國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
HJT:有望開啟光伏新一輪技術(shù)革命
HJT:有望開啟光伏新一輪技術(shù)革命:01摘要作為新一代高效光伏電池中的佼佼者,異質(zhì)結(jié)HJT電池具備轉(zhuǎn)換效率高、提效空間大、發(fā)電能力強、工藝流程短等多重優(yōu)勢,目前正受到產(chǎn)業(yè)資本的高度
:01摘要作為新一代高效光伏電池中的佼佼者,異質(zhì)結(jié)HJT電池具備轉(zhuǎn)換效率高、提效空間大、發(fā)電能力強、工藝流程短等多重優(yōu)勢,目前正受到產(chǎn)業(yè)資本的高度關(guān)注。我們在HJT電池轉(zhuǎn)換效率23.5%、25年功率衰減8%、4%發(fā)電增益的假設(shè)下,判斷HJT電池非硅成本的臨界范圍約0.4-0.5元/W,預(yù)計當(dāng)異質(zhì)結(jié)電池性價比優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)之后有望實現(xiàn)對主流路線的替代。
(來源:微信公眾號“老成之見”)
02支撐評級的要點
HJT電池實驗室轉(zhuǎn)換效率突破25%:含本征非晶硅薄膜的非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)(HIT/HJT)電池由于非晶硅薄膜優(yōu)秀的鈍化效果,轉(zhuǎn)換效率近年在晶硅電池中位居前列,純HJT電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到25.11%。
異質(zhì)結(jié)是平臺級技術(shù),技術(shù)與工藝的延展性拓展提效空間:除提升自身性能之外,HJT電池可通過與其他技術(shù)路線或工藝的疊加提高轉(zhuǎn)換效率。目前結(jié)合IBC結(jié)構(gòu)的HBC電池已實現(xiàn)實驗室26.63%的轉(zhuǎn)換效率,與鈣鈦礦組成的疊層電池轉(zhuǎn)換效率有望提升至30%以上。我們認(rèn)為技術(shù)和工藝的延展性使得HJT可被視為光伏電池片的平臺級技術(shù)。
多重優(yōu)勢加持,產(chǎn)業(yè)化熱情逐步上升:HJT電池具備生產(chǎn)流程較短、溫度系數(shù)良好、基本無光衰、雙面率高等多方面優(yōu)點。近期隨著試驗產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率逐步提升及制造設(shè)備降成本取得一定進(jìn)展,產(chǎn)業(yè)內(nèi)對HJT電池產(chǎn)線的投資熱情逐步提高,目前全球已有約5GW量產(chǎn)與試驗產(chǎn)能。
高轉(zhuǎn)換效率與強發(fā)電能力支撐組件溢價:通過電站收益測算并結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際,可以得到在同容量場景下,HJT電池轉(zhuǎn)換效率每提升1%,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加0.05-0.06元/W,在同面積場景下,合理溢價的敏感度則提升至0.15-0.16元/W;同時HJT電池抗衰減性能可為組件提供約0.08元/W溢價;而發(fā)電增益每提高1個百分點,組件溢價可增加約0.03元/W。在HJT電池23.5%量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率、25年功率衰減8%、4%發(fā)電增益的假設(shè)下,我們認(rèn)為目前HJT電池在組件端可享有約0.25-0.39元/W的溢價空間。
組件溢價構(gòu)建HJT電池非硅成本空間:在合理的組件溢價空間下,我們測算得到當(dāng)前HJT電池的非硅成本相對于單晶PERC電池可高出0.18-0.27元/W,對應(yīng)HJT電池非硅成本約0.41-0.50元/W。我們預(yù)判HJT電池非硅成本的臨界范圍約為0.4-0.5元/W,如非硅成本下降至臨界范圍,HJT電池有望實現(xiàn)對于單晶PERC的替代,或復(fù)制單晶PERC的產(chǎn)能擴(kuò)張進(jìn)程。
03投資建議
HJT電池相對于現(xiàn)有主流光伏電池具備多方面固有優(yōu)勢,目前產(chǎn)業(yè)投資熱情正逐步提升。我們測算當(dāng)HJT電池非硅成本下降至0.4-0.5元/W的臨界范圍時,其相對于目前主流單晶PERC電池的性價比優(yōu)勢有望逐步顯現(xiàn),從而有望實現(xiàn)對主流路線的替代,行業(yè)產(chǎn)能或復(fù)制單晶PERC路線的擴(kuò)張進(jìn)程。電池設(shè)備方面推薦邁為股份、捷佳偉創(chuàng),建議關(guān)注金辰股份;電池片制造方面推薦東方日升、通威股份、山煤國際。04評價面臨的主要風(fēng)險
異質(zhì)結(jié)電池效率進(jìn)步與降本速度不達(dá)預(yù)期;輔材與設(shè)備降本進(jìn)度不達(dá)預(yù)期;單晶PERC電池效率進(jìn)步或降本速度超預(yù)期;光伏政策風(fēng)險。
05報告正文
1 HJT是電池片環(huán)節(jié)的平臺級技術(shù)
1.1 高轉(zhuǎn)換效率得益于電池材料和結(jié)構(gòu)
異質(zhì)結(jié)電池與同質(zhì)結(jié)電池的差異:廣義而言,p-n結(jié)由兩種不同類型的半導(dǎo)體材料組成的太陽能電池均可稱為異質(zhì)結(jié)太陽能電池,與之相對的是同質(zhì)結(jié)電池,即p-n結(jié)由同種半導(dǎo)體材料組成。目前實際商業(yè)應(yīng)用的晶硅太陽能電池基本均為同質(zhì)結(jié)電池(p-n結(jié)由晶體硅材料形成),而產(chǎn)業(yè)中一般所提到的異質(zhì)結(jié)電池則是指p-n結(jié)由非晶硅和晶體硅兩種材料形成的電池,其中含本征非晶硅薄膜的異質(zhì)結(jié)電池(Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer,HIT/HJT,下稱“HJT電池”或“異質(zhì)結(jié)電池”)轉(zhuǎn)換效率較為優(yōu)秀,受到的關(guān)注度相對較高,與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的距離亦相對更近。
鈍化是提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率的重要途徑:一般而言,提升光伏電池片光電轉(zhuǎn)換效率的核心是降低光電轉(zhuǎn)換過程中的能量損失,主要是光損失與電損失。其中降低電損失的主要方法包括選擇高品質(zhì)硅片、提高p-n結(jié)質(zhì)量、提高少數(shù)載流子壽命、降低材料體電阻等。在提高少數(shù)載流子壽命這一途徑中,通過改善晶面缺陷來降低襯底硅片表面的復(fù)合速率(即鈍化接觸)是光伏電池提效的重要研究和產(chǎn)業(yè)化方向。
常見電池結(jié)構(gòu)大多受鈍化思路影響:良好的鈍化接觸可以在最大化降低接觸表面的載流子負(fù)荷速率的同時保持電池較好的電學(xué)性能,近年來產(chǎn)業(yè)中常見的PERC電池(背面Al2O3/SiNx(SiO2)疊層鈍化)、TOPCon電池(SiO2和多晶/微晶硅層鈍化)、異質(zhì)結(jié)電池(氫化本征非晶硅鈍化)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生均受鈍化接觸思路的影響,而異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)是其中的佼佼者。
異質(zhì)結(jié)電池在1997年實現(xiàn)量產(chǎn):20世紀(jì)80-90年代,日本Sanyo(目前已被松下收購)首次將本征非晶硅薄膜用于非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)光伏電池,在P型非晶硅和N型單晶硅的p-n異質(zhì)結(jié)之間插入一層本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H),有效降低了晶硅/非晶硅異質(zhì)結(jié)表面的復(fù)合速率,同時補償了本征非晶硅層自身存在的懸掛鍵缺陷,在硅片表面獲得了令人滿意的鈍化效果,以這一結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的光伏電池隨后在1997年實現(xiàn)量產(chǎn),即光伏異質(zhì)結(jié)(HIT/HJT)電池。HJT異質(zhì)結(jié)電池的基本結(jié)構(gòu):HJT異質(zhì)結(jié)電池以N型單晶硅片為襯底,在經(jīng)過清洗制絨的N型硅片正面依次沉積厚度為5-10nm的本征a-Si:H薄膜和P型摻雜a-Si:H薄膜以形成p-n異質(zhì)結(jié),在硅片背面依次沉積厚度為5-10nm的本征a-Si:H薄膜和N型摻雜a-Si:H薄膜形成背表面場,在摻雜a-Si:H薄膜的兩側(cè)再沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO),最后通過絲網(wǎng)印刷或電鍍技術(shù)在電池兩側(cè)的頂層形成金屬集電極,其結(jié)構(gòu)具有對稱性。
HJT電池轉(zhuǎn)換效率已在晶硅光伏電池中位居前列:HJT電池量產(chǎn)之后,日本Sanyo/松下仍在持續(xù)研究提高其光電轉(zhuǎn)換效率,近年來HJT電池轉(zhuǎn)換效率已在晶硅光伏電池中位居前列。
1.2 技術(shù)和工藝的延展性拓展提效空間
純異質(zhì)結(jié)電池實驗室轉(zhuǎn)換效率已超過25%:在日本松下/Sanyo之外,目前國內(nèi)外對異質(zhì)結(jié)電池的研究已大范圍展開,轉(zhuǎn)換效率亦逐步攀升。現(xiàn)在在M2的標(biāo)準(zhǔn)硅片尺寸下,純異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)電池的轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄為25.11%,由我國漢能成都研發(fā)中心創(chuàng)造,且此轉(zhuǎn)換效率是在使用量產(chǎn)設(shè)備和量產(chǎn)工藝的前提下取得的,具備相當(dāng)程度的量產(chǎn)可能性。
異質(zhì)結(jié)電池仍有進(jìn)一步提效空間:異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率已位居晶硅電池前列,但其仍有進(jìn)一步的提效空間。在不改變其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,可以從提高開路電壓、短路電流、填充因子三方面著手提效。而異質(zhì)結(jié)電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)亦具備與其他技術(shù)路線或工藝的可疊加性,可在優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上吸取其他工藝的優(yōu)點進(jìn)一步提高電池轉(zhuǎn)換效率。
異質(zhì)結(jié)疊加IBC技術(shù)轉(zhuǎn)換效率突破26%:在高效光伏電池領(lǐng)域,IBC(Interdigitated Back Contact,交叉背接觸)電池在產(chǎn)業(yè)中也頗受關(guān)注,其結(jié)構(gòu)特點是p-n結(jié)和金屬電極接觸都位于電池背部,電池正面避免了金屬柵線電極的遮擋,能夠最大限度地利用入射光,減少光學(xué)損失。日本松下、Kaneka等公司將IBC電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)點與異質(zhì)結(jié)電池相結(jié)合,將p-n結(jié)轉(zhuǎn)移至背面的同時保留本征非晶硅的鈍化結(jié)構(gòu),稱為HBC電池,目前已實現(xiàn)實驗室26.63%的轉(zhuǎn)換效率。
異質(zhì)結(jié)疊加鈣鈦礦進(jìn)一步提升效率上限:在疊加IBC技術(shù)成為HBC電池的路徑之外,異質(zhì)結(jié)電池同時也比較適合疊加鈣鈦礦成為疊層/多結(jié)電池。疊層技術(shù)需要用低溫沉積工藝(PVD/CVD方式)實現(xiàn)短波長吸收(鈣鈦礦)和長波長吸收(HJT)的結(jié)合,其所應(yīng)用的TCO膜層已然在異質(zhì)結(jié)電池中采用,而在HJT單結(jié)中損失的藍(lán)光可被上層鈣鈦礦收集利用。整體而言,HJT與鈣鈦礦在兼容性上有著天然的優(yōu)勢,目前英國Oxford PV的疊層電池已獲得了28%的實驗室轉(zhuǎn)換效率,后續(xù)甚至有望進(jìn)一步提升至30%以上。
異質(zhì)結(jié)電池具備技術(shù)路線和工藝方面的延展性:此外,異質(zhì)結(jié)電池亦有可能吸收其他電池在結(jié)構(gòu)層面上的優(yōu)點以提高轉(zhuǎn)換效率??偠灾覀冋J(rèn)為在技術(shù)路線和工藝方面的延展性使得異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可被視為光伏電池片的平臺級技術(shù),這也是異質(zhì)結(jié)電池具備長期提效空間和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾颉?/p>
1.3 多重優(yōu)勢加持,產(chǎn)業(yè)化熱情逐步上升
在最為重要的效率優(yōu)勢之外,異質(zhì)結(jié)電池同時具備生產(chǎn)流程較短、溫度系數(shù)良好、基本無光衰、雙面率高等多方面優(yōu)點。
生產(chǎn)流程共4步主工藝:從電池結(jié)構(gòu)上看,異質(zhì)結(jié)電池由中心的硅片基底疊加兩側(cè)的數(shù)層薄膜組成,其生產(chǎn)過程的核心即為各層薄膜的沉積,整體而言其工藝流程較短,主工藝僅有4步。相對于同屬于N型電池、但生產(chǎn)工藝需要10-20步的IBC和TOPCon電池,異質(zhì)結(jié)電池較短的工藝流程在一定程度上降低了工藝控制的復(fù)雜程度和產(chǎn)業(yè)化的難度。
低溫度系數(shù)提高發(fā)電穩(wěn)定性:光伏電池在發(fā)電的過程中由于太陽光的照射和自身電流產(chǎn)生的熱效應(yīng),電池表面溫度會有一定程度的上升。一般情況下當(dāng)溫度上升時,光伏電池的開路電壓下降、短路電流上升,且電壓降幅一般大于電流升幅,因此溫度上升一般會導(dǎo)致電池轉(zhuǎn)換效率下降。目前主流的單晶PERC電池的溫度系數(shù)一般在-0.4%/℃(即溫度每升高1℃,發(fā)電功率相對于基準(zhǔn)功率降低0.4%)左右,而異質(zhì)結(jié)電池的溫度系數(shù)僅約-0.25%/℃,因此在長時間光照溫度升高的情況下,使用異質(zhì)結(jié)電池的光伏電站發(fā)電量和發(fā)電穩(wěn)定性都更高。
高雙面率提高發(fā)電增益:異質(zhì)結(jié)電池為正反面對稱結(jié)構(gòu),且背面無金屬背場阻擋光線進(jìn)入,因此其天然具備雙面發(fā)電能力,且雙面率可超過90%,可在擴(kuò)展應(yīng)用范圍(沙地、雪地、水面等)的同時進(jìn)一步提升發(fā)電量。
基本無光衰且可薄片化:目前在產(chǎn)的異質(zhì)結(jié)電池基本均為N型硅片襯底,因此也具備N型硅片相對于目前主流P型硅片的固有優(yōu)勢,如無光致衰減(LID)和可薄片化(異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)本身亦對可薄片化有所貢獻(xiàn))。N型硅片摻雜物質(zhì)為磷,硼含量極低,因此由硼氧對(B-O)導(dǎo)致的光衰(LID)基本可以忽略,可提升電池片使用壽命和長期發(fā)電量。同時,可薄片化意味著同片數(shù)的電池對應(yīng)更少的硅用量,有助于在硅成本方面形成比較優(yōu)勢。
多方面優(yōu)勢帶動產(chǎn)業(yè)化熱情:出于異質(zhì)結(jié)電池在上述多方面存在的優(yōu)勢,在異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)專利過期后,世界范圍內(nèi)異質(zhì)結(jié)電池的產(chǎn)業(yè)化開始萌芽,國內(nèi)亦有企業(yè)和科研院所進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。近兩年隨著試驗產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率逐步提升以及制造設(shè)備的成本下降取得一定進(jìn)展,產(chǎn)業(yè)內(nèi)對異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)線的投資熱情逐步提高,目前全球范圍內(nèi)已有約5GW量產(chǎn)與試驗產(chǎn)能。
HJT組件將應(yīng)用于領(lǐng)跑者項目:近日東方日升宣布公司成功中標(biāo)吉林白城光伏(100MW)領(lǐng)跑者獎勵1號項目,將為項目提供約25MW異質(zhì)結(jié)組件,意味著HJT技術(shù)開始在國內(nèi)成規(guī)模投入實際應(yīng)用。
2 高轉(zhuǎn)換效率與強發(fā)電能力支撐HJT組件溢價
考慮到衡量技術(shù)路線性價比的最終落腳點在光伏電站的收益水平,我們從光伏電站IRR和度電成本的角度對異質(zhì)結(jié)電池在組件端可具備的合理溢價水平進(jìn)行了測算。整體測算考慮國內(nèi)II類弱資源區(qū)和III類資源區(qū)的光照條件,在平價無補貼條件下進(jìn)行,上網(wǎng)電價取0.39元/kWh(含稅)。
2.1 轉(zhuǎn)換效率溢價來自于發(fā)電功率提升和電站成本攤薄
在給定電站規(guī)模的情況下,電池轉(zhuǎn)換效率對組件功率的提升可攤薄電站建設(shè)的面積相關(guān)成本。在單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率22.5%(目前領(lǐng)先的量產(chǎn)效率)、組件價格1.7元/W(含稅)、電站規(guī)模一定的條件下,測算在不同發(fā)電增益水平(扣除衰減因素)下組件合理溢價與異質(zhì)結(jié)和PERC電池的轉(zhuǎn)換效率之差的關(guān)系,可以得到異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率由22.5%提升至25.5%(轉(zhuǎn)換效率之差由0%提升至3%)時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價大約提高0.16-0.17元/W,可以認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加0.05-0.06元/W。其中,在4%的發(fā)電增益水平下,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價為0.220-0.387元/W??紤]異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率(取新加坡REC量產(chǎn)效率),異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.280元/W。
如考慮單晶PERC電池進(jìn)一步提效,在PERC轉(zhuǎn)換效率23%,組件價格1.7元/W(含稅)的條件下,溢價曲線整體有所下移,但趨勢保持不變,異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率由22.5%提升至25.5%(轉(zhuǎn)換效率之差由-0.5%提升至2.5%)時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價仍大約提高0.16-0.17元/W,可以認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加0.05-0.06元/W。在4%的發(fā)電增益水平下,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價為0.186-0.353元/W。考慮異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.246元/W,相比PERC電池22.5%效率下的結(jié)果均略有收窄。
單晶PERC電池降價的情況與效率提升的情況類似,在PERC轉(zhuǎn)換效率22.5%,組件價格1.5元/W(含稅)的條件下,溢價曲線整體下移,幅度小于提效情景,但趨勢保持不變,異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率由22.5%提升至25.5%(轉(zhuǎn)換效率之差由0%提升至3%)時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價大約提高0.16-0.17元/W,可以認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加0.05-0.06元/W。在4%的發(fā)電增益水平下,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價為0.201-0.369元/W。考慮異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.262元/W,相比PERC組件1.7元/W下的結(jié)果亦有下降。
如考慮屋頂分布式光伏的典型情況,即項目經(jīng)濟(jì)性測算時的約束條件非裝機(jī)容量而是屋頂面積,異質(zhì)結(jié)組件高轉(zhuǎn)換效率帶來的高發(fā)電功率優(yōu)勢將更為明顯地體現(xiàn)出來。對比同面積(屋頂分布式)與同容量(地面電站)兩種情景下異質(zhì)結(jié)組件合理溢價與電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系,可以得到在無其他發(fā)電增益的情況下,異質(zhì)結(jié)組件溢價在同容量情景下的變化范圍為0.082-0.250元/W,幅度約0.17元/W,而在同面積情景下的變化范圍為0.082-0.539元/W,幅度約0.46元/W;組件溢價對轉(zhuǎn)換效率的敏感性,同面積情景明顯高于同容量情景。由此可以判斷,在一般情況下,相對于地面電站,屋頂分布式光伏使用異質(zhì)結(jié)電池更為劃算,異質(zhì)結(jié)電池對單晶PERC的性價比優(yōu)勢或先出現(xiàn)于屋頂分布式。
2.2 抗衰減性能可支撐約0.08元/W溢價
對于初始投資遠(yuǎn)大于運營成本的光伏電站而言,投資收益率對于電站發(fā)電量的敏感性相對較高,光伏電池和組件的抗衰減性能可在相當(dāng)程度上影響電站整體的投資收益率。在目前最領(lǐng)先的單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率22.5%、組件價格1.7元/W(含稅)的條件下,我們測算得出在異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率等同于PERC電池、除衰減性能區(qū)別之外不存在其他發(fā)電增益的情況下,異質(zhì)結(jié)組件仍具備約0.082元/W的溢價空間。而當(dāng)考慮PERC電池提效至23%或降價至1.5元/W的情況時,抗衰減性能帶來的組件溢價空間仍有至少接近0.05元/W的水平,可以認(rèn)為異質(zhì)結(jié)電池優(yōu)秀的抗衰減特性是支撐組件溢價的重要因素。
2.3 發(fā)電增益對溢價空間亦有貢獻(xiàn)
與抗衰減性能對溢價空間的提升類似,異質(zhì)結(jié)電池由低溫度系數(shù)、雙面發(fā)電等方面的優(yōu)勢帶來的發(fā)電增益也在一定程度上支撐起了異質(zhì)結(jié)組件的溢價空間。在單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率22.5%、組件價格1.7元/W(含稅)、電站規(guī)模一定的條件下,測算在不同轉(zhuǎn)換效率下組件合理溢價與異質(zhì)結(jié)組件發(fā)電增益(扣除衰減因素)的關(guān)系,可以得到異質(zhì)結(jié)電池發(fā)電增益由0%提升至8%時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價大約提高0.274元/W,可以認(rèn)為發(fā)電增益每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加0.034元/W。在4%的發(fā)電增益水平下,考慮異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.280元/W。
如考慮單晶PERC電池進(jìn)一步提效,在PERC轉(zhuǎn)換效率23%,組件價格1.7元/W(含稅)的條件下,與轉(zhuǎn)換效率的測算情況類似,發(fā)電增益對應(yīng)的溢價空間整體有所下移,但趨勢保持不變,發(fā)電增益由0%提升至8%時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價大約提高0.271元/W,可以認(rèn)為發(fā)電增益每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加約0.034元/W。在4%的發(fā)電增益水平下,考慮異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.246元/W,相比PERC電池22.5%效率下的結(jié)果略有降低。
同樣,單晶PERC電池降價的情況與提效的情況類似,在PERC轉(zhuǎn)換效率22.5%,組件價格1.5元/W(含稅)的條件下,溢價空間整體下移,同時趨勢保持不變,發(fā)電增益由0%提升至8%時,異質(zhì)結(jié)組件可獲取的合理溢價大約提高0.25-0.26元/W,可以認(rèn)為發(fā)電增益每提升1個百分點,異質(zhì)結(jié)組件合理溢價增加約0.031-0.033元/W。在4%的發(fā)電增益水平下,考慮異質(zhì)結(jié)目前約23.5%的量產(chǎn)電池效率,異質(zhì)結(jié)組件的合理溢價約為0.262元/W,相比PERC組件1.7元/W下的結(jié)果亦有下降。
對比同面積(屋頂分布式)與同容量(地面電站)兩種情景下異質(zhì)結(jié)組件合理溢價與電池發(fā)電增益的關(guān)系,可以得到在相同轉(zhuǎn)換效率的前提下,異質(zhì)結(jié)組件在同面積情景下的溢價相較于在同容量情景下略高,且溢價差隨著發(fā)電增益的提高而有所拉大。
2.4 小結(jié):HJT組件當(dāng)前溢價空間可觀
綜合測算結(jié)果和產(chǎn)業(yè)實際,在異質(zhì)結(jié)電池目前23.5%左右的量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率和單晶PERC電池22.5%的轉(zhuǎn)換效率及價格水平下,從光伏電站收益的角度來看,我們認(rèn)為異質(zhì)結(jié)電池在組件端可享有約0.25-0.39元/W的溢價空間,其中轉(zhuǎn)換效率提升帶來的溢價空間約0.13-0.15元/W(同面積)或0.05-0.06元/W(同容量),抗衰減能力提供約0.08元/W溢價,而低溫度系數(shù)、高雙面率等創(chuàng)造出的發(fā)電增益對應(yīng)約0.12-0.14元/W(同面積)或0.13-0.16元/W(同容量)溢價。在此溢價空間下,相同建設(shè)條件的光伏電站應(yīng)用異質(zhì)結(jié)組件和單晶PERC組件所獲得的投資收益率基本處于同一水平。
考慮異質(zhì)結(jié)電池的發(fā)電增益基本由優(yōu)良的溫度系數(shù)、高雙面率等優(yōu)點產(chǎn)生,我們判斷在高溫、沙地、雪地等環(huán)境中,異質(zhì)結(jié)電池相對于單晶PERC電池的發(fā)電量優(yōu)勢更為明顯,在性價比方面的優(yōu)勢亦有望較先顯現(xiàn)。
3 組件溢價構(gòu)建HJT電池非硅成本空間
異質(zhì)結(jié)電池能否大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素在于其在電站端應(yīng)用時的性價比能否接近現(xiàn)有主流技術(shù)路線,由上文光伏電站經(jīng)濟(jì)性的測算可以得出異質(zhì)結(jié)組件當(dāng)前可享有約0.25-0.39元/W的溢價空間。這一溢價空間意味著異質(zhì)結(jié)電池的成本在一定程度上高于主流單晶PERC電池是合理的,如異質(zhì)結(jié)電池的成本可以低于合理溢價所對應(yīng)的合理成本,則可認(rèn)為異質(zhì)結(jié)電池在性價比方面具備優(yōu)勢。
3.1 高功率有助于攤薄組件封裝成本
光伏組件封裝成本主要由折舊、材料、人工及其他成本組成,其中材料包括邊框、玻璃、背板、EVA膠膜、焊帶、接線盒等。異質(zhì)結(jié)組件在外形與使用的材料種類上與單晶PERC組件基本一致,但生產(chǎn)設(shè)備投資略高,同時其較高轉(zhuǎn)換效率帶來的同面積下更高的發(fā)電功率可攤薄部分的材料成本。我們對典型情況下異質(zhì)結(jié)組件與單晶PERC組件的封裝成本進(jìn)行了比較,其中異質(zhì)結(jié)為雙面雙玻組件,標(biāo)定功率335W;單晶PERC為單面組件,標(biāo)定功率320W。結(jié)果顯示異質(zhì)結(jié)組件封裝成本相較單晶PERC略低約0.01元/W;如單晶PERC采用雙面雙玻組件,異質(zhì)結(jié)成本優(yōu)勢將拉大至0.025-0.03元/W。
3.2 硅片成本有望受益于薄片化
與主流單晶PERC電池不同的是,異質(zhì)結(jié)電池在材料上以N型硅片為基底。N型硅片在電學(xué)性能上較P型硅片更為優(yōu)越,但也因為對硅料純度要求提高且生產(chǎn)成本相對較高等原因,目前市場價格相對于P型硅片存在8%-10%的小幅度溢價,但同時異質(zhì)結(jié)電池單片功率提升(23.5%轉(zhuǎn)換效率對應(yīng)約5.74W,單晶PERC單片功率約5.5W)對此溢價有攤薄效果,攤薄后單位溢價約0.02元/W。此外,目前行業(yè)主流單晶硅片厚度為180μm,N型與P型硅片厚度亦基本一致。但N型硅片具備更高的減薄潛力,異質(zhì)結(jié)電池已有100μm 以下厚度的試驗產(chǎn)品,轉(zhuǎn)換效率超過24.5%。預(yù)計隨著硅片薄片化趨勢的持續(xù),異質(zhì)結(jié)電池硅片成本有望得到進(jìn)一步降低,并取得相對于P型電池的比較優(yōu)勢。
3.3 當(dāng)前組件溢價可允許HJT非硅成本高出0.18-0.27元/W
除組件封裝成本與硅片成本之外,電池片與組件環(huán)節(jié)的毛利潤水平也與異質(zhì)結(jié)電池可獲取的合理非硅成本緊密相關(guān)。
從市場情況來看,2019年三季度由于國內(nèi)光伏需求啟動晚于預(yù)期加之新產(chǎn)能投放較快,單晶PERC電池經(jīng)歷了一波較大幅度的價格調(diào)整,價格由1.2元/W附近下滑至約0.9元/W,后續(xù)在2019年四季度略有回升。在0.9元/W附近的價格水平下,行業(yè)頭部企業(yè)毛利潤空間基本位于0.1-0.15元/W區(qū)間。我們考慮目前異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)線約7億元/GW的初始投資水平,按產(chǎn)能投資回收期4-5年計算,測算得到異質(zhì)結(jié)電池應(yīng)具備約0.15-0.2元/W的毛利潤水平。
與電池環(huán)節(jié)類似,單晶組件價格在2019年三季度亦有下滑,但幅度略小,近期價格下降速度趨緩,基本位于1.7元/W附近;而由于玻璃等輔材價格較堅挺甚至有所上漲,組件環(huán)節(jié)的成本端同樣有所承壓,目前一線組件企業(yè)整體毛利潤水平預(yù)計位于0.15元/W左右??紤]異質(zhì)結(jié)組件在發(fā)電增益等方面的優(yōu)勢,我們認(rèn)為異質(zhì)結(jié)組件可具備約0.18-0.2元/W的毛利潤空間。
結(jié)合上述對各項成本與利潤差的測算和預(yù)計,我們對異質(zhì)結(jié)電池在當(dāng)前情景和遠(yuǎn)期情景下的非硅成本空間進(jìn)行了測算。其中當(dāng)前情景單晶PERC轉(zhuǎn)換效率22.5%、異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率23.5%,遠(yuǎn)期情景單晶PERC轉(zhuǎn)換效率23.5%、異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率25%。測算得到在當(dāng)前情景下,異質(zhì)結(jié)組件溢價可以允許異質(zhì)結(jié)電池非硅成本高于單晶PERC電池0.18-0.27元/W,對應(yīng)異質(zhì)結(jié)電池非硅成本約0.41-0.50元/W;遠(yuǎn)期情景下異質(zhì)結(jié)電池非硅成本可高出0.24-0.34元/W,對應(yīng)異質(zhì)結(jié)電池非硅成本約0.39-0.49元/W。
在上述假設(shè)前提下,由非硅成本測算結(jié)果,我們預(yù)判異質(zhì)結(jié)電池非硅成本的臨界范圍約在0.4-0.5元/W;如果異質(zhì)結(jié)電池非硅成本達(dá)到臨界范圍,異質(zhì)結(jié)電池相對于目前主流單晶PERC電池的性價比優(yōu)勢有望逐步顯現(xiàn),從而有望實現(xiàn)對于單晶PERC的替代。
我們預(yù)計,目前異質(zhì)結(jié)電池非硅成本水平大致位于0.6-0.7元/W區(qū)間,相對于0.4-0.5元/W的目標(biāo)仍有一定幅度的差距。就非硅成本的組成而言,異質(zhì)結(jié)電池在低溫銀漿、設(shè)備折舊、靶材耗用等方面均有較大的降本潛力。此外,MBB多主柵等工藝改進(jìn)亦有望在降低輔材消耗的同時提升異質(zhì)結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率。我們預(yù)計當(dāng)異質(zhì)結(jié)電池突破性價比臨界點后,異質(zhì)結(jié)電池的替代有望快速推進(jìn),行業(yè)產(chǎn)能或復(fù)制近年單晶PERC的擴(kuò)張進(jìn)程。
4 投資建議
HJT電池相對于現(xiàn)有主流光伏電池具備轉(zhuǎn)換效率空間、生產(chǎn)流程、發(fā)電能力等多方面的固有優(yōu)勢,目前產(chǎn)業(yè)投資熱情正逐步提升。我們測算HJT電池在組件端具備0.25-0.39元/W的合理溢價空間,對應(yīng)可允許0.41-0.50元/W的非硅成本,即HJT電池非硅成本的臨界范圍位于約0.4-0.5元/W,當(dāng)HJT電池非硅成本下降至臨界范圍時,其相對于目前主流單晶PERC電池的性價比優(yōu)勢有望逐步顯現(xiàn),從而有望實現(xiàn)對主流路線的替代,行業(yè)產(chǎn)能或復(fù)制單晶PERC路線的擴(kuò)張進(jìn)程。目前HJT電池制造設(shè)備國產(chǎn)化持續(xù)推進(jìn),相關(guān)企業(yè)或享受較高的訂單彈性,推薦邁為股份、捷佳偉創(chuàng),建議關(guān)注金辰股份;電池片制造方面布局較早的企業(yè)或優(yōu)先受益于技術(shù)迭代初期的超額收益,推薦東方日升、通威股份、山煤國際。5風(fēng)險提示
異質(zhì)結(jié)電池效率進(jìn)步與降本速度不達(dá)預(yù)期:HJT電池對現(xiàn)有技術(shù)路線替代的核心因素是性價比,包含轉(zhuǎn)換效率提升與成本降低兩個大方向,如任何一個方向未來進(jìn)度不達(dá)預(yù)期,均會對HJT電池的整體性價比造成影響,進(jìn)而延后HJT的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。輔材與設(shè)備降本進(jìn)度不達(dá)預(yù)期:銀漿等輔材與生產(chǎn)設(shè)備的降本是HJT電池降低成本的重要推動因素,如輔材與設(shè)備成本下降速度或幅度低于預(yù)期,會對HJT的整體降本進(jìn)度產(chǎn)生重大負(fù)面影響。單晶PERC電池效率進(jìn)步或降本速度超預(yù)期:作為現(xiàn)有主流技術(shù)路線,單晶PERC電池如在轉(zhuǎn)換效率上取得超預(yù)期提升,或在生產(chǎn)成本方面取得超預(yù)期下降,均會進(jìn)一步拉開目前相對于HJT電池的性價比優(yōu)勢,從而導(dǎo)致HJT電池的替代進(jìn)程放緩。
光伏政策風(fēng)險:目前光伏行業(yè)整體景氣度與行業(yè)政策的導(dǎo)向密切相關(guān),如政策方面出現(xiàn)不利變動,可能影響光伏行業(yè)整體需求,從而對制造產(chǎn)業(yè)鏈整體盈利能力造成壓力,進(jìn)而放緩行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的速度,推遲新技術(shù)的替代時間。
原標(biāo)題:【中銀電新】HJT:有望開啟光伏新一輪技術(shù)革命(光伏異質(zhì)結(jié)電池系列報告之一)
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