长江证券：从框架的变革看光伏电池技术路线的变革

I证券研究报告I行业研究|深度报告|电气设备请阅读最后评级说明和重要声明|证券研究报告|报告要点两次迭代历程，主要遵循了“转换效率+制造成本”的二元框架。进入N型电池时代后，行业对技术路线的选择产生了分歧，二元框架已经不能解释技术迭代的趋势，应该差异的多元框架转变。N型电池在效率和成本方面持续进步，目前各技术路线暂未拉开代际差距，我们认为BC、HJT的技术特点将在细分场景发挥优势，若在成本方面接近TOPCon,渗透率有望进一步提升。分析师及联系人复盘：“效率+成本”的二元框架刚线切割技术的应用，以及领跑者计划的推广。在N型TOPCTOPCon的效率天花板更高，而且大部分设备和工艺与PERC兼容，制造成本得到了快速下本轮：考虑场景差异的多元框架美观性得到了行业普遍认可，天然适合分布式场景，类旁专利最早由日本三洋公司持有，随着专利保护在2015年结束，迎来了大规模推广的时机；展望：效率、成本、场景的多元进步望年均提效0.5个百分点。BC电池转换效率已超过27%,中短期看双面率将提升至75%以上，转换效率提升至28%以上。HJT电池正在推进的提效技术覆盖硅片、电池、组件环节，对应组件功率已接近25%。对于降本至关重要。目前BC电池企业均积极布局贱金属方案，以实现BC电池成本打平风险提示3、知识产权诉讼风险；4、核心技术泄密风险。|证券研究报告|证券研究报告|行业研究|深度报告投资评级看好|维持·《光伏花语第33期——光伏史上最大集采开标传递出哪些信息?》2024-12-15·《当前时点，怎么看待柔直技术的发展趋势?》·《遇见新周期——御风系列二十八期》2024-12-目录复盘：“效率+成本”的二元框架 6本轮：考虑场景差异的多元框架 9供需成熟，要素丰富 9BC、HJT,各有千秋 9 电池效率持续提升 降本路径逐渐清晰 应用场景走向分化 18 20图表目录 6图2:2017-2020年，单晶PERC电池快速替代多晶BSF电池 6 7图4:2013年开始隆基绿能的单晶硅片非硅成本快速下降(元/片) 7图5:2017年开始单晶PERC电池非硅成本不断下降(元W) 7图6:得益于领跑者计划，2018年单晶PERC电池溢价较好(元W) 7图7:TOPCon和PERC电池量产转换效率对比 8 9图9:BC电池效率极限位列N型电池之首 10 图11:BC电池结构最显著的特点是正面无栅线 图13:BC组件类旁路二极管结构可避免阴影遮挡带来的隐患 图14:BC组件在弱光下发电优势明显 12图17:迈为股份GW级HJT整线解决方案 12 13图19:HJT电池生产电耗低于TOPCon电池 图20:HJT和BC电池非硅成本偏高 图22:N型电池非硅成本结构对比 图23:铜浆与铝浆对电池效率的影响 图24:铜浆可使电池银耗量大幅降低 18图26:光伏垂直安装与倾斜安装对比 表1:2022年不同技术路线的成本、设备相关数据对比 8 12 13 15表6:BC电池技术提效措施 16 16表8:华能集团开启1GWBC组件招标 请阅读最后评级说明和重要声明6/22行业研究|深度报告复盘：“效率+成本”的二元框架近10年以来，光伏晶硅电池经历了从多晶BSF到单晶PERC、再从P型PERC到N型TOPCon两次技术路线的迭代。两次迭代都使得行业的电池片产能用2年左右的时间完成较彻底的置换，新技术对老技术实现了近乎100%的替代。迭代过程中遵循了“转换效率+制造成本”的二元框架，最终实现度电成本的进一步优化。供给侧推动供给侧推动技术迭代电池&组件企业盈利能力1转换效率1度电成本需求侧推动技术迭代电站收益率1第一次迭代(单晶PERC替代多晶BSF):加速迭代的时间窗口是2017-2020年，电池龙头通威、爱旭等带头扩产，2017-2020年单晶PERC电池的全球市场份额分别为15%、201620172018替代背景上看，2017年BSF电池19%左右的量产效率已经接近其20.5%的理论极限1,效率提升和成本下降空间愈发狭小，企业开始寻求新的技术路线。行业研究|深度报告请阅读最后评级说明和重要声明7/22替代条件上看，转换效率方面，单晶PERC的量产效率在2017年达到21.3%,高于同期BSF电池2.6pct,同时理论上限可达到24.5%²,更是显著高于BSF的上限20.3%;制造成本方面，2013-2016年隆基引领金刚线切割技术，大幅降低单晶硅片的非硅成本，进而降低了单晶电池的硅片采购成本。2017年隆基单晶硅片非硅成本达到1.24元/片，较2013年的4.20元/片降低70%以上。叠加PERC电池的非硅成本逐步下降，PERC电池的制造成本相较于BSF也逐步体现出优势。此外，领跑者计划进一步加速了单晶PERC的发展。2015年国内开始推行领跑者计划，国内一定规模的光伏项目优先选用单晶PERC等新技术电池，PERC电池获得更快的市场认可，加速了份额提升。2018年，PERC电池相比于BSF电池的溢价阶段性高达0.3-0.4元W。差值(右)图5:2017年开始单晶PERC电池非硅成本不断下降(元W)图4:2013年开始隆基绿能的单晶硅片非硅成本快速下降(元/片)图6:得益于领跑者计划，2018年单晶PERC电池溢价较好(元/W)2017-102017-122018-102018-122017-102017-122018-102018-122019-102019-122020-102020-12第二次迭代(N型TOPCon替代P型PERC):始于2022年，一体化组件龙头晶科、电池企业钧达等带头扩产，2022-2024年N型TOPCon电池的全球市场份额分别为8%、替代背景上看，同样出现老技术的进步空间有限的局面。2020年PERC电池量产效率为22.8%,距离其24.5%的理论极限仅剩不到2pct的提升空间且提升速度预计将开始显著放缓，同时由于工艺较为成熟，成本下降空间亦较为有限。迫于同质化带来的盈利2资料来源：全球光伏3资料来源：中国光伏行业协会，2024年为预计值请阅读最后评级说明和重要声明8/22PERC的23.2%,高出1.3pct,同时理论上限可达到28.7%4,更是显著高于PERC;良率-较PERC高5~6分W较PERC高0.2元W左右设备投资额(亿元/GW)3亿左右国产化进行中可能。相近的转换效率、更低的生产成本、更低的设备投资额、兼容性更高的产线制造成本这两个指标上的追赶和超越。因此，其技术迭代路径较为清晰，最终形成了单一路线独大的局面。本轮：考虑场景差异的多元框架所以出现分歧，是因为电池技术路线的迭代正在从此前的“技术+成本”的二元框架，2)供给方面，行业对N型技术路线的选择出现了分歧，本质在于提效降本方面均有较生产成本十电池效率BC电池普遍高于TOPCon和HJT电池1pct以上。因此，行业内有观点认为BC电池请阅读最后评级说明和重要声明10/22图9:BC电池效率极限位列N型电池之首图10:目前BC电池平均量产效率高于TOPCon和HJT20182019202020212022资料来源：普乐科技公众号，长江证券研究所BC电池的美观性得到了行业普遍认可。正面无栅线是BC电池结构最显著的特点，美观性优于TOPCon和HJT电池。隆基绿能创新性研发了低反绒面技术，通过优化美学理，保障组件在视觉上呈现360度无死角纯黑。BC电池背面普遍采用0BB工艺，进一图12:隆基研发的低反绒面技术应用于BC组件图11:BC电池结构最显著的特点是正面无栅线图12:隆基研发的低反绒面技术应用于BC组件p发射极资料来源：《IBC太阳电池技术的研究进展》席珍珍等著,长江证券研究所资料来源：隆基绿能公众号，长江证券研究所道分流，不影响整串电池功率输出，组件功率损失相比TOPCon产品减少超70%,同请阅读最后评级说明和重要声明行业研究|深度报告旁路二极管结构旁路二极管结构遮挡后导通电流旁路二极管告别热斑远离起火BC组件在弱光环境下发电优势明显。一是电池表面无主栅，当光线斜射时，可增加光线吸收量；二是电池表面的亚微米减反膜也可以最大化光线吸收，更深的陷光结构大幅减少光线强反射现象；三是高开压特性可保证清晨、傍晚更快触达逆变器工作电压，有效延长发电时长，弱光发电量更高。近几年来，HJT电池技术在产业推动下也获得了长足的进步。HJT电池制造工艺流程短，仅有制绒、磷扩散吸杂、非晶硅层沉积、TCO沉积、金属化这五步工艺，其中非晶硅层沉积是核心工艺。与之相对应的是，HJT电池在降本方面具备较大潜力，尤其是在人力7.2MW/(人·年),高于TOPCon电池的5.1MW/(人·年)。迈为股份最新一代HJT电池设备产能从600MW提升至GW级，单GW占地面积、人员配置、能耗、厂房设施投资、靶材耗量等方面具备显著的降本优势；同时在载板面积较前代设备增加85%的情况下，镀膜均匀性得到进一步提升。行业研究|深度报告请阅读最后评级说明和重要声明12/22磷扩散吸杂双面本征/掺杂非PVD/RPD溅射沉正、背面金属化光注入退火I-V测试分选双面本征/掺杂非晶硅层表2:HJT在双面率、温度系数等方面优于TO表2:HJT在双面率、温度系数等方面优于TO在相同应用场景下，双面率越高，背面发电增益越大。此外，HJT的功率衰减曲线比资料来源：华晟新能源公众号，晶科能源公众号，隆基绿能公众号，长江证券研究所备注：参考各其次，从生产电耗来看，2023年HJT电池电耗约4.5万kWh/MW,低于TOPCon电池的5.3万kWh/MW。华晟G10-144组件碳足迹已低至366gW,资料来源：中国光伏行业协会，长江证券研究所单位：μm去a资料来源：中国光伏行业协会，长江证券研究所单位：万kWh/MW技术类型诉讼时间 2024年8月阳能电池”的欧洲专利EP2787541B1。 2024年3月MaxeonSolar对阿特斯太阳能提起专利侵权诉讼，指控阿特斯侵犯了TOPCon太阳能电池技术专利。2024年6月MaxeonSolar在欧洲统一专利法院(UPC)递交的关于一项欧洲专利的侵权诉讼文件，指出爱旭产品侵犯其 2023年12月2023年11月Maxeon以侵犯其专利EP2297788B1为由，针对爱旭相关ABC产品向荷兰海牙地方法院提出了但法院在2024年5月驳回了临时禁令申请。MaxeonSolar在德国曼海姆地方法院对爱旭股份及其分销商提起了专利侵权诉讼，涉及欧洲专资料来源：路透社新闻，光伏资讯公众号，赶碳号科技公众号，爱旭股份公众号，光伏情报处公众号，TCL中环公司公告，长江证券研究所行业研究|深度报告请阅读最后评级说明和重要声明14/22请阅读最后评级说明和重要声明15/22最高效率达到24.8%,双面率达到85%。展望后续，晶科能源TOPCon电池量产效率在今年底将接近26.5%,未来2-3年有望年均提效0.5个百分点左右。钧达股份已发布第一代N型电池“MoNo2”,双面率达到90%,转换效率突破26.3%,对应组件功率提升6W以上。发布时间升钝化性能，通过波浪背场技术提升双面率，后续可在降低金属复合、提升钝化性能、BC电池方面，隆基绿能推出的HPBC2.0电池量产效率超过26.6%,对应组件功率最高达670W,量产效率最高达24.8%;爱旭股份N型ABC电池转换效率可达27.3%,ABC组件量产交付效率可达24.2%。爱旭股份推出了搭载新一代满屏技术的全系列N型满屏ABC组件产品，对应组件转换效率最高达25.2%。组件热斑温度100℃左右抑制效果弱组件热斑温度150℃左右阴影遮挡发电优化功能有无隐裂风险更低、焊接拉力更高高低请阅读最后评级说明和重要声明16/22中短期看，BC电池将提升双面率至75%以上，主要措施包括优化主栅设计、降低细栅28%以上，主要措施包括提高硅片质量、P型钝化接触改进、第三代0BB技术、光捕获增强、提高高宽比、寄生吸收优化、表面钝化提升等。长期来看靠钙钛矿叠层技术、光子倍增技术等，转换效率有望突破30%。中短期提效效果双面率提升至75%以上效率提升至28%以上2384*1303mm尺寸下，最高功率达到776.2W,转换效率达到24.99%,主要通过陷光晟新能源的喜马拉雅系列G12-132版型异质结组件最高效率达到768.938W,转换效率达到了24.75%。东方日升研发的伏曦系列异质结组件最高功率达到了767.38W,转换效率达到了24.70%。根据《中国光伏HJT产业发展白皮书(2024版)》,目前正在推进的提效技术包括硅片吸杂、硅片掺杂元素优化、硅片背面抛光、高迁移率靶材、全开口网版、0BB、光转膜等，预计2025-2026年HJT电池量产平均效率达到25.70%、25.90%;2027年以后，预计HJT+钙钛矿叠层技术实现量产，电池量产平均效率有望超过28%。要求硅片厂提供吸杂√√√2024年四季度前未必部分企业已经量产导入立即形成行业性的统成本占比均在40%以上，因此开发少银或无银方案对于降本至关重要。目前BC电池企业均积极布局贱金属方案，以实现BC电池成本打平TOPCon电池的目标，隆导入银含量更低的银包铜浆料，未来银含量有望进一步降低至20%左右，通威股份则大■浆料靶材■折旧■电费人工■其他资料来源：长江证券研究所注：基于2024年技术水平测算，假设银价为7500元/kg聚和材料推出了可应用于光伏电池的铜浆产品，具备以下三大优势：1)烧结温度可低至300℃,能够在空气中烧结且无需氮气保护，从而有利于降低电池碎片率；2)与传统聚合物粘接铜粉方案(如HJT低温浆料、银包铜浆料等)相比，铜浆烧结后粉与粉之间耗不变情况下，电池效率几乎无损失，而铝浆产品则存在1%的电池效率损失。图23:铜浆与铝浆对电池效率的影响资料来源：《Ultra-LeanSilverScreen-PrintingforSustainableTerawatt-Scale868622。体系是主要的探索方向，但存在迁移率低的缺点，会导致电性能变差。根据SOLARZOOM,当铟价在3000元/kg时，导入50%无铟靶材可实现0.014元W的成题，而且会影响电池效率。根据SOLARZOOM,2025年底有望将靶材中的铟含量降低至20%左右，目标是把靶材成本控制在0.02元W以内。行业研究|深度报告BC电池凭借高效美观的特点在分布式市场具备优势。根据隆基绿能测算，Hi-MoX10组件可为客户带来超额收益，全球典型区域发电量模拟显示，其平均发电量超过TOPCon产品8.7%,在总利润、收益率、度电成本、回本周期和万元净利润投资方面均具备优势。同时，Hi-MoX10组件细分探索家、科学家、极致家、艺术家四大系列，探索家主打效能提升，满足普遍性的客户需求；科学家主打极致高效，满足高性能场景需求；极智家定位为“功能增强”,满足用户日益多元的功能性需求；艺术家面向中国分布式市场，其典型应用场景为别墅住宅屋顶。图25:隆基绿能面向分布式全场景的Hi-MoX10系列产品随着BC电池双面率提升，其在集中式市场也开始崭露头角。华能集团公示2024年光伏组件(第二批)框架协议采购招标项目中标候选人，标段3采用BC组件，招标规模投标报价范围(元/W)中标候选人报价(元/W)标段1TOPCon1HJT技术或将在海外市场占据一席之地。梅耶博格在亚利桑那州的2GW异质结组件工厂已投产，电池暂时由梅耶博格的德国生产基地供应。梅耶博格已经与一家美国大型能源公司签订了一份1.8GW的异质结组件订单，从2026年起每年供应600GW组件，该协议将于科罗拉多州电池工厂融资完成后启动。此外，美国Revkor能源控股公司和德国H2Gemini技术咨询公司宣布将在美国犹他州盐湖城建造20GW异质结电池和组件工厂，一期产能5GW于2024年第二季度投产。意大利能源巨头Enel旗下的3Sun公司在美国新建3GW异质结电池和组件工厂，并计划将后续产能扩大至6GW。HJT技术在海外蓬勃发展的原因是自动化程度高以降低人工成本，同时低碳属性还将降低碳税费用。行业研究|深度报告HJT凭借高双面率的特点更适合垂直安装场景。垂直安装是指光伏组件以90°倾角安装，与传统安装方式相比，具备以下优势：1)更高的空间利用率；2)防积灰积雪，无需频繁清洁，降低运维成本；3)发电曲线呈“双峰”特点，满足电网调峰需求；4)太阳光综合利用率更高，部分光线可被反射至其他光伏阵列上。目前，垂直安装可以与农业光伏、光伏围栏、高速护栏、光伏建筑等场景相结合，HJT组件可以更好地发挥出双面发电的优势，未来有望成为一种新潮流。图27:光伏垂直安装方式满足电网调峰需求综上所述，我们认为TOPCon技术在中期维度仍是主流路线，降本提效空间依然存在；BC技术将逐步提高分布式市场的渗透率，集中式市场前景取决于双面率提升进展，随着头部企业纷纷入局，产业生态将日趋完善；HJT技术具备人均产出高和碳足迹低的优势，海外市场有望率先发力，同时高双面率的特点有望打开垂直安装等新应用场景。展望N型技术的发展趋势，在电池效率持续进步的情况下，成本将成为量产的关键因素，特别是贱金属方案的导入速度是胜负手。行业研究|深度报告1、提效进度不及预期。虽然TOPCon、HJT、BC