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電池片行業(yè)特點、發(fā)展趨勢及上下游產業(yè)鏈情況
思瀚產業(yè)研究院    2024-03-07

1、電池片行業(yè)的特點

電池片是以高純的單晶硅片為原料，經過生產加工而成，產品廣泛應用于多樣化的光伏發(fā)電系統(tǒng)應用場景中。

電池片是光伏發(fā)電的核心部件，其技術路線和工藝水平直接影響光伏組件的發(fā)電效率和使用壽命，單晶硅電池片位于光伏產業(yè)鏈中游，是通過將單晶硅片加工處理得到的可以將太陽的光能轉化為電能的半導體薄片。思瀚發(fā)布《2023-2028年中國電池片行業(yè)發(fā)展前景戰(zhàn)略及投資風險預測分析報告》

發(fā)電效率和使用壽命是電池片的核心性能指標，轉換效率更高的單晶硅電池片有著更高的輸出功率，用其封裝形成的光伏組件的整體功率也會更高；電池片生產工藝的缺陷往往會導致單體電池片的內阻不均勻從而極易產生熱斑現(xiàn)象，輕則燒毀電池片，嚴重的會引起整片電池片的燃燒，對以電池片封裝而成的光伏組件使用壽命危害非常大。

2、電池片行業(yè)基本情況

在應對能源危機和加強環(huán)境保護的雙重驅動下，光伏產業(yè)受到世界各國政策的大力扶持，整體呈現(xiàn)快速向上發(fā)展的態(tài)勢。2022 年末，全球光伏累計裝機容量達到 1,156GW，2020-2022年全球新增裝機容量年復合增長率達到 33.01%。

受益于全球碳中和目標及各國具體路線圖的引導，2020 年、2021 年以及2022 年，即使在全球經濟復蘇乏力的不利影響下，全球光伏應用市場仍然實現(xiàn)了快速增長，全年新增裝機容量分別達到約 130GW、170GW 和 230GW，報告期內復合增長率高達 33.01%。

根據(jù) IEA發(fā)布的《Renewables 2022 Analysis and forecastto 2027》中的數(shù)據(jù)，在 2022-2027 年，全球可再生能源裝機增長近 2,400GW，是IEA 預測有史以來最大的一次上調。到 2025 年，可再生能源當年年度發(fā)電量將超過煤炭，成為全球最大的電力來源。2023 年，在光伏發(fā)電成本下降和全球綠色復蘇等有利因素的推動下，全球光伏新增裝機仍將快速增長，預計 2023-2025年，全球光伏年均新增裝機將達到 301-359GW。

憑借晶硅技術及成本控制優(yōu)勢，我國光伏產業(yè)各環(huán)節(jié)的產能、產量在全球范圍內占比均實現(xiàn)不同程度的增長，全球光伏產業(yè)重心進一步向我國轉移。光伏產業(yè)已經成為我國達到國際領先水平的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。

作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，近年來太陽能電池片產業(yè)規(guī)模同步擴大，集中度持續(xù)提升。根據(jù) CPIA 統(tǒng)計， 2022 年全球晶硅太陽電池片產量達到366.1GW，同比增長 63.5%；2022 年我國太陽能電池片產量 330.6GW，同比增長67.1%。隨著電池片環(huán)節(jié)的技術更迭速度日益加快，企業(yè)追求進一步的降本，技術水平領先、產能結構合理的企業(yè)持續(xù)擴大市場份額，其所生產的光電轉換效率高、長期穩(wěn)定性好、具有成本優(yōu)勢的大尺寸電池片產品是下游組件市場需求的主流。

近年來，我國光伏行業(yè)裝機容量不斷擴大，至 2022 年末光伏發(fā)電并網裝機容量已達 392.04GW。但不可否認的是，我國現(xiàn)有的能源消費結構距離實現(xiàn)碳中和目標還有一定距離。目前我國的能源結構依然以傳統(tǒng)能源為主，煤炭、石油、天然氣三者合計占比約 84%，非化石能源占比僅為 16%。

要實現(xiàn) 2060 年碳中和的目標，就要積極實施可再生能源替代行動，降低化石能源的比重。能源主體將向以新能源為主，煤炭、石油、天然氣為輔的“一大三小”結構轉型，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

根據(jù)中共中央、國務院發(fā)布的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，2030 年非化石能源占一次能源的比重需要達到 25%，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到 1,200GW；至2060 年，非化石能源消費比重則需要達到 80%以上。根據(jù)長江證券研究所和中金公司預測，屆時國內光伏年需求有望達到 700GW，累計超過 1.4 萬 GW，較2019 年末累計裝機規(guī)模增長 70 倍；如果考慮海外需求則市場空間甚至會達到2,400-3,000GW/年，是 2019年裝機容量的 20-25倍。

為實現(xiàn)碳中和時間表，2021 年以來國內各項光伏行業(yè)支持性政策頻出，強調政府和市場兩手發(fā)力，統(tǒng)籌國內國際能源資源，加快發(fā)揮光伏在推進綠色低碳科技革命過程中的重要作用。具體總結來看，以 2021 年中央財政取消對新備案集中式、工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目補貼為里程碑，我國光伏行業(yè)的發(fā)展已不再受制于制造成本的約束，進入依靠自身技術進步、工藝改進、規(guī)模擴大，以實現(xiàn)持續(xù)降本增效的良性發(fā)展階段。

隨著各項主要政策的落地實施，預計十四五期間我國光伏裝機量將保持高景氣增長。

一是地面電站裝機主力軍“風光大基地”迎來建設加速期，第一期裝機容量約 100GW的項目已于 2021年底有序開工，其中風光各占比一半左右，第二期也于同期啟動申報，預計多數(shù)于 2023年底前完成并網。

二是整縣推進屋頂分布式光伏開發(fā)試點的積極推進，預計縣年均光伏裝機量有望達到 40GW。三是碳減排支持工具的推出，有助于金融機構向碳減排重點領域內相關企業(yè)發(fā)放較低利率水平的貸款，推動社會資金更多投向綠色領域，助力實現(xiàn)碳中和目標。

3、電池片行業(yè)上下游情況

（1）電池片行業(yè)產業(yè)鏈

電池片能夠實現(xiàn)光能向電能轉化。電池片是硅片經過制絨、擴散、刻蝕等一系列環(huán)節(jié)后加工而成的，電池片加工需要較高的技術能力與資本投入。

1）上游行業(yè)

光伏電池片的原材料主要為光伏硅片，按原材料和生產工藝的不同，光伏硅片可分為單晶硅片和多晶硅片。單晶硅片企業(yè)利用單晶爐生產單晶硅棒、多晶硅片企業(yè)利用鑄錠爐生產多晶硅錠，之后再將單晶硅棒、多晶硅錠通過切割形成單晶硅片、多晶硅片，最終用于太陽能電池組件等光伏產品的生產。單晶電池片以高轉換效率及性價比的優(yōu)勢逐步取代多晶電池片，成為電池片市場主流產品。與此同時，隨著硅料生產工藝、拉棒工藝以及硅片切割工藝的持續(xù)進步，單晶硅片的生產成本迅速下降，近年來，單晶硅片已經取代了多晶硅片成為光伏硅片的主流。

2）下游行業(yè)

電池片下游行業(yè)為光伏組件行業(yè)，光伏組件是將一定數(shù)量的電池片采用串并聯(lián)的方式連接，并經過嚴密封裝后，形成的光伏發(fā)電設備。組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)最重要的設備，在很大程度上決定光伏發(fā)電成本。得益于組件技術在光學、電氣和結構三方面的優(yōu)化和進步，從 2010 年到 2016 年，光伏組件轉換效率平均每年提升 0.3%-0.4%；從 2017 到 2020 年，轉換效率提升速度加快到每年 0.5%-1%。

作為光伏行業(yè)的終端產品，光伏組件生產與市場結合緊密，產品更新?lián)Q代較快，要求有很強的市場應變機制，對設計開發(fā)能力要求較高。得益于全球光伏需求增長的推動，國內企業(yè)在近年來持續(xù)加大組件環(huán)節(jié)的投資和技術革新，近 10 年來生產成本持續(xù)下降，自動化、數(shù)字化程度不斷提升。

4、電池片行業(yè)發(fā)展趨勢

（1）電池片行業(yè)發(fā)展趨勢

1）單晶 PERC 技術

仍為主流2018 年以來，單晶 PERC 電池的市場份額逐年提升，已成為市場絕對主流產品。一方面，隨著連續(xù)多根單晶拉制技術和金剛線切割技術的應用，單晶硅片成本不斷下降，推動單晶電池成本下降，根據(jù) CPIA 統(tǒng)計，2022 年度我國單晶硅片市場占比達到約 97.5%。另一方面，PERC 技術具有高效率、低成本的高性價比優(yōu)勢，在下半年部分 N 型電池片產能陸續(xù)釋放的背景下，PERC 電池片市場占比下降至 88%，市占率有所下降，但仍為目前業(yè)內主流技術。

目前主流電池廠商的量產轉換效率相較理論最高值 24.5%仍存在一定提升空間，如何在量產階段保持所產出電池片效率的穩(wěn)定性，即提升量產平均轉換效率，仍然是電池廠商持續(xù)為之投入的重要課題。PERC+正是在 PERC 技術基礎上，所開發(fā)的包括背面堿拋光、背面鋁柵線設計、背面多層鈍化膜、局部激光摻雜等一系列技術的總稱，致力于實現(xiàn) PERC 技術在量產階段進一步降本增效。

2）大尺寸電池技術

大尺寸電池技術自 2019 年起陸續(xù)進入量產階段并迅速擴大規(guī)模，至 202 年大尺寸電池產品已占據(jù)行業(yè)主流。2018 年以前，市場主流電池片產品包括156mm、156.75mm 和 158.75mm 三種尺寸。為進一步提高組件功率以降低成本，2019 年以來市場上相繼出現(xiàn) 166mm 以及 182mm 和 210mm 等大尺寸電池片。

根據(jù)CPIA 數(shù)據(jù)，2022 年電池片的主流尺寸已經開始轉向大尺寸，從硅片端來看，182mm+210mm 尺寸在 2023 年的占比將達 93.2%。大尺寸已經成為光伏行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在制造端，大尺寸可以提升硅片、電池片和組件產出量，從而攤薄單位生產成本；在產品端，大尺寸能有效提升組件功率，通過優(yōu)化電池和組件的設計提高組件轉換效率；在系統(tǒng)端，隨著單個組件的功率提升，大尺寸可以減少支架、匯流箱、電纜、土地等成本，從而攤薄單位系統(tǒng)成本。

大尺寸技術運用的及時性和穩(wěn)定性，也成為電池環(huán)節(jié)新的行業(yè)門檻。技術方面，為保證所產出大尺寸電池片的質量和穩(wěn)定性，避免碎片率升高，電池片廠商需要保證設備運行狀態(tài)的穩(wěn)定性，還需克服因硅片尺寸變大所帶來的絨面尺寸、擴散方阻、鍍膜厚度等分布不均的問題。市場方面，電池片廠商須把握關鍵時機，選擇合適的時點及時將大尺寸新技術運用于量產，并快速實現(xiàn)產能規(guī)模擴大、產品質量穩(wěn)定和精益成本控制。這對電池片廠商的戰(zhàn)略眼光、執(zhí)行力、工藝先進性及成本控制水平均提出了較高要求。

3）下一代主要技術路線

N 型電池技術在 PERC 電池技術保持主流地位的同時，N 型電池技術也持續(xù)取得突破。目前，TOPCon、異質結是 N 型電池主要技術路線，國內光伏龍頭企業(yè)普遍對其進行技術儲備，主要處于小試、中試等應用試驗階段，其中因 TOPCon 技術同時具備很高的理論轉化效率以及與現(xiàn)有 PERC 產線高度兼容的優(yōu)勢，在組件端和系統(tǒng)端逐漸表現(xiàn)出經濟性，因此產業(yè)化發(fā)展最為迅速，2022 年以來以晶科能源為代表的一體化廠商陸續(xù)開啟 10GW 級別的 N 型 TOPCon 產能建設，標志著 N 型技術開始大規(guī)模產業(yè)化。

根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)，2022 年 N 型電池片占比合計達到約 9.1%，其中 N 型TOPCon 電池片市場占比約 8.3%，異質結電池片市場占比約 0.6%，XBC 電池片市場占比約 0.2%。根據(jù) CPIA 預測，2023 年 TOPCon 電池片市場占比或將提升至18.1%，較 2022 年提升近十個百分點，整體 N 型電池片市場占比或將提升至22.5%.。

2022 年內，N 型 TOPCon 電池平均轉換效率達到 24.5%，異質結電池平均轉換效率達到 24.6%，兩者較 2021 年均有較大提升，XBC 電池平均轉換效率達到 24.5%，今后隨著技術發(fā)展，TBC、HBC 等電池技術也可能會不斷取得進步。未來隨著生產成本的降低及良率的提升，N 型電池將會成為電池技術的主要發(fā)展方向之一。