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光大证券-光伏行业系列专题报告一:异质结,下一轮技术迭代周期正在开启-200119
2020-01-19 17:01:43  殷中枢,菅成广,王威
研报摘要

  ◆HJT作为未来高效光伏产品,有望引领技术变革,是面向国际光伏中高端市场企业;国内涉及能源转型、欲弯道超车企业比较好的选择。HJT电池结构是将硅片放在两侧沉积的本征相对掺杂的非晶硅层之间,并在电池顶部设计透明导电的TCO薄膜:(1)非晶硅层可有效降低表面悬挂键的密度,从而达到良好的界面钝化作用;(2)TCO薄膜可以实现导电、减少反射、同时保护非晶硅薄膜等重要作用。HJT电池具有开路电压高、温度系数低、结构对称、能耗低、光照稳定性强、双面发电等优势,从而使得HJT电池具有更强的发电能力;在后续的优化中,HJT与IBC已经有了结合案例,未来与钙钛矿结合也值得期待。
  ◆非晶硅薄膜沉积、TCO膜沉积是HJT生产核心步骤,PECVD和PVD国产化、规模化将推动降本。HJT电池生产设备与常规电池的兼容性较差,新建项目需要重新投入生产线。制造工艺流程主要包括:清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO膜沉积、电极金属化。当前,HJT单GW设备投资额大约为8-10个亿,大概是PERC投资的2.5-3倍左右,未来设备国产化后,设备投资将逐步减少40%以上,有望降低至5-6亿元;如果进一步规模化,降低幅度的可能性将更大,如常规PERC产线单GW设备投资额从起初的5-6亿元降低至当前2-3亿元。
  ◆HJT投资收益较佳,HJT设备、产品均具备50%增速高成长性特点。相较于双面PERC,HJT具有约6%的发电增益,而随着设备国产化和规模效应下,大家预计:HJT未来5年设备逐步降本至45%;在硅片薄片化、靶材和银浆的国产化及规模化的作用下,材料逐步降本至30%。当前,HJT产品已具有较好的投资性,而在2021年之后优势将进一步扩大:HJT电池>PERC电池>N型双面>普通单、多晶电池>IBC电池;设备市场有望从2020年的16亿元/年增加到2025年的近78亿元/年,5年复合增速37%;电池产品市场有望从2020年的45亿/元,发展到2025年的347亿/元;5年复合增速50%。
  ◆投资建议:设备端:推荐优先布局HJT设备国产化的企业捷佳伟创、关注迈为股份;产品端:推荐有限布局HJT产线投资的企业山煤国际、东方日升,关注爱康科技。
  ◆风险分析:光伏装机、HJT市占率低于预期,技术进步、设备关键材料国产化低于预期;专业生产技术人员缺乏导致生产、经营不利
研报全文

光大证券-光伏行业系列专题报告一:异质结,下一轮技术迭代周期正在开启-200119

-1-证券研究报告2020年1月19日电力设备新能源、煤炭异质结:下一轮技术迭代周期正在开启——光伏行业系列专题报告一行业深度◆HJT作为未来高效光伏产品,有望引领技术变革,是面向国际光伏中高端市场企业;国内涉及能源转型、欲弯道超车企业比较好的选择。

HJT电池结构是将硅片放在两侧沉积的本征相对掺杂的非晶硅层之间,并在电池顶部设计透明导电的TCO薄膜:(1)非晶硅层可有效降低表面悬挂键的密度,从而达到良好的界面钝化作用;(2)TCO薄膜可以实现导电、减少反射、同时保护非晶硅薄膜等重要作用。

HJT电池具有开路电压高、温度系数低、结构对称、能耗低、光照稳定性强、双面发电等优势,从而使得HJT电池具有更强的发电能力;在后续的优化中,HJT与IBC已经有了结合案例,未来与钙钛矿结合也值得期待。

◆非晶硅薄膜沉积、TCO膜沉积是HJT生产核心步骤,PECVD和PVD国产化、规模化将推动降本。

HJT电池生产设备与常规电池的兼容性较差,新建项目需要重新投入生产线。

制造工艺流程主要包括:清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO膜沉积、电极金属化。

当前,HJT单GW设备投资额大约为8-10个亿,大概是PERC投资的2.5-3倍左右,未来设备国产化后,设备投资将逐步减少40%以上,有望降低至5-6亿元;如果进一步规模化,降低幅度的可能性将更大,如常规PERC产线单GW设备投资额从起初的5-6亿元降低至当前2-3亿元。

◆HJT投资收益较佳,HJT设备、产品均具备50%增速高成长性特点。

相较于双面PERC,HJT具有约6%的发电增益,而随着设备国产化和规模效应下,大家预计:HJT未来5年设备逐步降本至45%;在硅片薄片化、靶材和银浆的国产化及规模化的作用下,材料逐步降本至30%。

当前,HJT产品已具有较好的投资性,而在2021年之后优势将进一步扩大:HJT电池>PERC电池>N型双面>普通单、多晶电池>IBC电池;设备市场有望从2020年的16亿元/年增加到2025年的近78亿元/年,5年复合增速37%;电池产品市场有望从2020年的45亿/元,发展到2025年的347亿/元;5年复合增速50%。

◆投资建议:设备端:推荐优先布局HJT设备国产化的企业捷佳伟创、关注迈为股份;产品端:推荐有限布局HJT产线投资的企业山煤国际、东方日升,关注爱康科技。

◆风险分析:光伏装机、HJT市占率低于预期,技术进步、设备关键材料国产化低于预期;专业生产技术人员缺乏导致生产、经营不利。

证券代码企业名称股价(元)EPS(元)PE(X)投资评级18A19E20E18A19E20E300724捷佳伟创53.660.961.461.84563729买入600546山煤国际10.350.110.570.66581110买入300118东方日升16.010.261.071.2644119买入资料来源:Wind,光大证券研究所预测,股价时间为2020年1月14日电新:买入(维持)分析师殷中枢(执业证书编号:S0930518040004)010-58452063yinzs@ebscn.com菅成广(执业证书编号:S0930519080002)021-52523799jiancg@ebscn.com王威(执业证书编号:S0930517030001)021-52523818wangwei2016@ebscn.com马瑞山(执业证书编号:S0930518080001)021-52523850mars@ebscn.com联系人郝骞021-52523827haoqian@ebscn.com行业与上证指数对比图资料来源:Wind相关研报不只是煤炭,贸易、光伏更精彩——山煤国际(600546.SH)投资价值分析报告…………………………………2019-10-14补贴收官,格局重塑——电力设备新能源行业2020年必赢56net手机版…………………………………2019-12-02-10%5%20%35%50%10-1801-1905-1908-19电力设备新能源沪深3002020-01-19电力设备新能源、煤炭-2-证券研究报告投资聚焦研究背景光伏产业是我国具有国际竞争力的产业之一,其技术革新从来不会停止。

虽然PERC叠加电池和组件技术可以使量产效率接近或超过23%,但似乎已经逐渐接近瓶颈。

目前,很多企业开始着手布局下一代异质结太阳能电池,除了其具较强稳定性外,凭借约24%的起步转化率、较简单的工艺、具有较好的投资收益等优势,有望在未来赢得一定市场份额。

在商业化初期,异质结技术在资本市场作为一个重要的题材,也开启了相应的行情。

大家的创新之处1.复盘了光伏大周期(技术因素)和小周期(补贴因素)对行业重点企业股价的影响。

2.详细拆分了异质结电池各工艺关键环节的技术和设备需求,并对未来的发展和降本趋势进行了预测。

3.对未来异质结电池产能和市场空间的发展进行了预测,同时对降本空间和路径进行了研判。

投资观点异质结作为未来高效光伏产品,有望引领光伏新一轮的技术变革,其设备和产品均具备50%增速高成长性的特点,2020年的看点在GW级项目落地,若有则需重点关注。

企业方面,设备端重点推荐优先布局异质结设备国产化的企业,拥有优质清洗制绒和丝网印刷设备、同时TCO镀膜和非晶硅沉积设备研发亦处于领先地位的捷佳伟创,建议关注丝网印刷设备领先企业迈为股份;产品端重点推荐有限布局异质结产线投资的企业山煤国际,高效PERC产能稳步投放、积极储备异质结技术路线的东方日升,建议关注定增布局GW级异质结项目的爱康科技。

国投瑞银2020-01-19电力设备新能源、煤炭-3-证券研究报告目录1、光伏行业投资的“矛盾点”——技术、补贴..................................................................................41.1、技术迭代、补贴变化引导光伏投资周期..................................................................................................41.2、平价时代渐进,HJT有望引领技术变革..................................................................................................91.3、HJT更高效、工艺简化、稳定性更强...................................................................................................112、非晶硅镀膜和TCO膜沉积是HJT工艺关键环节....................................................................162.1、HJT电池四大重点工艺设备先容...........................................................................................................162.2、制绒、清洗设备——RCA/O3................................................................................................................172.3、非晶硅膜沉积设备——PECVD.............................................................................................................192.4、TCO薄膜沉积——PVD/RPD...............................................................................................................212.5、电极金属化——丝网印刷/电镀铜..........................................................................................................243、HJT投资收益较佳,国产化、规模化推动降本.......................................................................283.1、相较于PERC,HJT具有约6%的发电增益.........................................................................................283.2、HJT未来5年设备降本或45%、材料降本或30%...............................................................................303.3、HJT设备、产品均具50%增速高成长市场特点....................................................................................334、投资建议:设备及产品类企业受益于技术迭代........................................................................344.1、设备类企业:重视国产化和规模化两个过程.........................................................................................344.2、产品类企业:受益于HJT市占率提升和产品降本................................................................................385、风险分析.................................................................................................................................406、附录........................................................................................................................................416.1、国际HJT设备类企业一览.....................................................................................................................416.2、国际HJT产品类企业一览.....................................................................................................................432020-01-19电力设备新能源、煤炭-4-证券研究报告1、光伏行业投资的“矛盾点”——技术、补贴1.1、技术迭代、补贴变化引导光伏投资周期光伏产业是我国具有国际竞争力的产业之一;截至2018年底,国内硅料、硅片、电池片及组件产量/产能市场占全球份额分别为74.0%、93.1%、73.7%、72.8%(数据来源CPIA,其中电池片为产能占比,其余为产量占比)。

“531政策”以来,光伏行业迎来发展阵痛,装机增速下滑,产业链价格剧烈下跌。

在面对2020年底实现平价的上网目标,各家企业在提效和降本方面持续努力。

回顾历史,大家结合资本市场特点及光伏板块行情走势,大家可以将光伏产业分为:技术变革带来的大周期和补贴变化所致的供需错配小周期。

(一)提效与降本是技术周期产业生存的决定性因素。

(1)单晶趋势已确立无疑:单晶与多晶之争由来已久,这一竞争在近期随着多晶光伏产品价格的大幅下降、企业亏损逐渐进入尾声。

长期以来,尤其是光伏行业兴起之时,多晶凭借扩产快、成本低、对硅料要求低的优势,市场占有率优势明显;但后来随着单晶技术的完善使得该产业链成本具有更强的竞争力:①金刚线切割技术引领单晶硅片产业革命:金刚线单晶线耗低、时间快、出片量提升,这不仅使单晶硅片长晶环节摊销成本降低、未来也有助于薄片化;②拉棒环节则由Cz逐步向RCz过渡,经过多次装料拉晶与高拉速,提升了单炉投料量和拉晶效率,进而降低成本。

图1:光伏大周期——技术推动产业进步:多晶单晶之争复盘资料来源:Wind,光大证券研究所注:图中为隆基股份和协鑫新能源相对其上市之日起(隆基股份为2012.4.11,协鑫新能源为2009.1.2)涨跌幅数据(2)高效电池技术尤其是PERC的兴起掀起提效革命:在目前所有高效的电池片技术中,PERC是投资成本最低、产线兼容率最高、效率提升最明显的技术之一。

PERC是在常规电池背面采用活性钝化层取代铝背场,PERC电池大面积、可量产效率持续攀升;同时,单晶PERC电池新建产线产品效-500%0%500%1000%1500%2000%2500%3000%隆基股份协鑫新能源2015年后开始进入单晶时代——以金刚线、PERC技术为标志硅料:2018年产能转西部降本,高品质硅国产化拉棒:2015年CZ转RCZ,2018年CCZ初步产业化,2019年CCZ大规模生产切片:2015年砂浆转金刚线,2018年细线化,2019年细线化、薄片化电池:2015年单晶电池、单晶PERC兴起,2018年双面PERC、SE量产,2019年TOPCon初步量产,2020年HJT兴起组件:2018年双玻、半片、叠瓦、MBB技术;2019年双玻、叠瓦量产2005-2015年“拥硅为王、多晶主导”时代——扩产快、成本低、对硅料要求低2020-01-19电力设备新能源、煤炭-5-证券研究报告率普遍达到22.5%;2017年PERC更是成为“领跑者”的主力军,两者相得益彰;随后在基本不增加成本的基础上,PERC可实现双面发电,2018年亦成为行业热点;而后钝化技术(如TopCon)的使用也进一步提升了效率。

图2:单、多晶PERC电池的效率最高记录图3:5年来不断提升的单晶PERC效率最高记录资料来源:TaiyangNews资料来源:TaiyangNews当前市场主流的PERC/PERL/PERT都属于背钝化系列。

背钝化结构的共有特点是在传统铝背场的基础上增加了钝化层,更好地降低电子在背表面复合,从而提高了电池转换效率;而PERL/PERT采用N型硅片为衬底。

(3)N型硅片或是未来发展方向,以N型硅片为衬底制造的电池减少光学损失和电学损失。

这是因为磷掺杂形成的N型硅片对硅中的金属杂质不敏感,少子寿命超过1μs。

在这种基础效用下,再进行电池技术的叠加,有助于进一步提升产品效率,而HJT也是采用N型硅片的一种技术,也具备该基础优势。

表1:各高效光伏电池的关键特性电池技术关键工艺主流硅片钝化金属化额外步骤硅片的侧位电介质应用方法PERC钝化发射极背场点接触电池背表面钝化技术代替铝背表面场单晶/多晶前氮化硅PECVD背表面场铝浆,背电极银浆,正面低温银浆激光接触开孔,背面抛光单晶/多晶背氧化铝/氮化硅(覆盖层)PECVD、ALD/PECVD单晶氮氧化硅/氮化硅(覆盖层)PECVDPERT钝化发射极背面全扩散电池前后表面都进行全扩散和表面钝化N型前氧化铝,氧化硅,硼硅玻璃/氮化硅(覆盖层)PECVD,ALD,扩散/PECVD,热氧化,湿化学法正反面均使用银浆,其中正面是铝掺杂的银浆硼扩散,前表面钝化,基于湿化学法的清洗步骤背氮化硅PECVDPERL钝化发射背面局域扩散电池前后表面都进行钝化,其中背表面在金属接触区域是局域扩散的N型前氧化铝,氧化硅,硼硅玻璃/氮化硅(覆盖层)PECVD,ALD,扩散/PECVD,热氧化,湿化学正反面均使用银浆,其中正面是铝掺杂的银浆硼扩散,前表面钝化,激光局域掺杂,基于湿化学法的清洗步骤20.30%21.00%21.40%21.70%22.13%22.61%22.71%22.78%23.26%23.45%23.60%23.95%24.06%18.70%19.50%20.76%21.25%21.63%22.04%17.0%18.0%19.0%20.0%21.0%22.0%23.0%24.0%25.0%2010/112011/122013/12014/22015/32016/52017/62018/7单晶多晶21.40%21.70%22.13%22.61%22.71%22.78%23.26%23.45%23.60%23.95%24.06%19.5%20.0%20.5%21.0%21.5%22.0%22.5%23.0%23.5%24.0%24.5%2020-01-19电力设备新能源、煤炭-6-证券研究报告法背氮化硅PECVD钝化接触生长的超薄氧化铝能使载流子隧道通过,多晶硅的沉积和掺杂N型前氧化铝,氧化硅,硼硅玻璃/氮化硅(覆盖层)ECVD,ALD,扩散/PECVD,热氧化,湿化学法前表面铝掺杂的银浆,特殊的背接触银浆,所有电极能承受低温烧结工艺硼扩散,前表面钝化,基于湿化学法的清洗步骤背氮化硅(薄)*热生长,化学法,沉积多晶硅*LPCVD,PECVD,APCVD,PEALD,PVDHJT(heterojunction)异质结在掺杂的晶硅衬底(N或P型,前者广泛使用)和具有相反电导率的非晶硅层(分别是P或N型)之间形成异质结N型前/背非晶硅PECVD需要低温固化浆料,电镀也是一种潜在的替代方法特殊的湿化学清洗工艺,透明导电氧化物的沉积IBC插指式背接触背表面交替进行n+和p+掺杂N型前氧化铝,氮化硅,硼硅玻璃、氮化硅PECVD正负电极均位于背表面掩膜和清洗工艺资料来源:TaiyangNewsHJT(Heterojunction,异质结)作为未来高效光伏产品,是面向国际光伏中高端市场企业;国内涉及能源转型、欲弯道超车企业比较好的选择。

技术革新从来不会停止,虽然PERC叠加电池和组件技术可以使量产效率接近或超过23%,但似乎已经逐渐接近瓶颈。

目前,很多企业开始着手布局下一代HJT太阳能电池,除了其较强稳定性强外,凭借约24%的起步转化率、较简单的工艺,具有较好的投资收益,有望在未来赢得一定市场份额,在商业化初期,HJT在资本市场作为一个重要的题材,也开启了相应的行情。

(二)补贴变化、并网政策导致装机预期波动;光伏产业链盈利微笑曲线反作用于供需。

可再生能源基金的实行极大的推动了光伏、风电等新能源发电行业的蓬勃发展,但是面对快速提升的补贴需求、以及新时期面临的经济和财政困难,叠加新能源技术进步所致的快速降本。

补贴逐步退坡,且要求在2020年底后,实现平价上网。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-7-证券研究报告图4:我国光伏、风电、生物质装机容量增速发展情况(截至2018年)资料来源:Wind,IRENA,光大证券研究所注:生物质装机数据来自IRENA,2013年后的数据和我国能源局的统计有一定偏差,但趋势相似退坡政策一般慢于技术进步降本,且政策发布到实行也留出准备或过渡时间;这些共同导致了抢装、需求和市场预期的不断调整。

月度装机数据基本反映两个事实,年中的抢装和退坡规定时间点高度相关,年底的抢装与年终抢工程及并网压力缓解相关。

2016年,光伏标杆电价在6月30日下调,前几个月出现抢装潮,6月单月装机近10GW,7月之后下降,这导致阶段性产业链价格先上涨后下跌;由于2016年的政策实行实际是在2015年底发布的,市场对此一般会提前准备及反应;2017年,光伏标杆电价同理在6月30日下调,6月单月装机近12GW,但7月装机11.3GW装机也超预期,是由于“领跑者计划”固定电价并网截止日期为9月30日等原因。

2018年5月31日,国家发展改革委、财政部、国家能源局发布了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,政策预备期较短,进而给产业及资本市场极少的准备时间,引发了光伏产业链剧烈下跌。

而值得欣喜的是经过多年的发展,我国的光伏产业已经在世界范围内具有重要的地位,所以欧洲市场,MIP解禁后,欧洲光伏行业发展的最大的不利因素——贸易摩擦已经消除,在低价、高效的光伏系统带动的高投资回报率的趋势,我国的光伏设备商充分受益,在一定程度上抵消了国内光伏补贴退坡的影响,市场预期也逐渐修复。

-50%0%50%100%150%200%250%300%350%400%19931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018风电装机容量增速光伏装机容量增速生物质装机容量增速《风力发电厂并网运行管理规定(实行)》乘风计划+双加工程光明工程特许权项目招标启动可再生能源法实施开始征收可再生能源电价附加特许权项目招标启动固定标杆上网电价补贴固定标杆上网电价补贴《促进光伏产业健康发展的若干意见》补贴电价下调引发抢装补贴电价下调引发抢装生物质电价每千瓦时补贴0.25元固定标杆上网电价补贴(生物质)固定标杆上网电价补贴(垃圾发电)2009-2012年固定各类可再生能源标杆上网电价临时电价补贴0.1元/千瓦时可再生能源基金正式成立2020-01-19电力设备新能源、煤炭-8-证券研究报告图5:光伏小周期——预期与实际供需错配行情复盘资料来源:中电联,Wind,光大证券研究所整理在国内新政策下,2019年实际是较为纠结的一年,政策迟迟未明确整体的装机和补贴目标,虽然年初市场对2019年新增装机40-45GW持乐观态度,但直到4月、5月及7月相关政策才逐渐明确,而后资本市场迎来一定热度,但又被10月份,能源局公布前三季度装机15.99GW,低于预期所影响。

明确原因后,随着年底抢装和并网效应,以及对2020年政策出台时间的相对乐观,光伏产业链又领来一波预期修复。

图6:光伏产业链各环节产品销售毛利率“微笑曲线”资料来源:Solarzoom;20191231数据020040060080010001200140011/0111/0411/0711/1012/0112/0412/0712/1013/0113/0413/0713/1014/0114/0414/0714/1015/0115/0415/0715/1016/0116/0416/0716/1017/0117/0417/0717/1018/0118/0418/0718/1019/0119/0419/0719/10单月装机单位:万千瓦00.20.40.60.811.21.4标杆电价(I类)第一次下调:时间:20110724时限:20111231抢装:2011年底第二次下调:时间:20130826时限:20131231抢装:2013年底第三次下调:时间:20151222时限:20160630抢装:2016年6月第四次下调:时间:20161226时限:20170630抢装:2017年6月第五次下调:时间:20171219时限:20180630抢装:2018年6月第六次下调:时间:20180531时限:20180531无法抢装第七次下调:时间:20190428时限:20190630抢装:2019年6月单位:元/度0200040006000800011/0111/0411/0711/1012/0112/0412/0712/1013/0113/0413/0713/1014/0114/0414/0714/1015/0115/0415/0715/1016/0116/0416/0716/1017/0117/0417/0717/1018/0118/0418/0718/1019/0119/0419/0719/10太阳能指数(中信)受“531”政策影响-20%-10%0%10%20%30%40%50%硅料硅片电池片组件单晶PERC普通多晶2020-01-19电力设备新能源、煤炭-9-证券研究报告另一方面,光伏产业链盈利“微笑曲线”既体现了技术迭代的效果,又反映了短期供需不匹配的情况;与此同时,光伏产业链盈利微笑曲线反作用于供需。

单晶硅片的扩产2019年后整体产能叠加扩产计划约190GW,也将带来产业链进一步降本和格局的变化。

1.2、平价时代渐进,HJT有望引领技术变革HJT具有优异的光吸取性能、非晶硅薄膜的钝化性能。

HJT电池是基于硅片的太阳能电池技术和薄膜光伏技术的融合,且兼具两者优点,也更偏向于半导体技术,其原理在于:通过插入一个更宽的带隙层进行钝化使电子与基础区域分离,进而获得更高的开路电压。

HJT电池将晶体的结构特点:将硅片放在两侧沉积的本征相对掺杂的非晶硅层之间,在电池顶部设计透明导电的TCO薄膜。

N型CZ硅片经过清洗制绒后,表面依次沉积本征富氢非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜,从而形成p-n异质结,然后在背面依次沉积本征富氢非晶硅薄膜,以及N型重掺杂的非晶硅膜,形成背表面场。

在两面的外侧再沉积上透明导电氧化物薄膜TCO,最后通过丝网印刷技术在两侧顶层形成金属电极(栅线),这样就构成了拥有两面对称结构的HJT电池。

(1)HJT的非晶硅层可以有效降低表面悬挂键的密度,从而达到良好的界面钝化作用。

标准晶体硅太阳能电池是同质结电池,也就是p-n结在同种半导体材料上形成,而HJT电池的p-n结则采用不同的半导体材料形成。

HJT电池的p-n结形成于掺杂的晶体硅和导电性相反的非晶体硅材料之间。

(2)TCO薄膜的作用在于实现导电、减少反射、同时保护非晶硅薄膜等。

该步骤主要通过物理气相沉积(PVD)技术的方法来完成。

图7:N型硅片衬底的HJT电池结构示意图图8:HJT电池的电流-电压J-V曲线资料来源:《Futuredirectionsforhigher-efficiencyHITsolarcellsusingaThinSiliconWafer》,SatoshiTohoda等资料来源:《Futuredirectionsforhigher-efficiencyHITsolarcellsusingaThinSiliconWafer》,SatoshiTohoda等2020-01-19电力设备新能源、煤炭-10-证券研究报告大家把HJT的发展历程分为四个阶段:(1)1974-1996年是起始阶段:WalterFuhs首先提出了非晶硅和晶硅材料结合的HJT结构,三洋为了改善非晶硅与晶体硅结合所造成的界面缺陷,在掺杂的非晶硅层和晶硅层表面引入本征非晶硅层,也就是HIT(HIT与HJT在含以上并无显著区别,前者为三洋申请的专利名称);(2)1997-2009年是初步发展阶段:各个企业、实验室开始不断开始技术研发,提升HJT电池效率;(3)2010-2017年是工业生产阶段:2010年,HIT专利保护期结束,各个光伏、薄膜技术、设备类企业开始进入该领域进行研究、积累;行业迎来新的发展阶段。

在这个过程中松下连续创造24.7%、25.6%的转化效率记录(均为5英寸,后者结合IBC技术),最新的记录则是Kaneka企业创造的26.6%;(4)2017年后:经过多年积累,多家企业开始投入试生产线,HJT进入百MW级时代;2019-2020年,三峡资本、国家电投、山煤国际、爱康科技等均开始或计划布局GW级HJT生产线,行业正在进入商业化推广阶段。

图9:HJT电池发展历程资料来源:TaiyangNewsWaltherFuhs首次提出非晶硅与晶硅材料结合的HJT结构19741997HIT被三洋企业注册商标,三三洋开始以HIT为品牌提供HJT光伏组件,硅片尺寸规格5英寸,电池效率16.4%,组件效率14.4%起始阶段YoshihiroHamakawa制成首块HJT电池并获取专利,但界面态密度相对较高,故Voc和FF较低1985三洋首次将本征非晶硅插入硅片和掺杂的非晶硅层之间,取得实质性突破并申请专利1989三洋用非晶硅薄膜代替本征非晶硅,将HJT电池效率提高至15%1990三洋申请将晶体衬底夹在本征和反向掺杂的非晶硅薄膜之间的结构专利,这就是HIT电池结构的原型1996初步发展阶段2006PV-LabofIMT(瑞士)发布由实验室主任Ballif引导的HJT课题论文2008梅耶博格在瑞士Neuchatel建立HJT技术研发中心2005松下启动在匈牙利的HIT电池工厂2009法国CEA/INES成立HJT的Lab-Fab松下(收购三洋)的HJT专利保护结束,其失去独家专利保护后迎来新的发展机遇和阶段2010工业生产阶段松下的HJT电池创造效率为24.7%的世界纪录,硅片尺寸仍保持原有的5英寸2013松下采用将HJT电池与背接触技术结合(BC-HJT),创造了效率为25.6%的世界纪录,硅片尺寸仍为5英寸2014日本Kaneka企业跟随BC-HJT(异质结背接触电池)的路径创造了两项电池效率世界纪录,最近一次是26.6%20162017多家企业开始关注HJT电池并将其投入试生产线。

当时晋能企业试生产线规模最大,达100MW商业化阶段2018首批企业进入100MW规模量产阶段:钧石的HJT电池/组件生产线超过600MW;ENEL在意大利建设了超过200MW的生产线;梅耶博格收到了某家非中国企业的订单,以建成600MW的HJT电池和SWCT(智能网栅连接技术)组件生产线2025TaiyangNews预计2025年彻底实现商业化2020-01-19电力设备新能源、煤炭-11-证券研究报告1.3、HJT更高效、工艺简化、稳定性更强HJT电池具有开路电压高、温度系数低、结构对称、能耗低、双面发电、不存在光致衰减(LID)和电位诱发衰减(PID)效应的光照稳定性强等优势,从而使得HJT电池具有更强的发电能力。

HJT电池综合了晶体硅电池和薄膜电池的特点,性能优异,但由于其对于工艺要求严格,前期投资成本高,需要尽可能提高电池转换效率。

图10:梅耶博格异质结电池资料来源:梅耶博格表2:HJT和PERC技术对比项目HJT异质结PERC技术路径通过本征非晶硅薄膜改善掺杂非晶硅与单晶硅异质界面的钝化性,使得电池获得更大的开路电压,提高转换效率利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器,增加长波光的吸取,同时增大P-N极间的电势差,从而提高发电效率转换效率量产效率超过24%量产效率超过22.2%低功率衰减无PID/LID效应首年功率衰减1.5%首年功率衰减2.5%高温性能功率温度系数-0.25%/C功率温度系数-0.37%/C双面发电天然双面,可增加12%-20%的发电量常规为单面特殊工艺可制双面发电,可增加8%-12%的发电量工艺流程低温工艺工艺流程简化,5个步骤高温工艺工艺流程较长生产兼容性与传统BSF的产线不兼容,核心设备需重新购买。

硅片成本与PERC相差不大,但是N型与传统BSF产线兼容能力好,可直接在常规BSF电池产线上升级资料来源:钧石能源非晶硅膜层可实现出色的钝化性能卓越的弱光感应出色的温度系数:-0.25K实现高效的双面因子:92%无PID或LID效应晶硅膜层可最大程度减少复合损失n型晶体硅片可实现最佳光吸取2020-01-19电力设备新能源、煤炭-12-证券研究报告HJT电池有以下特点:(1)效率更高:高开路电压、温度特性优异。

图11:约为100cm2的HJT太阳电池的转换效率图12:HJT电池有着更好的温度特性资料来源:《高性能HIT太阳电池的特性及其应用前景》,中岛武等资料来源:《高性能HIT太阳电池的特性及其应用前景》,中岛武等(2)工艺简化:结构对称带来工艺步骤的减少,低温工艺节约能源,同时为薄型硅片衬底的应用打下基础。

图13:不同电池制造工艺对比资料来源:捷造光电(3)稳定性强:较好的光照稳定性,从而不存在光致衰减问题;正反面都可实现光照发电。

14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%HJT太阳电池研究阶段世界最高效率21.8%HJT太阳电池批量生产阶段190W200W(世界最高)其他企业(多结晶)0.70.80.911.11.2020406080规一转换效率温度/℃新工艺HJT电池原来的HJT电池原来构造的结晶电池N-HJTN型硅片清洗制绒非晶硅薄膜沉积导电膜沉积背面印刷银电极正面印刷银电极烧结不超250℃N-TopConN型硅片清洗制绒正面扩磷制结正面激光掺杂背面刻蚀背面印刷银电极正面印刷银电极烧结背面氧化硅背面多晶硅背面离子注入退火正面钝化膜双面沉积减反膜N-PERTN型硅片清洗制绒正面扩磷制结去BSG背面离子注入去PSG/退火背面印刷银电极正面印刷银电极高温烧结双面沉积钝化膜双面沉积减反膜单晶BSFP型硅片清洗制绒正面扩磷制结刻蚀/去PSG正面沉积减反膜背面印刷铝膜正面印刷银栅线高温烧结单晶PERCP型硅片清洗制绒正面扩磷制结刻蚀/去PSG背面沉积钝化膜正面沉积减反膜背面刻划接触区背面印刷铝膜正面印刷银栅线高温烧结双面PERCP型硅片清洗制绒正面扩磷制结刻蚀/去PSG背面沉积钝化膜正面沉积减反膜背面刻划接触区背面印刷铝栅线正面印刷银栅线高温烧结PERC+SEP型硅片清洗制绒正面扩磷制结刻蚀/去PSG正面激光掺杂背面沉积钝化膜正面沉积减反膜背面刻划接触区背面印刷铝栅线正面印刷银栅线高温烧结21%21.5%21.5%22-23%21.5%22.5%23-24%效率2020-01-19电力设备新能源、煤炭-13-证券研究报告图14:松下的HJT系统24年几乎无衰减图15:双玻PERC和双玻HJT年均发电量资料来源:松下宣传册资料来源:钧石能源同时,其各项指标未来仍有进一步提升空间:有效提升开路电压有助于提升电池转换效率。

国际上被认可的HJT电池研究单位有NREL、CEA-INES、EPF、HZB、Sharp、Roth&Rau、LG等。

目前转换效率突破24%的有Kaneka、Panasonic(松下)和Sharp(夏普),开路电压超过740mV的只有Kaneka和Panasonic。

目前制约HJT太阳能电池的关键因素是开路电压。

图16:HJT转换效率各项指标均在稳步提升图17:提高HJT转换效率的各项方法资料来源:《24.7%RecordEfficiencyHITSolarCellonThinSiliconWafer》,MikioTaguchi等资料来源:《24.7%RecordEfficiencyHITSolarCellonThinSiliconWafer》,MikioTaguchi等适度降低a-Si厚度,TCO载流子浓度有助于提高电池短路电流密度。

HJT电池结构中a-Si薄膜和TCO薄膜必不可少,但a-Si薄膜缺陷态密度高导致光生载流子复合几率高,降低利用率;此外TCO薄膜吸取红外光子,释放热量,影响太阳能电池长波响应。

适度降低a-Si厚度可提高电池短路电流密度,且不影响电池开路电压和填充因子。

适度降低TCO薄膜载流子浓度可改善电池长波响应,提高电池短路电流密度,且不影响电池填充因子。

提高电池光谱响应是有效提高电池转换效率的难点和重点。

Y企业单玻245钧石双玻310发电能力(kwh/kw)983.471178.739601020108011401200发电能力(kwh/kw)+19.85%38.438.638.83939.239.439.60.680.70.720.740.760.780.80.820.84200920112013VocF.F.Jsc(右轴)2020-01-19电力设备新能源、煤炭-14-证券研究报告此外,HJT电池亦可以与其他高效技术及材料结合:(1)HJT与IBC结合IBC(指交叉背接触)电池是指正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背光面的一种背结背接触的太阳电池结构,它的p-n结位于电池背面,电流属于二维传输模型。

(1)电池正面无栅线遮挡,可消除金属电极的遮光电流损失,短路电流可提高7%左右;(2)可适当加宽栅线比例,从而降低串联电阻,提高填充因子;(3)可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计,可得到较低的前表面复合速率和表面反射,从而提高开路电压和短路电流。

尽管HJT太阳电池可以获得较高的转换效率,但是HJT电池的双面结构仍然受限于前表面的光吸取和反射,进而影响短路电流密度。

而IBC工艺使p-n结和金属接触都放在电池背面,能够更好优化钝化性能和光学性能。

图18:HJT与IBC技术结合太阳电池的发展历程资料来源:李正平等:《硅基异质结太阳电池新进展》目前,HJT与IBC已经有了结合的趋势,在电池背面形成叉指式分布的a-Si:H(n)层和a-Si:H(p)层,并用丝网印刷或电镀工艺制备正负电极。

Kaneka企业研发的IBC-HJT电池,打破单结晶硅电池世界纪录,效率达26.6%。

(2)HJT与钙钛矿结合钙钛矿/HJT两端叠层可以更好的提升理论极限效率,目前已成为该领域中最热门的研究课题。

钙钛矿凭借其高吸取系数、陡峭的吸取边及可调带隙范围宽(1.5-2.3eV),成为理想的光电材料。

常规钙钛矿电池厚度小于1μm,对于长波可认为不吸取,进而有效地实现均匀分光。

英国OxfordPV企业宣布研发出效率高达28%的钙钛矿/HJT电池,面积为1cm2。

李正平等的研究结果表明(《硅基异质结太阳电池新进展》),该太阳电池的效率是可能超过单结晶体硅电池的效率29.5%极限。

目前只是在研的电池普尺寸遍较小(1cm2左右)。

因此,大面积钙钛矿/HJT叠层电池有待研发。

(a)Lu等,11.8%(最早报道2007)(b)Sharp企业25.1%(3.72cm2,2014)(c)松下企业25.6%(143.7cm2,2014)(d)Kaneka企业26.6%(180.4cm2,2017)2020-01-19电力设备新能源、煤炭-15-证券研究报告图19:钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池的实验研究进展资料来源:李正平等:《硅基异质结太阳电池新进展》(a)MIT13.7%(1cm2,2014)(b)洛桑理工21.2%(1.43cm2,2016)(c)斯坦福23.6%(1cm2,2017)(d)Ballfi小组26.6%(1.42cm2,2018)2020-01-19电力设备新能源、煤炭-16-证券研究报告2、非晶硅镀膜和TCO膜沉积是HJT工艺关键环节2.1、HJT电池四大重点工艺设备先容HJT电池生产设备与常规电池的兼容性较差,新建项目需要重新投入生产线。

因此,很多深耕PERC的企业实际对于未来新技术的投资态度略有摇摆。

HJT电池制造工艺流程主要包括:清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO膜沉积、电极金属化;其中非晶硅镀膜技术和TCO膜沉积两个步骤较为核心。

(1)HJT清洗包括:RCA和臭氧两种技术;(2)非晶硅镀膜技术包括:等离子增强沉积PECVD和热丝镀膜沉积HWCVD,以前者应用较为广泛;(3)TCO膜沉积技术包括:磁控溅射PVD和反应等离子沉积RPD,以前者应用较为广泛;(4)金属化主要包括:丝网印刷、电镀和Smart-wire(梅耶博格专属技术)。

图20:HJT电池制造工艺流程资料来源:梅耶博格,光大证券研究所根据调研信息,当前HJT单GW设备投资额大约为8-10个亿,大概是PERC投资的2.5-3倍左右,未来设备国产化后,设备投资将逐步减少40%以上,有望降低至5-6亿元;如果进一步规模化,降低幅度的可能性将更大,如常规PERC产线单GW设备投资额从起初的5-6亿元降低至当前2-3亿元。

制造工艺应用方法工艺目的清洗制绒RCA臭氧非晶硅薄膜沉积PECVDHWCVD(Cat-CVD)TCO膜沉积PVDRPD电极金属化丝网印刷无主栅/铜金属化主流or去除机械损伤层降低表面反射率提高表面清洁度i层钝化单晶硅表面p层形成PN异质结n层形成异质结背场形成陷光结构降低表面反射率收集截流子形成电池片正反电极有效收集载流子主栅用于电池片串焊2020-01-19电力设备新能源、煤炭-17-证券研究报告2.2、制绒、清洗设备——RCA/O3由于HJT是低温工艺,无法通过后续的高温工艺除去杂质,所以硅片厚度越来越薄,绒面化陷光处理技术显得更加重要;因此,前期以国外设备为主,当前国内设备已经开始进入。

目前,常用的方法主要是RCA和臭氧清洗法。

表3:HJT硅片清洗办法比较清洗方法RCA臭氧化学试剂H2O2O3市场准备良好良好与其他流程的可整合性一般良好化学品消耗多少工艺稳定性和可重复性良好一般所需过程专业常识要求低高费用高低资料来源:TaiyangNewsRCA清洗法效果佳,但成本较高;臭氧清洗法成本低,但稳定性和重复性低。

RCA清洗法利用硫酸和过氧化氢制成高浓度混合溶液,从而去除硅片表面颗粒、有机污染物和金属污染;再通过HF处理并干燥获得干净的氢钝化表面;臭氧法的清洗成本优于RCA,但存在稳定性和重复性低的问题;不同生产厂家可以根据自己实际情况选择路线,或者两者的结合定制产品。

表4:晋能RCA清洗工艺流程序号步骤工艺目的化学试剂工艺温度工艺时间1预清洗去除表面有机物及脏污NH4OH、H2O265-80℃180-240s2去损伤去除损伤层KOH70-80℃120-180s3制绒制备金字塔绒面KOH、添加剂65-85℃600-900s4RCA清洗SC1形成洁净硅片表面NH4OH、H2O265-80℃120-240s5CP对金字塔底部进行圆滑处理HNO3、HF室温60-120s6SC2形成洁净硅片表面HCO、H2O265-80℃120-240s7DHFHF室温120-180s资料来源:摩尔光伏目前主要的设备厂商是:日本的YAC、德国的Singulus、德国的Rena、中国的捷佳伟创;臭氧工艺可以对PERC电池湿化学处理设备进行改进,就可以适用于HJT电池的生产。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-18-证券研究报告图21:日本YAC制绒清洗设备图22:德国Singulus制绒清洗设备资料来源:YAC企业官网资料来源:Singulus企业官网表5:德国两家制绒、清洗工艺企业设备步骤操作模式化学试剂晶圆厚度破片率清洗量SingulusSILEXIICLEANTEX蚀刻、清洗、深度清洗批量臭氧120μm0.01%3000片/h6000片/hSILEXIICLEAN深度清洗批量臭氧/RCA120μm0.01%3000片/h6000片/hRenaBatchTexSHJ蚀刻、制绒、清洗、深度清洗批量臭氧>160μm>115μm<0.01%3000片/h6000片/h资料来源:TaiyangNews国产设备可以显著降低成本,如果HJT商业化快速推进,设备价格亦可显著降低。

捷佳伟创目前可使用臭氧/RCA方法,可以控制破片率<0.05%,产、清洗量为6000片/h;可以到达国际上较好的效果,国产设备可降低40%价格。

图23:捷佳伟创HJT制绒清洗设备资料来源:捷佳伟创企业官网制绒添加剂同样重要,进口添加剂成本依然较高。

制绒液中的乙醇或异丙醇、NaOH、硅酸纳三者浓度比例决定着溶液的腐蚀速率和角锥体形成情况,日2020-01-19电力设备新能源、煤炭-19-证券研究报告本YAC的制绒剂有着粘度低,易于制备和供应等优点,绒面纹理大小为2~10μm,单晶制绒反射率在11.1%-11.4%,帮助YAC制作出质量更高的绒面。

2.3、非晶硅膜沉积设备——PECVDHJT非晶硅镀膜技术主要有等离子增强沉积(PECVD)和热丝镀膜沉积(HWCVD或CAT-CVD);日本ULVAC是采用HWCVD技术,薄膜均匀性不高、热丝维护成本高,目前国际上采用的主流的设备是PECVD,国产化速度也是非常快。

图24:PECVD(左)与HWCVD(右)结构示意图资料来源:光大证券研究所PECVD设备用来沉积本征和掺杂非晶硅薄膜,在纳米层级上进行控制,合适的PECVD设备是决定HJT性能成败的关键。

PECVD利用电磁场产生放电,通过电子碰撞使通入气体分解成高活性的粒子,从而在气相和基板表面发生化学反应而沉积薄膜的方法。

该技术可用于沉积非晶硅、微晶硅、硅锗、氮化硅等薄膜,在硅基异质结电池、叠层硅薄膜电池、OLED等领域有广泛运用。

按照产生辉光放电等离子方式,可以分为许多类型:(1)直流辉光放电等离子体化学气相沉积(DC-PCVD);(2)射频辉光放电等离子体化学气相沉积(RF-PCVD);(3)微波等离子体化学气相沉积(MW-PCVD);(4)电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-PCVD)。

主要的PECVD设备供应商是:瑞士的梅耶博格、瑞士的INDEOtec、美国的应用材料、韩国的Jusung、中国台湾的精耀科技、中国大陆的理想能源、中国大陆的钧石能源、中国大陆的捷造光电。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-20-证券研究报告表6:全球主要的PECVD设备供应商以及设备特点企业设备图样设备特点梅耶博格受IP保护的独特RF等离子平行板反应器(S-Cube)针对PVHJT应用的优化等离子体(RFSource13.56MHz)工艺稳定均匀、无交叉污染惰性气氛中的晶圆处理高可靠性、低拥有成本、维修方便高质量钝化层、高通量原位清洗沉积室和载体正面的i和n层之间没有真空破坏Archers稳定且无交叉污染的镀膜腔体设计,确保晶片表面钝化品质独立式镀膜腔设计,方便维护与降低停机时间稳定低电压操作功率(<10mW/cm2)、表面损伤率低INDEOtec优异的厚度均匀度结果(±2.4%)出色的钝化层水平(使用寿命>12ms)电容耦合的RF(13.56MHz)或VHF(40MHz)等离子体最高280°C温度密闭反应器、允许压差系统应用材料通过其显示领域的CVD技术转化星型cluster结构电极间距可调真空机械手传输节拍内非工艺时间较长RPS(remoteplasmasource)清洗Jusung多腔分布式结构真空机械手传输节拍内非工艺时间较长理想能源内置式气盒,需要独立电极馈入结构和进排气系统真空机械手传输,节拍内非工艺时间较长电极间距固定2020-01-19电力设备新能源、煤炭-21-证券研究报告钧石能源原有薄膜光伏设备背景采用RF电极设计,辉光电极间隙可调,低功率起辉稳定工艺窗口宽捷造光电半内置恒温式内外腔结构Inline线列式结构电极间距可调RPS清洗资料来源:梅耶博格等上述企业官网、摩尔光伏梅耶博格的PECVD在众多设备上处于领先地位,企业长期致力于该技术的研发,已经应用于规模化生产,市场也证实了该企业HJT试生产线具有高效率。

梅耶博格和Archers企业正在提供量产设备。

表7:可查询的HJT电池PECVD设备性能汇总企业设备等离子技术使用寿命生产能力(晶片/h)梅耶博格HELiAPECVDRF-等离子平行板反应器FZ:10ms;CZ:2ms2400ArchersALC-200平行线等离子体——1260;2520IndeotecOctopusⅡIRTF等离子体CZ:5ms3000钧石自行研发RF电极——3000资料来源:TaiyangNews2.4、TCO薄膜沉积——PVD/RPD在硅片表面沉积了非晶硅薄膜之后,下一个同样重要的步骤便是在硅片的正反面沉积透明导电氧化物(TCO)薄膜,该层透明导电膜可以实现导电、减少反射、同时保护非晶硅薄膜等重要作用。

TCO薄膜位于HJT电池两侧,通常运用PVD设备采用溅射的方法制备。

PVD的基本原理是在电场和磁场的双重作用下,将气体Ar电离成Ar+以形成等离子体,再将高能粒子(即Ar+)进行加速以获得高能量,随后轰击靶材(阴极)造成其表面的原子脱离原晶格逸出,逸出的溅射粒子最后沉积到衬底表面与表面的氧原子发生反应而形成的最终的TCO薄膜。

TCO薄膜的质量直接影响电池横向电荷的收集情况,因此需要控制薄膜的透明度和电阻率。

目前行业的PVD设备供应商有德国的冯阿登纳,瑞士的梅耶博格,德国的新格拉斯和中国的钧石能源、中国的捷造光电等。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-22-证券研究报告表8:全球主要的PVD设备供应商以及设备特点企业设备图样设备特点梅耶博格HELiAPVD的溅射系统中,不同的接触层(包括多层和金属层)可以在硅片正反面连续沉积,在各个镀膜工艺间无需翻转硅片通过使用圆柱形的溅射磁控管,实现了更高的目标利用率,从而确保了更具成本效益的镀膜工艺钧石能源靶材利用率提高至80%维护时间减少40%采用独特的阴极靶座设计,溅射工艺稳定性高重复性好设备稼动率高达90%以上,每小时产量为3000片新格拉斯GENERISPVD设备能在全真空不间断且硅片无需翻面的情况下对其正反两面的接触层进行沉积低生产成本和高稼动率可配置溅射序列可对整个工艺过程进行温度控制通过旋转式圆柱形磁电管最大程度使用靶材冯阿登纳XEANovaL大规模生产镀膜设备每小时产量可达10000片正将高速低损伤溅射的单面钝化技术引入大规模生产概念验证溅射的n型非晶硅薄膜层的iVoc已达735mV应用材料Isani晶圆处理技术可有效减少有机和高应力薄膜缺陷耗材成本降低较为明显工艺套件使用寿命有效延长捷造光电配备大功率长寿命旋转阴极正反面在线溅射镀模块化结构配置和低成本解决方案经量产验证的ITO沉积技术每小时产量达4000片资料来源:梅耶博格等上述企业官网,光大证券研究所整理PVD镀膜的技术已经较为成熟,膜厚均匀且易于控制,整体工艺稳定可控且重复性较好,且价格方面较为理想,是目前HJT量产使用的主要TCO镀膜2020-01-19电力设备新能源、煤炭-23-证券研究报告主要技术。

但是目前的PVD技术也存在一定问题:效率相较PERC并未拉开显著优势,且常用的制备TCO薄膜的材料是氧化铟锡(ITO),但铟的成本较高,所以研究者仍在寻找可替代的材料。

反应等离子体沉积(RPD)是日本住友企业开发的一种低温、低损伤的TCO薄膜镀膜设备。

其工作原理是在真空条件下,利用气体放电的方式使得膜材部分离化,再将离化的离子轰击到被镀基表面的过程。

RPD技术有着镀层附着性能好、表面覆盖度较好、镀层质量好、沉积速率较高带来的成膜速度快等优点,其效率相较于传统的PVD技术有着0.3~1%的效率优势。

但由于其设备价格相对过高、且关键部件和靶材均受到住友的制约,导致其大规模应用仍存在一定问题。

图25:RPD设备原理示意图资料来源:《ImprovementofZnOTCOfilmgrowthforphotovoltaicdevicesbyreactiveplasmadeposition(RPD)》,K.Iwata等表9:RPD设备一览企业设备图样设备特点中国台湾精耀实现用于高迁移率和自由载流子的低温涂层镀膜动能较低,可以实现较高的表面覆盖度和较好的涂层质量真空转移靶材,高运转时间&低维修需求可实现对传统PVD设备1%的电池效率优势资料来源:中国台湾精耀官网,光大证券研究所整理2020-01-19电力设备新能源、煤炭-24-证券研究报告表10:TCO薄膜沉积设备厂家情况梳理企业模型技术应用规模双面沉积生产能力(晶片/h)ArchersRPD-35RPDR&D,中试&大规模生产√2520梅耶博格HELiAPVDPVD溅射R&D,中试&大规模生产√3000钧石能源PVD溅射大规模生产√3300新格拉斯GENERISLABPVD溅射R&D√-GENERISPVD3000PVD溅射大规模生产√2600GENERISPVD5000PVD溅射大规模生产√5200冯阿登纳SCALALabXPVD溅射R&D×-SCALAPilotXPVD溅射中试×1200XEAnovaPVD溅射大规模生产√5500捷佳伟创RPDR&D,试点&大规模生产×3000资料来源:TaiyangNews2.5、电极金属化——丝网印刷/电镀铜HJT电池在完成TCO薄膜沉积后,下一个工艺为制备电极,即与PN结两端形成紧密的欧姆接触。

制备电极的目的是通过与硅形成具有良好导电性能和高电流收集效率的欧姆接触,收集光生载流子并导出到电池。

目前主流的电极金属化工艺为丝网印刷。

图26:丝网印刷原理示意图资料来源:摩尔光伏丝网印刷是目前太阳能电池金属化的最主要手段,其技术和设备已较为成熟。

但HJT电池有所不同的是,其采用非晶硅薄膜,而为了防止氢化的薄膜在高温下逸出破坏电池钝化效果,需要将工艺温度控制在200~220℃,因此需要采用在低温下可用的特殊银浆,这也是HJT电池和PERC电池设备上的核心区别。

目前国际和国内主流的丝网印刷厂商均可以提供用于HJT产线的设备,但是低温银浆的材料供应始终是制约HJT成本的核心因素。

目前,国际上德国Heraeus和俄罗斯Monocrystal企业可以提供在常温下储存加工的低温银浆材料,而国内的苏州晶银等新研发的国产低温银浆有望打破国外的垄断局面。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-25-证券研究报告表11:丝网印刷设备一览企业设备图样设备特点捷佳伟创双轨产线,实际产能达150000+片/天,cycletime≤1.05秒,稼动率98%,A级单晶破片率1.5‰,A级多晶破片率2‰;太空铝材质整块实铝加工大面积印刷平台,平面度良好;高精度石英玻璃全实体平台,保证良好的印刷稳定性;具备双面检测功能的高速测试分选系统迈为股份新型图像算法及高速高精App控制技术;高精度栅线印刷定位及二次印刷技术;高产能双头双轨技术;丝网角度调整技术;第三代高速恒压力印刷技术资料来源:企业官网,光大证券研究所整理HJT电池因其正反两面都需制备电极,从而带来更多的银浆消耗。

目前在PERC电池上采用的多主栅技术不仅可以提升电池端的转换效率,也可以节省耗银量(主栅线数量的提升可以带来主栅线和细栅线物理尺寸的减小,进一步实现减少遮光和降低单位耗银量),而未来有望在HJT电池上实现的无主栅、乃至无栅线技术有望进一步促进单位耗银量的降低。

图27:不同栅线数量的电池照片及示意图资料来源:李正平等:《硅基异质结太阳电池新进展》此外,双面电池的背面较之正面消耗更多的银浆,因为背面需要更多的栅线减少TCO消耗的功率。

银浆占整个电池成本的10%-15%,而不同互连方式消耗的银浆量并不相同,银浆消耗量会随主栅数量的增加而减少,最优化的电池互连工艺可以将银浆消耗量减低到传统主栅电池消耗量的五分之一以下,从而大大降低电池生产成本。

如梅耶博格的SWCT技术可以将银浆消耗量降低到60-100mg。

多主栅多晶电池照片无主栅(示意图)无栅线(示意图)2020-01-19电力设备新能源、煤炭-26-证券研究报告图28:不同互连方式消耗银浆量资料来源:TaiyangNews,单位:mg焊接互连常采用导电膜或导电粘合剂的方式减少银浆用量,而SWCT技术是梅耶博格的一种可以替代传统串接焊连技术的多线互联技术,又被称作SmartWire。

该种方法是将具有熔点低合金涂层的金属导线嵌入聚合物中作为互联物质,将金属箔堆叠层压在电池上,实现金属箔和电池的金属化结合。

该种技术可以提高组件功率,削减浆料厚度,可将浆料使用量降至60mg。

但是需要注意的是,SWCT由于铟锡焊料的高价格,亦会提升一定程度的生产成本,因此其大规模的推广仍需时间。

图29:梅耶博格SWCT生产原理图资料来源:梅耶博格电镀铜则是实现HJT电池金属化的另一种可行办法。

通过电镀可以帮助实现对电池正背面同时进行金属化操作,这也契合HJT双面电池的本质。

瑞士CSEM的研究结果表明,HJT电池的电镀方式基于种子层栅线,通常采用3种方法:在整体硅片表面沉积种子层栅线附加有机电镀掩膜,或是利用电解质掩膜沉积种子层栅线,或是通过图案化溅射的种子层利用印刷金属浆料获得导电层栅格。

目前已有多家企业通过电镀铜技术实现了HJT电池的制造,并获得了可观的电池效率;而电镀铜的潜在问题在于环保要求技术审批。

01002003004005004BB5BB6BB4BB5BB6BB认证最优焊接互连黏接互连引线互连(SWCT)正面背面总计2020-01-19电力设备新能源、煤炭-27-证券研究报告图30:部分采用电镀技术的HJT电池效率资料来源:TaiyangNewsKanekaCSEM研发中心Sunpreme效率26.63%24.10%24.00%2020-01-19电力设备新能源、煤炭-28-证券研究报告3、HJT投资收益较佳,国产化、规模化推动降本3.1、相较于PERC,HJT具有约6%的发电增益HJT并不是一项新开发技术,历年来,很多企业已经在转化效率上进行了尝试。

未来HJT以24%的起步效率依然有一定的进步空间。

在商业化初期,确实需要克服一些困难,如初始投资大、产业配套的问题;因此,第一个吃螃蟹的企业确实需要较强的魄力。

图31:各企业HJT的转化效率资料来源:摩尔光伏对于HJT的发展,若GW级的规模化产能能投放出来,将是整个产业发展非常好的开端。

因此,大家需要密切关注该进展,预计2020或2021年将是HJT商业化加速发展的开始。

设备、配套国产化以及规模化效应将在2-3年后逐步显现出来。

图32:各企业HJT电池功率资料来源:摩尔光伏;纵轴单位:W/片12%14%16%18%20%22%24%26%汉能松下KanekaRRSEPFLHHICEA-INESCICNTUST成均馆大学LPICM乌德勒支大学代尔夫特大学多伦多大学庆熙大学FhG-ISELGECNENEA2018201320112010250270290310330350370390410430梅耶博格/CEA中智电力Sunpreme晋能梅耶博格/CEA中智电力松下晋能钧石SolartechUniversalSunpremeHavel汉能72片电池结构60片电池结构2020-01-19电力设备新能源、煤炭-29-证券研究报告目前,晋能、中智、爱康、钧石、通威拥有HJT产能,且有进一步的扩展空间的计划,山煤国际也在能源转型的过程中,也计划投建HJT产能、东方日升有计划拓展自身能力,也正在投建HJT产能。

而设备类企业、梅耶博格、国产的捷佳、迈为、钧石、理想、捷造均具备一定的设备制造能力。

图33:各企业HJT产能情况(不完全统计)资料来源:摩尔光伏;单位:MW虽然当前设备成本依然较高,但由于其优质的性能,具有较好的发电增益。

根据信息产业第十一研究院设计院、三峡资本的实验和测算:标准PERC双面组件相比常规电池具有8%的发电增益,HJT双面组件比常规电池根据不同发电转款大概具有10-25%的发电增益,平均14%左右。

表12:不同技术光伏电站发电量、度电成本、电站收益对比技术指标20182021E2027E电池技术双面率与多晶相比发电增益发电量(亿度)度电成本(元/度)全投资IRR(税后)资本金IRR度电成本(元/度)全投资IRR(税后)资本金IRR度电成本(元/度)全投资IRR(税后)资本金IRR多晶电池0072.290.386.56%9.57%0.3545.17%5.54%0.3375.69%6.90%单晶电池0072.290.3836.48%9.31%0.3565.11%5.38%0.3375.69%6.90%PERC电池03%74.460.386.56%9.56%0.3535.19%5.59%0.3405.60%6.67%PERC双面背面70%8%78.070.3637.13%11.42%0.3375.72%6.98%0.3246.14%8.17%N型电池背面85%10%79.50.3766.70%10.01%0.3385.68%6.87%0.3196.33%8.73%HJT电池背面90%10%79.520.3736.80%10.32%0.3345.82%7.26%0.3126.58%9.48%15%83.130.3567.33%12.13%0.3196.33%8.71%0.2997.11%11.18%20%86.740.3427.86%14.05%0.3066.83%10.23%0.2867.64%12.98%IBC电池05%75.90.4614.45%3.78%0.433.06%1.10%0.4163.56%1.77%资料来源:信息产业第十一研究院设计院、三峡资本根据信息产业第十一研究院设计院、三峡资本的结论:2021年之后,HJT电池光伏电站资本金IRR具有明显优势。

(1)发电量:HJT电池>N型双面>PERC电池>IBC电池>普通单、多晶电池,同等规模的电站HJT电池技术发电量具有明显优势;0200400600800100012001400160018002000中智泰兴晋能爱康彩虹集团汉能钧石松下SolarCityREC上澎通威3Sun国电投CICHavel新日光中环INESKaneka现有产能拟建产能2020-01-19电力设备新能源、煤炭-30-证券研究报告(2)电站收益率:2018年200MW的光伏电站在运营期25年的资本金IRR,HJT电池≥PERC电池≥N型双面>普通单、多晶电池>IBC电池;2021年之后,HJT电池>PERC电池>N型双面>普通单、多晶电池>IBC电池。

3.2、HJT未来5年设备降本或45%、材料降本或30%从目前的市场情况看,PERC电池的成本已经降低到0.63元/W,而HJT电池成本依然要比PERC的比较依然要高0.5-0.6元/W;国内市场售价认可的产品价差也是0.6元;国际市场价格则相对乐观;产品差价可以高出12美分;因此,目前HJT在国际的高端市场或对发电量和稳定性屋顶光伏市场是很受欢迎的。

图34:PERC电池组件成本拆分(2019年12月数据)资料来源:Solarzoom,光大证券研究所注:该数据为产业链一体化企业成本,即含硅环节(金属硅、硅料、硅片、电池片)均为内部成本从成本下降角度,具体可以分为设备降本路线和产品降本路线。

(一)设备降本:从国产化到规模化,相互促进,5年降本空间预计45%,产线成本或从10亿降到5.64亿。

(1)设备国产化过程:目前进口设备仍具有技术优势,PECVD和PVD设备可有部分企业可以小规模生产,制绒设备和丝网印刷设备经过一定改造也可基本可以先实现国产化;目前整体依然处于间断生产或者试验生产阶段;而后,在保证长期稳定的运营性能的条件下,预计主要设备中PECVD可逐渐实现大部分国产化,部分自动化设备国产化,PVD大部分实现国产化。

设备国产化降本起初将是缓慢的,而随着产业规模化的提升,两者将相互促进,共同促进整体设备降本。

硅片,0.32辅助设施及其他折旧人工电力TMA背铝背银正银化学试剂硅片电池片硅料,0.14切片环节冷却液金刚线方棒环节开方线拉棒环节石墨热场坩埚硅料硅片电池片,0.63其他制造费用折旧人工包装硅胶接线盒焊带铝边框EVA背板玻璃电池片组件金属硅,0.04折旧其他制造费用人工硅芯蒸汽电力金属硅硅料(54%)(51%)(44%)(29%)总成本1.16元/W2020-01-19电力设备新能源、煤炭-31-证券研究报告图35:单线设备成本情况图36:单GW产线价格情况资料来源:光大证券研究所预测资料来源:光大证券研究所预测,单位:万元/GW(2)设备规模化过程:GW级项目将是规模化降本的标志性事件,既有助于降低制造成本,也可以推动设备制造产业链配套的整体提升,大家预计,2020年百兆瓦级的项目有望进一步落地,而GW级的项目有望在2021或者2022年落地。

表13:单GW产线价格情况时间单GW设备价格(亿元)降幅关键路径假设2020E10-10.00%假设所有设备仍全部进口2021E9-12.22%制绒设备和丝网印刷设备实现国产化2022E7.9-14.94%PECVD实现国产化,部分自动化设备国产化2023E6.72-11.90%PVD国产化,同时单线规模上升2024E5.92-4.73%规模化,设备价格下降2025E5.64-10.00%规模化,设备价格下降资料来源:光大证券研究所预测(二)材料降本:硅片薄片化、靶材国产化、银浆国产化等可使用材料成本及用料成本,5年预计降低30%以上。

(1)硅片薄片化:目前主流PERC用硅片厚度为由180μm降到160μm,但由于是高温工艺,导致进一步PERC薄片化存在热卷等技术问题;而异质结在薄片化方面存在空间,三洋在2013年报道的HJT电池,硅片厚度是98μm,面积为101cm2,电池效率最高大24.7%。

说明HJT用硅片可以进一步的降低,进而较少用料成本。

当前的金刚线技术是可以达到100μm的切割水平的。

因此,硅片的薄片化可以是成本降低,下降比例约为20-30%。

050001000015000200002020E2021E2022E2023E2024E2025E单线100MW单线250MW制绒设备(万/台)PECVD(万/套)PVD(万/套)丝网印刷设备(万/线)其他自动化设备(万/套)规模化技术进步持续降本0200004000060000800001000002020E2021E2022E2023E2024E2025E制绒设备PECVDPVD丝网印刷设备其他自动化设备设备国产化规模化&设备国产化技术进步持续降本设备国产化2020-01-19电力设备新能源、煤炭-32-证券研究报告表14:材料降本路线降本路线单位2020E2021E2022E2023E2024E2025E硅片降本硅片薄片化μm150140130120110100用料成本元/W0.150.140.130.120.110.1非硅成本元/W0.210.200.190.180.170.16硅片成本元/W0.360.340.320.300.280.26靶材降本靶材价格元/kg400036003200280024002000单片消耗量mg/片120120120120120120靶材成本元/片0.480.4320.3840.3360.2880.24硅片面积(156→166)cm2245.68245.68275.68275.68275.68275.68转化效率%23.5%24.0%24.5%24.5%24.5%25.0%单片功率W5.775.906.756.756.756.89靶材成本元/W0.080.070.060.050.040.03银浆降本银浆价格元/kg700065006000550050004500单片消耗量mg/片140140130120110110银浆成本元/片0.980.910.780.660.550.50硅片面积(156→166)cm2245.68245.68275.68275.68275.68275.68转化效率%23.5%24.0%24.5%24.5%24.5%25.0%单片功率W5.775.906.756.756.756.89银浆成本元/W0.170.150.120.100.080.07资料来源:Solarzoom,光大证券研究所预测(2)靶材国产化:产业化的HJT电池的TCO薄膜为In2O3系列,如ITO——锡掺杂In2O3,为PVD溅射法、IWO——钨掺杂In2O3为RPD法等。

目前,培育的国产靶材是重中之重,目前先导、映日等国内厂商采用的靶材已经具有成本优势,随着HJT产业链进一步规模化,用料成本会进一步降低。

(3)银浆国产化:由于HJT是低温工艺,要使用低温银浆才能符合要求,目前低温银浆主要依赖于国外进口,品质虽好但成本较高;因此,培育国产银浆企业兴起也是当前的重点,HJT规模化则将提供这样的机会,常州聚和、苏州晶银可供应。

未来银浆国产化后,有望从7000元/kg降到5000元/kg。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-33-证券研究报告大家根据设备降本路线和材料降本路线做出假设,进行测算,大家预计HJT电池片成本有望从2020年的1.17元/GW,下降到2025年的0.79元/GW。

其中影响降本路径的最核心因素则是HJT规模化的进度。

表15:HJT电池片产品成本项目单位2020E2021E2022E2023E2024E2025E设备折旧元/W0.200.180.160.130.120.11厂房折旧元/W0.080.080.080.080.080.08硅片成本元/W0.360.340.320.30.280.26人工元/W0.040.040.040.040.040.04水电气元/W0.080.080.080.080.080.08靶材元/W0.080.070.060.050.040.03银浆元/W0.170.150.120.10.080.07其他耗材元/W0.10.10.10.10.10.1损耗率%95%95%98%98%98%98%HJT电池片成本元/W1.171.090.980.900.840.79资料来源:光大证券研究所预测3.3、HJT设备、产品均具50%增速高成长市场特点为了方便分析,大家将HJT商业化过程两块市场,HJT设备市场和HJT产品市场。

大家基于全球光伏总需求量预测以及HJT市占率假设进而测算设备需求空间以及电池产品销售市场空间。

大家可以得出结论:(1)设备方面:2020年可以开始实现起步,2021或2022年或开始放量增长,维持50%以上的较高增速,具备成长性行业的重要特点。

市场空间也从2020年的16亿元/年增加到2025年的近78亿元/年,5年复合增速37%;企业是否可以在其中获得高弹性,还需要重点关注其市占率水平。

表16:光伏设备市场空间测算项目单位2020E2021E2022E2023E2024E2025E中国光伏需求GW403545454545海外光伏需求GW95105115125135145全球光伏需求GW135140160170180190HJT产量市占率%2%4%6%10%15%20%HJT电池片产量GW3610172738HJT产能利用率%60%80%80%80%80%80%HJT电池片产能GW5712213448HJT新增产线规模GW23591314单GW产线价格亿元1097.96.725.925.64设备新增市场空间亿元15.5022.5039.5062.1674.0077.55设备市场增速%-45%76%57%19%5%资料来源:光大证券研究所测算2020-01-19电力设备新能源、煤炭-34-证券研究报告(2)产品方面:随着市场放量和成本的降低,行业也呈现高速增长,市场空间有望从2020年的44亿/元,发展到2025年的347亿/元;5年复合增速亦可维持50%左右;同样具备高成长性的特征。

当然,市场竞争激烈后,电池片产品的毛利率将逐渐降低。

表17:HJT产品市场空间测算项目单位2020E2021E2022E2023E2024E2025E中国光伏需求GW403545454545海外光伏需求GW95105115125135145全球光伏需求GW135140160170180190HJT产量市占率%2%4%6%10%15%20%HJT电池片产量GW3610172738HJT电池片成本元/W1.171.090.980.900.840.79HJT电池片价格元/W1.471.361.191.080.990.91HJT电池片市场空间亿元44.1781.45119.26184.10266.06347.60产品市场空间增速%49%49%57%47%33%资料来源:光大证券研究所测算4、投资建议:设备及产品类企业受益于技术迭代4.1、设备类企业:重视国产化和规模化两个过程4.1.1、捷佳伟创◆晶体硅太阳能光伏设备制造领先企业。

捷佳伟创成立于2003年,是一家主要从事晶硅太阳能电池研发生产的企业,于2018年8月在创业板上市。

2017年,捷佳伟创位列中国半导体设备行业销售第三名。

图37:捷佳伟创企业技术发展时间轴资料来源:捷佳伟创企业公告企业于2005年正式步入光伏行业,现已拥有包括制绒清洗设备、刻蚀机、PECVD设备、扩散炉、退火炉等多种太阳能电池制备相关的主要设备,并于2019年成功研发新一代全自动丝网印刷产线,有望成为整线设备供应商。

深圳市捷佳创精密设备有限企业成立2003年自主研制成功本企业首台单晶槽式制绒酸洗设备2004年正式进军光伏行业,SC-DC16300-B型单晶槽式制绒酸洗设备开始迅速抢占市场2005年推出首台自主研制PE-260型等离子体刻蚀机,成功研发转篮清洗技术和真空干燥技术;自主研制成功DS-300型新型闭管软着陆高温扩散炉2008年推出PD380型PECVD设备;研制SC-LS1800型晶体硅链式制绒清洗设备2010年推出SC-LSX3000A选择性链式湿法刻蚀设备,实现选择性发射极工艺应用,提高电池片转换效率0.2-0.3%2012年推出大产能设备(管式PECVD设备和扩散炉)2014年推出在线式石英舟、石墨舟设备,研发自动化传输线,形成电池片生产线整线自动化能力;新型自动化设备实现了量产扩散炉设备推出低压扩散设备2015年晶体硅电池线“交钥匙”工程在海外实现重大突破,产品销往新加坡、越南市场,并率先推出大产能设备2016年黑硅制绒设备量产,HIT制绒清洗设备量产。

引进欧洲先进技术合作制造ALD设备。

2017年200420052008201020122003201520162017201420182019单多晶智能传送硅片湿法设备、槽式碱抛光工艺设备、全自动石墨舟清洗设备、二合一槽式黑鬼制绒设备均实现量产2018年新代全自动丝网印刷线研发成功,管式等离体氧化铝淀积炉和背钝化技术氧化铝镀膜设备实现量产2019年2020-01-19电力设备新能源、煤炭-35-证券研究报告企业目前在制绒清洗设备已具备量产能力,并持续进行TCO镀膜、丝网印刷、非晶硅沉积等设备的研发。

图38:捷佳伟创晶体硅电池设备总结资料来源:捷佳伟创企业公告企业产品于2010年进入印度市场,2014年进入泰国市场,2015年进入马来西亚市场,2016年进入新加坡和越南市场,2018年进入土耳其和埃及市场,境外销售收入占比超过30%。

企业自成立以来,已为全球200多家光伏企业,近900条电池生产线提供设备和服务,工艺设备市场占有率超过50%。

截止2018年末,企业拥有专利196项,且未来将继续研发高效电池技术设备。

由捷佳伟创自主设计研发的晶体硅交钥匙生产线,单晶硅电池的平均转换效率高达22%,多晶硅电池的平均转换效率高达20.5%;电池片平均月度破片率低于0.8%;每条300MW晶体硅太阳能电池生产线,产能高于8000片/小时;适用于166mm×166mm的硅片,硅片厚度160μm以下。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-36-证券研究报告图39:捷佳伟创晶体硅交钥匙生产线资料来源:捷佳伟创企业公告◆高效电池技术研发成果显著。

捷佳伟创研发的HJT制绒清洗设备,兼容MES、UPS和RFID功能;机械手分配合理,能有效避免药液交叉污染和槽体反应超时;结构布局紧凑合理,酸性区域、碱性区域、高洁净区域采用隔断区分,设备占地空间小;是先进的400片双层槽结构,能有效提高设备工艺产能;工艺槽体采用“定排定补”模式和“时间补液”模式相结合,有效延长药液使用寿命和减少换液周期;补配液采用槽内与补液罐双磁致伸缩流量计线性检测,以及可调节气阀控流结构,有效保证初配时间和微量精补配液的精度;所有与液体接触材料优化升级,避免材料使用杂质析出;采用最新低温烘干技术,保证槽内洁净度和温度控制精度,提高制绒后少子寿命。

◆盈利预测、估值与评级关键假设:企业主营业务包括半导体掺杂沉积光伏设备、湿法工艺光伏设备、自动化配套设备以及其他业务(配件销售、设备改造等)。

企业半导体掺杂沉积光伏设备业务主要由PECVD和扩散炉销售组成,HJT电池产线的持续布局和陆续投产有望保障该板块订单的高景气度,从而实现高速的营业收入增长(假设19/20/21年营业收入增速为90%/50%/45%);湿法工艺光伏设备业务主要由制绒、蚀刻、清洗等湿法工艺设备销售组成,该板块业务受单晶PERC产能投放影响较大,随着2020年迎来单晶PERC电池的投产高峰,大家预计该板块业务的营业收入增速将在2020年达到近三年的高峰(假设19/20/21年营业收入增速为10%/20%/10%);自动化配套设备业务销售相对稳定,假设未来三年营业收入增速均为10%;其他业务增速有望随着企业HJT产线业务的布局而小幅放缓(假设19/20/21年营业收入增速为10%/5%/5%)。

上述业务的毛利率水平在未来三年均将维持稳定(PECVD设备的成本有望随着技术进步稳步下降,带动半导体掺杂沉积光伏设备业务板块毛利率在未来三年小幅提升,假设19/20/21年毛利率为35%/35.5%/36%)。

大家预计企业19-21年营业收入分别为23.12/32.17/43.70亿元,同比增长55%/39%/36%,毛利率分别为37.0%/37.0%/37.1%。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-37-证券研究报告表18:关键指标假设及预测指标201720182019E2020E2021E营业收入(百万元)1242.771492.742312.163217.384369.67YOY(%)49.73%20.11%54.89%39.15%35.81%半导体掺杂沉积光伏设备721.02837.691591.612387.413461.75湿法工艺光伏设备329.73383.26421.58505.90556.49自动化配套设备161.85184.47202.92223.21245.53其他业务30.1887.3296.05100.85105.90营业成本(百万元)750.50894.521457.272027.782749.68半导体掺杂沉积光伏设备441.35515.721034.551539.882215.52湿法工艺光伏设备194.97232.34252.95303.54333.90自动化配套设备98.62106.47121.75133.93147.32其他业务15.5840.0048.0350.4352.95毛利率(%)39.6%40.1%37.0%37.0%37.1%半导体掺杂沉积光伏设备38.8%38.4%35.0%35.5%36.0%湿法工艺光伏设备40.9%39.4%40.0%40.0%40.0%自动化配套设备39.1%42.3%40.0%40.0%40.0%其他业务48.4%54.2%50.0%50.0%50.0%资料来源:Wind,光大证券研究所预测大家预计企业2019-2021年净利润分别为4.68/5.90/7.83亿元,对应EPS分别为1.46/1.84/2.45元。

当前股价对应PE分别为37/29/22。

考虑到企业的核心业务为光伏设备销售,大家选择光伏设备销售企业迈为股份、先导智能、晶盛机电作为可比企业。

可比企业2020年PE均值为27倍,企业2020年PE为29倍。

鉴于HJT兴起,设备国产化和规模化进度的推进,行业将维持高速增长,而企业作为HJT核心设备研发和制造的国产化龙头,制绒清洗设备已具备量产能力,TCO镀膜、丝网印刷、非晶硅沉积等设备的研发亦处于领先地位,未来有望成为HJT设备全产线供应商;根据大家上文预测,HJT设备市场空间5年复合增速达37%,企业作为龙头可享受一定的估值溢价,给予企业2020年32倍PE,对应目标价58.99元,首次覆盖给予“买入”评级。

表19:可比企业的PE比较企业名称收盘价(元)EPS(元)PE(X)CAGR-3/2018PEG(2019)市值(亿元)2020/1/142018A2019E2020E2021E2018A2019E2020E2021E迈为股份189.994.265.027.269.404538262030.19%1.2598.79先导智能45.331.061.121.511.944340302322.16%1.83399.56晶盛机电17.070.460.520.730.903733231925.07%1.31219.26平均值4137272125.81%1.46捷佳伟创53.660.961.461.842.455637292233.81%1.08171.71资料来源:捷佳伟创数据为光大证券研究所预测、其余为Wind及Wind一致预期数据◆风险分析:光伏装机和HJT技术革新低于预期,设备国产化和规模化进度低于预期,市场竞争力导致盈利下行。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-38-证券研究报告表20:捷佳伟创业绩预测和估值指标指标201720182019E2020E2021E营业收入(百万元)1,242.781,492.742,312.173,217.384,369.67营业收入增长率49.51%20.11%54.89%39.15%35.81%净利润(百万元)254.04306.19468.36589.94782.54净利润增长率115.82%20.53%52.96%25.96%32.65%EPS(元)0.790.961.461.842.45ROE(归属母企业)(摊薄)27.21%13.75%17.75%18.82%20.60%P/E6856372922P/B18.47.76.55.54.5资料来源:Wind,光大证券研究所预测,股价时间为2020年1月14日4.1.2、迈为股份◆企业为光伏丝网印刷设备龙头。

迈为股份为太阳能电池丝网印刷生产线成套设备,主要应用于光伏产业链的中游电池片生产环节,包括核心设备全自动太阳能电池丝网印刷机和自动上片机、红外线干燥炉等生产线配套设备。

企业在现有光伏设备的基础上,相继切入光伏激光设备、叠瓦组件设备等光伏上下游设备领域,并进入了OLED显示装备领域。

目前光伏激光设备及叠瓦组件设备正处在快速发展阶段;在OLED显示装备方面,维信诺固安AMOLED面板生产线激光项目已交付客户进行安装调试。

◆前瞻布局异质结整线解决方案。

企业前瞻性布局异质结技术,异质结生产装备主要有清洗设备、CVD设备(非晶硅薄膜沉积目前通常采用PECVD法制备)、PVD设备、丝网印刷设备等,企业目标提供异质结的整线解决方案。

企业目前设备主要供应PERC产品,未来切入到异质结技术生产领域,设备价值量将会得到大幅提高。

◆风险分析:光伏装机和HJT技术革新低于预期,设备国产化和规模化进度低于预期,市场竞争力导致盈利下行。

4.2、产品类企业:受益于HJT市占率提升和产品降本4.2.1、山煤国际◆背靠山煤集团,煤炭贸易业务是其发展亮点。

山煤国际前身为中油吉林化建工程企业,2009年山煤集团借壳中油化建,通过重大资产重组将旗下3家煤炭开采企业、18家煤炭贸易企业置入上市平台。

企业目前已形成以煤炭生产、运输仓储、销售、及物流业务全覆盖的矿贸一体化模式。

受益于收购河曲露天煤业有限企业51%股权带来的自产煤产量增长(同比+25.2%),企业2019年前三季度营业收入同比-12.0%至316.2亿元,归母净利润同比+97.7%至8.0亿元,企业自营业务规模、效率仍有较大的提升空间,且煤炭资产质量的持续改善也会进一步提升主业的抗风险能力。

◆携手钧石布局光伏产业。

2019年7月,企业与钧石能源签订《战略合作框架协议》,双方拟共同建设总规模10GW的异质结电池生产线项目。

布局光伏电池生产符合山西省国改政策导向,是企业进一步延伸在能源领域产业链布局、拓宽产品结构的战略行为,也是应对当前煤炭市场波动和未来能源供应格局调整而进行的前瞻性考虑。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-39-证券研究报告◆盈利预测与投资评级:在当前山西国改及能源革命背景下,企业积极向新能源领域拓展,市场关注度提升。

大家维持原盈利预测,2019-2021年若暂不考虑未来光伏贡献,净利润分别为11.3/13.0/14.6亿元,对应EPS分别为0.57/0.66/0.74元。

当前股价对应PE分别为11/10/9倍;维持“买入”评级。

◆风险提示:拓展光伏业务风险:企业缺乏新能源领域相关投资经验,异质结电池项目投资规模较大,前景具有不确定性。

表21:山煤国际业绩预测和估值指标指标201720182019E2020E2021E营业收入(百万元)40,937.0238,142.7739,042.0738,857.5838,668.08营业收入增长率-16.73%-6.83%2.36%-0.47%-0.49%净利润(百万元)381.27220.111,133.161,301.581,464.29净利润增长率23.92%-42.27%414.83%14.86%12.50%EPS(元)0.190.110.570.660.74ROE(归属母企业)(摊薄)7.74%4.00%17.09%16.41%15.58%P/E345811109P/B4.23.73.12.62.2资料来源:Wind,光大证券研究所预测,股价时间为2020年1月14日4.2.2、东方日升◆国内领先光伏组件企业,充分收益海外市场快速增长。

东方日升成立于2002年,目前我国排名前十的光伏组件生产制造商,也是较早布局海外市场的光伏产品制造商之一,预计至2019年底企业组件产能有望达到11GW。

目前企业主营业务已由中游的电池组件设备拓展至下游的电站EPC及投资,全面实现光伏产业链多环节布局。

受益于海外市场的快速增长,企业2019年前三季度营业收入同比+42.87%至97.74亿元,归母净利润同比+271.16%至7.83亿元。

◆高效PERC产能稳步投放,极储备异质结技术路线。

2018年,在原有6.6GW光伏产能基础上,企业启动金坛5GW高效电池组件扩产计划以及义务5GW光伏组件扩产计划。

此外企业积极储备高效异质结电池技术,2019年上半年已公布相关电池技术研发进展,2019年8月,企业2.5GW高效异质结电池与组件生产项目(总投资32亿元)已在浙江宁波宁海县正式开工,相关产能的逐步建成投产将给企业业绩带来的新的增量。

◆盈利预测、估值与评级:企业电池组件产能释放以及海外电站项目稳步推进,维持2019-2021年企业EPS分别为1.07/1.26/1.74元,当前股价对应2019-2021年PE分别为11/9/6,维持“买入”评级。

◆风险提示:海外光伏市场需求增长不及预期,光伏产业链产能释放导致价格大幅调整。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-40-证券研究报告表22:东方日升业绩预测和估值指标指标201720182019E2020E2021E营业收入(百万元)11,4529,75214,77821,38425,637营业收入增长率63.21%-14.84%51.54%44.70%19.89%净利润(百万元)6502329651,1381,570净利润增长率-5.67%-64.24%315.40%17.87%37.95%EPS(元)0.720.261.071.261.74ROE(归属母企业)(摊薄)8.69%3.13%11.39%12.15%14.74%P/E16441196P/B1.41.41.21.11.0资料来源:Wind,光大证券研究所预测,股价时间为2020年1月14日4.2.3、爱康科技◆从“重”到“轻”,国际化+科技化助力企业转型。

爱康科技成立于2006年,从传统的光伏边框制造起家,通过两次在光伏产业链上的研发和拓展(从光伏配件制造到光伏电站投资运营,再到电池组件制造),目前已发展成为兼具光伏配件制造、高效电池组件制造、和新能源电力服务等三大核心业务的新能源综合服务提供商。

受光伏行业政策影响,企业持续推进资产结构调整(即出售电站)致使业绩呈现波动,2019年前三季度营业收入同比+3.19%至37.88亿元,归母净利润同比-58.34%至0.56亿元,但企业正持续进行战略转型后的轻资产国际化布局。

◆拟定增布局异质结项目,未来发展值得期待。

企业于2019年12月公告,拟通过定增募集不超过13亿元,用于1GW高效异质结(HJT)光伏电池及组件项目(项目总投资额12.39亿元,拟投入募集资金9.5亿元,另有3.5亿元用于补充流动资金)。

项目选址在长兴县梅山镇先进产业制造园,已于2018年7月开工,已投资金额约2.89亿元,预计2021年9月建设完成。

◆风险提示:异质结电池项目投资规模较大,前景具有不确定性。

5、风险分析(1)政策风险:弃光的改善不达预期或恶化,并网政策变化频繁,进而影响新增光伏新增装机规模;(2)技术风险:HJT设备国产化;硅片薄片化、银浆、靶材国产化进度低于预期;(3)市场风险:HJT产品市场占有率低于预期,无序竞争导致产品价格快速降低;(4)经营风险:缺乏专业HJT生产人员,导致出货量、良率低于预期。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-41-证券研究报告6、附录6.1、国际HJT设备类企业一览6.1.1、日本Panasonic松下(Panasonic)电器产业株式会社由松下幸之助创立于1918年,企业产品涉及家电、航空、数码视听、办公等众多领域,2019年世界品牌500强中位于第81名。

松下是目前市场上主要的异质结电池及组件供应商,2018年异质结电池产能达到1GW,在马拉西亚和日本拥有两家工厂。

目前松下已经和TESLA达成合作,计划在美国纽约建立一个基于HJT技术的超级工厂。

松下企业采用减少复合损失,减少吸光损失,减少电阻损失等多种方式提高电池效率。

通过提升非晶硅薄膜的品质,降低生长工艺损伤材料的情况,从而将电池开路电压提升到0.75V。

通过减少透明导电层和非晶硅层透光度增加电池对光吸取的能力,将短路电流提升至39.5Ma/cm2。

通过提高电极高宽比,提升电极的填充因子。

松下企业已推出了96片电池5英寸的HJT光伏组件,商用HJT组件的峰值功率已经达到330W。

图40:日本松下HJT电池发展时间轴资料来源:搜狐网,光大证券研究所整理6.1.2、瑞士梅耶博格梅耶博格主要从事光伏太阳能、半导体、光电行业的系统创新和设备生产。

企业主要市场集中在在欧洲、亚洲和北美,在中国、德国、印度、日本等多个地方设有子企业。

首次实现无定形太阳能电池商业化1980年开创了无定形太阳能电池的研究与试验发展1975年开始HIT电池的研究与试验发展1980年开始大规模生产和销售HIT电池1997年Nishikinohama开始投入生产HIT电池2004年获得了著名美国电气与电子工程师协会的HIT奖2012年达到了24.7%的新的实验室电池效率(世界第一)2013年达到了25.6%的新实验室电池效率。

72芯270W组件模块实现22.5%的效率2014年累积电池产量达到10亿块2013年组件效率创下了23.8%的新纪录(世界第一)2016年198019901997200420121975201420152016201320152019达到了24.7%的电池效率,电池面积101.8cm2,厚度98μm2018年与钧石能源共同开发异质结电池,并将马来西亚组装厂90%股权转让给钧石能源2019年2020-01-19电力设备新能源、煤炭-42-证券研究报告图41:梅耶博格国际足迹图42:梅耶博格HJT电池生产步骤资料来源:梅耶博格资料来源:梅耶博格梅耶博格致力于PECVD技术的开发,企业拥有最新一代电池片镀膜系统HELiA,采用直接RF等离子体平行板反应器设计,每小时可生产2400片硅片。

(来源光伏前沿)梅耶博格同时开发了一种叫S-Cube的等离子体技术,基于盒中盒设计,有助于降低污染并使得沉积均匀,通过该种技术进行非晶硅薄膜沉积,梅耶博格在区熔单晶硅片(FZ)型实现超过10ms的有效少子寿命,而在直拉硅片(CZ)上则实现了2ms的有效少子寿命。

图43:HELiA电池片镀膜系统资料来源:梅耶博格梅耶博格在PVD技术上也拥有自主的名为HELiAPVD的用来制备TCO薄膜的镀膜系统。

其通过溅射的方法来沉积TCO薄膜和金属膜层,通过该设备,可以实现同时在硅片的正反面进行薄膜沉积,并实现边缘绝缘。

从而提高旋转靶材的利用率,提高产量并降低生产成本。

该设备每小时可生产3000片硅片。

梅耶博格还拥有领先的SWCT技术,同时推出了名为lbex的新一代SWCT设备,具有占地小,效率高的优势,一台小型设备的处理能力可达到1666硅片/小时。

光伏组件方面,梅耶博格和发过CEAINES合作于2018年5月推出了一个输出功率410W的光伏组件,该组件由72片HJT电池构成,采用SWCT连接技术和反射背板电气连接技术,采用此项技术的光伏组件目前最佳功率可以达到413W。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-43-证券研究报告梅耶博格近两年新开发的CaiA平台,引领了TOPCon技术走向产业化,用n型和p型硅片结合钝化接触技术制造工业化太阳能电池,通过该平台梅耶博格生产出了效率高过23%的电池,且已经初步安装了第一台实验室机器。

2019年初,梅耶博格宣布商用HJT电池正面效率达到24.02%;截止2019年3月,梅耶博格生产的HJT电池片效率达到了24.2%,且目前掌握已经掌握了实现25%效率的技术。

6.2、国际HJT产品类企业一览6.2.1、中国钧石能源钧石(中国)能源有限企业是一家专业从事新一代高效太阳能电池技术及电池产品研发、制造、销售及综合服务的高新技术企业,企业总部位于福建省泉州市。

钧石能源拥有技术研发、电池工艺改进及高端装备的研发集成能力。

企业荣获了150多项专利。

2016年企业投入了一条100MW的HJT电池生产线,平均效率率达到22.5%;2018年,企业建成了一条基于铜电极技术的500MW生产线,截止目前,HJT异质结高效太阳能电池的产能达到1GW,产线的平均转换效率超过23%。

钧石能源也拥有可以制备TCO薄膜的PVD设备,该设备也是在硅片两侧镀TCO薄膜。

同时该设备可以实现在电镀过程中沉积铜电极,从而实现TCO薄膜和铜电极的同时沉积。

设备具有较高的生产能力,处理速度3300硅片/小时。

图44:钧石能源企业技术发展时间轴资料来源:钧石能源6.2.2、美国SolarCitySolarCity成立于2006年,是一家专注于发展家用光伏发电项目的美国企业,是美国太阳能发电系统的龙头供应商。

企业提供光伏发电方面的全面服务,并以低于电力企业的价格向客户供电。

SolarCity的光伏发电项目从2009年的440MW提升到2014年的6200MW,目前其异质结电池产能达到1GW(SolarCity被特斯拉收购,随后将产线托管给松下)。

200520082009201220142016201820192015开始硅基薄膜太阳能电池工艺与装备研发2005年硅基薄膜太阳能线产能达到300MW,开始研发高效单晶异质结电池技术2008年交付第一条交钥匙硅基薄膜太阳能电池生产线,2年内获得90%市场份额,交付产能超1.3GW2009年完成高效单晶异质结电池工艺及装备整合2012年高效单晶异质结电池量产线突破21.5%转换效率2014年高效单晶异质结电池量产线突破22.23%转换效率2015年建成国内首条拥有自主常识产权100MW异质结电池生产线,效率突破23%2016年建设全球首个1GWHDT高效异质结电池与组件工厂,2018年第二季度投产2018年2019年第三季度,产线平均效率23.2%,最高效率突破24%2019年2020-01-19电力设备新能源、煤炭-44-证券研究报告6.2.3、新加坡RECRECSolar是一家专门从事商业太阳能和储能系统的承包商,自1997年以来,该企业已经安装了数百个商业系统。

RECSolar的异质结电池产能达到600MW。

2020-01-19电力设备新能源、煤炭-45-证券研究报告行业及企业评级体系评级说明行业及企业评级买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上;增持未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%;中性未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%;减持未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%;卖出未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上;无评级因无法获取必要的资料,或者企业面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使无法给出明确的投资评级。

基准指数说明:A股主板基准为沪深300指数;中小盘基准为中小板指;创业板基准为创业板指;新三板基准为新三板指数;港股基准指数为恒生指数。

分析、估值方法的局限性说明本报告所包含的分析基于各种假设,不同假设可能导致分析结果出现重大不同。

本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性,估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。

分析师声明本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法,使用合法合规的信息,独立、客观地出具本报告,并对本报告的内容和观点负责。

负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证,本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如实反映研究人员的个人观点。

研究人员获取报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限企业的整体收益。

所有研究人员保证他们报酬的任何一部分不曾与,不与,也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。

特别声明光大证券股份有限企业(以下简称“本企业”)创建于1996年,系由中国光大(集团)总企业投资控股的全国性综合类股份制证券企业,是中国证监会批准的首批三家创新试点企业之一。

根据中国证监会核发的经营证券期货业务许可,本企业的经营范围包括证券投资咨询业务。

本企业经营范围:证券经纪;证券投资咨询;与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问;证券承销与保荐;证券自营;为期货企业提供中间先容业务;证券投资基金代销;融资融券业务;中国证监会批准的其他业务。

此外,本企业还通过全资或控股子企业开展资产管理、直接投资、期货、基金管理以及香港证券业务。

本报告由光大证券股份有限企业研究所(以下简称“光大证券研究所”)编写,以合法获得的大家相信为可靠、准确、完整的信息为基础,但不保证大家所获得的原始信息以及报告所载信息之准确性和完整性。

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