光伏设备行业深度研究报告：迭代与机遇.docx

光伏设备行业深度研究报告：迭代与机遇1光伏框架光伏原理光伏发电的基本原理是利用半导体的光生伏特效应（PhotovoltaicEffect），在太阳能电池内部PN结上形成电位差，从而将太阳能转换为电能，因此光伏电池是决定光伏发电效率的核心器件。光伏电池中的最核心部分是PN结，在P型（掺硼）硅片和N型（掺磷）硅片的交界面形成。P型半导体掺杂元素为硼，空穴作为多数载流子（多子）主要参与导电，电子是少数载流子（少子）；N型半导体掺杂元素为磷，电子作为多子主要参与导电，空穴是少子。由于半导体内载流子浓度的差异，在PN结会形成一个由N指向P的内电场。当太阳光照射在半导体表面，PN结附近的电子吸收能量变为移动的自由电子，同时在原来的位置形成空穴。自由电子受到内电场的作用会向N区漂移，同时对应空穴向P区漂移。当连接电池正负极形成闭合回路时，自由电子受到内电场的力从N区经过导线向P区移动，在外电路产生电流。2电池生产工艺流程及设备2.1从硅料到硅片工艺流程及设备从单、多晶工艺流程图可以看出，单、多晶光伏发电系统的成本主要差异集中在单多晶硅片的加工流程上。多晶硅片首先需要在多晶炉里形成硅铸锭，之后通常使用砂浆切割形成多晶硅片；而单晶硅片的形成需要在多晶硅的基础上进行进一步加工，在单晶炉里形成单晶拉棒，在经过金刚线切割形成单晶硅片。2.2光伏电池片介绍P型电池原材料为P型硅片（掺杂硼），型电池原材料为N型硅片（掺杂磷）。P型电池主要是BSF电池和PERC电池。N型电池目前投入比较多的主流技术为HJT电池和TOPCon电池。P型电池传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术（AI-BSF），目前主流的P型单晶电池技术为PERC电池技术，该技术制造工艺简单、成本低，叠加SE（选择性发射技术）提升电池转换效率。N型电池，随着P型电池逐渐接近其转换效率极限，N型将成为下一代电池技术的发展方向。N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低无光衰弱光效应好载流子寿命更长等优点，主要制备技术包括PERT、TOPCon、IBC、HJT等。2.3组件介绍—结构、作用及工序流程组件：具有内部联接及封装的、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳电池组合装置称为太阳电池组件。光伏组件作为光伏系统中最为基础的组成部分，其质量严重影响到光伏系统的工作年限。只有封装可靠，才能使电池受到更少的外界影响，体现其自身价值。太阳能组件主要有电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒这九大核心组成部分。光伏组件生产制造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过程其实就是组件的封装过程，因此组件线又叫封装线。3行业趋势及市场规模3.1光伏新增装机逐年攀升，产业链各环节持续向好能源转型提供广阔市场，光伏发电逐渐占据主流。当前，全球能源体系正加快向低碳化转型，可再生能源规模化利用与常规能源的清洁低碳化将是能源发展的基本趋势，加快发展可再生能源已成为全球能源转型的主流方向。3.2硅片、电池片和组件市场变化趋势硅片朝大尺寸方向发展：M2市场份额会逐步下降；M6市场份额会逐步下降，但下降速度低于M2；M10和M12未来一段时间会占据主流硅片薄片化趋势：2020年，多晶硅片平均厚度为180μm，P型单晶硅片平均厚度在175μm左右，N型硅片平均厚度为168μm；硅片尺寸越大，薄片化速度或减缓。切割线母线直径变化趋势：2020年，金刚线母线直径为48-57μm，用于单晶硅片的金刚线母线直径降幅较大，且呈不断下降趋势；用于多晶硅片的金刚线母线直径大于单晶硅片，用于多晶硅片的金刚线母线直径降幅趋缓。4工艺变化对设备的影响4.1硅片尺寸对设备的影响大尺寸趋势已成为行业共识，随着相关研究越来越深入、制程越来越精益、差异化越来越明显，未来市场会对设备制造商提出更多、更高的要求。后续的技术进步主要围绕拉晶、加工设备的优化升级，对于企业而言被不同技术路线替代可能性较低，具有大规模投资基础。硅片端：当前主流单晶炉热屏内径在270mm左右，M12硅片外径达到295mm，需要投资新的长晶设备，大尺寸硅片薄片化过程中碎片率更高，切片机也需要更换。且为了减少成本，单炉投料量也在不多增加；电池片端：扩散、沉积工艺在密封管道中进行，相应尺寸需要扩大，同时制绒、镀膜等环节均匀度要求更高，设备需要改进或换新；组件端：层压机和串焊机也要更长和更宽。此外，这些设备的采用也在推动流程的自动化。4.2电池片技术迭代对设备影响前文其实已经有过论述，电池片工艺改变对设备的影响是显而易见的。PERC只需要在原有BSF基础上增添设备，TOPCon也只需要在PERC基础上增添设备。而HJT工序较少，需要更换部分全新的设