HJT商业化思考与跟踪HJT渐行渐近,设

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报告出品方/分析师:华安证券研究所/郭倩倩、范云浩

我们梳理了年初以来,新增HJT投资规划的设备采购以及新建HJT产线的设备选型情况,根据产能占比估算,迈为股份凭借整线整合经验以及核心设备成熟度优势,占据了核心镀膜环节超过55%的市场份额。

1异质结商业化爆发前夕,设备认证窗口期倒计时

HJT即将步入规模化扩产阶段,其清晰的降本路径奠定了未来产能爆发的基础。

根据Solarzoom,年HJT电池生产成本为0.9元/W,其中包含硅片、浆料(主要为银浆)、靶材(主要为TCO镀膜环节所需的掺杂材料氧化铟锡ITO)、设备折旧(按10年折旧计算)和其他部分,成本分别为0.48、0.23、0.05、0.05、0.1元/W,占比分别为52.7%、25.3%、5.5%、5.5%、11%。相比于PERC(0.72元/W),HJT电池生产成本仍高出0.18元/W,主要来自硅片、银浆和设备三个方面。

根据Solarzoom测算,预计年,HJT单W生产成本可以追平PERC,约0.52元/W,主要基于以下三条关键降本路径的假设:

(1)银浆成本:-年,HJT银浆成本预计由0.23元/W降至0.08元/W,PERC成本为0.09元/W,是短期推动HJT降本的主要动力。一方面,国产化银浆的应用预计使得溢价估计由元/kg降低至元/kg;另一方面,目前浆料厂积极布局的“银包铜”产品有望在年实现推广,配合栅线布局优化,低温银浆单片耗量估计由mg降至90mg。假设基于M6规格、24%转换效率、98.5%良率的HJT电池,单片功率6.58W,溢价降低和耗量降低将分别带来约0.、0.元/W降本,合计约0.元/W。考虑到未来电镀技术的发展,我们认为HJT浆料降本方面有望超预期。

(2)硅片成本:-年,HJT硅片成本由0.48元/W降至0.27元/W,同期PERC成本为0.3元/W,得益于硅片薄型化和N型硅片溢价降低。一方面,HJT支持衬底薄型化发展,硅片厚度由μm减至μm,估计带来7%折价;另一方面,在HJT大规模推广过程中,上游供应链存在溢价的环节扩产意向更强,估计溢价将逐步由8%降至4%。

(3)设备折旧:-年,HJT设备折旧由0.05元/W降至0.03元/W,同期PERC成本为0.02元/W,得益于HJT电池生产设备投资额快速下降。根据Solarzoom估计,单GW设备投资额会由4.5亿降至2.5亿。我们预计,年单GW设备投资额约为3-4亿。由于设备折旧在HJT生产成本中占比仅5.5%,设备价格实际影响有限。

我们认为,HJT相对PERC的单W生产成本缩小到1毛以内,叠加效率优势,便具备了对PERC产能形成替代的条件。目前HJT量产、中试线平均转换效率逼近24.5%,年有望通过退火吸杂、微晶硅等技术的推广,达到25%。对于电池厂来说,效率越高,同规格单片电池瓦数越高,越容易形成规模化效应;对于终端电厂来说,可以降低BOS成本,根据《晶体硅太阳电池制造工艺原理》,电池效率每提升1%,发电成本可下降7%。HJT的相对优势将愈发明显。

国产设备供应商积极和下游客户合作,把握设备认证宝贵的窗口期。凭借高性价比、就近服务等优势,国产设备商已经成为设备市场的主流玩家,尤其是在核心层沉积环节以及整线整合方面。目前,HJT还未正式进入大规模量产阶段,各个生产环节仍有工艺优化空间,降低生产成本、提高光电转换效率的潜力较大,因此中游制造端愿意主动进行HJT技术中试和研发,对探索新工艺、测试新设备意愿较强。

设备供应商均积极研发创新,并寻求与下游客户的联合协作,争取在HJT进入扩产期前获得客户认可,近期来看有以下事件佐证我们的观点:

①6月28日,金辰与晋能携手合作开发新型异质结PECVD工艺及电池技术,首台样机进入测试阶段;

②9月7日,理想与华晟达成战略合作,联合开发大产能异质结PECVD设备,计划在10CVD设备上采用新技术进行量产及工艺可行性研究;

③9月7日,迈为在异质结量产设备和电镀技术结合上率先实现突破,利用澳大利亚SunDrive无种子层直接铜电镀工艺实现了M6尺寸HJT电池片25.54%转换效率,再破世界记录,为光伏产业提升转换效率、降低辅材成本提出全新解决方案。

我们认为,未来HJT进入扩产阶段,设备、工艺都将趋于成熟,HJT设备的革新升级都将基于一定的技术储备和客户基础上进行,后入者面临更高的客户认证壁垒和技术壁垒,难以轻易切入设备供应链,领先厂商的市场份额将持续扩大。

2从制造端设备选型来看,迈为、钧石、理想是目前核心层沉积环节的首选

全市场仅迈为、捷佳、钧石、理想万里晖具备整线整合能力,其中迈为相对更加成熟。①从量产经验角度看:只有迈为和钧石整线经过量产验证,分别是华晟一期和福建钜能的早期项目;②从HJT全流程设备布局来看:只有迈为(清洗制绒参股启威星引进YAC技术)和捷佳完成整线布局,清洗制绒、丝网印刷环节设备相对成熟,分别是捷佳、迈为优势领域,而钧石、理想获得资本市场加持相对较少,在战略选择上集中有限资源,聚焦于镀膜环节;③从产业生态来看:迈为积极推动HJT全产业链生态建设,加强与各环节协同合作,设备适配度相对较高。我们梳理了年初以来,新增HJT投资规划的设备采购以及新建HJT产线的设备选型情况,根据产能占比估算,迈为股份凭借整线整合经验以及核心设备成熟度优势,占据了核心镀膜环节超过55%的市场份额。分项目来看:

(1)通威金堂:新建产线规模1GW,标志着HJT正式进入GW级生产时代。

该项目年10月完成招标,年5月第一台设备进场,至7月16日首片电池下线,历时仅50天,创造了行业新纪录。根据智通财经,该项目4条单线的核心PECVD设备分别由迈为、理想各提供一套,时产产能分别为、片/时,钧石提供两套,时产产能为片/时。从产能来看,迈为设备实际产能将高于给定的单线MW级别。

(2)华晟二期:迈为设备一期表现良好,我们预计其新一代大产能、大尺寸设备再次收获了华晟整线订单。华晟二期规划规模2GW,生产G12大尺寸半片电池,9月2日完成设备采购议价,预计Q2末量产出片,核心设备PECVD由迈为和理想共同提供。我们预计,本次迈为提供的是其第三代新产品,M6硅片规格下时产达1片/时,单线产能将达到MW,由此推算,G12规格下时产约1万片/时。

迈为整线在华晟一期完成了产品性能和设备量产的验证。华晟一期MW包含一条片/时的迈为整线和一条片/时的拼线(理想PECVD+迈为PVD),该项目3月份投产,6月份量产批次平均效率24.71%,最高单片效率首次突破25%,7月份再次刷新最高记录达25.26%,至此华晟一期基本完成效率验证,进入产能验证阶段,整体进展顺利,我们预计9月份华晟一期将达到设计产能,日产20万片。

(3)金刚玻璃:规划1.2GW异质结电池片产能,已敲定迈为作为整线供应商,设备成本再次压缩。7月下旬,金刚玻璃与迈为股份签订设备采购合同,总价为人民币4.8亿元,结合金刚玻璃总投资规划,由此推算,单GWHJT设备投资额已降至约4.0~4.4亿(年,按华晟招标价格估算约6.3亿/GW)。

(4)晶澳科技:制造端的传统头部玩家入局HJT,规划MW中试线,由钧石能源提供核心设备,并进行全面产线布局设计、产线规划、效率保证、技术支持与服务等。

(5)爱康科技:爱康泰兴一期MW项目由理想提供核心PECVD,并进行整线整合,捷佳伟创提供其他环节设备。爱康计划未来5年在江苏泰州、浙江湖州、江西赣州打造20GW异质结电池产能,根据公司公告,泰兴基地规划规模6GW,一期为2GW。该项目5月份开工建设,8月份完成MW设备招标,预计年还有1.0~1.2GW的产能招标落地。

3设备厂商技术各有特色,大产能、低成本是共同追求

支持更高产能、多尺寸兼容、综合成本更低的PECVD是HJT商业化的主流选择。本征非晶硅薄膜沉积是HJT工艺的核心,一方面是该步骤是形成P-N结的关键一环,另一方面也决定了钝化的有效性。目前,HJT核心层沉积解决方案主要有三种,分别是PECVD、Cat-CVD、PEALD,分别来看:①PECVD是设备供应商研发和中游制造商采购的主流选择,领先的PECVD供应商都积极布局更大产能、兼容大尺寸硅片的新一代设备;②Cat-CVD是利用高温金属丝催化加快沉积速率,其未被大规模商用主要系热丝寿命短,需频繁更换,导致成本提高、生产节拍降低,主要提供商包括捷佳伟创和Ulvac;③PEALD则是江苏微导基于PERC时代ALD钝化技术所进行的全新尝试。

目前,板式PECVD表现出更强的综合优势。PECVD按结构来分主要有两大类,分别是单腔管式、多腔板式,其中板式又可分为线列式、团簇式两种设备布局方式。设备中电极和腔体的设计直接决定产品性能,因此起辉放电的过程会对硅片表面特性产生不同影响,例如管式系统由于石墨舟中间镂空,利用硅片作为电极的一部分,工艺气体从石英管一端进入;板式系统则是将载板作为电极,腔室内工艺气体均匀进入。综合考虑电路控制、硅片损伤、成膜速率、钝化效果、镀膜质量(均匀性、致密性)等因素,目前HJT板式PECVD的开发投入力度更强、下游应用更多,管式设备方面,由于MW级射频导入设备的成功开发,适用于HJT的管式PECVD进入测试阶段、,但在成膜均匀性、防止硅片损伤等方面仍有待优化。

图表6核心层沉积环节设备供应商关键参数对比

图表7典型PECVD结构与特别工艺对比

分企业来看,各设备商均有独家产品设计,但大产能、低成本是所有设备商进行产品升级的共同追求:

(1)迈为股份:把握行业关键痛点,大产能助力制造端提升规模化效应,平台型设备具备工艺优化空间。迈为板式PECVD开创性地采用准动态镀膜方式,兼顾了高生产节拍和高成膜质量的优势。生产节拍方面,等离子气体不间断放出,载板在辉光放电的过程中运动地通过,沉积速率较快,生产节拍高;成膜质量方面,避免了由于等离子起辉过程中初始状态不稳定导致的硅片表面非晶硅孵化层缺陷较多的问题,且沿硅片行进方向的镀膜均匀性较好。目前,公司二代PECVD单系统包含4个预热腔、8个工艺腔和2个出料腔(可叠加),是小腔体、多腔室的多腔连续镀膜设计。公司预计年底推出第三代升级版PECVD,产能估计达到1片/时(M6),单线对应年产能MW,并率先具备微晶硅镀膜能力,满足产业工艺升级需求,提升量产转换效率。

(2)理想万里晖:主打产品板式PECVD,独创抽屉式盒中盒结构,U型排布,减小占地面积。年底,公司获中微公司等机构增资,公司注册资本由0.85亿增加至1.46亿人民币,公司加强与中微的合作,增强产业协同,共同布局新技术研发。该公司开发的多层盒中盒腔体的PECVD设备独具特色,即在一个大腔体中堆叠多层小腔室,用以增加产能,后续的开发中预计最多可放置10层小腔室。该结构的优点在于:①可以共享真空泵和供气设备,降低成本;②小反应腔形变小;③上、下极板同时加热,不易产生热飘移,不易产生颗粒;④清理彻底,无需开腔维护;⑤气体耗量小,为传统单层腔室的1/8。公司当前主打型号OKA-DU-5PLUS产能超过0片/时(M6),对应MW/年,未来升级型号OKA-MC目标是达到单线GW级产能。

(3)钧石能源:核心设备板式PECVD生产节拍持续优化,配套设备支持与低银耗技术相结合,主打整线配套。钧石旗下金石设备主要负责HJT设备的研发与制造,在线列式设备排布上仅使用相对较少的腔体,提高设备利用率,缩小了占地面积。从产能覆盖范围来看,公司PECVD实现了、、、MW级产能覆盖,一方面公司在保证设备利用率不低于90%的情况下,不断优化生产节拍,另一方面,公司在腔体、载板上的优化兼容了多种尺寸硅片(M6\M10\G12)。公司主打的MW级产品时产达片,MW达到片。从整线配套角度看,公司采用全新的磁控溅射镀膜方式(PVD)提高电池表面的导电性,并配合优化栅线设计,有效改善了细栅的导电性能,形成的整套低银耗技术,受到下游客户重视。

(4)捷佳伟创:多样化设备解决方案,均处于市场验证中,中试转换效率可达24%以上。捷佳伟创针对核心层镀膜环节提供了三种解决方案,分别是板式PECVD、管式PECVD和Cat-CVD。基于自身在PERC领域管式设备的技术储备,公司首创了HJT用管式PECVD,时产产能超过0片,并于年8月中试流片成功,其显著优势在于更低成本和更小的占地面积,公司预计凭借管式设备可将单GW设备投资额压缩至3-3.5亿元。

(5)美国应用材料和瑞士INDEOtec:两家公司均采用团簇式设备布局,对设备的自动化配套提出更高要求。美国应材是将原来非晶硅薄膜电池产线中的PECVD设备,针对HJT电池多层膜、双面镀膜、等离子体起辉阶段需快速匹配、需要连续生产等特性,改造成适合镀制HJT电池的设备,因此在自动化上下片、翻片、电源控制等方面进行了优化。美国应材的PECVD主要供应了早期的HJT中试线,客户包括晋能、爱康、国电投和通威。瑞士INDEOtec则开发了Mirror技术、集成射频电极等离子技术和抗交叉污染处理等新技术,用于在尽量少的腔体里完成多层双面镀膜。目前瑞士INDEOtec的三代产品可支持片/时的量产,八面系统,加热腔可同时放置6个载板,4个沉积腔完成正、反面镀膜无需翻片,同时沉积3块载板。

(6)金辰股份:与下游客户晋能达成联合战略合作,PECVD进入样机装配、测试阶段。金辰股份成立研发团队,由组件设备环节切入到电池片设备,与瑞士H2GEMINI(核心成员曾就职于应用材料、梅耶博格、施密德等)合作开发HJT电池片非晶硅薄膜PECVD,年6月,金辰首台设备运抵晋能科技,测试结果仍需时间验证。

4分情景讨论HJT渗透率,商业化前景明朗

以渗透率为核心变量,我们分情景讨论HJT扩产与爆发。渗透率提升速度的快慢,直接技术的发展阶段。我们的情景分析针对渗透率指标进行假设,分为(1)稳步扩产——4年HJT渗透率达到30%,未来五年设备市场累计规模达到亿元;(2)蓄势腾飞——3年HJT渗透率达到30%,未来五年设备市场累计规模达到亿元;(3)加速爆发——年HJT渗透率达到30%,未来五年设备市场累计规模达到亿元。其他核心假设如下:

下游装机量:得益于新能源革命、年中国光伏装机量超预期、产业链快速降本以及新技术突破多因素叠加,IHSMarkit、彭博新能源等机构普遍上调未来光伏装机量预期。国内方面,CPIA认为,“十四五”期间我国年均装机将达到70-90GW。

我们采用CPIA预测,对保守、乐观估计取中值,-5年,全球光伏装机量预计分别为、、、、GW。

电池技术渗透率:指下游装机量口径市场份额。渗透率提升的传导机制是-产业链降本(设备投资降本)→推动扩产→提高渗透率。我们假设,当渗透率达到30%,意味着电池制造端进入产能爆发期,单GW设备投资额对应2.7亿元。

产能利用率:根据电池技术生命周期模型,单一电池技术产能的利用率随着发展阶段的不同而变化。从萌芽期开始,产能利用率逐步升高(因为随着渗透率提升,需求增加,产能将变得紧张),随后逐步降低(经过扩产爆发,产能充裕),再升高(扩产停止,市场转向对新技术的投入)。我们假设,电池制造端进入产能爆发期时,产能利用率约为80%。

HJT即将进入扩产阶段:我们判断,年,HJT相比于PERC,已经具备发电增益优势(功率稳定)、BOS成本优势(转换效率高),根据年各大电池厂HJT投资规划以及情况,预计今年将有10-20GW产能投产;-4年,HJT有望进入产能爆发期,相比于PERC,具备全面优势(发电端—LCOE低,制造端—设备成本、运营成本低)。

5、建议

建议


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