光伏组件技术系列报告之一：组件技术方兴未艾，谁能破茧成蝶？.pdf

research.stocke 1/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 Table_main 行业研究类模板 专题报告 新能源行业 报告日期： 2019年 7月 1日 组件技术方兴未艾，谁能破茧成蝶？ 光伏组件技术系列报告之一 新能源行业光伏行业 专题 ： 王鹏 执业证书编号： S1230514080002； ： 021-80105904 ： wangpengstocke table_invest 行业评级 新能源行业 看好 Table_relate 相关报告 1、 技术升级催化产能迭代，关注光伏电池设备领域投资机会 光伏行业专题报告 2019.1.31 table_research 报告撰写人： 王鹏 数据支持人： 胡阳艳 报告导读 近两年光伏组件技术不断更新，半片、 MBB、叠瓦、拼片等技术方兴未艾 ，谁能破茧成蝶？ 投资要点 技术升级是增效降本的根本动力，组件技术方兴未艾 平价前夕，提效降本仍是当前光伏发电最关键动力。回溯历史， 近几年，光伏前端环节均具有重大技术更新，例如，多晶硅料环节冷氢化技 术通过循环利用副产品制造生产原料，大幅降低工艺能耗及成本；硅片环节 金刚线切割替代砂浆线，降低单片成本的同时提升产能；电池片环节 PERC 技术降低光电损失等。 从目前来看，半片、多组栅技术因减少遮挡损失等优势逐步成为主流；而随着电池片价格的大幅下降，组件技术日趋多元化，无缝焊接技术、拼片技术、叠瓦等基于提高单位面积电池片面积的技术应运而生 。 半片、多主栅不断普及，叠瓦、拼片蓄势待发 半片组件采用串联 -并联设计减少遮挡损失，降低热斑效应危害；同时降低发热量，减少温升损失；实验室数据显示半片组件较常规组件全年发电量提 升约 2-3%。 目前半片技术基本成为标配； MBB组件通过降低电阻损失、减少遮光面积、提升焊带光学利用率等方式，使得常规组件提升 5-10W；半片和叠瓦在降低 LCOE方面具有一定的作用，成为目前市场主流技术。未来，叠瓦拼片有望逐步突破专利壁垒和技术壁垒，逐步 量产。 谁能破茧成蝶？ 我们将半片、多主栅、叠瓦、拼片进行横向对比 ，具体 来看 ，半片、多主栅技术较常规技术方案改动较小，组件功率、衰减、寿命等方面的提升有限 ； 叠瓦、拼片则性能提升较多，目前叠瓦量产规模相对较大，功率提升稍逊拼片 ； 半片技术由于技术难度 较低，目前已形成较大 产能规模，同时生产良率已达 95%的较高水平。多主栅技术对细栅线精度要求较高，存在一定技术难度，目前生产良率在 90-95%之间，部分厂家已形成产能。叠瓦技术目前尚处于量产的初步阶段，技术难度较高且专利纠纷尚存，目前生产良率约 85%。拼片技术则尚未形成 GW 级的规模化量产，其工艺成熟度尚待验证。综合看来， 所有新技术均围绕提 效降本为最终方向，工艺成熟量产是降本重要方式，未来，哪种组件技术有望破茧成蝶，有待市场验证。 投资建议 光伏产业受市场需求、技术更新等因素的驱动，产业链规模将持续扩张。本轮光 伏组件的产能迭代拉动组件设备市场的更替，同时光伏的市场的持续增加将使得 包括新技术工艺、传统技术工艺在内的设备厂商均从中获益，相关企业业绩有望大幅增长。在细分领域中，我们优先重点关注 捷佳伟创（ 300724）、迈为股份、金辰股份、康跃科技、先导智能、晶盛机电等 . 风险提示： 光伏政策执行不达预期； 新技术推进 进度不达预期； 证券研究报告 table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 2/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1. 追溯历史：技术升级是增效降本的根本动力，组件技术方兴未艾 . 4 2. 立足现在：半片、多主栅不断普及，叠瓦、拼片蓄势待发 . 6 2.1. 半片技术进入成熟推广期 ， “半片 +”时代来临 . 6 2.2. 多主栅（ MBB）发展受阻，有待进一步验证 . 8 2.3. 多家企业布局叠瓦，量产条件初步成熟，专利技术是关键 . 10 2.4. 拼片技术显著提升组件封装效率 . 14 3. 展望未来：谁能破茧成蝶？ . 17 4. 投资建议 . 18 图表目录 图 1：光伏组件 . 4 图 2：光伏产业链降成本之路梳理 . 4 图 3：半片组件较整片发热量降低原理 . 6 图 4：半片组件串联 -并联结构设计 . 6 图 5：半片组件市占率提升 . 8 图 6：组件主栅技术的进展 . 8 图 7： MBB 和 5BB 功率比 较 . 9 图 8： 12BB与 5BB 组件发电量对比（ 2018.2-2019.2） . 9 图 9： 18BB双面与 5BB组件发电量对比（ 2018.8-2019.2） . 9 图 10： 12BB 组件弱光发电表现 . 10 图 11： 18BB组件弱光发电表现 . 10 图 12：常规光伏组件 vs. 叠瓦光伏组件 . 10 图 13：叠瓦组件与常规组件受部分遮挡时损失功率差异 . 11 图 15：叠瓦工艺流程 . 12 图 16：叠瓦组件市占率预期不断提升 . 14 图 17：外观对比 -常规组件 vs 拼片组件 . 15 图 18：扁平、圆形、三角焊带的光学性能对比 . 15 表 1： SNEC展高功率组件粗略统计 . 5 表 2：半片组件应用优势 . 6 表 3： SNEC展半片技术成为标配，叠加新技术成为趋势 . 7 表 4： MBB 组件应用优势 . 9 表 5：企业 MBB产能统计 . 10 表 6：传统焊带组件与叠瓦组件性能对比 . 11 表 7： 1GW叠瓦产线设备投资情况估计 . 12 表 8： 2018 SNEC 叠瓦组件展品 . 12 表 9：叠瓦技术专利情况 . 13 table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 3/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表 10：国内部分厂家叠瓦技术专利情况 . 13 表 11：拼片组件的应用优势 . 15 表 12：部分企业拼片组件案例 . 16 表 13：整片、半片、拼片组件的 BOM 成本对比 . 16 表 14：主要技术技术原理及优势分析 . 17 表 15：半片、多主栅、叠瓦、拼片组件情况对比 . 17 表 16：关注标的简介（ PETTM为 2019/6/25 日股价对应估值） . 18 table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 4/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1. 追溯历史：技术升级是增效降本的根本动力，组件技术方兴未 艾 光伏组件往个性化发展是 重要 方向 之一 ， 现阶段提效降本是关键 。 展望未来，达到平价之后的户用市场， 组件作为光伏发电的重要载体， 我们认为光伏组件可以理解为一种具有消费属性的产品，追求个性化需求是重要发展方向之一，结合 2019年 snec展 会上 的见闻， 我们看到部分基于户用光伏专门设计的叠加瓦片形式的组件，可以看出个性化需求 存在的 客观性 。 平价前夕，我们认为追求经济性仍是当前最根本的需求，提效降本仍是当前 光伏发电 最关键 动力 。 图 1： 光伏组件 资料来源：浙商证券研究所 回溯历史 ，光伏产业化技术发展迅速， 硅料、硅片、电池片环节技术更新不断 。 具体来看， 1） 多晶硅料环节 ， 冷氢化技术是把多晶硅生产过程中的副产物四氯化硅 (SiCl4)转化为三氯氢硅 (SiHCl3)的技术，其电耗包括物料供应、氢化反应系统、冷凝分离系统和精馏系统的电力消耗 ，即 通过循环利用副产品制造生产原料，大幅降低工艺能耗及成本；各企业在物料供应环节使用不同的加热方式，如电加热、蒸汽加热、天然气加热等，因此各企业冷氢化电耗存在差异。2018年，行业冷氢化平均电耗在 5.7kWh/kg-si 左右，同比下降 27%，到 2025冷氢化技术 年有望下降至 4.8kWh/kg-si以下。 2） 硅片环节 ， 金刚线替代砂浆线降低单片成本 ，长晶设备迭代以及 RCZ技术的成本降低单位长晶成本 ； 中国光伏行业协会最新统计数据显示， 2018年单晶炉单炉投料量为 950kg，较 2017年的 530kg提升 80%，较早期 200-300kg投料量提升 3-4倍，未来随着热场的增大以及连续拉棒技术的提升等催化因素，投料量将逐年增大，预计到 2020年可达到 1100kg；另外得益于机器的改进，单炉出棒数也由 1根增加至 3-5根。设备的改进降低单晶长晶成本，为单晶的发 展带来机会。 3） 电池片环节 ， PERC 技术降低光电损失，多主栅技术提升电池片有效发电面积，降低银浆成本； PERC、 SE、 topcon、 HJT等高效电池工艺逐步推进。 图 2：光伏产业链降成本之路梳理 VS普通组件 户用 光 伏table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 5/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源：浙商证券研究所 新技术 降 本 提 效 ，组件环节技术更新方兴未艾。 光伏产业的技术革新正处于前所未有的高速发展阶段。此前，硅料、硅片、电池片环节均已经历较多的技术升级 。 从目前来看， 半片、多组栅技术因减少遮挡损失等优势逐步成为主流；而随着电池片价格 的大幅下降，组件技术日趋多元化，无缝焊接技术、拼片技术、叠瓦等 基于提高单位面积电池片面积的 技术应运而生 。 另外 从本次 SNEC展会来看，高功率组件统计数据显示，很多采用半片、 MBB、叠瓦、拼片等技术 ，或者多种技术叠加 提升组件瓦数，如南京日托以 MWT 搭配半片来达到 420W， 阿特斯等采用 多主栅加半片组合技术 ，中来采用多组栅、半片搭配拼片技术达到 460W 组件功率。 表 1： SNEC 展 高功率组件 粗略 统计 厂商 搭配电池片 组件瓦数 电池片数 电池片尺寸 组件技术 备注 SunPower Mono PERC 410 72-layout 158.75 Shingled IBC 415 60 161.75 - 阿特斯 Mono PERC 435 72-layout - Shingled Cast-Mono 430 72 166 MBB(9)+HC Bifacial 爱康 Mono PERC 410 72-layout - Shingled 东方环晟 Mono PERC 435 大版型 158.75 Shingled 东方日升 Mono PERC 400 72 M2 HC Bifacial Mono PERC 410 72 158.75 MBB(9)+HC 国电 /黄河水电 N-TOPCon 435 78 157.35 MBB(7)+HC+拼片 Bifacial三角焊带 韩华 Q Cells Mono PERC 400 72 M2 MBB(6)+HC+拼片 Bifacial 横店东磁 Mono PERC 435 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 锦州阳光 Mono PERC 400 72 158.75 HC 晋能 HJT 450 72 M2 MBB(12) Bifacial Mono PERC 412 72 157.75 MBB(12) 晶澳 Mono PERC 430 78 158.75 MBB(9)+HC 晶科 N-TOPCon 425 72 158.75 MBB(9)+HC Bifacial透明背板 Mono PERC 415 72 158.75 HC Bifacial透明背板 隆基 Mono PERC 425 72 166 HC Bifacial 南京日托 Mono PERC 420 72 - MWT+HC 尚德 Mono PERC 430 73-layout M2 Shingled Mono PERC 440 78 158.75 HC 天合 Mono PERC 440 77-layout 158.75 MBB(9)+HC+拼片 N-TOPCon 425 72 158.75 MBB(9)+HC Mono PERC 440 72-layout 158.75 MBB(9)+HC+叠焊 Mono PERC 415 72 158.75 MBB(9)+HC Bifacial Mono PERC 410 72 158.75 MBB(10)+HC Bifacial Mono PERC 415 72 158.75 MBB(11)+HC Bifacial 通威 Mono PERC 420 74-layout M2 Shingled Mono PERC 430 75-layout 158.75 Shingled Mono PERC 440 76-layout - Shingled Bifacial 协鑫集成 Cast-Mono 450 72-layout - Shingled Bifacial Mono PERC 405 72 158.75 HC Mono PERC 420 72 166 MBB(12) table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 6/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 昱辉 Mono PERC 435 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 正泰 Mono PERC 440 72-layout 158.75 Shingled Cast-Mono 405 72 158.75 MBB(9)+HC 中节能 Mono PERC 420 72-layout M2 Shingled Mono PERC 415 72 158.75 MBB(12)+HC 中来 N-TOPCon 460 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 Bifacial三角焊带 N-TOPCon 410 72 157.35 MBB(12) Bifacial 资料来源： SNEC展， PV infolink， 浙商证券研究所 2. 立足现在： 半片、多主栅不断普及，叠瓦、拼片蓄势待发 2.1. 半片技术进入成熟推广期 ， “半片 +”时代来临 半片电池技术 使用激光切割的方法，沿垂直于电池主栅线的方向，将标准规格的电池片切为相等的 两个半片，进而将半片电池进行连接的技术方案。常规光伏电池片产生的电流在 8.5-9.5A 之间 ，而半片电池的电流为整片的一半，约为 4.25-4.75A，因此在工作过程中，半片电池的发热量仅为全片的 1/4（ Ploss=1/4*I2R），从而能够减少因组件工作温度升高带来的发电量损失。根据对户外半片组件实际发电量的监控，其发电功率较常规组件能够提升 3-4%，以 60片组件为例约提升发电功率 5-10W。 常规组件通常采用串联结构， 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。 图 3：半片组件较整片发热量降低原理 图 4：半片组件串联 -并联结构设计 资料来源 ： 索比光伏网，浙商证券研究所 资料来源： 索比光伏网，浙商证券研究所 基于上述技术方案，半片组件在 封装效率、降低发热量，减少温升损失、减少遮挡损失、降低热斑效应危害等 方面的性能较常规组件更优 。 表 2：半片组件应用优势 比较优势 具体说明 封装效率提升 利用低电流的特点封装损失降为 0.1-0.3%，较常规组件提升 CTM1%以上，全年发电量提升约 2-3% 降低发热量，减少温升损失 半片组件功率温度系数可降至 0.4%/ 以下，较常规组件低 1-2C，发电量可提升约 1% 减少遮挡损失，降低热斑效应危害 由于半片组件的串联 -并联设计，可以更好的避免遮挡带来的功率损失，同时也显著降低产生热斑效应的风险，提高组件的使用寿命 资料来源：浙商证券研究所 table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 7/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 光伏 4.0 时代， 半片成为标配， “半片 +”时代 来临。 根据 SNEC展会组件产品来看， 阿特斯、东方日升、晶科、晶澳、隆基等 主流厂商推出 的 产品大多数都有半片技术产品， 半片已经成为标配， 同时为丰富产品类型，半片叠加 MBB、拼片等技术 也成为主流 ，例如韩华、阿特斯、东方日升、正泰等均有 MBB+HC产品 面世，同时韩华、晶澳、晶科等企业通过 MBB+HC+拼片 三层技术叠加生产高效组件。 表 3： SNEC 展半片技术成为标配，叠加新技术成为趋势 厂商 搭配电池片 瓦数 电池片数 电池片尺寸 组件技术 备注 阿特斯 Cast-Mono 430 72 166 MBB(9)+HC Bifacial 东方日升 Mono PERC 400 72 158.75 HC Bifacial HJT 430 72 158.75 HC Mono PERC 415 72 158.75 HC Mono PERC 410 72 158.75 MBB(9)+HC 国电 /黄河水电 Mono PERC 410 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 IBC 425 72 158.75 HC 透明背板 N-TOPCon 435 78 157.35 MBB(7)+HC+拼片 Bifacial三角焊带 Mono PERC 405 72 158.75 HC 韩华 Q Cells Mono PERC 400 72 158.75 MBB(6)+HC+拼片 Bifacial 航天 Mono PERC 415 72 158.75 MBB(12)+HC Mono PERC 405 72 158.75 HC 反光贴膜 横店东磁 Mono PERC 435 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 Mono PERC 405 72 158.75 HC 江西瑞安 Mono PERC 410 72 158.75 MBB(9)+HC 锦州阳光 Mono PERC 400 72 158.75 HC 晶澳 Mono PERC 430 78 158.75 MBB(9)+HC 晶科 N-TOPCon 425 72 158.75 MBB(9)+HC Bifacial透明背板 Mono PERC 415 72 158.75 HC Bifacial透明背板 钧石 HUT+back contact 480 78 - HC 隆基 Mono PERC 425 72 166 HC Bifacial 南京日托 Mono PERC 420 72 - MWT+HC 南通美能得 Mono PERC 410 72 - HC 宁波尤利卡 Mono PERC 410 72 - MBB(12)+HC+拼片 赛拉弗 Mono PERC 405 72 158.75 HC 尚德 Mono PERC 440 78 158.75 HC 天合 Mono PERC 440 77-layout 158.75 MBB(9)+HC+拼片 N-TOPCon 425 72 158.75 MBB(9)+HC Mono PERC 440 72-layout 158.75 MBB(9)+HC+叠焊 Mono PERC 415 72 158.75 MBB(9)+HC Bifacial Mono PERC 410 72 158.75 MBB(10)+HC Bifacial Mono PERC 415 72 158.75 MBB(11)+HC Bifacial 协鑫集成 Mono PERC 405 72 158.75 HC 亿晶 Mono PERC 400 72 - HC Bifacial Mono PERC 405 72 158.75 HC 昱辉 Mono PERC 435 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 Mono PERC 400 72 158.75 HC table_page 光伏组件技术系列报告之一 research.stocke 8/19 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正泰 Mono PERC 415 72 158.75 MBB(9)+HC Cast-Mono 405 72 158.75 MBB(9)+HC 中建材 Mono PERC 445 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 三角焊带 中节能 Mono PERC 415 72 158.75 MBB(12)+HC 中来 N-TOPCon 460 78 158.75 MBB(7)+HC+拼片 Bifacial三角焊带 资料来源： SNEC展会， PV infolink，浙商证券研究所 半片市占率持续提升， 2025年有望超过全面组件。 统计数据显示，目前组件市场仍以全片为主， 由于半片或更小片的电池片组件功率封装损失更小， 另 根据调研了解，每 GW 组件改半片成本 1000万左右， 投资成本相对较少 ，以隆基为代表的企业组件产线已 陆续 改为半片产线 ， 未来半片及更小尺寸电池片应用市场份额将大幅上升， 根据中国光伏产业发展路线图（ 2018）预测，预计 2019年国内组件出货量中，半片组件的市占率将提升至约 16.7%， 到 2025 年， 半片 电池组件市占率将 达到 42.5%，首次超过全片比例。根据目前了解的信息来看，半片组件 进度有可能加快，超过全片有望提前到来。 图 5：半片组件市占率提升 资料来源：中国光伏产业发展路线图（ 2018），浙商证券研究所 2.2. 多主栅（ MBB） 发展受阻，有待进一步 验证 在不影响电池遮光面积及串联工艺的前提下，提高主栅数目有利于减少电池功率损失，提高电池应力分布的均匀性以降低碎片率，提高导电 性，同时降低银浆使用量。 早先的光伏组件以二主栅（ 2BB）为主，后随技术不断发展，组件的主栅数逐步增加，至 2015年组件市场已发展至以五主栅（ 5BB）为主，目前市场主流产品仍为 5BB组件。下一阶段， MBB技术和 5BB技术谁将成为主流有待时间和技术验证。 图 6：组件主栅技术的进展 资料来源：浙商证券研究所 0%20%40%60%80%100%2018年 2019年 2020年 2021年 2023年 2025年叠瓦 半片 全片早期电池 片以 2 BB为主2010 年厂家逐渐切入3 BB 电池2013 年逐 步 切 换 成4 BB 电池约 2015 年由 4 BB 逐步切换成5 BB 电池 ， 5 BB 仍为目前市场的主流2017 年部分大厂商开始出多主栅电池片早期 2 0 1 0 2 0 1 3