光伏行业-太阳能电池发展趋势-光伏设备-银浆
之前写过一篇光伏电池的文章《光伏行业-电池片》，这篇主要介绍的工艺和电池的分类，这只是一个入门级电池片介绍。
本篇在此基础上深入了一些，且介绍了光伏行业设备环节。
光伏设备主要集中在硅片、电池和组件环节。
顺道还介绍了银浆相关的东西。
目录结构如下：
1、光伏电池现状和未来趋势
（1）PERC是主流
光伏行业的核心是“降本+升效”、降低度电成本。单晶电池技术的不断迭代，带来转换效率从 2014 年的 19%上升至 2020 年的 23%-24%。
2020年，PERC电池占比86.4%。
BSF电池占比8.8%。
N型电池占比3.5%。
补充：
N型电池主要指异质结电池（HJT）和TOPCon 电池，制作硅片是N型单晶硅片。
PERC电池使用的是P型单晶硅片。
（2）PERC历史发展
上图表中将PERC电池发展历程分成了3个阶段，写的已经比较清楚了，我就不再赘述，强调一些重点。
1）基于多晶硅的BSF电池的转换效率极限值低，当电池快要到达极限的时候，厂家就会寻求更高转换效率的电池。
2）电池的扩产离不开生产设备的支持。设备的国产化有利于降低成本，进而大规模生产。
3）一旦投资成本大降，将是产能爆发阶段。
比如
第二阶段：国产设备打破国外垄断+单晶硅片（金刚线切割）成本大幅下降，促进了产能快速扩张。
第三阶段：核心设备完成国产替代，PERC投资成本快速下降，产能爆发式增长。
从上面历程可以看出，PERC能够快速替代BSF有几个原因：
1）单晶硅片（金刚线切割）成本大幅下降；
2）PERC的工艺可以直接从BSF生产线上升级，无需另开生产线。
3）设备国产替代，成本大幅下降。
4）PERC电池的理论极限效率（24.5%）远高于BSF的极限效率(小于20%）
（3）PERC vs BSF工艺与设备
（**部分为改造工艺，绿色部分为新增工艺）
PERC电池工艺相比BSF电池工艺只需要在BSF工艺基础上增加两道工艺：背面沉积钝化和激光开槽。同时改造下刻蚀设备，就能够未完成升级。
PECVD设备可用于PERC电池的两道工序，既可以制备腱反射膜，又可以做背面沉积钝化，是核心设备。
2019年，通威向捷佳伟创采购PECVD设备的总金额超 4 亿元，标志着国产设备受到电池龙头的认可。
（4）2021年扩产
2021年由于大尺寸硅片迭代小尺寸硅片，主流PERC电池厂商规划产能达到143GW+，创历史新高。
中宇（未上市）：江苏中宇光伏科技有限公司
润阳（未上市）：江苏润阳新能源科技股份有限公司
（5）未来趋势
2020年，电池转换效率达到了23%-24%，PERC电池转换效率已经达到理论上的极限（24.50%）。
由于PERC电池转效率接近极限，未来各大厂商在扩建PERC产能的意愿不是很强烈，更多的将布局HJT、TOPCon电池。
未来 2-3 年 PERC 将仍为市场主流（毕竟刚刚扩建了产能，成本都没有收回来），但随着 HJT、TOPCon 设备的成熟、经济实用性达到平衡点（成本下降），将** PERC 电池快速渗透的历程，快速爆发、开启下一代电池片技术生命周期。
CPIA也做了如下预测趋势：将来一段时间仍然以PERC电池为主，TOPCon电池和异质结（HJT）电池市场份额将会逐渐扩大。
（资料来源：CPIA）
总结电池技术发展轨迹如下：
铝背场 BSF 电池（1 代， 2017 年以前）
→PERC 电池（2 代，2017 年至今）
→PERC+/TOPCon（2.5 代）
→HJT 电池（3 代）
→HBC 电池（4 代，可能潜在方向）
→钙钛矿叠层电池（5 代，可能潜在方向）。
（资料来源：华西证券）
2、TOPCon电池
（1）TOPCon发展历程
TOPCon起步比较晚，近2年开始逐步实现产业化。其发展历程分成3个阶段。
1）理论阶段：2013-2015年
TOPCon太阳能电池由德国Fraunhofer研究所Frank Feldmann 博士在2013年报道的电池概念。
2）研发阶段：2016-2019年
这一时期国内外众多企业进行电池研发，理论效率高达28.7%。
3）产业化阶段：2019-2021
2019年，天合光能 TOPCon 电池的最高效率达到 24.58%。
2020年，中来光电 TOPCon 电池量产转换效率已达到 24.5%。
2021年，中来股份、天合光能、爱旭、通威、晶澳、阿特斯、晶科能源、隆基股份等多家厂商均拥有 TOPCon 电池技术储备。
2021年，晶科能源 TOPCon 电池认证后的效率达到 25.25%，创造了大面积 N 型单晶钝化接触电池效率世界纪录。
（2）TOPCon的核心优势
1）兼容性：与现有主流PERC 电池产线具有兼容性，可直接升级。
由于 TOPCon 电池和 PERC电池的制作工艺流程类似，只需增加硼扩散设备、薄膜沉积设备和去绕镀环节清洗设备。
2) 转换效率：效率提升潜力远高于PERC电池
PERC（P型单晶硅电池）理论极限效率是24.5%，2021年量产最高效率23.5%。
TOPCon（N型单晶硅电池）理论极限高达28.7%，2021年量产最高效率24.5%。
3）设备投资额：有望持续降低，性价比高
由于与PERC产线兼容，TOPCon 单GW设备投资额较PERC仅增加 20-30%。随着核心设备的 LPCVD 国产化，基于PERC老产线，增加 5000-7000万元/GW投资就可以完成升级。
对比PERC，TOPCon 技术优势明显：
BSF-PERC-TOPCon工艺与设备
BSF、PERC、TOPCon电池工艺和设备对比。
（**部分为改造工艺，绿色部分为新增工艺）
在PERC电池工艺上升级TOPCon工艺，需要增加硼扩散设备、薄膜沉积设备和去绕镀环节清洗设备。
（4）2020到2021年高效电池产能扩产统计
不完全统计，2020年到2021年，各公司高效电池（PERC+TOPCon）产能扩展达75GW。
3、HJT电池
（1）HJT电池发展历程
萌芽到实验阶段：
1990年日本的三洋（Sanyo）公司研发出异质结（HJT）电池，专利保护30年，于2010年过期。
2014年，Panasonic采用被接触式技术，获得世界记录25.6%的效率（5英寸硅片）
2016年，Kanwka 沿用 BC-HJT 技术，最新的效率是 26.6%
产业化阶段：
2017年，多个公司开始专注 HJT 技术，最大的实验产线是晋能建立的 100MW。
2018 年，钧石在我国建立了超过 600MW 的 HJT 电池片和组件产线。
2019 年，山煤国际、东方日升、通威、爱康等纷纷宣布 GW 级 HJT 产能规划。
2019年，汉能 HJT 电池研发效率达到 25.11%，成为新的世界纪录
（2）优势
HJT电池由以下优势：
1）转换效率：
相对于PERC，HJT电池极限转换率高达27%—29%。
其组件光电转换效率比传统组件高出13%。
2）工艺流程简单：
HJT电池是低温工艺，有利于硅片的薄片化，和减少热损伤，有助于降低硅片的成本。低温工艺同时可以节约燃料能源。
HJT电池只有4大工艺，相比PERC的8到工艺和TOPCon的9到12道工艺成本更低。
3）更低的衰减：
HJT 电池10年衰减率小于3%，25 年发电量下降仅为8%，衰减速度远低于 PERC 及 TOPCon 电池。
4）更高的双面率：
HJT电池双面率达到了93%—98%。
（3）工艺与设备
HJT电池工艺步骤比较简单，主要涉及的工艺和设备（成本）如下。
（资料来源：华西证券）
HJT整个工序4道，非晶硅膜沉积和TCO膜沉积两道工序设备价值量占整条产线的75%。
（4）产能规划和玩家
主流大厂目前扩产的还是PERC+TOPCon电池，HJT不是很多。
新进入的玩家或者不是主流电池厂商，因为包袱轻，在HJT电池上布局较多。
4、电池环节思考
光伏电池环节未来的发展路线是：
2-3年内PERC电池仍然是主流。
但2021年后，PERC电池的新增产能会逐渐减少。
电池新增产能会分成两条线路：
一是，PERC升级成TOPCon或者新增TOPCon产线。
二是，新建HJT产线。
如果HJT产线的投资成本大幅度下降，那么HJT电池将呈爆发式增长。
这会影响硅片环节的厂家。
未来N型单晶硅片的需求会随着HJT、TOPCon电池增多。
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说实话，光伏电池环节的竞争真的比较激烈。
电池是光伏行业的核心环节，技术变革快，没有哪个厂家或者那几个厂家能够保证在未来竞争中处于不败地位。
目前市场份额如下：
通威10.1%
爱旭股份5.1%
晶澳5.1%
晶科5.1%
韩华4.9%
前5家企业市场占有率只有30%。
相比光伏行业其他环节，光伏电池的集中度实在有些低，加上技术变革带来的新玩家，比如HJT电池，就有很多新玩家，很难判断哪个厂家能够突围。
我个人的建议是谨慎投资电池环节。
而电池技术更新换代快，对电池设备厂家是有利的，特别是核心设备。
5、电池设备玩家
目前各类光伏电池设备汇总：
（资料来源：华西证券）
（1）PERC/TOPCon主要玩家（国内）
（2）HJT电池设备主要玩家（4个环节设备均已实现国产化）
6、硅片设备玩家
（资料来源：华西证券）
关于硅片入门的相关介绍请阅读《光伏行业-硅片》
硅片环节设备玩家如下：
7、组件设备玩家
叠瓦组件工艺 VS 传统组件工艺：
（资料来源：华西证券）
关于组件的入门介绍请阅读《光伏行业-光伏组件》
组件环节设备玩家如下：
8、设备相关公司介绍
（1）先介绍几个在设备领域的头部公司
（2）设备相关公司汇总
（3）2020年年报简单比较
简单分析（从光伏或者财务角度分析）：
1）首先把精工科技淘汰，光伏装备占比很小，几乎可以忽略，而且处于亏损状态，本身财务数据也不好看。
2）在单晶炉设备上，晶盛机电数据很好，营业收入26亿，是连城数控11亿的2倍多，且毛利率也不错。对比来看，连城数控也是不错的。
3）切割设备的三巨头，上机数控、连城数控、高测股份。
从2020年设备的营业收入来看，上机数控在设备上的收入只有2.15亿，而连城数控、高测股份在切割设备上的收入神奇的都为4.58亿。
上机数控这个营业收入跟它在切割设备45%的市场占有率不吻合。说明其切割设备市场占有率下滑的非常严重，我们需要找到原因。上机数控在硅片领域表现优秀，所以综合考虑，上机数控优秀。
这三家公司上机数控最优，连城数控次之，高测股份最差。
4）金刚线生产厂家：美畅股份、三超新材、岱勒新材，留下美畅股份考察（负债只有6.36%，相当优秀），其他两家淘汰。财务数据很明显，这里就不啰嗦了。
5）京运通设备+硅片+发电业务，ROE低了点，但经营的还是不错，2021年一季报、半年报都比较优秀。
简单分析：
1）首先大家的负债率都不低。帝尔激光的负债好一些。
2）几个龙头的财务数据明显较好。奥特维、帝尔激光、捷佳伟创、迈为股份。金辰股份ROE差了点。
3）财务数据较好的公司，股价表现上都要好一些。
4）留意红色部分的公司风险，需要更详细的分析，我一般会直接淘汰。
9、HJT降本之道
目前HJT成本还是比较高，降低成本可以从以下方面入手。
（1）硅片
HJT电池使用N型硅片。
N型硅片降低成本主要从两个方面入手：
1）N型硅片的薄片化。
2）N型硅片起量。
（2）设备
目前PERC的设备投资在1.5~2亿/GW,TOPCon在2~2.5亿/GW，PERC升级只需花费0.6亿/GW，而HJT电池设备投资在4~5亿/GW。
随着国产设备的“降本+增效”，设备成本有望降低。
（3）银浆
HJT 需使用低温银浆，目前主要依赖进口。
要降低银浆用量可以4种方式：
1）无主栅和多主栅技术在HJT电池和组件上应用。
2）“银包铜技术”商业化量产，银浆耗量可降低30%。
3）国产低温银浆起量，打破日本垄断
目前能投提低温银浆的公司有：常州聚和、苏州晶银、浙江凯盈等
常州聚和和浙江凯盈未上市。
而苏州晶银是苏州固锝（002079）的全资子公司。
（4）靶材
什么是靶材？
HJT电池中有道工序叫做“正反面沉积TCO薄膜”。
TCO是HJT电池的电极，同时可以保护电池内部的PN结，还能够充当减反层，对提升电池的效率意义重大。
制作TCO薄膜主要有两种方式，分别对应两种设备PVD设备和RPD设备。
PVD设备方式：
在电磁场作用下被加速的高能粒子（Ar+）靶材，靶材表面原子获得能量逸出，沉积在衬底表面形成氧化物薄膜。
RPD设备方式：
利用等离子体抢产生氧的等离子体，进入生长腔后，在磁场作用下轰击靶材，靶材温度升高后生化形成蒸汽实现薄膜沉积。
目前主要采用PVD设备方式。RPD方式更高效，但受限于日本住友公司对设备和靶材的垄断，成本较高。
目前，靶材**本住友公司垄断。
国产公司仅仅很少公司能够生产（广东先导、壹纳光电）。
广东先导未上市，这里介绍下壹纳光电。
长沙壹纳光电材料有限公司，前身为湖南博云新材料股份有限公司（证券代码：002297）光电材料事业部，但现在和博云新材没有任何关系。
壹纳光电是国内唯一一家能够同时生产PVD和RPD用靶材的公司。
10、银浆（高温）
提到电池就必须提到银浆，这里顺带介绍了，就不单独写一篇了。
注意，这里说的是高温银浆。
（1）银浆现状和竞争格局
我国国产浆料起步较晚，早期主要以进口为主国产银浆从 2017 年开始市场份额加速提升，从 2017 年的 20%，提升至 2018年的 35%-40%，到 2020 年的 50%左右。
高温银浆市场竞争激烈。
国际四大银浆企业(贺利氏、杜邦、三星 SDI、硕禾电子)等由于成本和技术升级问题，正逐步被国内龙头所替代。
目前国内四大银浆厂商(帝科股份、苏州晶银（苏州固锝的全资子公司）、常州聚和、匡宇科技)高温银浆市场份额合计已超过 50%，市场竞争相对激烈。
其中帝科股份占比最大，约 15%左右，常州聚合12%，苏州固锝市场份额超 10%。
注意，下图是2019年的市场竞争格局，参考下就好，有点难找。
（资料来源：前瞻产业研究院）
目前，各类电池银浆国产化情况如下：
（2）国内银浆公司简单财务对比
数据如上图，我就不分析了。因为上市公司太少了，只有两个。
帝科股份是国产银浆里的一哥。
苏州固锝有低温银浆优势。
都比较稀有。
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