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          未來光伏技術路徑演進及投資邏輯
          發布時間:2021-03-12 發布人:
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          未來光伏技術路徑演進及投資邏輯

           

          中國光伏產業鏈歷經20余年發展,已實現各環節完全自主可控,實現質的飛躍。中國的多晶硅、硅片、電池片及組件產量占全球總產量的比重已達到67.3%、90%、77%、72%,實現中國光伏制造業、光伏發電量裝機量及中國光伏發電量等三項世界第一。

           

          光伏本質上是材料學,通過材料的突破可以迅速提升光電轉換效率,從而降低度電成本。同時,光伏企業生產經營管理水平已成為工業企業的標桿,上下游協同效應明顯。產業鏈高度共振,任何行業新技術的出現均能對市場造成顛覆性的影響,直接決定企業在行業中的競爭地位。

           

          一、沿著“210大尺寸+HJT+鈣鈦礦”等未來主導技術路線進行布局

           

          沿著“210大尺寸+HJT+鈣鈦礦”尋找優質標的從產業上游向下游進行布局。210大尺寸硅片關注設備轉產硅片廠商上機數控、京運通,設備業務扎實,210硅片將主導未來市場,硅片業務產能放量增加業績彈性。

           

          HJT異質結關注設備廠商捷佳偉創、邁為股份、金辰股份等PECVD設備廠商,捷佳偉創行業首推PECVD5500,電池轉換效率可突破25%;邁為股份舉辦HJT2.0產品發布會,開發銀包銅漿料,降銀耗30%,銀耗有望接近PERC;金辰股份與德國H2GEMINI合資設立金辰雙子,近兩年研發投入較大,有望“彎道超車”。

           

          HJT電池片及組件關注通威股份、東方日升。通威股份HJT 電池最高轉換效率已經突破24.6%,在建HJT項目有一定進展,未來有信心在技術成本方面領先;東方日升行業內首款半片HJT組件產品,TITAN與HJT結合,效率高達21.9%。

           

          鈣鈦礦關注保利協鑫,協鑫納米(保利協鑫旗下子公司),目前在投建鈣鈦礦產線。同時關注顆粒硅進展,目前短期產能受限,下游接受度不高。

           

          光伏技術路徑個股三季度業績情況

          數據來源:Wind數據 致遠資本整理

           

          光伏新技術路徑個股三季度業績情況

          數據來源:Wind數據 致遠資本整理

           

          二、技術路徑下的設備投資邏輯分析

           

          (一)技術路徑演進催化存量替代空間

           

          目前,光伏路徑的演進趨勢較為確定的方向為大尺寸、HJT/TOPCon電池技術路線,同時我們也應該關注流化床顆粒硅以及鈣鈦礦技術工藝。光伏設備相較于其他工業設備最大的區別在于由于光伏行業特性及上游協同度高,技術演進較為迅速。

           

          也就是說,在設備的生命周期內存量替換的速度及體量均較大。比如,一臺串焊機的使用年限是5-10年,而當行業從158/166過度到210時可能時間就在2-3年。當電池片越大則主柵數量增加,之前組件廠商采購的設備面臨替代。更為重要的是,替代設備的數量是要遠高于原產線設備的數量的,由于技術進步,設備價值也更大(210串焊機是原串焊機價格的1倍以上)。

           

          如此,當技術路徑演進時,存量替代對于設備廠商而言是機遇,但同時對于設備廠商的技術儲備要求較高,能夠緊跟市場節奏并保證穩定供應。

           

          (二)光伏新增裝機量打開增量空間

           

          設備增量市場深層邏輯是光伏度電成本的快速下降(10年下降82%)所帶來的全球搶裝需求,以及在“十四五”及“30.60”規劃及目標的引導下,光伏未來需求空間的提升。保守估計國內光伏需求將達到60-70GW/年,樂觀估計則可達到95-105GW/年。

           

          而光伏設備需求量是行業新增裝機量的1.3-2倍,首先要考慮在產、在途、庫存物料,同時還要考慮各產業鏈條的協同程度,因此實際需求是要高于新增需求量以上的。

           

          (三)設備廠商整體業績體量較主材偏低,越向上游延伸業績體量越大

           

          從光伏設備的投資邏輯來看,越往上游單體設備技術門檻及價值越高,毛利率及業績體量越大。也就是說,在存量+增量爆發下,上游單晶爐、切片、PECVD等設備廠商比下游分選、串焊機企業更容易做大業績規模,進而提升市值。同時,設備廠商較硅料、硅片、電池片、組件及輔材廠商而言,業績體量上仍低一點,但業績彈性比較大。

           

          三、異質結HJT:效率可突破25%,HJT異質結電池關鍵設備取得突破

           

          (一)異質結HJT電池作為下一代主流電池技術,長期看更具潛力

           

          異質結電池(HJT)全稱晶體硅異質結太陽電池。該技術是在晶體硅上沉積非晶硅薄膜,它綜合了晶體硅電池與薄膜電池的優勢,是高轉換效率硅基太陽能電池的熱點方向之一。目前主流PERC電池已進入提效的瓶頸期,現有的PERC技術量產極限是23%,而光伏下一次的技術躍遷可能發生在電池技術上。

           

          目前頭部廠商紛紛加碼異質結電池(HJT電池)、TOPCon以及最新鈣鈦礦技術??傮w而言,TOPCon更適合現有PERC產能升級,主要優勢在于兼容度更好,只需要在PERC產線上增加設備。HJT工藝最簡單,天然適合自動化規?;a,長期看更具潛力,適合疊加鈣鈦礦新技術的應用。

           

          (二)核心PECVD設備技術壁壘高,捷佳偉創最新設備效率已突破25%

           

          等離子體增強化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition),該法是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體,等離子體化學活性很強。在基片上沉積出所期望的薄膜,從而形成介質層、含P型或N型摻雜物的薄層,進而形成PN結或形成降低表面反射率和提高硅片表面鈍化效果的薄層,提升電池的光電轉換率。

           

          PECVD按實現方式不同,分為管式PECVD、板式(線式流程)PECVD和集群式PECVD。PECVD設備具有較高的技術壁壘,占異質結設備投資額的50%。受制于生產設備依賴進口所致導致目前設備單位成為較高。但目前隨著國產設備的加速,國產HJT設備投資額已降至4.5億元/GW以內,2021年有望降至4億元甚至更低的水平。轉換效率上,捷佳偉創最新的PECVD5500設備和TCO工序先進的RPD系列設備,能夠將電池轉換效率推上25%新高度

          (三)國產替代空間大,國內廠商競爭格局顯現

           

          由于行業前期設備主要依賴進口,耗材均未形成規模優勢,因此造成短期內HJT電池設備投資成本高于PERC。目前以4億元/GW來看,PERC設備僅需2.5-3億元/GW,成本上還有進一步下降的空間。隨著國產化替代,產能的提升,設備成本有望下降30%-50%。

           

          HJT設備的增長點在于存量電池產能替換+新增需求增長,HJT設備今年取得了突破性的發展,明后年有望迎來爆發式增長。根據行業統計,各企業宣布的新投項目合計產能總計達到319.57GW以上,其中PERC/PERC+共計155.85GW,HJT共68.82GW,Topcon共8GW,對應設備總規模約889.59億元,假設項目平均3.5-4年左右投產,則對應年均電池片設備市場規模約200-300億元。

           

          四、鈣鈦礦:未來疊加HJT晶硅電池成為下一代技術風口

           

          (一)鈣鈦礦太陽能電池轉換效率突破極限,缺點不夠穩定

           

          目前,鈣鈦礦太陽能電池世界最高光電轉換效率記錄已達到26.7%,2020年4月由韓國科學技術高等研究院、首爾大學和美國國家可再生能源實驗室共同創造,理論值可達到50%,是目前商業化的太陽能電池轉化效率的2倍左右。

           

          晶硅太陽能電池的理論轉化效率極限是29.4%,硅太陽能電池實驗室轉化效率最高已經達到26.6%,而現有的PERC技術量產極限是23%。隨著晶硅太陽能電池的轉化效率越來越接近極限,業內企業開始將目光瞄向了新型材料—鈣鈦礦太陽能電池,以尋求新的技術來突破轉換效率的極限。

           

          其最大的問題是穩定性不足,若想全面取代尚不現實,但可以利用電池發揮柔性、輕薄的特點,在硅電池不適合的地方找一些局部的應用場景。

           

          (二)“鈣鈦礦+HJT晶硅”有望成為行業終極解決方案

           

          為了解決穩定性的問題,現在行業一致意見是“鈣鈦礦+晶硅”的發展路徑。鈣鈦礦太陽能電池有較多優勢,效率高,成本大幅低于晶硅電池(十分之一),另外可以跟晶硅疊加,與現有的產業進行無縫銜接。而目前只有N型硅片電池才能跟鈣鈦礦疊加。而由于HJT在去年開始得到了實質性的突破,成本大幅下降,工藝簡單,最適合與鈣鈦礦疊加。

           

          另外,MBB多主柵技術的引入,通過減少主柵寬度,增加主柵數量,可實現減少銀漿用量從而降低成本。電池的單片銀漿消耗量從300-400毫克下降到150毫克(現在最低耗量128mg),銀漿成本下降0.2元/瓦。同時由于主柵更細,遮光更少,電池效率還提升了0.5%,HJT的性價比得到質的提升,讓HJT量產的可行性大幅增加。


           

          預計到明年底鈣鈦礦的組件成本可以做到每瓦0.7元,不到晶硅組件成本的一半,而在效率上強于晶硅電池,所以明年有望成為鈣鈦礦大規模市場化的元年。

           

          (三)行業龍頭紛紛加碼,加強技術儲備

           

          近兩年,鈣鈦礦太陽能電池技術發展進程加快,行業龍頭企業紛紛加碼鈣鈦礦的研究,以儲備未來可能爆發的技術。

           

          其中,通威股份2019便成立了鈣鈦礦團隊,探索高效硅基底電池和低成本和無毒穩定鈣鈦礦材料疊加的技術路線。未來5年,通威的規劃是聚焦于大尺寸疊層高效、穩定鈣鈦礦電池的研究。保利協鑫旗下子公司協鑫納米今年擬投資建設100MW的量產線,明年要建設1GW的量產線。金風科技投資牛津光伏,牛津光伏鈣鈦礦設備方面行業領先。據透露,寧德時代正到處招聘鈣鈦礦研究人員,搭建鈣鈦礦研究團隊,擬進軍光伏領域。

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