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能源环境新闻

光伏设备:技术迭代带动设备更新换代

星之球科技来源:享迎2020-12-08我要评论(0)

太阳能光伏发电是太阳能发电的重要分支,主要是指利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能,而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换,按照光伏电...

太阳能光伏发电是太阳能发电的重要分支,主要是指利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能,而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换,按照光伏电池片的材质,太阳能电池大致可以分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓硒太阳能电池等。

目前,以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品,其产业链可分为硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统五个环节。其中,上游为高纯多晶硅的生产,中游为多晶铸锭/单晶拉棒、切片、光伏电池生产、光伏发电组件封装等环节,下游包括集中式光伏电站、分布式光伏电站等光伏发电系统。

晶体硅可分为单晶硅和多晶硅,两者都具有金刚石晶格,具有金属光泽、可导电,并且具有半导体性质。根据不同的硅原料,可制成不同类型的太阳能电池。单晶硅电池具有高电池转换高电池转换率和良好的稳定性,但其成本高,早在20年前,单晶硅电池就突破了20%以上光电转换效率的技术壁垒。多晶硅电池成本低,但其转换效率低于单晶硅太阳能电池。

光伏产业发展历程:政策支持及降本增效推进光伏产业螺旋式上升

我国太阳能光伏产业虽起步略晚,但发展迅速,在螺旋式上升中不断发展:

1. 快速发展期(2004-2010 年):中国光伏制造业利用国外的市场、技术、资本,迅速形成规模,2009年,我国出台了应对金融危机的一揽子政策,光伏产业获得战略性新兴产业的定位,催生了新一轮光伏产业投资热潮。

2. 产业剧烈调整(2011-2013 年):上一阶段的快速回升导致行业产能增长过快,但是欧洲补贴力度削减带来的市场增速放缓,导致光伏制造业陷入严重的阶段性过剩,产品价格大幅下滑,我国光伏制造业再次经历挫折,几乎陷入全行业亏损。

3. 产业逐渐回暖(2013 年-2017年):光伏产业支持政策密集出台,配套措施迅速落实。随着国内光伏技术的快速进步,从国产原、辅料到国产设备成为主流,一方面降低成本,另一方面提升发电效率,光伏发电成本已越来越接近于上网电价。

4. 531新政整改(2017年-2019年):国家相关部门用补贴政策助力光伏产业完成再一次复兴后,盲目扩产、消纳、补贴缺口等问题逐渐暴露。2018年政府出台531新政,加快光伏发电补贴退坡,降低补贴强度,光伏新增装机量开始下降。

5. 开启平价元年(2020年-至今):多晶向单晶转变、大硅片的扩产潮、PERC+异质结等新兴电池片技术的不断发展带来光伏产业成本的不断下降,开启光伏平价元年。

目前,我国光伏产业已发展成为可在国际竞争并具备领先优势的产业。从2019年全球光伏产品的供应格局来看,中国大陆生产的多晶硅、硅片、电池片、组件产能在全球的占比分别为69%、93.7%、77.7%和69.2%;在多晶硅、硅片、电池片、组件各环节产量排名世界前十的企业中,中国企业分别占有7、10、9、8个席位,形成了一批世界级的龙头企业,在全球光伏市场中具有全面的领先优势。

在光伏生产设备方面,目前,我国在硅料生产、硅片加工、电池片生产、组件生产、环保处理、净化工程,以及相关的光伏检测、模拟器等各类生产设备方面,绝大部分已经实现国产化供应,部分产品如湿法清洗设备、制绒设备、扩散炉、管式PECVD、印刷机、单晶炉、多晶铸锭炉、层压机、检测及自动化设备等已有不同程度的出口,并涌现出了一批高端核心设备制造商。2019年,国产设备已经成为企业扩产的主流选择,部分光伏生产设备在技术水平、产能水平、稳定性、配套服务等方面已经或开始超越进口设备。

降本增效是发展关键:补贴幅度不断下降,平价上网近在咫尺

根据BNEF Bloomberg,在大部分国家,新建光伏电站或陆上风电场已是成本最低的电源,加之技术进步、规模经济的形成和竞争越发激烈,光伏项目的总成本和平准化度电成本不断下降,2020年上半年,固定式光伏发电系统的LCOE为0.05美元/kWh,2010年以来年均降幅达17.37%,与全球LCOE相比一直保持稳定的成本优势。同时,IRENA预计,在产业链各环节成本持续下降和组件效率不断提升的双重助推下,光伏的全球加权平均LCOE到2030年将降至0.040美元/千瓦时,与2018年相比降幅达58%,继续保持成本优势。

从全球来看,光伏产品价格的快速下滑使光伏发电在越来越多的国家具备了成本竞争力,从而使全球光伏市场快速发展,光伏产品的产量不降反增,进而拉动了光伏设备投资的继续增长。2019 年,全球光伏设备产业的销售收入增至50 亿美元,同比增长了4.2%。同时,我国光伏设备的市场规模达到了250 亿元,同比增长了13.6%,占全球市场规模的71.4%,全国光伏设备相关企业的数量超过200 家,从业人员超过3 万人,2019 年光伏设备产业的产值超过200亿元。

光伏设备主要集中在制作硅片、电池片及组件板块:在太阳能级多晶硅提取环节主要使用的是硅料提炼设备,在硅片制作环节主要运用各种硅片生产设备(生长、铸锭、开方、切割、清洗、检测等设备),在电池片制作环节主要使用电池生产设备(制绒、扩散、覆膜、蚀刻、测试、分选等设备),在组件环节主要运用组件专用材料生产设备,装机系统主要运用的是各类光伏系统支持部件生产设备。

从产业链各环节中寻找光伏设备的投资机遇,电池片技术迭代正在进行时

光伏产业链可分为硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统五个环节,其中硅料环节改良西门子技术成熟,竞争格局相对稳固;硅片环节单晶已大规模替代多晶,大硅片的迭代有望继续带来设备更新需求;组件环节半片及叠瓦技术推动设备更新,但技术相对简单;电池片环节技术迭代正在进行时,将是未来光伏设备更新换代的最大成长动力和需求来源,其中电池片技术从传统技术路线铝背场电池(AI-BSF)发展为效率更高采用背钝化技术的PERC电池,并通过对PERC电池的进一步改善研发出一系列PERC+电池(搭载SE、双面技术,使用N型电池的PERT、TOPCon技术),目前新一代技术异质结效率较高,有望成为下一代主流技术。

光伏设备产业链受益于各环节技术迭代,主要分为两条主线:

HJT时代加速到来,有望利好相关设备厂商,建议重点关注具备HJT设备供应能力的上市公司

捷佳伟创:电池片设备龙头,在制绒清洗及TCO(RPD)工序已有成品设备,今年5月与爱康科技签订协议,聚焦PECVD和新式TCO镀膜设备。其新一代RPD设备将使HJT效率增益0.6%。

迈为股份:具备HJT整线设备供应能力,宣城500MW异质结项目的中标证明了其在HJT设备领域的实力。

帝尔激光:光伏激光设备龙头,已取得 HJT电池激光量产设备订单。

金辰股份:组件设备龙头,向上游电池片设备延伸。去年底开始进行异质结PECVD设备的研制。

大尺寸硅片有望继续带来的设备的更新换代需求,建议关注具备大尺寸硅片设备供应能力的上市公司。

晶盛机电:单晶炉设备龙头,单晶炉技术业界领先。

捷佳伟创:定增助力异质结进入实质落地阶段, HJT整线供应即将实现

公司是国内领先的晶体硅太阳能电池生产设备制造商,积累了一批高端客户和合作伙伴,如阿特斯、天合光能、隆基股份、晶科能源等。根据中国电子专用设备工业协会统计,2017年,捷佳伟创在中国半导体设备行业十强单位中销售收入排名第三,其设备类销售收入占国内太阳能电池设备销售收入的29.66%,占国内半导体设备(含集成电路设备、太阳能电池设备、LED设备等)出口交货值的37.74%。

公司业务涵盖太阳能电池片生产工艺流程中的主要设备的研发、制造和销售,主营产品为晶体硅太阳能电池生产设备。2020年上半年,公司实现营业收入 18.93 亿元,同比增长 55.35%;归属于上市公司股东的净利润 2.49 亿元,同比增长 8.11%;归属于上市公司股东的扣除非经常性损益后的净利润 2.36 亿元,同比增长 9.85%。

引领PERC产线前道,优先布局HIT。今年5月与爱康科技签订协议,聚焦PECVD和新式TCO镀膜设备。9月15日,捷佳伟创披露其自主研发的RPD5500A设备已完成厂内装配调试,将发往客户现场投入生产高效、超高效HJT电池,有望在常规HJT基础上为高效HJT带来保守0.6%以上效率增益;同时其二合一的PAR5500设备即将推出,正面采用新型RPD,背面采用PVD,完美整合为一台设备与一套自动化,占地面积减少一半,将大幅降低设备成本。

异质结即将进入实质落地阶段:

2020年9月,公司宣布定增,新增20GW的Perc+湿法设备,20GW HJT湿法设备以及单层载板式非晶半导体薄膜CVD,以及每年50套HJT电池镀膜设备(PAR),为明年开始的扩产做好充足准备。

2020年11月,公司与爱康集团、泰兴高新区在建设6GW高效异质结太阳能电池及高效组件项目等领域开展深度合作,从事异质结电池叠加钙钛矿等材料新型电池技术的研究。

同期,公司与润阳集团签署30GW单晶PERC+和5GWHJT异质结项目战略合作框架协议,协议称将使PERC+产线平均效率高于24%、HJT达到25%。

迈为股份:丝网印刷设备龙头,具备HJT整线设备供应能力

公司是一家集机械设计、电气研制、软件算法开发、精密制造装备于一体的高端智能装备制造商,业绩快速增长:2020年上半年,公司实现收入9.38亿元,同比增长51.03%;归属于上市公司股东的净利润 1.89 亿元,同比增长 52.77%;归属于上市公司股东扣非后的净利润14.48亿元,较上年同期上升34.48%。自2015年以来,公司营业收入从1.04 亿元增长至 14.38 亿元,年均复合增速为92.83%;归母净利润从 2293 万元增长至 2.48 亿元,年均复合增速为 81.21%。

得益于PERC技术的渗透与进步,2015-2017年间公司毛利率维持在50%左右,净利率维持在30%左右。2018年后公司毛利率与净利率有所下降,这主要是由于设备得到大规模应用,市场逐渐成熟的原因。由于公司在市场中具有较强竞争力,因此我们认为公司业绩有望继续保持强势增长。

公司的光伏设备可分为丝网印刷设备、光伏激光设备以及HJT异质结高效电池生产设备。其中,丝网印刷设备为公司的主导产品,经过多年的技术积累拥有显著的竞争优势,市场占有率稳居首位同期相比,2020年上半年丝网印刷成套设备收入有较大幅度增长,主要是销量有所增加,单价趋于平稳。

在现有光伏印刷设备的基础上,拓展应用场景,相继进入光伏激光设备,OLED面板激光设备,HJT异质结电池生产设备等。

OLED面板激光设备方面,公司自主研发的Cell段激光切割设备在客户端处于量产阶段,相比于韩国厂家,公司设备的产量、良率和稳定性等主要指标都具备一定的优势

HJT设备方面,公司PVD和PECVD设备的产能均能达到8000片/小时,未来随着技术的不断迭代,产能将能进一步提升。

公司继续重视研发,加大研发力度,2020上半年公司研发投入5.9亿元,同比增长79.61%。

帝尔激光:光伏激光设备龙头,已取得HJT电池激光量产设备订单

公司是一家研发精密激光加工配套设备,提供相应解决方案设计的国家级高新技术企业。目前,公司已成为国内太阳能电池激光设备的领导企业,一直致力于将激光技术创新性地应用于高效太阳能电池光伏行业,目前在PERC、MWT、TOPCON、HJT、IBC等高效电池工艺上都已经研发出HTH登陆入口网页 设备。

公司客户涵盖天合光能、隆基股份、尚德电力、晶澳太阳能、阿特斯电力、协鑫集成、晶科能源等国内外大中型光伏企业集团。

2020年半年度,公司实现营业收入4.47亿元,比上年同期增长30.76%;归属于上市公司股东的净利润1.62亿元,比上年同期增长9.22%。整体毛利率为49.05%,与上年同期相比下降6.69%,但仍然保持在行业较高水平,这也是公司激光技术优势的体现。

研发方面,①公司继续加强PERC+的研发,包括对现有产品技术升级,PERC、SE、MWT、LIR等局部技术改进、产线升级、大尺寸工艺设备、激光转印技术的研发等;组件端加强激光裂片(划片)、叠瓦技术的研发等;②公司对Topcon、HJT 等N型电池工艺进行相应的技术研发,保持公司在不同电池工艺路线上激光技术的领先优势;③向消费电子、集成电路等行业发展,进一步拓展公司技术储备。

充分受益于电池片技术迭代,取得HJT电池激光量产设备订单:近日,经过一年多的测试与认证,帝尔HTH登陆入口网页 于HJT高效电池的激光LIR设备获得欧洲客户的认可,并获得量产设备订单,该激光设备可以有效提升HJT电池效率。

金辰股份:组件设备龙头,HJT设备研发进行时

公司为光伏组件设备龙头,是国内能够提供太阳能光伏组件自动化生产线装备的少数企业之一,光伏组件产品性能稳定、生产效率和自动化程度高,在国内太阳能光伏组件自动化生产线领域占有较大份额。公司目前所拥有的成套自动化控制、机械、电气、算法、视觉检测与图像分析、信息系统软件等关键技术,具有良好的可移植性,可广泛应用在光伏制造、港口物流自动化、半导体等多个行业。

积极布局异质结设备,加速异质结PECVD设备国产替代:2020年5月,公司拟非公开发行A股股票,其中2.85亿元用于年产40台光伏异质结HJT高效电池片用PECVD设备项目中。

晶盛机电:单晶炉设备龙头,210mm单晶炉技术领先全国

公司是国内规模、技术、效益领先的光伏设备供应商,已建立覆盖较为齐全的光伏设备产线。2020年上半年,公司实现主营业务收入13.78亿元,其中晶体生长设备实现收入10.20亿元,智能化加工设备2.03亿元,蓝宝石产品收入0.67亿元,设备改造业务0.79亿元。

光伏行业维持较高的产业景气度,部分光伏硅片大厂继续对大尺寸硅片先进产能加大投资,市场需求较好,公司设备交付、验收等工作顺利推进。公司在半导体设备研发、新产品送样客户验证方面也取得积极进展,为后续进一步拓展半导体设备及辅材耗材市场,推动可持续发展奠定了扎实基础。2020年1-6月,公司实现营业收入14.71亿元,同比增长24.80%,归属于上市公司股东的净利润2.76亿元,同比增长10.05%。


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