長江證券：從框架的變革看光伏電池技術路線的變革

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|報告要點兩次迭代歷程，主要遵循了“轉換效率+制造成本”的二元框架。進入N型電池時代后，行業(yè)對技術路線的選擇產生了分歧，二元框架已經不能解釋技術迭代的趨勢，應該差異的多元框架轉變。N型電池在效率和成本方面持續(xù)進步，目前各技術路線暫未拉開代際差距，我們認為BC、HJT的技術特點將在細分場景發(fā)揮優(yōu)勢，若在成本方面接近TOPCon,滲透率有望進一步提升。分析師及聯系人復盤：“效率+成本”的二元框架剛線切割技術的應用，以及領跑者計劃的推廣。在N型TOPCTOPCon的效率天花板更高，而且大部分設備和工藝與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，隨著專利保護在2015年結束，迎來了大規(guī)模推廣的時機；展望：效率、成本、場景的多元進步望年均提效0.5個百分點。BC電池轉換效率已超過27%,中短期看雙面率將提升至75%以上，轉換效率提升至28%以上。HJT電池正在推進的提效技術覆蓋硅片、電池、組件環(huán)節(jié)，對應組件功率已接近25%。對于降本至關重要。目前BC電池企業(yè)均積極布局賤金屬方案，以實現BC電池成本打平風險提示3、知識產權訴訟風險；4、核心技術泄密風險。|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傳遞出哪些信息?》2024-12-15·《當前時點，怎么看待柔直技術的發(fā)展趨勢?》·《遇見新周期——御風系列二十八期》2024-12-目錄復盤：“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:得益于領跑者計劃，2018年單晶PERC電池溢價較好(元W) 7圖7:TOPCon和PERC電池量產轉換效率對比 8 9圖9:BC電池效率極限位列N型電池之首 10 圖11:BC電池結構最顯著的特點是正面無柵線 圖13:BC組件類旁路二極管結構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型電池非硅成本結構對比 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年不同技術路線的成本、設備相關數據對比 8 12 13 15表6:BC電池技術提效措施 16 16表8:華能集團開啟1GWBC組件招標 請閱讀最后評級說明和重要聲明6/22行業(yè)研究|深度報告復盤：“效率+成本”的二元框架近10年以來，光伏晶硅電池經歷了從多晶BSF到單晶PERC、再從P型PERC到N型TOPCon兩次技術路線的迭代。兩次迭代都使得行業(yè)的電池片產能用2年左右的時間完成較徹底的置換，新技術對老技術實現了近乎100%的替代。迭代過程中遵循了“轉換效率+制造成本”的二元框架，最終實現度電成本的進一步優(yōu)化。供給側推動供給側推動技術迭代電池&組件企業(yè)盈利能力1轉換效率1度電成本需求側推動技術迭代電站收益率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、愛旭等帶頭擴產，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%左右的量產效率已經接近其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，轉換效率方面，單晶PERC的量產效率在2017年達到21.3%,高于同期BSF電池2.6pct,同時理論上限可達到24.5%2,更是顯著高于BSF的上限20.3%;制造成本方面，2013-2016年隆基引領金剛線切割技術，大幅降低單晶硅片的非硅成本，進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也逐步體現出優(yōu)勢。此外，領跑者計劃進一步加速了單晶PERC的發(fā)展。2015年國內開始推行領跑者計劃，國內一定規(guī)模的光伏項目優(yōu)先選用單晶PERC等新技術電池，PERC電池獲得更快的市場認可，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:得益于領跑者計劃，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)鈞達等帶頭擴產，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，同樣出現老技術的進步空間有限的局面。2020年PERC電池量產效率為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計將開始顯著放緩，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)協會，2024年為預計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左右設備投資額(億元/GW)3億左右國產化進行中可能。相近的轉換效率、更低的生產成本、更低的設備投資額、兼容性更高的產線制造成本這兩個指標上的追趕和超越。因此，其技術迭代路徑較為清晰，最終形成了單一路線獨大的局面。本輪：考慮場景差異的多元框架所以出現分歧，是因為電池技術路線的迭代正在從此前的“技術+成本”的二元框架，2)供給方面，行業(yè)對N型技術路線的選擇出現了分歧，本質在于提效降本方面均有較生產成本十電池效率BC電池普遍高于TOPCon和HJT電池1pct以上。因此，行業(yè)內有觀點認為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)普遍認可。正面無柵線是BC電池結構最顯著的特點，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，通過優(yōu)化美學理，保障組件在視覺上呈現360度無死角純黑。BC電池背面普遍采用0BB工藝，進一圖12:隆基研發(fā)的低反絨面技術應用于BC組件圖11:BC電池結構最顯著的特點是正面無柵線圖12:隆基研發(fā)的低反絨面技術應用于BC組件p發(fā)射極資料來源：《IBC太陽電池技術的研究進展》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構旁路二極管結構遮擋后導通電流旁路二極管告別熱斑遠離起火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，更深的陷光結構大幅減少光線強反射現象；三是高開壓特性可保證清晨、傍晚更快觸達逆變器工作電壓，有效延長發(fā)電時長，弱光發(fā)電量更高。近幾年來，HJT電池技術在產業(yè)推動下也獲得了長足的進步。HJT電池制造工藝流程短，僅有制絨、磷擴散吸雜、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電池設備產能從600MW提升至GW級，單GW占地面積、人員配置、能耗、廠房設施投資、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備增加85%的情況下，鍍膜均勻性得到進一步提升。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、溫度系數等方面優(yōu)于TO表2:HJT在雙面率、溫度系數等方面優(yōu)于TO在相同應用場景下，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)協會，長江證券研究所單位：萬kWh/MW技術類型訴訟時間 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訴訟，指控阿特斯侵犯了TOPCon太陽能電池技術專利。2024年6月MaxeonSolar在歐洲統一專利法院(UPC)遞交的關于一項歐洲專利的侵權訴訟文件，指出愛旭產品侵犯其 2023年12月2023年11月Maxeon以侵犯其專利EP2297788B1為由，針對愛旭相關ABC產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最高效率達到24.8%,雙面率達到85%。展望后續(xù)，晶科能源TOPCon電池量產效率在今年底將接近26.5%,未來2-3年有望年均提效0.5個百分點左右。鈞達股份已發(fā)布第一代N型電池“MoNo2”,雙面率達到90%,轉換效率突破26.3%,對應組件功率提升6W以上。發(fā)布時間升鈍化性能，通過波浪背場技術提升雙面率，后續(xù)可在降低金屬復合、提升鈍化性能、BC電池方面，隆基綠能推出的HPBC2.0電池量產效率超過26.6%,對應組件功率最高達670W,量產效率最高達24.8%;愛旭股份N型ABC電池轉換效率可達27.3%,ABC組件量產交付效率可達24.2%。愛旭股份推出了搭載新一代滿屏技術的全系列N型滿屏ABC組件產品，對應組件轉換效率最高達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)化主柵設計、降低細柵28%以上，主要措施包括提高硅片質量、P型鈍化接觸改進、第三代0BB技術、光捕獲增強、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、光子倍增技術等，轉換效率有望突破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，最高功率達到776.2W,轉換效率達到24.99%,主要通過陷光晟新能源的喜馬拉雅系列G12-132版型異質結組件最高效率達到768.938W,轉換效率達到了24.75%。東方日升研發(fā)的伏曦系列異質結組件最高功率達到了767.38W,轉換效率達到了24.70%。根據《中國光伏HJT產業(yè)發(fā)展白皮書(2024版)》,目前正在推進的提效技術包括硅片吸雜、硅片摻雜元素優(yōu)化、硅片背面拋光、高遷移率靶材、全開口網版、0BB、光轉膜等，預計2025-2026年HJT電池量產平均效率達到25.70%、25.90%;2027年以后，預計HJT+鈣鈦礦疊層技術實現量產，電池量產平均效率有望超過28%。要求硅片廠提供吸雜√√√2024年四季度前未必部分企業(yè)已經量產導入立即形成行業(yè)性的統成本占比均在40%以上，因此開發(fā)少銀或無銀方案對于降本至關重要。目前BC電池企業(yè)均積極布局賤金屬方案，以實現BC電池成本打平TOPCon電池的目標，隆導入銀含量更低的銀包銅漿料，未來銀含量有望進一步降低至20%左右，通威股份則大■漿料靶材■折舊■電費人工■其他資料來源：長江證券研究所注：基于2024年技術水平測算，假設銀價為7500元/kg聚和材料推出了可應用于光伏電池的銅漿產品，具備以下三大優(yōu)勢：1)燒結溫度可低至300℃,能夠在空氣中燒結且無需氮氣保護，從而有利于降低電池碎片率；2)與傳統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，會導致電性能變差。根據SOLARZOOM,當銦價在3000元/kg時，導入50%無銦靶材可實現0.014元W的成題，而且會影響電池效率。根據SOLARZOOM,2025年底有望將靶材中的銦含量降低至20%左右，目標是把靶材成本控制在0.02元W以內。行業(yè)研究|深度報告BC電池憑借高效美觀的特點在分布式市場具備優(yōu)勢。根據隆基綠能測算，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組件細分探索家、科學家、極致家、藝術家四大系列，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”,滿足用戶日益多元的功能性需求；藝術家面向中國分布式市場，其典型應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。華能集團公示2024年光伏組件(第二批)框架協議采購招標項目中標候選人，標段3采用BC組件，招標規(guī)模投標報價范圍(元/W)中標候選人報價(元/W)標段1TOPCon1HJT技術或將在海外市場占據一席之地。梅耶博格在亞利桑那州的2GW異質結組件工廠已投產，電池暫時由梅耶博格的德國生產基地供應。梅耶博格已經與一家美國大型能源公司簽訂了一份1.8GW的異質結組件訂單，從2026年起每年供應600GW組件，該協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技術咨詢公司宣布將在美國猶他州鹽湖城建造20GW異質結電池和組件工廠，一期產能5GW于2024年第二季度投產。意大利能源巨頭Enel旗下的3Sun公司在美國新建3GW異質結電池和組件工廠，并計劃將后續(xù)產能擴大至6GW。HJT技術在海外蓬勃發(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用。行業(yè)研究|深度報告HJT憑借高雙面率的特點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，降低運維成本；3)發(fā)電曲線呈“雙峰”特點，滿足電網調峰需求；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，垂直安裝可以與農業(yè)光伏、光伏圍欄、高速護欄、光伏建筑等場景相結合，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調峰需求綜上所述，我們認為TOPCon技術在中期維度仍是主流路線，降本提效空間依然存在；BC技術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展，隨著頭部企業(yè)紛紛入局，產業(yè)生態(tài)將日趨完善；HJT技術具備人均產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有望打開垂直安裝等新應用場景。展望N型技術的發(fā)展趨勢，在電池效率持續(xù)進步的情況下，成本將成為量產的關鍵因素，特別是賤金屬方案的導入速度是勝負手。行業(yè)研究|深度報告1、提效進度不及預期。雖然TOPCon、HJT、BC