一、電池產業特點
電池片由高純度單晶矽片經生產加工而成,廣泛應用於各種光伏發電系統應用場景。
單晶矽電池位於光伏產業鏈的中間,是可以通過加工單晶矽片將太陽的光能轉化為電能的半導體片。 思瀚發布《2023-2028年中國電池產業發展前景戰略及投資風險分析報告》。
轉換效率較高的單晶矽電池具有更高的輸出功率,其封裝形成的光伏元件的整體功率也會更高。 電池生產過程中的缺陷往往導致單體電池內阻不均勻,極易出現熱點,至少會燒毀電池,造成整個電池燃燒,對電芯封裝的光伏元件的使用壽命非常不利。
二、電池產業基本情況
在應對能源危機和加強環保的雙重驅動下,光伏產業得到了全球政策的大力支援,呈現出快速向上發展的整體態勢。 截至2022年底,全球光伏累計裝機容量達到1156GW,2020-2022年全球新增裝機復合年增長率達到3301%。
受益於全球碳中和目標的指引和各國的具體路線圖,2020年、2021年和2022年,即使在全球經濟復甦乏力的不利影響下,全球光伏應用市場仍實現快速增長,年裝機量分別達到約130GW、170GW和230GW,報告期內復合增長率為3301%。
根據國際能源署(IEA)的《2022年可再生能源分析和2027年預測》,2022年至2027年間,全球可再生能源裝機容量將增長近2,400GW,這是國際能源署歷史上最大的增幅。 到2025年,可再生能源的年發電量將超過煤炭,成為世界上最大的發電量**。 2023年,在光伏發電成本下降、全球綠色復甦等有利因素的推動下,全球光伏新增裝機容量將繼續快速增長,預計2023-2025年全球光伏年均新增裝機容量將達到301-359GW。
憑藉晶矽技術和成本控制的優勢,中國光伏產業各環節的產能和產量在全球實現了不同程度的增長,全球光伏產業的重心進一步向中國轉移。 光伏產業已成為我國戰略性新興產業,已達到國際領先水平。
作為光伏發電系統的核心部件,太陽能電池產業規模近年來同步擴大,集中度不斷提高。 據CPIA統計,2022年全球晶體矽太陽能電池產量達到366片1GW,同比增長635%;2022年,我國太陽能電池產量為3306GW,同比增長671%。隨著電池板塊技術變革的加速,企業追求進一步降低成本,技術領先、產能結構合理的企業不斷擴大市場份額,其光電轉換效率高、長期穩定性好、成本優勢大的電池片產品是下游元件市場需求的主流。
近年來,我國光伏產業裝機容量不斷擴大,截至2022年底,光伏發電併網裝機容量已達392個04gw。但不可否認的是,我國現有的能源消費結構距離實現碳中和目標還很遙遠。 目前,我國能源結構仍以傳統能源為主,煤炭、石油、天然氣約佔84%,非化石能源僅佔16%。
為實現2060年碳中和目標,需要積極實施可再生能源替代行動,降低化石能源比重。 能源主體將由新能源主導煤炭、石油、天然氣輔以“一大三小”結構改造,構建以新能源為主體的新型動力體系。
根據黨委印發的《關於全面、準確、全面貫徹落實新發展理念,做好碳達峰碳中和工作的意見》,到2030年,非化石能源在一次能源中的比重需要達到25%,風能和太陽能發電容量將達到1200GW; 到2060年,非化石能源消費佔比需要達到80%以上。 據長江研究院和中金公司預測,屆時國內光伏年需求有望達到700GW,累計總量超過14萬吉瓦,較2019年底累計裝機容量增長70倍; 如果考慮到海外需求,市場空間甚至將達到每年2400-3000GW,是2019年裝機容量的20-25倍。
為實現碳中和時間表,2021年以來,國內光伏產業各類扶持政策頻頻出台,強調先行兼備,統籌國內外能源資源,加速發揮光伏在推動綠色低碳技術革命中的重要作用。 具體而言,以2021年新備案的集中式工商業分布式光伏發電專案補貼取消為里程碑,我國光伏產業發展不再受製造成本制約,進入依靠自身技術進步、工藝改進、規模擴張實現持續降本增效的良性發展階段。
隨著各項重大政策的落實,預計“十四五”期間我國光伏裝機容量將保持高景氣增長。
裝機容量約100GW的一期專案已於2021年底有序開工,其中風能和太陽能約一半,二期也已同期開始申請,預計2023年底前大部分併網。
二是全縣積極推進屋頂分布式光伏試點發展,預計全縣年均光伏裝機量有望達到40GW。 三是碳減排支撐工具的推出,將幫助金融機構在碳減排重點領域向相關企業發放低息貸款,推動更多社會資金投入綠色領域,助力實現碳中和目標。
3、電池產業上下游情況
(1)電池產業產業鏈
細胞可以將光能轉化為電能。 電池的加工過程包括紋理化、擴散、蝕刻等,而電池加工需要較高的技術能力和資金投入。
1)上游產業
光伏電池的原材料主要是光伏矽片,根據原材料和生產工藝的不同可分為單晶矽片和多晶矽片。 單晶矽片企業利用單晶爐生產單晶矽棒,多晶矽片企業利用鑄錠爐生產多晶矽錠,再將單晶矽棒和多晶矽錠切割成單晶矽片和多晶矽片,最終用於生產太陽能電池組件等光伏產品。 單晶電池片以高轉換效率和高價效比逐漸取代多晶電池片,成為電池片市場的主流產品。 同時,隨著多晶矽生產技術、拉桿工藝和矽片切割工藝的不斷進步,單晶矽片的生產成本迅速下降,近年來,單晶矽片取代多晶矽片成為光伏矽片的主流。
2)下游產業
電池的下游行業是光伏元件行業,它是將一定數量的電池串聯併聯併聯並緊密封裝而成的光伏發電裝置。 元件是光伏發電系統中最重要的裝置,在很大程度上決定了光伏發電的成本。 得益於元件技術在光、電、結構等方面的優化和進步,光伏元件的轉換效率平均提高了0。3%-0.4%;2017-2020年,轉化效率提公升速度加速至05%-1%。
光伏元件作為光伏行業的終端產品,生產與市場緊密結合,產品更新換代快,需要強大的市場響應機制和對設計開發能力的高要求。 在全球光伏需求增長的帶動下,國內企業近年來在元件領域持續加大投入和技術創新力度,近10年生產成本持續下降,自動化、數位化程度不斷提公升。
四、電池產業發展趨勢
(1)電池產業發展趨勢
1) 單晶PERC技術
2018年以來,單晶PERC電池的市場占有率逐年提公升,成為市場上絕對的主流產品。 一方面,隨著連續多晶單晶拉絲技術和金剛石線切割技術的應用,單晶矽片成本不斷下降,帶動單晶電池片成本下降,據CPIA統計,2022年我國單晶矽片市場約佔97%5%。另一方面,PERC技術具有高效率、低成本、高價效比等優勢,下半年PERC電池片市場占有率已降至88%,但仍是行業主流技術。
目前,主流電池廠商的量產轉換效率為理論最大值的24倍在5%方面仍有一定的提公升空間,而如何保持量產階段生產的電芯效率的穩定性,即提高量產的平均轉換效率,仍是電芯廠商需要持續投資的重要課題。 PERC+是基於PERC技術開發的一系列技術的總稱,包括背鹼拋光、背鋁網格設計、背多層鈍化膜、區域性雷射摻雜等,致力於進一步降低成本,提高PERC技術在量產階段的效率。
2)大尺寸電池技術
自2019年以來,大尺寸電池技術進入量產階段並迅速擴大規模,到2022年,大尺寸電池產品佔據行業主流。 2018年之前,市場上主流的電池片產品包括156mm和156mm75mm 和 15875mm,三種尺寸。 為了進一步提高元件功率以降低成本,自2019年以來,市場上出現了166mm、182mm和210mm等大尺寸電池。
據CPIA資料顯示,2022年主流電池片尺寸開始向大尺寸轉移,從矽片來看,2023年182mm+210mm尺寸將佔比達到93%2%。大尺寸化已成為光伏產業發展的必然趨勢。 在製造方面,大尺寸可以增加矽片、電池和元件的產量,從而稀釋單位生產成本。 在產品方面,大尺寸可以有效增加模組的功率,通過優化電池和模組的設計,提高模組轉換效率。 在系統方面,隨著單個元件功率的增加,可以減小較大的尺寸支架、匯流箱、電纜、接線依此類推,從而稀釋了單位成本。
大尺寸技術應用的時效性和穩定性也成為電池領域新的行業門檻。 在技術方面,為了保證生產的大尺寸電池片的質量和穩定性,避免碎片率的提高,電池片廠商需要保證裝置執行狀態的穩定性,還需要克服晶圓尺寸增加帶來的絨面革尺寸分布不均、抗擴散性、塗層厚度等問題。 在市場方面,電池片廠商必須抓住關鍵時機,選擇合適的時機,及時將新的大尺寸技術應用於量產,快速實現產能擴張、產品質量穩定和精益成本控制。 這對電池片廠商的戰略願景、執行力、技術進步和成本控制提出了很高的要求。
3)下一代的主要技術路線
N型電池技術不斷取得突破,而PERC電池技術仍是主流。 目前,TOPCon和異質結是N型電池的主要技術路線,國內光伏龍頭企業普遍有技術儲備,主要處於小規模試驗、中試等應用試驗階段,其中TOPCon技術具有理論轉換效率高、與現有PERC生產線高度相容等優勢, 並在元件端和系統端逐步呈現經濟性,因此產業化發展最為迅速,2022年以來,以晶科能源為代表的綜合廠商陸續開通了10GW的N型TOPCon產能建設,標誌著N型技術大規模產業化的開始。
根據CPIA資料,2022年N型電池總佔比將達到9個左右。1%,其中N型TOPCon電池市場約佔83%,異質結電池的市場占有率約為06%,XBC電池市場約佔02%。根據CPIA的資料,到2023年,TOPCon電池的市場份額可能會增加到18個1%,較2022年提公升近10個百分點,整體N型電池片市場份額或將提公升至225%.。
2022年,N型TOPCon電池平均轉化效率達到245%,異質結電池平均轉化效率達到246%,均較2021年大幅提公升,XBC電池平均轉化效率達到245%,未來,隨著技術的發展,TBC、HBC等電池技術可能會繼續取得進步。 未來,隨著生產成本的降低和良率的提高,n型電池將成為電池技術的主要發展方向之一。