2020光伏设备投资攻略
事情正在起变化，有人欢喜有人忧。
从全球看，即使偶有波折，但较高的性价比为光伏发展提供了有力的支持，根据可再生能源署（IRENA）给出的发展路线图预测，到 2050 年光伏的全球总装机量将达到 8519GW，占所有能源的比重超过 40%，成为最主要的发电形式。
2020年开年至今，虽有疫情影响，但“出乎意料”，大量企业“逆势”扩产。可以说，“1GW级”的投资在巨头的眼中只能算是小打小闹，很多巨头的扩张规模都以5GW、10GW计，投资规模更是以数十、上百亿计。黑鹰光伏此前曾详细统计发现，上半年光伏领域的新产能投资超过1200亿元。
在光伏步入平价上网的前夜，整个产业进入扩产周期，在光伏企业密集扩产背景下，光伏设备商迎来了新的发展黄金期。本文是2020年光伏设备投资机遇解析与精要。特别申明，此文意在为读者提供参考视角，并不做为投资建议。
一.单晶替代多晶，硅片大规模扩产，单晶炉投资空间较大
由于单晶硅片在各方面性能上优于多晶硅片，且转换效率处于领先位置。行业内对单晶硅片的需求逐步增大，单晶份额持续扩大使得龙头企业隆基股份近年来开始大规模、高频率的扩产投资，进而推动硅棒和硅片的扩产潮。按各企业的产能规划，预计 2020年新增产能超过 50GW，其中隆基新增 25GW，中环新增 20GW，其他新增 5GW，未来两年扩产规模仍将持续增加。
（一）单晶炉市场空间较大
单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备，是硅棒生产的最主要设备。从单位产能设备的价值来看，单晶炉的市场空间是所有硅片生产设备中最大的，按照目前扩产情况估算，50GW 的扩产规模、单晶炉投资额约为 2 亿元/GW，未来三年单晶炉的年均市场规模将超过 100 亿元。
单晶炉结构简图
单晶炉大型化趋势形成，单炉投料量大幅增加。近年来，随着坩埚制作工艺和拉棒技术的提高以及单晶炉的设计优化，单晶炉的单炉投料量迅速提升，生产效率大幅提高。根据 CPIA 数据，目前业内先进的单晶炉投料量已经达到 1600kg 左右。
（图表资料来源：CPIA）
目前国内单晶炉市场呈现大连连城和晶盛机电的双寡头格局。大连连城作为隆基股份的独家供应商，具有较强的业绩基础；而晶盛机电的技术水平和产品质量在行业内处于领先地位。
（二）薄片化降低硅耗，综合成本继续下降
根据 ITRPV 数据，硅片成本大约占电池片价格的 52%，行业对硅片生产成本的下降有较高的需求。未来切片机将通过降低硅片厚度、切割损失以及提升回收利用率等方式持续降低单位硅耗，来达到降低生产成本的目的。
根据 CPIA 数据，行业单晶硅片的平均厚度已由 2017 年的 185μm 降至 2019 年的 175μm 左右，薄片化技术的推进使得单片硅耗逐步下降，据 ITRPV 预计，到 2029 年 M2 单晶硅片的单片硅耗有望低于13g，较目前下降近 13%。技术的不断革新加快了切片机的更新换代频率，因此，未来切片机市场也将有较大需求，按 4000 万元/GW 的设备投资额测算，预计未来三年将有近百亿的市场规模。
(图片数据来源：ITRPV）
上机数控作为国内切片机龙头，通过逐步缩小与国外先进企业的差距，市场占有率稳步提升，在未来切片技术高速革新的背景下，上机数控有望出现高速发展期。下图为上机数控金刚线切片机：
二.电池片 — 设备投资额最大的环节
我国电池片产量占全球市场份额超过七成，是最大生产国。产量的提高叠加技术革新速度加快共同促进了电池片企业加速扩产，相关设备生产商将充分收益。
（素材来源：国家统计局，万联证券研究所）
光伏电池有众多不同的技术路线，按材质不同可分为晶硅电池和薄膜电池，近年来，晶硅电池成为行业主流趋势而薄膜电池应用范围逐步缩小。
在晶硅电池里又有许多不同的技术路线，如 Al-BSF（铝背场电池）、PERC（发射极钝化和背面接触）技术、TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）和 HJT（具有本征非晶层的异质结）技术等。目前 PERC 已经取代 AL-BSF 成为主流，HJT 未来前景广阔，根据 ITRPV 预测，到 2029 年 PERC 技术占比将超过 70%，异质结占比超过 15%。
（素材来源：ITRPV，万联证券研究所）
从生产流程上来看，PERC 工艺最为复杂，HJT 环节最少。但 PERC 技术可以在原有 BSF生产线的基础上通过增加沉积设备和激光开槽设备来实现，然而由于 HJT 技术对清洁度要求更为苛刻，并且要进行多层镀膜，因此从技术难度的角度来看，PERC 技术较为容易实现。此外，由于 PERC 技术目前成熟度较高，单位产能的投资额相较于 HJT技术也有明显的优势。
1、PERC技术正当时，PECVD和激光设备商受益
从现有技术成熟度和转换效率来看，PERC 技术是性价比最高的技术路线，根据 CPIA《中国光伏产业发展路线图(2019 年版)》数据，2019 年 PERC 产线的平均投资成本已经降至 3.03 亿元/GW，同比下降 27.86%，降幅远超去年路线图的预期。
PERC 技术的性价比显著，并且在当前效率基础上还有向上空间，因此国内各电池厂纷纷大力投资扩大 PERC 产能。根据 PV InfoLink 数据，2019 年单晶 PERC 电池产能将达到 116GW，而据 Energy Trend 统计，预计 2019 年前 15 家电池厂的 PERC 产能就将超过 100GW，未来几年全球 PERC 产能将持续高速增长。
由于 PERC 需要在背面沉积氧化铝镀膜并增加激光开槽的流程，因此在扩产能过程中相关 PECVD 和激光设备企业将充分受益。
2、 PERC+通过技改实现，经济性优势凸显
从目前的技术路线情况来看，PERC 已经成为 P 型电池的绝对主流技术，近年来，对PERC 技术的改进提升也在持续进行，PERC+的时代已经来临。
PERC+SE（选择性发射极）技术，通过在金属栅线与硅片接触部位进行高浓度掺杂，在电极外进行低浓度掺杂，降低了接触电阻并提高了少子寿命。通过在 PERC 产线上增加掺杂用激光设备便可实现 0.3%的效率提升，性价比极高。
（资料来源：光伏测试网，万联证券研究所）
PERT（钝化发射极背表面全扩散）电池，是典型的双面太阳能电池并且能够兼容 N 型硅片，能在 PERC 产线基础上提高较大效率。通过背面扩散形成背场，PERT 电池能够实现背面的效率增益。然而，与双面 P 型 PERC 技术相比，PERT 技术并没有效率或成本上的优势，因此目前业内对于 PERT 的投资较少。
TOPCon（隧道穿越氧化层背面接触）技术，是在电池背面制备一层超薄的二氧化硅和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者形成的钝化层能够很大程度上降低背面复合，从而提升 N 型电池的效率。TOPCon 仅需在 PERT 的基础上增加 LPCVD（低压化学气相沉积）设备便可实现，性价比较高，预计未来将占有有一定量的市场。
3、异质结前景广阔，静待设备国产化
异质结电池最早由日本三洋公司在 1990 年开发，是通过晶体硅基板和非晶体硅薄膜混合制成的太阳能电池，在钝化效果、稳定性、转化效率、迁移率以及能量损耗方面较其他技术路线均有一定优势。
异质结电池的工艺技术难度虽然较高，但流程较为简洁，大体上分为四步。第一步，与常规电池相似，通过刻蚀去除硅片表面的损伤层，然后进行制绒处理；第二步，在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜，然后在硅片两侧沉积极性相反的掺杂非晶硅薄膜；第三步，在两侧镀上透明氧化物导电薄膜；第四步，进行丝网印刷。
在整个生产流程中，丝网印刷与传统技术路线的差别并不大，而前面三步的差异较大，技术上也有较大的难度。
（一）制绒清洗
由于 HJT 电池的工艺要求较高，因此制绒清洗流程也较为严苛。目前业内主流的两种清洗流程为 RCA 清洗和臭氧清洗。RCA 清洗金属杂质含量较低，但引入氨水会增加表面粗糙程度并且成本较高；臭氧清洗能够获得较为平滑的表面成本也较低，但衬底表
面会残留较多金属杂质。
（二）非晶硅沉积
对于非晶硅膜层的沉积，技术上主要分为 HWCVD（Cat-CVD）（热丝化学气相沉积）和 PECVD（等离子体增强化学气相沉积），其中 PECVD 又分为动态和静态两种技术路线。目前来看，主流的技术主要集中在 PECVD，只有少数厂商生产 HWCVD 设备，如日本的爱发科。
在动态和静态 PECVD 的对比上，由于动态 PECVD 的工艺时间减少了 70%，因此动态PECVD 在成本控制上要优于静态 PECVD。此外，因为等离子体处于持续工作状态，较为稳定，所以动态 PECVD 的薄膜质量也要优于静态 PECVD。
（来源：迅立光电，万联证券研究所）
（三） TCO（透明导电氧化膜）镀膜
HJT 电池的 TCO 薄膜沉积主要有两种方法，RPD（反应等离子体）和 PVD（物理气相沉积）。RDP 工艺相较于 PVD 对硅衬底轰击较小，镀膜质量和效率均较高，然而由于其核心配件和靶材 IWO（氧化铟掺钨）被日本住友重工垄断，因此 RPD 的成本较 PVD 要高出许多。
从目前的情况来看，PVD 路线的成本优势使得其市场份额要高于 RPD 路线。但是，捷佳伟创已经获得了住友在中国的独家授权，随着 RPD 国产化推进以及靶材的替代，RPD 的优势将逐步凸显，未来更看好 RPD 和 PVD 一体的设备前景。
（四）丝网印刷
HJT 的丝网印刷环节与传统工艺差别并不大，均采用普通的钢丝复合网，只是在细栅线条数上会有一定差异。
（五）与PERC相比，HJT经济性仍不足
由于目前异质结产线多采用进口设备，异质结单位产能投资额仍然处于较高水平，目前主要处于中试线阶段。根据某代表性企业公告，目前纯进口设备的异质结产线单 GW 投资额约为 10 亿元，远高于 2.5 亿元/GW 左右的 PERC 产线设备投资额，而单晶 PERC电池目前效率最高已经突破 23%，仅低于异质结 1%左右，用 4 倍的投资额换取 1%的效率提升尚不具备经济性。
异质结技术的进一步普及仍需要设备价格的大幅下降。根据东方日升的数据，PECVD占所有设备投资额比例最高，达到 40%-50%，因此未来 PECVD 的降本任务将是 HJT 技术推广普及的关键。
（六）降本主要依靠国产替代
若各设备国产化顺利，异质结设备成本将大幅下降，按照目前各企业情况，预计单 GW全国产设备投资额将降至 5 亿元/GW 附近，HJT 技术的经济性将逐步显现。
此外，目前异质结单设备的产能仍以 100MW/条线为主，未来通过大硅片等措施提升单设备产能，设备成本有望进一步摊薄。目前异质结设备各环节技术路线众多，未来随着产业成熟度提高，最优技术路线逐步确定，设备成本仍将有一定的下降空间。
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来源：黑鹰光伏；资讯鸽商业情报
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