电池技术突破实验室瓶颈的原因（电池技术突破实验室瓶颈）

1 我们将太阳能电池技术生命周期分为萌芽、扩产、爆发、迭代四个主要阶段 ‍

光伏产业经过 20 年发展，核心环节电池片技术的商业化应用再次来到了迭代关口，从常规铝背场太阳能电池（BSF）被高效太阳能电池（Perc）替代，再到现在超高效太阳能电池（HJT）的中试线、量产线陆续投产、扩产，具备了在未来成长为主流技术路径的潜力。

通过总结各个电池技术的投资节奏、迭代规律，我们认为，一代电池技术的发展可以分为萌芽、扩产、爆发、迭代四个主要阶段。

生命周期的阶段划分主要以产能为依据，因为下游光伏制造商是否选择对该电池技术进行扩产，直接取决于该技术的成熟程度。每个阶段开始都有它的标志性事件，具体来看：

萌芽期：

商业化生产的可行性被验证，即具备实现经济效益的潜力。原本由于专利保护期、电池结构未定型、生产成本过高等多种因素，导致只能停留在实验室研发阶段的技术，随着光电转换效率提升潜力被发掘，参与研究的机构、公司增多，技术进步的节奏被加速，例如：背接触异质结（HBC）、叠层电池。

扩产期：

意味着电池技术能够在规模化生产中实现经济效益，即光电转换效率获得实质性提升。我们认为，HJT 和 Topcon 技术正处于规模化扩产阶段前夕，二者转换效率成果在近期频繁落地，华晟、晋能等公司 HJT 量产效率已经超过 24.5%，并且仍有提升空间。

爆发期：

新技术的生产成本优势显现后，就具备了成为新一代主流技术的条件。在光电转换效率已经被超越的基础上，又丧失了成本优势，老技术的扩产将完全停止，随着新技术下游渗透率提升，为满足需求，产能将得到爆发式扩充，市场份额逐步超越上一代技术。我们认为，目前 Perc 正处于爆发阶段的末期，已经实现了对 BSF 的完全替代。

迭代期：

随着时间推移，这一代太阳能电池技术发展面临瓶颈，新一代技术在萌芽阶段酝酿，循环往复。

2 Perc 替代 BSF 关键基础在于效率提升和成本‍

下降 Perc 技术的发展，伴随着设备国产化，至 2020 年基本完成了对 BSF 替代。总结为三个主要阶段：

量产化初期（2012-2014年）：

Perc 刚刚完成技术验证，确认了商业化的可行性，产能扩张以海外和台湾为主；核心设备 PECVD 主要由梅耶伯格、德国 CT 等提供，国产设备虽陆续推出，主要用于膜沉积未涉及背钝化技术，产线投资成本高；

规模化扩产（2015-2017年）：

在国内光伏支持政策推动下，国内太阳能制造商成为 Perc 扩产主力，从产能分布来看，BSF 仍占据主流地位，市场份额达到 80-90%之 间。从转换效率角度看，Perc 量产效率超过 20%，并不断提升，非硅成本得到有效压缩；从设备成本角度看，适用于 Perc 技术的国产 PECVD 工艺逐步成熟，高性价比优势迅速抢占市场份额，产线投资成本快速下降；

产能爆发期（2018-2020年）：

Perc 产能爆发式增长，根据 CPIA 数据，2015 年国内电池片产能占全球总规模比重约 66%，BSF 扩产动力不足，Perc 市场份额由 2018 年的 33%提升到 2020 年的 87%。设备国产化趋势助推 Perc 生产快速降本，这一阶段关键设备完成进口替代。

复盘 Perc 时代，有两个关键时间节点：

①2015 年，Perc 完成商业化验证，正式进入扩产阶段，标志性事件就是 Perc 电池量产效率超过 BSF 瓶颈（20%）。2015-2017 年间，随着 Perc 技术进步，Perc 黑硅多晶、Perc 单晶电池量产效率陆续突破 20%，非硅成本下降，经济效益优势逐步显现；

②2018 年，Perc 迎来爆发期，新建产线已经基本全部采用 Perc 技术，单位设备投资额大幅下降。2018-2020 年，Perc 单 GW 设备投资额分别约 4.2、3.0、2.3 亿元，分别同比下降约 26%、29%、23%，已经具备明显成本优势。

类比异质结，经过行业实践，HJT 电池量产效率能够稳定超过 Perc 瓶颈 24%，我们认为，其规模化生产条件已经成熟，清晰的降本路径奠定爆发基础。

3 HJT 正处于大规模商业化前夕‍

规模化扩产条件成熟，HJT电池正进入量产效率24.5% 的时代。PERC 电池2020年新建成的产线效率普遍在22.5%以上，平均量产效率为22.8%，预计2021年量产效率会超过 23%，正不断逼近实验室效率（24%）。

从转化效率理论极限值来看，德国 ISFH 的研究结论是，PERC 与 HJT 电池效率极限分别为 24.5%、27.5%，PERC 电池量产效率提升空间有限，而 HJT 电池量产效率正不断刷新记录，2021 年以来，晋能M6 尺寸 HJT 量产线电池效率达到 24.7%；东方日升宣布 HJT 量产效率 24.55%；通威 2020 年报披露，HJT 中试线最高效率已达 25.18%；6 月份，华晟宣布量产线单批次平均效率达到 24.71%，单片最高效率达到 25.06%，刷新了 HJT 在 M6 尺寸，12BB 规格上光电转换效率的量产记录，首次突破 25%分水岭。

我们认为，HJT 已经通过量产验证，可以实现超过 24%的高效率，规模化扩产条件成熟。

HJT 电池爆发期将由降本效果决定：生产成本瓶颈正逐步突破，降本路径清晰。

根据 Solarzoom 测算，2020 年 HJT 电池生产成本为 0.9 元/W，其中包含硅片、浆料（主要为银浆）、靶材（主要为 TCO 镀膜环节所需的掺杂材料氧化铟锡 ITO）、设备折旧（按 10 年折旧计算）和其他部分，成本分别为 0.48、0.23、0.05、0.05、0.1 元/W，占比分别为 52.7%、25.3%、5.5%、5.5%、11%。相比于 PERC（0.72 元/W），HJT 电池生产成本仍高出 0.18 元/W，主要来自硅片、银浆和设备三个方面，未来进一步降低 HJT 生产成本也主要从这三个方面着手：

（1）银浆成本：工艺升级减少银浆耗量 低温银浆溢价降低。

日本京都 Elex 新一代低温银浆含银量已降至 50%以下，同时国内银浆品牌快速崛起，推动低温银浆国产化，HJT 生产成本下降趋势明显。目前银铜浆料的产品开发也在顺利进行，华晟预计采用的“SMBB 半片 银铜浆料”技术组合，将在 2022 年追平 PERC 成本。

（2）硅片成本：硅片薄型化 N 型硅片溢价降低。

异质结的特殊结构支持电池片向薄型化发展，降低硅料消耗；N 型硅片相对 P 型，存在约 8%的溢价，在 HJT 大规模推广过程中，上游供应链存在溢价的环节扩产意向更强，溢价将逐步降低。

（3）设备降本：HJT 电池生产设备投资额快速下降。

根据 TaiyangNews，早期 HJT 中试阶段（2017-2018）单 GW 设备投入在 10-20 亿元左右；根据中利集团、爱康科技非公开发行预案，2019-2020 年初 HJT 单 GW 设备投入已降至约 10 亿元水平；根据 2020 年 8 月华晟 500MW HJT 招标价格，推算单 GW 整线约 5.2 亿元；根据金刚玻璃 1.2GW 异质结电池&组件投资公告，8.3 亿总投资中设备约需 6.2 亿，剔除组件 0.7 亿/GW 投资，单 GW HJT 设备投资额已降至 4.4 亿。

4 分情景讨论 HJT 渗透率，商业化前景明朗‍

以渗透率为核心变量，我们分情景讨论 HJT 扩产与爆发。

渗透率提升速度的快慢，直接反映电池技术的发展阶段。我们的情景分析针对渗透率指标进行假设，分为：

（1）稳步扩产——2024 年 HJT 渗透率达到 30%，未来五年设备市场累计规模达到 487 亿元；

（2）蓄势腾飞——2023 年 HJT 渗透率达到 30%，未来五年设备市场累计规模达到 643 亿元；

（3）加速爆发——2022 年 HJT 渗透率达到 30%，未来五年设备市场累计规模达到 777 亿元。

其他核心假设如下：下游装机量：得益于新能源革命、2020 年中国光伏装机量超预期、产业链快速降本以及新技术突破多因素叠加，IHS Markit、彭博新能源等机构普遍上调未来光伏装机量预期。

国内方面，CPIA 认为，“十四五”期间我国年均装机将达到 70-90GW。

我们采用 CPIA 预测，对保守、乐观估计取中值，2021-2025 年，全球光伏装机量预 计分别为 160、202、238、269、302GW。

电池技术渗透率：

指下游装机量口径市场份额。渗透率提升的传导机制是-产业链降本（设备投资降本）→推动扩产→提高渗透率。我们假设，当渗透率达到 30%，意味着电池制造端进入产能爆发期，单 GW 设备投资额对应 2.7 亿元。

产能利用率：

根据电池技术生命周期模型，单一电池技术产能的利用率随着发展阶段的不同而变化。

从萌芽期开始，产能利用率逐步升高（因为随着渗透率提升，需求增加，产能将变得紧张），随后逐步降低（经过扩产爆发，产能充裕），再升高（扩产停止，市场转向对新技术的投入）。

我们假设，电池制造端进入产能爆发期时，产能利用率约为 80%。

HJT 即将进入扩产阶段：

我们判断，2021 年，HJT 相比于 PERC，已经具备发电增益优势（功率稳定）、BOS 成本优势（转换效率高），根据 2020 年各大电池厂 HJT 投资规划以及 2021 上半年投产情况，预计今年将有 10-20GW 产能投产；2022-2024 年，HJT 有望进入产能爆发期，相比于 PERC，具备全面优势（发电端—LCOE 低，制造端—设备成本、运营成本低）。

产业链利好不断，长期来看，景气度向上趋势不改，2022 年 HJT 扩产有望超预期。

①从光电转换效率角度来看，HJT 电池效率成果不断落地，商业化前景进一步明朗；

②从市场参与者角度看，晋能联合金辰加码 HJT 研发，金刚玻璃拟投资 1.2GW HJT 电池&组件产线，新玩家增多试水 HJT，促进产业链发展，市场学习曲线上升，试错成本降低；同时头部传统玩家积极融资扩产，晶科、阿特斯同一天申请科创板上市，拟分别融资 60、40 亿元，持续投入硅片、电池片、组件的扩产和新技术研发中；爱康泰兴基地 6GW HJT 电池项目已经开工建设；

③从产业链景气度角度看，近期硅料价格趋于稳定，市场预计硅料新建产能将在 21Q4-22Q4 期间集中释放，我们认为，供给矛盾缓解确定性强，促进产业链景气度长期向上，同时有助于设备企业订单落地。

5 行业公司

电池片核心设备企业：迈为股份、捷佳纬创、金辰股份；激光、硅片、组件设备龙头企业：帝尔激光、晶盛机电、奥特维。

6 风险提示 ‍

硅料、其他原材料价格持续上涨，压制中游扩产、下游装机；

新型高效电池技术商业化降本不及预期；

异质结电池量产光电转化效率提升不及预期。

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作者：华安证券 郭倩倩 范云浩

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