光伏設備專題報告:關於HJT技術的5個核心問題

2019-08-10     未來智庫

(溫馨提示:文末有下載方式)

報告綜述:

由於量產效率取得重要突破、大批產業內外資金湧入,年初以來HJT 技術備受關注。「一代技術,一代設備」,本文將圍繞HJT最核心的5 個問題逐一展開,結合現有技術與量產情況,給出未來3 年HJT 發展路線,探究光伏設備行業投資機會。

問題一:HJT 好在哪,是否能解決當前產業瓶頸問題?HJT 產品結構&優勢核心在於:憑藉開路電壓高、雙面率高等天然特性,可以實現相對最低的LCOE,解決了產業痛點(與面積相關的BOS 成本下降空間較小),也是目前最契合雙面組件工藝(未來主流發展方向)的電池片技術。

問題二:技術與量產情況如何,爆發期是什麼時候?目前市場最受關注三個路線:REC(與MB 合作)、通威(與邁為、捷佳合作)、鈞石(自主研發)。三家分別採用了不同整線商方案,所採用的CVD、PVD/RPD以及配套的靶材、漿料都有所差異,今年9 月份到明年3 月份之間,3 家都會陸續給出量產結果,屆時將會分曉哪種技術路線更加穩定、適合大範圍推廣。隨後2020 年中有望開啟第一輪HJT 產線熱,2021 年有望成為第一個HJT 組件量產爆發節點。

問題三:經濟性分析,量產究竟有多遠?目前未到量產節點,但已不遙遠: 1HJT 組件經濟性:測算得到HJT 組件附加價值0.43 元/W,當前310WPERC組件1.79 元/pcs,則HJT 組件合理價格為2.21 元/pcs,實際價格為2.47 元/pcs。儘管是在面積成本相對高的地方,目前HJT 組件仍未到具備經濟性的階段; 2HJT 電池片非矽成本:測算得到目前HJT 電池片非矽成本若採用RPD 工藝約0.659 元/W,採用PVD 工藝約0.627 元/W,非矽成本仍比主流PERC 高0.3-0.4元/W,降成本仍是長遠之路;3矽片成本:目前N 型價格比P 型價格高5-8%,N 型薄片化是未來大趨勢:矽片厚度每降低20 微米,單片含矽成本下降約0.25 元、產能提升約7%。一片厚度為130-140微米的高質量N 型矽片可以做到與

問題四:設備有哪些革新,空間多大?HJT 設備包括制絨清洗設備(捷佳、YAC)—CVD(愛發科、理想、鈞石、邁為、捷佳)—PVD(馮阿登納、鈞石)—絲網印刷設備(邁為、捷佳、科隆威)。目前核心設備(CVD 和PVD) 總價值在700-1300萬美元/100MW 之間,其餘設備(入料管控、自動化、印刷、燒結、測試和篩選等)則在300-500 萬美元之間。預計明年HJT實際投產6-10GW,由此帶來增量空間在60-80億。若HJT 推進順利,成本大幅下降進一步催生需求,2021 年投產向20GW 靠近,帶來增量空間可達百億。

問題五:推薦哪些標的?強烈建議關注邁為股份、捷佳偉創(電新聯合)。最後關於現階段HJT技術最該關注的問題,我們認為應集中於「哪家設備技術成熟、運行穩定」而非「哪家設備價格更低、宣傳的更好」。回顧PERC 推廣的過程,經歷了3個階段:1領先設備商率先推出穩定設備與工藝路線; 2行業借鑑成功技術經驗,加上自身工藝改造升級,促使行業平均成本大幅下降;3最終憑藉成本優勢,全面替代上一代BSF技術。HJT也將復刻這一過程,對於國內設備商來說,工藝改進加大產能、降低成本永遠不是問題,確定一條成熟、穩定的工藝路線,才是現階段重中之重(材料成本是先有雞還是先有蛋的問題,HJT產能上來,銀漿/靶材價格自然快速下降)。

報告內容:

前言

回顧2018 年,如福建鈞石、中智(泰興)、漢能、通威、愛康、彩虹等不少光伏企業陸續開出HJT 產能計劃,市場頗有一片HJT 崛起之勢。但在531 政策的壓力下,由於技術含量較高、設備及材料成本高昂、缺乏終端市場等因素,部分企業HJT 擴產進度有所減緩。隨著四季度全球光伏市場開始回暖,市場上HJT 的訊息突然多了起來,光伏企業暫緩的HJT 擴產計劃也隨著市場回暖而再度開啟。

年初以來,HJT 技術備受關注,原因總結有三:

1量產效率取得重要突破:HJT 實驗室技術早已成熟,並且創下26.7%超高效率紀錄; 但量產效率始終停滯在21%、22%,直到18 年底突破到23.5%,比PERC 高出1%以上(反應在組件端提高20W),量產技術上完成實質性進步;

2行業競爭日趨激烈,可長遠發展的技術備受青睞:離發電側平價時代越來越近,終端客戶對電價更加敏感,各環節決策考慮不單是採購成本多少,而是終端產品成本如何(以LCOE 作為核心指標),這樣的大背景下,雙面工藝憑藉低LCOE 優勢,被公認為未來主流技術方向,最契合雙面的HJT 電池片技術自然也備受關注;

3方向清晰,大批社會資本湧入:國內產業界設備商快速成長,18 年大批設備商上市,熱錢湧入,極大推動了新技術研發熱情,推動HJT 發展速度比當年PERC 更快。同時產業外資金瞄準HJT 新賽道,斥巨資以求謀得新技術下一席之地(如山煤國際與鈞石合作10GW),也為HJT 技術帶來極高的曝光度。

如果想尋找HJT 新技術帶來投資機會,就不得不站在光伏產業鏈的角度,首先思考光伏行業本質:

光伏行業的本質是什麼?是從終端客戶的價值來考慮,也就是聚焦度電成本的降低。光伏產業定位於製造業,而非高科技產業。除了產業鏈下游電站設計、建設以及併網運營能歸屬到能源業外,矽料、矽片、電池、組件等環節,都屬於典型的製造業。而製造業的發展,必然遵循製造業的內在規律:光伏各環節相對過剩將是一個常態,因此未來的競爭格局一定是一個充分並且完全的競爭局面,各個環節的成本降低將是這個行業永恆的發展方向。

圍繞光伏行業本質,誕生關於HJT 的5 個核心問題,也正是本文的架構:1HJT 技術是否符合光伏行業本質,能否解決當前產業瓶頸問題?2如今技術與量產情況如何?3 當前經濟性如何,未來量產時間如何判斷?成本下降空間又有多大?4落到光伏設備角度,也需要關注HJT 相比於PERC 設備端有何革新?5市場空間有多大以及有哪些值得關注的光伏設備公司?

最後,關於現階段HJT 技術最該關注的問題,筆者認為應集中於「哪家設備技術成熟、運行穩定」而非「哪家設備價格更低、喊得最響」。回顧PERC 推廣的過程,經歷了3 個階段:1領先設備商率先推出穩定設備與工藝路線;2行業借鑑成功技術經驗,加上自身工藝改造升級,促使行業平均成本大幅下降;3最終憑藉成本優勢,全面替代上一代BSF 技術。HJT 也將是一樣的情況,對於國內設備商來說,工藝改進加大產能、降低成本永遠不是問題,確定一條成熟、穩定的工藝路線,才是現階段重中之重(材料成本是先有雞還是先有蛋的問題,HJT 產能上來,銀漿/靶材價格自然快速下降)。

如今市場最關注的3 條技術路線:1與梅耶博格合作的REC;2自主研發的鈞石;3 與捷佳偉創、邁為股份合作的通威。儘管3 條路線是HJT技術,但各環節、設備仍有許多區別(如HWCVD與PECVD,RPD 與PVD),使用的靶材漿料也不盡相同,哪家率先推出穩定工藝設備與技術路線,明年就可能率先引爆HJT 投資熱潮。

問題一:HJT 好在哪,是否能解決當前產業瓶頸問題?

目前電池片技術百花齊放,但未來幾年內最有可能成為主流技術只有HJT,沒有明顯短板。其他如N-PERT 的競爭力不夠強,其成本和收益性價比不如PERC,工藝複雜增加效率的空間也不大;IBC 技術是一種證明過可以實現量產的超高效技術,但是短期內成本很難降低,至少目前來看其二十多步的工藝流程相比異質結的四步工藝沒有可比性;TOPCon 技術實驗室效率已經做到25%,但實驗室的很多技術很難量產,目前也有一些企業在研發中,可能還需觀望一下後續的發展情況,而其最受詬病的,還是過多的程序可能顯著降低良率(N 型薄片化是方向,自動化工具接觸多,容易出碎片);還有一些更複雜更新的材料,如鈣鈦礦材料,成本低,結合晶矽轉換效率也較高,但穩定性和耐候性較差,必須要先解決實驗室技術問題才能考慮能否產業化。

HJT 產品結構&優勢核心在於,可以實現相對最低的LCOE,解決了產業痛點,契合了從P 型發展到N 型、精度向半導體靠近的大方向。HJT 產品的優異性能已經被大部分客戶所認可,以可靠著稱,市場接受壁壘不大,而且隨著行業往更高效、更高功率方向發展,企業對高效技術之間的融合有更迫切的需求,雙面是未來確定性趨勢,HJT 是最適合雙面組件的技術之一,總結起來,HJT 產品具有4 大優勢,最終使HJT 產品可以實現相對最低的LCOE,符合光伏行業本質規律:

(1)更高的效率。1 效率潛力提高1.5-2%:HJT 採用N 型矽片具有較高的少子壽命,特殊的非晶矽鈍化的對稱結構可以獲得較低的表面復合速率,這些特點使得HJT 可以獲得很高的開路電壓(Voc>735mV,最大的優點),最終效率潛力比目前P-perc 電池片要高1.5-2%,可以達到25%以上,從而降低系統平衡成本;2無光衰、溫度係數好: P 型晶矽太陽能電池最大弊端是光致衰減問題(摻雜硼元素所致),與平均光致衰減率1.1%-1.8%的PERC 電池相比,HJT 電池從根本上避免了初始光衰的現象(摻雜磷元

素);並且溫度穩定性上,PERC 溫度係數為-0.5%/°C,而HJT 溫度係數-0.28%/°C,高溫環境發電量比PERC 高6-10%(適合泰國、歐洲等高溫區域)。

(2)更大的降本空間。HJT 中a-Si與c-Si 的異質結在低溫(<250°C)環境下即可製備,遠遠低於傳統晶矽p-n 結製備需要的900°C高溫。低溫製備一方面可以降低能源消耗,另一方面可以降低熱應力對於晶矽襯底性能的損害,從而將對襯底的材料要求降低到廉價低質量的單晶矽,技術未來真正成熟之際,可使用100 微米厚度的矽片,而P-perc 繼續降低矽片厚度的空間十分有限(背部的鋁背場溫度係數和矽片溫度係數不同,過薄的P型矽片容易產生隱裂,也容易翹邊)。

(3)更容易達到高良率。為了達到較高的轉換效率,PERC 需要十道以上的工藝,會導致電池片良率的下降,而HJT 電結構對稱,製備工藝僅需4 步,並且製備所需非晶矽薄膜厚底低,可以同時提高電池片良率和生產效率,在2016 年國電光伏公司已實現HJT 量產80MW 生產線98%的產品良率,晉能也可穩定在95%以上。

(4)更好契合組件端發展。PERC 電池的雙面率(背面效率與正面效率比值)一般為60-70%,並且由於背面特殊的鈍化開槽設計使得其雙面率難以進一步提高,而HJT 高度對稱結構使其能夠達到90%甚至96%的雙面率,其年平均發電量比單面電池片組件高出約10%。雙面發電用於雪地和塗反射層面的地面效果最好。和技術人員交流,在北海道最多有30%的增量。正是由於雙面率高的特性,HJT 與疊瓦技術結合後,降低度電成本LCOE 單位面積上安裝功率更高,實際發電量也遠高於PERC 組件系統。使得電站建設過程中的成本,例如土地、運輸、安裝、樁基、支架等部分成本得到更有效的攤低。

問題二:技術與量產情況如何,爆發期是什麼時候?

異質結電池自出現以來,經過幾十年的發展,其轉換效率得到很大提升。1991 年三洋首次開發的HJT 電池效率為18.1%; 2013 年松下收購三洋後開發的實驗室效率達到24.7%;2014 年松下結合背接觸技術提升轉換效率至25.6%,隨後SHARP 和Kaneka 先後實現轉換效率超越25%;2016 年日本NEDO 研發機構與日本KANEKO 公司利用異質結與背接觸耦合技術將轉換效率提升至26.33%,刷新了世界新高紀錄;2018 年夏普集團實現背接觸異質結電池的轉換效率為25.09%。

在國外異質結電池及組件的量產上,主要集中在歐美及日本企業。具體來看,日本松下一直處於領先位置,目前量產效率高達23%,並且今年5 月已經實現HJT 光伏組件世界最高輸出溫度係數(-0.258%/°C),技術水平的領先使其保持在日本及馬來西亞1GW 的穩定產能,目前正與特斯拉旗下SolarCity 合作在美國共建1GW 異質結產能;Eco Solifer在2018年第四季度完成產線改造,實現產能80MW;義大利的3 Sun在2018 第二季度完成80MW 產線,計劃於2019 年第三季度擴產至200MW;REC 結合梅耶博格的異質結技術及SWCT 電池片連接技術,重磅打造異質結產品。此外,歐洲企業如俄羅斯Hevel、義大利3 Sun、匈牙利Ecosolifer 等在異質結方面也頻頻布局,多為百MW 級。由此可見,歐美日等企業正在有序推進異質結電池的產業化,以希在先進技術產品上重奪競爭力。據統計,國外異質結項目規劃產能約為3.66GW,已建約1.86GW。

國內HIT 電池布局以「小」為主,異質結企業規劃產能多為GW 級,擬投資金額巨大,但建成產能相對較小。多數企業目前仍在評估或中試階段,還未形成大規模發展。據統計2016 年至今,國內異質結項目總規劃產能約達22GW,擬投資總額高達520 億元,實際已建產能約為1GW,目前已經量產或計劃量產HJT 電池的企業約十餘家,規模多在百MW級。

HJT 爆發阻力之一:技術壁壘較高,推廣亟待時日。目前異質結終端需求市場主要還是海外:中東、歐美等高端市場(BOS 成本相對較高),國內的規模還不是很大,歸根結底還是技術穩定性並未達到大範圍推廣的程度,成本仍然較高。HJT 技術具有較高的壁壘,比當年PERC 工藝技術跨度更大。HJT 非晶矽膜要求是3/6nm,而PERC 要求氧化鋁/氮化矽厚度為20-80nm,儘管也有厚度要求,更多是出於節省材料考慮,即使鍍厚仍可正常使用,容錯率高;而HJT 精度高、容錯率低,一旦鍍厚便喪失功能性,目前市場各家工藝仍在尋求突破,未來技術推廣亟待時日。

HJT 爆發阻力之二:革新性技術,與原產線不兼容。隨著行業往更高效、更高功率方向發展,企業對高效技術之間的融合有更迫切的需求,然而由於HJT 是一種全新技術路線,對其他高效技術的兼容性存在一定困難,這也成為眾多企業駐足觀望、甚至被詬病的地方。但當顛覆性技術成熟時,不會問產線兼不兼容,也不以人們的意志為轉移,最後還是看技術的優越性能夠帶來多大的差異化,市場來作選擇。

HJT 爆發阻力之三:現有量產線穩定性不達標。有一點需要注意,目前市場討論的材 料成本(包括本文問題三相關數據),均是基於設備 uptime90%、良率 95%以上的中試 線數據測算,從中試線到量產線推廣最大的問題仍是產線運行穩定性,這也是目前最亟 待解決的問題,準確來說 HJT 的推廣之路,第一步是先確定穩定生產的技術,第二步是通過規模效應降低成本,第三步才會迎來爆發期。

目前市場最受關注三個路線:REC、通威、鈞石,三家分別採用了不同整線商方案,CVD、PVD/RPD 以及配套的靶材、漿料都有所差異,而今年9 月份到明年3 月份之間,3 家都會陸續給出量產結果,屆時將會分曉哪種技術路線更加穩定,適合大範圍推廣。隨後2020 年中有望開啟第一輪HJT 產線熱,2021 年有望成為HJT 組件量產爆發節點。

問題三:經濟性分析,量產究竟有多遠?

HJT 各種優點,歸根結底在於降低了用戶端的LCOE,HJT 在經濟性上優勢多大,現在是否已經具備經濟性,需要量化估算得出結論:

3.1 HJT 組件經濟性測算

如今考慮HJT 技術,不能僅站在電池片環節,而應該從整個產業鏈出發。HJT 電池形成的組件,一方面,由於優秀的溫度係數,沒有PID、LID 導致的衰減現象(僅有老化衰減),以及超過90%的雙面率,所以與PERC 組件同瓦數情況下發電量更多;另一方面,Voc 較高帶來較高的轉換效率,節省了一系列BOS 成本中的面積相關成本。兩方面作用下將顯著降低LCOE,HJT 組件應享有更高的單瓦成本,那高出幅度多少?正是本節研究重點:

(1) 發電量更多帶來的附加價值:由於優秀的溫度係數,沒有PID、LID 導致的衰減現象(僅有老化衰減),以及超過90%的雙面率,所以與PERC 組件同瓦數情況下發電量更多,根據PV-tech 實測數據:1溫度係數提升2-6%:HJT 更優的溫度係數可以獲得比係數值為-0.38%/°C的PERC 組件高2-6%的額外電能,並且在熱帶地區的雙面單軸跟蹤太陽能系統上獲得6%的額外電能;2無PID、LID 提高1.2-3%;3雙面率提升2%:用合適工藝電池的HJT 組件在光浸潤測試下的填充因子和Voc 都有輕微的提升。由於它們的雙面率高達93%,可以比雙面率為82%的標準組件多收集2%的能量;4 弱光效應提高0.3%-1%:由於HJT 有著更高的電壓,同時PN 結內不存在金屬雜質(帶來更好的二極體理想因子),與絲網印刷PN 結相反,根據應用環境的不同,在低輻照條件下可以獲得0.3-1%的額外能量(因為相對壓降更低)。整體提高發電量5.5-10%。根據鈞石實測數據,HJT 雙玻比PERC 雙玻發電量提升7%,也驗證這一結論。

我們採用HJT組件相對於PERC 組件發電量多7%的保守數據,以PERC組件主流310W(0.26 美元/W),HJT330W(0.36 美元/W)測算: HJT 組件由於自身特性附加價值為0.11 元/W。

(2)BOS(與面積相關)成本下降帶來的附加價值:HJT 單位面積功率更大,使得下游電站建設過程中和面積相關的BOS 成本(例如土地、運輸、安裝、樁基、支架等) 得到更有效的攤低,根據Solarwit 數據,這塊成本按照不同項目類型、不同項目區域有很大差異,通常介於400-1000 元之間。

我們採用800 元/pcs 的面積成本的假設,由於同瓦數的面積相關成本降低,HJT 組件附加價值為0.31 元/W。

兩項相加的結果是0.43 元/W,就是現階段HJT 組件自帶的附加價值(並未體現在價格中)。所以當前310WPERC組件1.79元/pcs,則HJT組件合理價格為2.21元/pcs,實際價格為2.47 元/pcs,可以發現儘管是在面積成本相對高的地方,目前HJT 組件仍未到具備經濟性的階段。展望1-2 年後,若HJT 主流組件達到360W,PERC 達到330W (2.1 元/W),HJT 相組件的附加價值則達到0.5 元/W(越來越高)。放眼未來,光伏電站建設過程中和面積相關的一系列成本是很難繼續降低的,有一些和「人」直接相關的成本(如安裝、維護)由於人力成本的持續上升甚至可能出現不斷上升的窘境。進一步降低光伏電成本的最有效突破口便是提升單位面積內的功率和提升同等功率下的發電能力。目前看來,能完美滿足這一要求的電池路線就是HJT。

3.2 HJT 電池片非矽成本測算

任何一種技術都要經過從研發到中試、再到量產的過程,在這過程中會出現成本等各種量產方面的問題,並最終研究出解決方法。以PERC 為例:行業用了大約五年的時間來降低單晶PERC 的技術成本,從最初每家企業先做中試線,嘗試不同的技術路線,到產品小批量產出後進行各種性能測試,直到18 年實現成本的大幅下降,這是非常典型的新一代技術從研發到量產的發展過程。

目前HJT電池片成本較高的原因:市場沒有看清可量產化技術路線,因而仍沒有推廣; 由於沒有量產,生產不具備規模效應。規模效應又存在兩個層面,第一層面是行業層面,隨著HJT 產能攀升,相應的漿料、靶材、設備等都會因更多廠家進入大大降低成本; 第二層面是公司層面,很大程度上是分攤管理、財務和銷售費用,生產異質結的企業,一定要有較大規模,從生產成本方面來看,其實與規模並無直接關係,單瓦成本是固定的,不過上規模後供應商方面是會降價的,這部分效果因公司而異。能夠總結規律並作出經濟性測算,主要聚焦在行業層面,也就是HJT 電池片非矽成本測算。

我們從「制絨清洗-非晶矽沉積-TCO 膜製備-表面金屬化」四個環節,拆解分析HJT 電池片非矽成本:

(1)制絨清洗

16 年松下主推RCA 清洗,目前採用臭氧+雙氧水清洗。臭氧+雙氧水工藝在大批量生產驗證後清洗效果較為穩定,並且在去除氨氮工藝後污水處理與化學品成本大大降低,是現在最佳的清洗工藝,其總體化學品成本已經貼近PERC 電池清洗成本。

但目前HJT 電池制絨添加劑成本還是較高,原因在於主要還是靠進口添加劑,採用雙氧水+臭氧單片成本在0.22-0.3 元之間。添加劑本身的成本非常低,目前國內相關廠家也在研究制絨添加劑並已有所突破,所以相關降幅可達80%以上。

(2)非晶矽沉積

非晶矽沉積主要考慮為薄膜均勻性、氫含量、光敏性。兩種主流工藝PECVD 和HWCVD (熱絲化學氣相沉積):HWCVD 優勢明顯:對介面轟擊較小,薄膜質量較好,對矽片鈍化較好,但劣勢也比較明顯,均勻性較差且維護成本較高。PECVD 分RFCVD(射頻等離子體化學氣相沉積)與VHFCVD(甚高頻等離子體化學氣相沉積),差異主要是射頻頻率,總體來說RFCVD 沉積非晶矽均勻性較好,但成膜質量不如VHFCVD,並且對矽襯底的轟擊也強於VHFCVD。目前單片成本集中在0.03-0.05 元,未來有望下降到0.01-0.02 元。

(3)TCO 膜製備

現階段TCO 製備工藝主要為PVD 與RPD。PVD 正/背面均需要2-6 個ITO 靶材,目前單片成本在0.4-0.5 元之間。ITO 技術在平板顯示中的應用與HJT 的應用差別不大,不管是國產的磁控濺射設備,還是靶材的供應商,在平板顯示行業都已經比較成熟,所以這塊降本空間較大。RPD 正/背面均需要2 個IWO/ICO 靶材,進口靶材成本在0.6-0.7 元,國產化後有望降到0.2-0.3 元。

(4)表面金屬化

HJT表面金屬化主要有絲網印刷和鍍銅工藝。HJT 全程採用低溫工藝,低溫銀漿價格較高,而且目前HJT 電池銀漿耗量大約是傳統電池的3 倍,所以既可以國產化降價,又可以結合組件技術減少耗量:

現階段低溫銀漿價格高主要是生產量太低、廠商太少,一旦HJT 產能突破將一解百解。杜邦、Soltrium、常州聚合等都有相關產品,將顯著降低銀漿價格。降低銀漿耗量主要通過結合多主柵、疊瓦等技術,採用MBB 比5BB 成本降幅50-70%。

結合4 大環節耗材成本情況,我們可以測算出:目前HJT 電池片非矽成本若採用RPD 工藝約0.659 元/W,採用PVD 工藝約0.627 元/W,HJT 電池片非矽成本仍比主流PERC 高0.3-0.4 元/W,降成本仍是長遠之路。此外仍需注意的是,上述提及的材料成本等,均是基於設備uptime90%、良率95%以上的中試線數據測算,從中試線到量產線推廣最大的問題仍是產線運行穩定性,這也是目前最亟待解決的問題,準確來說HJT 的推廣之路,第一步是先確定穩定生產的技術,第二步才是通過規模效應降低成本。

3.3 N 型矽片成本較高,薄片化是大趨勢

除了非矽成本外,N 型矽片也是HJT 電池成本較高的重要原因,厚度180 微米的n 型矽片通常比p 型矽片高出5-8%,主要原因在於n 型與p 型的主要差異是在坩堝內的提拉次數(只需要3 次,而不是5 次)更少,本質上並沒有區別,只是N 型矽片目前的市場需求較少而導致單價更高,隨著HJT 的規模擴大,形成規模效應後,N 型矽片的成本也會降下來。

薄片化也是降低矽片成本重要方式。對於HJT 技術,採用低溫或無應力製程可以比使用標準矽技術更容易抓取更薄的矽片。不僅如此,其效率不受矽片厚度影響,即使是減薄到100um 左右:即短路電流的損失可以通過開路電壓補償回來,依賴的是超低表面復合。根據國電投數據,矽片厚度每降低20um,單片含矽成本下降約0.25 元、產能提升約7%。一片厚度為130-140um 的高質量n 型矽片可以做到與一片厚度為170-180um 的PERC 單晶p 型矽片相同的價格,未來成本下降空間較大。

問題四:HJT 設備有哪些革新,空間多大?

4.1 核心設備為 CVD+PVD

HJT 電池的一大優勢是工藝簡單,僅包括制絨、非晶矽沉積、TCO 沉積、絲網印刷四步,而PERC 電池為了達到較高的轉換效率,除了傳統工藝流程外還要增加退火等工藝,複雜的工藝不僅帶來了額外的設備投資要求,還對生產電池片的良率和生產效率造成一定程度的影響。

HJT 電池優於PERC 電池的之處在於非晶矽薄膜的沉積,故也導致了兩者製備工藝上最大的不同。雖然PECVD 作為沉積鍍膜的核心方法,但是在PERC 電池和HJT 電池製備工藝中卻對應著截然不同的PECVD 設備(前者為場鈍化、後者為化學鈍化),這也是HJT 電池製備與PERC 電池生產線不相容的根本原因。印刷和制絨相對來說變動較小,制絨這一塊比PERC 要求更高純凈度的清洗,表面不能有一些金屬離子;印刷主要是漿料需要使用低溫銀漿。

制絨清洗設備:清洗制絨設備主要包括捷佳偉創、北方華創、YAC。HJT 通常採用N 型單晶矽做為襯底,且在切割加工過程中會在表面層產生損傷層,通常使用鹼性腐蝕液進行各向異性腐蝕,利用不同Si 晶面的腐蝕速度差異,在矽片表面形成3-6 的金字塔結構,襯底表面的制絨效果直接影響電池的最終特性,故在制絨過程中必須控制制絨速率和金字塔表面均勻度,這對制絨設備和制絨工提出了更高的要求。目前工藝溫度、溶液均勻性、產能等都是衡量制絨設備效果技術指標,目前主要設備生產廠家為日本YAC 和中國捷佳偉創。

非晶矽薄膜沉澱設備:HWCVD 設備主要廠商為ULVAC;PECVD 設備主要供應廠商為梅耶博格、應用材料、理想萬里暉、鈞石。邁為股份和捷佳偉創已有CVD 產品儲備,仍在試驗中。國內的理想萬里暉率先研發出用於HJT 的PECVD設備,打破了長期以來國外廠商的壟斷,並且在2019 年成功競標某標誌性百兆瓦級HJT 項目的PECVD 設備供應,並陸續升級PECVD 推出配套工藝。邁為股份、捷佳偉創也陸續推出CVD 新產品,現階段仍在試驗中。

TCO 鍍膜設備:RPD 設備商包括日本住友、台灣精耀,PVD 設備商包括梅耶博格、應用材料、馮阿登納、國內鈞石等。

現階段採用PVD 方式成膜的企業較多,主要是PVD 設備較為成熟,價格便宜,同時設備較為穩定,產能完全可以做到6000pcs 以上,德國馮阿登納公司今年已經推出產能8000pcs 設備,主要採用直流磁控濺射工藝,部分廠家引入了射頻磁控濺射工藝。同時PVD 所使用的的靶材生產企業較多,基本不受專利限制,主要是ITIO 受制於日本住友專利。但是缺點也較為明顯,效率偏低,和PERC 沒有拉開明顯的效率差異,總的來說短時間看來PVD 為HJT 電池的量產方向。

效率上RPD 現階段較PVD(ITO)優勢在0.4%左右,可以通過托盤優化將差異拉開至0.6% 以上,並且可以通過使用其他更高效的靶材進一步拉開與PVD 的效率差異至0.7%。但是RPD 缺點較為明顯,第一:設備產能較低(百MW 投資高)導致售價高,第二:RPD 主要核心部件為住友把持,成本較高,第三:RPD 的靶材受制於住友專利問題銷售限制性較大,並且成本過於高昂。

總的來說短期之內HJT電池擴產技術主要以PVD 為主,主要是PVD設備較為成熟,價格便宜,同時設備較為穩定,產能完全可以做到6000pcs 以上,德國馮阿登納公司今年已經推出產能8000pcs 設備,主要採用直流磁控濺射工藝,部分廠家引入了射頻磁控濺射工藝。但現階段常州捷佳創/台灣精曜已經開始開發6000pcs以上產能設備,預計2020 年推出,在產能翻倍同時成本不會成倍增加。其次國內靶材公司已經開發出住友相關使用於HJT 的高效靶材,靶材成本大幅下降。隨著RPD 設備國產化與產能放大化,再匹配國產蒸鍍靶材後RPD 將會顯現出一定的優勢,未來仍會存在PVD 與RPD之爭。

絲網印刷: 國際主流的廠商有Baccini、ASYS、DEK,國內廠商有邁為股份、科隆威、捷佳偉創。HJT 和PERC 電池採用同樣的印刷設備,最大的區別在於HJT 印刷原料為低溫銀漿,目前蘇州晶銀生產的新一代正面銀漿已經打破了低溫銀漿被外國企業壟斷的局面。

4.2 設備增量空間百億

HJT 工序中PECVD、PVD 價值可以占70%。目前HJT 產線核心設備(CVD 和PVD) 總價值在700-1300 萬美元/100MW 之間,其餘設備(入料管控、自動化、印刷、燒結、測試和篩選等)則在300-500 萬美元之間。以REC 新加坡600MW 產線為例,PECVD 要6 台,PVD 單機產能大一些,要5 台。100MW 設備投資1 億人民幣,一台PECVD+PVD 要7000 萬。

未來設備單GW 設備總價有望降到5 億元或5 億以下,主要通過;

1提高設備產能,如設備產能提升50%而單價僅上升10%:目前制絨、PVD、印刷三道產能可達8000 片/時,主要挑戰在CVD(仍是6000 片/時),但後續優化技術難度不算太大,CVD 設備沉積腔里都不需要變,只要將一些傳輸設備及機械進行優化,產能就可以翻倍。

2優化工藝設計,縮短周期:除了設備的單純製造產能外,降低資本支出的途徑還包括以下幾點:工藝反應器的平行化、PECVD 和PVD的單個承載工藝、在線工藝和通過合理系統設計縮短工藝周期。例如,在INDEPtec 的技術里,單個空腔承載允許矽片處在同一個承載上,前表面和背面a-Si:H 可以同時進行沉積,即縮小了空間又能實現自動化。

依據廠商HJT 產能的規劃數據,目前全球已實現穩定產能約3.14GW,明年規劃投產15GW 以上,預計實際投產10GW 左右,那麼由此帶來HJT 設備增量空間在60-80 億。

問題五:推薦哪些標的?

國內上市公司中,邁為股份、捷佳偉創(電新聯合)均具備HJT 整線能力,而且均有核心環節(CVD、PVD)產品,也都在驗證階段,是最有可能分掉新技術設備紅利蛋糕的兩家公司,強烈建議關注兩大光伏設備龍頭。此外HJT 技術對自動化設備精度較高,建議關注光伏設備自動化領先者羅博特科。

……

溫馨提示:如需原文檔,可登陸未來智庫www.vzkoo.com搜索下載本報告。

關注公眾號「未來智庫」,及時獲取最新內容。

(報告來源:招商證券;分析師:諸凱、吳丹、劉榮)

文章來源: https://twgreatdaily.com/5VB9fGwBvvf6VcSZyu2T.html