chǎn)效率在今年底將接近26.5%,未來2-3年有望年均提效0.5個百分點(diǎn)左右。鈞達(dá)股份已發(fā)布第一代N型電池“MoNo2”,雙面率達(dá)到90%,轉(zhuǎn)換效率突破26.3%,對應(yīng)組件功率提升6W以上。發(fā)布時間升鈍化性能，通過波浪背場技術(shù)提升雙面率，后續(xù)可在降低金屬復(fù)合、提升鈍化性能、BC電池方面，隆基綠能推出的HPBC2.0電池量產(chǎn)效率超過26.6%,對應(yīng)組件功率最高達(dá)670W,量產(chǎn)效率最高達(dá)24.8%;愛旭股份N型ABC電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)27.3%,ABC組件量產(chǎn)交付效率可達(dá)24.2%。愛旭股份推出了搭載新一代滿屏技術(shù)的全系列N型滿屏ABC組件產(chǎn)品，對應(yīng)組件轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)25.2%。組件熱斑溫度100℃左右抑制效果弱組件熱斑溫度150℃左右陰影遮擋發(fā)電優(yōu)化功能有無隱裂風(fēng)險更低、焊接拉力更高高低請閱讀最后評級說明和重要聲明16/22中短期看，BC電池將提升雙面率至75%以上，主要措施包括優(yōu)化主柵設(shè)計(jì)、降低細(xì)柵28%以上，主要措施包括提高硅片質(zhì)量、P型鈍化接觸改進(jìn)、第三代0BB技術(shù)、光捕獲增強(qiáng)、提高高寬比、寄生吸收優(yōu)化、表面鈍化提升等。長期來看靠鈣鈦礦疊層技術(shù)、光子倍增技術(shù)等，轉(zhuǎn)換效率有望突破30%。中短期提效效果雙面率提升至75%以上效率提升至28%以上2384*1303mm尺寸下，最高功率達(dá)到776.2W,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.99%,主要通過陷光晟新能源的喜馬拉雅系列G12-132版型異質(zhì)結(jié)組件最高效率達(dá)到768.938W,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了24.75%。東方日升研發(fā)的伏曦系列異質(zhì)結(jié)組件最高功率達(dá)到了767.38W,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了24.70%。根據(jù)《中國光伏HJT產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2024版)》,目前正在推進(jìn)的提效技術(shù)包括硅片吸雜、硅片摻雜元素優(yōu)化、硅片背面拋光、高遷移率靶材、全開口網(wǎng)版、0BB、光轉(zhuǎn)膜等，預(yù)計(jì)2025-2026年HJT電池量產(chǎn)平均效率達(dá)到25.70%、25.90%;2027年以后，預(yù)計(jì)HJT+鈣鈦礦疊層技術(shù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電池量產(chǎn)平均效率有望超過28%。要求硅片廠提供吸雜√√√2024年四季度前未必部分企業(yè)已經(jīng)量產(chǎn)導(dǎo)入立即形成行業(yè)性的統(tǒng)成本占比均在40%以上，因此開發(fā)少銀或無銀方案對于降本至關(guān)重要。目前BC電池企業(yè)均積極布局賤金屬方案，以實(shí)現(xiàn)BC電池成本打平TOPCon電池的目標(biāo)，隆導(dǎo)入銀含量更低的銀包銅漿料，未來銀含量有望進(jìn)一步降低至20%左右，通威股份則大■漿料靶材■折舊■電費(fèi)人工■其他資料來源：長江證券研究所注：基于2024年技術(shù)水平測算，假設(shè)銀價為7500元/kg聚和材料推出了可應(yīng)用于光伏電池的銅漿產(chǎn)品，具備以下三大優(yōu)勢：1)燒結(jié)溫度可低至300℃,能夠在空氣中燒結(jié)且無需氮?dú)獗Ｗo(hù)，從而有利于降低電池碎片率；2)與傳統(tǒng)聚合物粘接銅粉方案(如HJT低溫漿料、銀包銅漿料等)相比，銅漿燒結(jié)后粉與粉之間耗不變情況下，電池效率幾乎無損失，而鋁漿產(chǎn)品則存在1%的電池效率損失。圖23:銅漿與鋁漿對電池效率的影響資料來源：《Ultra-LeanSilverScreen-PrintingforSustainableTerawatt-Scale868622。體系是主要的探索方向，但存在遷移率低的缺點(diǎn)，會導(dǎo)致電性能變差。根據(jù)SOLARZOOM,當(dāng)銦價在3000元/kg時，導(dǎo)入50%無銦靶材可實(shí)現(xiàn)0.014元W的成題，而且會影響電池效率。根據(jù)SOLARZOOM,2025年底有望將靶材中的銦含量降低至20%左右，目標(biāo)是把靶材成本控制在0.02元W以內(nèi)。行業(yè)研究|深度報告BC電池憑借高效美觀的特點(diǎn)在分布式市場具備優(yōu)勢。根據(jù)隆基綠能測算，Hi-MoX10組件可為客戶帶來超額收益，全球典型區(qū)域發(fā)電量模擬顯示，其平均發(fā)電量超過TOPCon產(chǎn)品8.7%,在總利潤、收益率、度電成本、回本周期和萬元凈利潤投資方面均具備優(yōu)勢。同時，Hi-MoX10組件細(xì)分探索家、科學(xué)家、極致家、藝術(shù)家四大系列，探索家主打效能提升，滿足普遍性的客戶需求；科學(xué)家主打極致高效，滿足高性能場景需求；極智家定位為“功能增強(qiáng)”,滿足用戶日益多元的功能性需求；藝術(shù)家面向中國分布式市場，其典型應(yīng)用場景為別墅住宅屋頂。圖25:隆基綠能面向分布式全場景的Hi-MoX10系列產(chǎn)品隨著BC電池雙面率提升，其在集中式市場也開始嶄露頭角。華能集團(tuán)公示2024年光伏組件(第二批)框架協(xié)議采購招標(biāo)項(xiàng)目中標(biāo)候選人，標(biāo)段3采用BC組件，招標(biāo)規(guī)模投標(biāo)報價范圍(元/W)中標(biāo)候選人報價(元/W)標(biāo)段1TOPCon1HJT技術(shù)或?qū)⒃诤Ｍ馐袌稣紦?jù)一席之地。梅耶博格在亞利桑那州的2GW異質(zhì)結(jié)組件工廠已投產(chǎn)，電池暫時由梅耶博格的德國生產(chǎn)基地供應(yīng)。梅耶博格已經(jīng)與一家美國大型能源公司簽訂了一份1.8GW的異質(zhì)結(jié)組件訂單，從2026年起每年供應(yīng)600GW組件，該協(xié)議將于科羅拉多州電池工廠融資完成后啟動。此外，美國Revkor能源控股公司和德國H2Gemini技術(shù)咨詢公司宣布將在美國猶他州鹽湖城建造20GW異質(zhì)結(jié)電池和組件工廠，一期產(chǎn)能5GW于2024年第二季度投產(chǎn)。意大利能源巨頭Enel旗下的3Sun公司在美國新建3GW異質(zhì)結(jié)電池和組件工廠，并計(jì)劃將后續(xù)產(chǎn)能擴(kuò)大至6GW。HJT技術(shù)在海外蓬勃發(fā)展的原因是自動化程度高以降低人工成本，同時低碳屬性還將降低碳稅費(fèi)用。行業(yè)研究|深度報告HJT憑借高雙面率的特點(diǎn)更適合垂直安裝場景。垂直安裝是指光伏組件以90°傾角安裝，與傳統(tǒng)安裝方式相比，具備以下優(yōu)勢：1)更高的空間利用率；2)防積灰積雪，無需頻繁清潔，降低運(yùn)維成本；3)發(fā)電曲線呈“雙峰”特點(diǎn)，滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求；4)太陽光綜合利用率更高，部分光線可被反射至其他光伏陣列上。目前，垂直安裝可以與農(nóng)業(yè)光伏、光伏圍欄、高速護(hù)欄、光伏建筑等場景相結(jié)合，HJT組件可以更好地發(fā)揮出雙面發(fā)電的優(yōu)勢，未來有望成為一種新潮流。圖27:光伏垂直安裝方式滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求綜上所述，我們認(rèn)為TOPCon技術(shù)在中期維度仍是主流路線，降本提效空間依然存在；BC技術(shù)將逐步提高分布式市場的滲透率，集中式市場前景取決于雙面率提升進(jìn)展，隨著頭部企業(yè)紛紛入局，產(chǎn)業(yè)生態(tài)將日趨完善；HJT技術(shù)具備人均產(chǎn)出高和碳足跡低的優(yōu)勢，海外市場有望率先發(fā)力，同時高雙面率的特點(diǎn)有望打開垂直安裝等新應(yīng)用場景。展望N型技術(shù)的發(fā)展趨勢，在電池效率持續(xù)進(jìn)步的情況下，成本將成為量產(chǎn)的關(guān)鍵因素，特別是賤金屬方案的導(dǎo)入速度是勝負(fù)手。行業(yè)研究|深度報告1、提效進(jìn)度不及預(yù)期。雖然TOPCon、HJT、BC