源达研究报告：技术变革正当时光伏设备前景可期

发表时间：2024-04-13 09:04:38 来源：新闻中心

  碳中和背景下，随着光伏技术的进步以及度电成本的一下子就下降，叠加能源结构转型的需求，我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW，同比增长40.5%，预计2025年全球光伏新增装机631.4GW，2023-2025年年均复合增速33.1%。在产业链降本增效的驱动下，光伏技术快速迭代，随着全球光伏装机规模持续提升，光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460.0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。

  受益于前些年的扶持政策，光伏需求旺盛，中国光伏厂商逐步扩大产能、规模效应明显。同时，伴随新进入者涌入，竞争开始激烈。光伏厂商必须持续开展降本增效研究，提高市场竞争力。光伏硅料、硅片、电池片和组件四大环节的技术路线均朝着高转换效率和低成本方向迭代升级。光伏技术的快速迭代引发了光伏设备的持续升级，涵盖了太阳能电池板、逆变器、材料科技等方面。

  光伏正处于从P型向N型转换的大技术变革环节，短期TOPCon是承接PERC的扩产主力；中期随着HJT、BC电池成本降低，有望持续放量；长期钙钛矿等电池技术探讨研究有望持续取得突破。技术变革过程中，建议把握所有的环节核心生产设备的增量投资机会。

  在产业链降本增效的驱动下，光伏技术快速迭代，随着全球光伏装机规模持续提升，光伏设备需求高景气。建议关注具备结构性成长机会的细分环节设备龙头：捷佳伟创，奥特维，晶盛机电，迈为股份。

  光伏新增装机没有到达预期的风险；新技术产业化推进不及预期的风险；行业产能过剩的风险。

  光伏设备位于光伏产业链中游。光伏产业链最重要的包含上游硅料环节、中游硅片、电池片、组件制造环节以及下游集中式、分布式电站，其中光伏设备位于光伏产业链中游。

  光伏制造设备是用来生产太阳能电池和太阳能电池组件的设备。这些设备涵盖了从原材料处理到最终产品组装的整个生产的全部过程，通常包含多晶硅料生产设备、硅片制造设备、光伏电池片制造设备、以及光伏组件制造设备。

  硅片设备单GW投资约1.5-2亿/GW，其中单晶炉价值量占比约65%-70%，切片机占比约15%

  制绒机、清洗机、扩散炉、背钝化设PECVD、烧结丝网印刷机、检测设备、激光开槽机、离子注入机

  降本增效驱动光伏技术快速迭代，技术迭代带来设备持续升级。光伏技术的快速迭代引发了光伏设备的持续升级，涵盖了太阳能电池板、逆变器、材料科技等方面。通过成本降低和性能提升，光伏技术得以更广泛地应用于能源行业，助力可再次生产的能源实现更可持续的发展。

  多维度看单晶均具备优势，助力单晶占领市场。目前光伏行业主要分单晶和多晶两种晶硅技术路线。从材料性能来看，单晶的电池转换效率要高于多晶的电池转换效率，多晶的量产转换效率一般在18%-20%，而单晶的量产转换效率一般不低于20%，部分公司（隆基绿能、晶澳科技等）的产品已超越24%的量产转换效率。从成本的角度来看，单晶的切片成本和电池成本均低于多晶，综合成本单晶表现更好，因此目前市场以单晶为主。

  大尺寸硅片可有效摊薄单瓦非硅成本，硅片大尺寸趋势不可逆。2015年前行业里硅片各种尺寸满天飞， 2015年隆基与中环联手定制边长156.75mm的M1、M2硅片， 边距156.75mm慢慢的变成为单晶硅片的主流尺寸，2018年，业内主流的单晶硅片全部采用M2标准，市占率高达85%。2019年M6（边距166mm）、G12（边距210mm）相继推出，2021年182mm和210mm尺寸占比增长至45%，未来其占比仍将快速扩大。

  电池片技术百花齐放，朝高转换效率和低成本升级。现有的电池片技术主要有P-Perc、N-Topcon、HJT、IBC和钙钛矿等，技术的升级方向主要朝着高转换效率和低成本进行，原有的P-Perc技术非常成熟，但其转换效率已达瓶颈；Topcon和HJT的转换效率也存在理论天花板；据中国科学报，钙钛矿室内用光伏组件转换效率超36%，具有极大的空间。

  近两年，光伏企业争相祭出更高效率的电池产品。2022年3月，隆基在M6全尺寸单晶硅片上创造了无铟HJT电池25.40%转换效率的新世界纪录；天合光能的n型单晶硅i-Topcon电池效率新最高达到25.5%。2022年10月，晶科能源研发的高效N型电池技术转化效率达到26.1%。2022年年底，根据一道新能首席技术官宋登元博士展示的未来技术路线图，公司TOPCon电池产业化效率将突破25%，通过研发双面钝化接触技术和提升载流子的选择率，未来电池效率将达到26%。

  组件封装技术由全片向半片转变。2016 年半片封装技术出现，激光沿垂直于电池主栅线方向将电池片切为相等的两个半片，进而将半片电池进行连接。半片电池由于切片后电压不变、电流减半，如采用常规串联结构设计，组件电压将是常规组件的2倍，从而增加系统成本和运行安全风险，因此为保证与常规组件整体输出的电压电流一致，半片组件一般会采用先串联、后并联的结构设计。薄片技术减少了内部电路和内耗，封装效率提高；另外组件工作时候的温度降低，降低了热斑几率，提高了组件的可靠性和安全性。

  碳中和背景下，随着光伏技术的进步以及度电成本的一下子就下降，叠加能源结构转型的需求，我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW，同比增长40.5%，预计2025年全球光伏新增装机631.4GW，2023-2025年年均复合增速33．1%。

  在产业链降本增效的驱动下，光伏技术快速迭代，随着全球光伏装机规模持续提升，光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460．0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。

  多晶硅具有多种生产技术工艺。其中，物理法主要有冶金法，化学法主要有硅烷法、改良西门子法、流化床法、氟硅烷还原法、硅烷流化床法等，目前工业应用中，改良西门子法最为普遍、成熟且投资风险相对较小。

  改良西门子法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，有着非常明显的竞争优势。改良西门子法指首先采用氮气与氢气为原料合成氯化氢，再以氮化氢与工业硅为原料在硫化床反应器中合成三氯硅烷。三氯硅烷在精馏塔中脱氢脱重，完成提纯，再在还原炉中实现三氯硅烷的还原。其中，副产物四氯化硅再重新与冶金级硅、氢气进行反应，进行氢化分离生产三氯硅烷完成回收利用。

  改良西门子法是当前生产多晶硅的主要工艺，多晶硅还原炉是还原工序的核心生产设备。改良西门子法通过在多晶硅还原炉内给硅芯/硅棒通电加热使其表面温度维持在1050~1100C，三氯氢硅和氢气在其表明上进行反应，生成的硅沉积在硅芯/硅棒表面，形成多晶硅棒产品，其中钟罩式多晶硅还原炉是用来生产多晶硅的反应器，是改良西门子法的核心设备，其性能将综合体现多晶硅企业产品产量、质量、成本、能耗等关键指标。

  光伏硅片的生产主要可大致分为拉棒与切片两大工序流程。拉棒主要指通过将经过清洗后的多晶硅料投入单晶生长炉生长出单晶硅棒，切片环节主要指单晶硅棒经过截断、开方、磨削、切片、清洗分选检测后得到单晶硅片。

  直拉法是生产单晶硅棒的主要方式，设备为单晶炉。拉晶是指在特定环境下，将多晶硅料生长成硅体的过程，目前硅棒生产主要以单晶硅棒为主。单晶硅棒主要是采用直拉法或区熔法；多晶硅棒主要是采用铸锭法形成多晶硅锭。

  通过石墨电阻加热，将装在坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表明上进行熔接，经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，完成单晶硅棒拉制。优点是价格实惠公道，可拉制直径大、生长速率可；缺点是杂质较高。

  上移，生成单晶硅棒。区熔法不需要用坩埚，产品的纯度高，杂质少，但受生长机制的限制，区熔法通常用来生产8英寸以下硅棒，常用做IGBT功率半导体器件硅棒生产。

  从硅棒到硅片：切片机为核心设备，金刚线为主要耗材。光伏切片机主要使用在于切片环节将硅棒进行切割形成硅片，其作用原理为将金刚线压在硅材料表面，钢线基体上的金刚石颗粒在钢线带动下快速移动，将硅棒切割成硅片。超薄硅片的切片需要高精密切割设备与高质量金刚线辅以优异的切割工艺，硅片切割过程中，金刚线个部件需高精密协调配合工作，才可能正真的保证切片机高速、高精度、高稳定性地工作。

  TOPCon目前技术成熟，具备一定经济型，是目前N型电池片扩产主力。1）目前TOPCon电池片成本端比PERC高约0.02元/W，结合目前TOPCon的市场售价，相比PERC，其溢价大概在0.06元/W，TOPCon电池具备一定的盈利能力。2）TOPCon与现有PERC产线具有较高的兼容性，从生产流程来看，通过新增多晶硅薄膜沉积等设备即可与现有PERC产线兼容。

  HJT技术路线设备数量少但难度高，镀膜设备是核心设备。HJT是在晶体硅上沉积非晶硅得到的，工艺路径为全新。HJT工艺仅有四步：清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜制备和丝网印刷，对应的设备分别是湿法化学洗涤设备、PECVD、PVD/RPD、丝网印刷/激光转印/铜电镀设备，技术成熟。

  源达信息证券研究所经济性有待改善，HJT尚未大规模产业化。HJT成本主要由硅片、浆料、设备折旧和靶材

  构成，根据测算来看，单瓦成本高于PERC约0.12元，其高出部分大多数来源于于银浆和靶材。为实现降本的目标，HJT电池生产企业可从以下六方面努力：1）设备；2）浆料；3）工艺成本；4）效率；5）硅价格；6）ITO。图17

  、HJT结合，兼容性较好。与TOPCon、HJT、PERC等技术不同的地方在于，IBC主要是通过背面图形化工艺将p+发射极、n+背场区以及银栅线放置于电池背面，是电池背面图形结构的变化。而其他三种电池技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构，实现效率以及其他特性的改变。因此，IBC电池在电池继续优化性能、提升效率的过程中可以与其他钝化电池技术相结合，例如将HJT非晶硅钝化技术与IBC相结合可开发HBC电池；也有将TOPCon钝化接触技术与IBC相结合可研发TBC电池。图19

  电池：电池端增加多道激光工序，激光设备重要性明显提升。光伏电池中少数载流子运动的根本动力是PN结内建电场，为了让电极接收到载流子，结构中的PN接触只能由衬底/异型扩散层组成，例如TBC中有且只能由N型衬底/p-poly-Si成为PN结，杜绝n-poly与p-poly接触导致短路的行为是最重要的，也是xBC电池被认为工艺难度大的根本原因。常规镀膜、扩散工艺的对象是整面材料，第一道激光的目的是去除部分一次掺杂后的膜层，划分N/P区域；第二道激光在制作另一掺杂类型膜层以后，去除N型掺杂与P型掺杂区的接触部分，实现P/N隔离，在电池背面建立独立的电子/空穴传输通道；第三次激光去除部分SiNx，以保证金属浆料与硅形成

  光伏组件生产制作的完整过程主要是将单片光伏电池片进行串联和并联连接后严密封装，以保护电池片表面电极和互联线等不受到腐蚀，另外封装也避免了电池片的碎裂，所以光伏电池组件生产的全部过程实际上的意思就是组件的封装过程，因此组件线又叫封装线。电池片焊接与组件层压是光伏组件生产环节中最重要的两个步骤，将直接影响组件的成品料、输出功率及可靠性

  串进行连接。然后。将组件串、玻璃、切割好的 EVA 和背板按照一定的层次进行铺设，需保证电池串与玻璃间距

  规测试： 测试组件的耐压、绝缘和接地性能后道 EL 测试：测试组件的 EL 缺陷（

  、虚焊、断栅等） ，并做出合格品的判定。组件测试：通过IV 测试仪测试STC标准光强下的组件的上限功率开路电压、短路电流、FF 以及其他电性能参数，确认组件功率档位。lV测试仪、EL测试仪

  龙头，多技术路线、各工艺环节全方面覆盖。捷佳伟创成立于2003年，主要是做光伏电池制造设备研发、生产和销售，前期聚焦前道清洗制绒设备，2009年成功研制PECVD镀膜设备起，逐步向后道工序延伸并实现整线设备生产能力。截至目前，公司已具备PERC电池、TOPCon电池、HJT电池智能生产线方案，各环节设备均自主研发且具有较高的技术壁垒，是全球光伏设备龙头厂商。公司经营业绩持续稳步向好。2023年1-9月，公司实现营业收入64.05亿元，同比增长50.48%；归母净利润

  12.23亿元，同比增长48.96%。其中第三季度，公司营业收入23.22亿元，同比增长47.23%；归母净利润4.71亿元，同比增长50.51%，三季度开始TOPCon订单确认占比开始提高，推动业绩增长超预期。考虑到TOPCon路线效率提升路径明确，下游客户降本增效成果显著，预计后续公司TOPCon设备将继续受益于下游需求拉动和技术迭代升级，订单保持增长，业绩有望长期向好。图24

  制造商，串焊设备龙头。自动化工控起家，目前产品覆盖组件设备、电池片设备、硅片设备、锂电设备和半导体设备领域。公司串焊机全球市占率70%+，工艺技术领先，下游客户覆盖组件出货量前十厂商，与晶科能源等龙头具有深厚的合作伙伴关系。公司研发实力丰沛雄厚，战略眼光独到，目前在单晶炉、半导体设备等业务方面已初显竞争力。公司经营业绩快速地增长。受益光伏行业

  高速增长，公司营收/利润近5年CAGR分别为44%/92%，毛利率、净利率整体呈现上升趋势。公司在手订单、新签订单持续增加，截止2023年9月30日，公司新签/在手订单89.92/114.83亿元（含税），同比增长75.93%/76.34%。图26

  公司以半导体长晶技术起家，22年全球光伏单晶炉市占率约70%，同时公司半导体、碳化硅、蓝宝石等长晶技术领先。此外，公司光伏电池组件设备、碳化硅外延设备等泛半导体装备快速放量。依托长晶技术壁垒，公司在材料领域发力碳化硅衬底、蓝宝石、培育钻等，并向金刚线、石英坩埚等硅基材料配套耗材进军。公司营收快速

  增长得益于下游光伏与半导体设备/耗材需求旺盛。2018-2022年，公司营收复合增速为43.12%，归母净利润复合增速49.70%。公司营收迅速增加的原因是设备+材料收入均大幅度增长。1）设备：受益于光伏硅片厂商积极扩产、半导体硅片设备国产化进程加速，公司光伏/半导体设备订单量迅速增加，截至2023Q3，公司未完成晶体生长设备及智能化加工设施合同总计287.50亿元（含税）；2）材料：硅片厂商加速推进产能扩充，核心耗材（石英坩埚和金刚线%。图28

  公司立足丝网印刷设备，自主研发核心真空镀膜设备，结合参股子公司逐步形成HJT整线年公司HJT设备市占率约为80%，占据绝对领头羊，随着HJT降本拐点的到来，同时HJT在中长期的效率展望如钙钛矿HJT叠层等技术路径上均具备结构优势，公司设备龙头地位稳固。光伏产业链维持

  公司2018年至2022年营业收入由7.88亿元提升至41.48亿元，期间复合增速约51.47%，根本原因得益于国内光伏产业链加快速度进行发展，占据全球主要份额，而公司作为丝网印刷设备及HJT设备绝对龙头持续受益，同时随着光伏技术的不断迭代升级，公司异质结电池设备订单有望持续增加，未来业绩确定性高；公司2018年至2022年归母净利润由1.71亿元提升至8.62亿元，期间复合增速约49.84%。图30：

  五、风险提示光伏新增装机不及预期的风险：光伏设备需求主要驱动力为光伏新增装机，近年来在全球全力发展清洁能源的背景下，光伏新增装机容量持续增长，进而带动了光伏设备行业的快速发展。若未来光伏行业增速放缓，新增装机容量没有到达预期，设备端需求可能会会降低，进而影响光伏设备公司相关业绩。

  新技术产业化推进没有到达预期：光伏行业持续进行工艺技术迭代，涌现诸多新技术、新工艺助力行业降本增效，但是新技术的导入仍需要工艺的持续磨合优化以及上下游产业链的积极配合，在发展过程中存在一定的不确定性，存在新技术产业化推进没有到达预期的风险。

  行业产能过剩：目前光伏下游硅料、硅片，电池片、组件环节均在大幅扩产，如果装机需求上涨的速度低于下游产能扩张速度，则存在产能过剩风险，如果行业产能过剩，进而影响光伏设备行业公司发展。

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