作者|獨角獸研究

上次對鋰電池進行了一次入門掃盲，今天接著這個主題，對光伏電池進行入門掃盲。為了可讀性，文章有些細節(jié)會簡化，如果邏輯有問題，煩請老司機們提供意見。

2017年的光伏市場可謂熱鬧非凡，全球光伏市場新增裝機將超過100GW，同比增長37%以上，中國光伏新增裝機超過50GW，同比增長超過45%，光伏龍頭隆基股份前三季度凈利潤同比增長104%，股價漲幅接近兩倍。不過，未來幾年光伏市場新增裝機量同比增速逐漸下滑是多數(shù)機構(gòu)的一致預(yù)期：IHS Markit預(yù)計2018年全球太陽能光伏發(fā)電裝機容量將再增加108GW，其中中國占到將近50%；國金證券預(yù)計2018年中國光伏市場新增裝機量達到60~70GW，相對樂觀。但是今天我們不對光伏市場做過多討論，而是將焦點放在光伏電池的發(fā)展上，因為光伏電池的效率、性價比是未來平價上網(wǎng)的關(guān)鍵因素，即使光伏整體市場可能存在波動，但更高效率、更高性價比的光伏電池總會有更多的新增市場。因此，我們有必要對光伏電池的各個概念進行梳理，以幫助新入投資者獲得相對清晰的了解。

一、分類

光伏電池實際上包括晶硅電池和薄膜電池，因為薄膜電池轉(zhuǎn)換效率較低，不適合大規(guī)模發(fā)展，所以目前大部分光伏電池都是晶硅電池，今天我們也是討論晶硅光伏電池，簡稱光伏電池。

光伏電池的分類緯度主要有三個，一是單晶和多晶，二是P型和N型，三是電池技術(shù)（主要包括PERC、PERT，PERL，IBC），下面我們一個個來解決。

1）單晶和多晶

單晶和多晶實際上都是由多晶硅料制成的，就是具體的結(jié)構(gòu)不一樣，然后表現(xiàn)在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)不一樣，我們只要記得，在同樣的技術(shù)條件下，單晶電池的轉(zhuǎn)換效率比多晶高，只是在具體產(chǎn)業(yè)化過程中，由于技術(shù)跟進、成本等原因，多晶加上某些電池技術(shù)后會比單晶有性價比。

由于成本的下降，單晶電池快速提高了市場份額。近兩年隨著單晶爐技術(shù)和長晶工藝的發(fā)展，一臺單晶爐每月的產(chǎn)量由五年前500kg/月提升到現(xiàn)在的2.7噸/月，預(yù)計今年某些龍頭企業(yè)可以將產(chǎn)量提高到3.1噸/月；此外，由于單晶硅棒內(nèi)部晶格序列一致，使用金剛線切割技術(shù)減少了耗材使用量并增加了單位出片量，而多晶硅在這方面的改進不明顯。目前單晶硅棒的長晶成本已經(jīng)由幾年前的100多元/kg下降到42元/kg(隆基股份水平)，明年可進一步優(yōu)化到35元/kg。2017年單晶電池的市場份額已經(jīng)超過30%，2018年預(yù)計會接近50%。

2）P型和N型

簡化來說，在純硅中摻入硼，就叫P型；在純硅中摻入磷，就叫N型。P型硅片的優(yōu)點是，因為硼與硅分凝系數(shù)相當，分散均勻度容易控制，所以制作工藝簡單、成本低，而N型硅片摻磷元素，磷與硅相溶性差，拉棒時磷會分布不均。目前光伏行業(yè)主流產(chǎn)品是P型硅片，因為P型硅片有較好的抗宇宙射線輻照能力，而太陽能電池原本是從空間航空器應(yīng)用演化過來的，制作工藝已經(jīng)成熟簡單，成本較低，所以就一直沿用到地面光伏電池上。

但是，P型硅片太陽能電池的最高效率有其固有瓶頸，而N型硅片因為少子壽命大，電池效率可以做得更高，再加上地面應(yīng)用并不存在宇宙射線輻照的問題，這幾年技術(shù)的進步已經(jīng)把原來困擾N型硅片電池的發(fā)射結(jié)濃度分布、均勻性、表面鈍化等難題解決，而且P型和N型單晶硅的生產(chǎn)制備沒有本質(zhì)區(qū)別，在離子注入設(shè)備國產(chǎn)化、并配上退火、清洗及氧化等工藝后，N型電池的成本正在向P型靠攏，特別是當更多企業(yè)認可并擴大生產(chǎn)規(guī)模時，兩者之間的生產(chǎn)成本會越來越接近。

3）電池技術(shù)PERC、PERT、PERL、IBC

PERC（PassivatedEmitter Rear Contact ），“鈍化發(fā)射極及背局域接觸”，即常規(guī)電池基礎(chǔ)上在背面做一層氧化鋁+氮化硅，然后再激光開膜，開膜部分要用到專用的鋁漿。

PERT（PassivatedEmitterRearTotally-diffused），“發(fā)射結(jié)鈍化背面全部擴散”，其結(jié)構(gòu)特點是背表面擴散全覆蓋，目的是降低電池的背面接觸電阻和復(fù)合速率。

PERL（PassivatedEmitterRearLocally-diffused），“發(fā)射結(jié)鈍化背面局部擴散”，其結(jié)構(gòu)特點是背面局部接觸處重摻雜以降低電池背面局部接觸區(qū)域的接觸電阻和復(fù)合速率。

IBC（InterdigitatedBackContact），“叉指狀背接觸”，指的是把基底與發(fā)射區(qū)的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，這樣設(shè)計后就不用考慮對電池光學(xué)方面的影響，可以更加專注于電池電性能的提高。

PERC主要用在P型電池上；PERT、PERL、IBC主要應(yīng)用在N型電池上，其中PERT/PERL技術(shù)由于相對比較簡單的電池結(jié)構(gòu)，且與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)有比較好的兼容性，所以它們的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該會在IBC技術(shù)之前。

二、趨勢

光伏電池的種類就是由以上三個維度進行組合而成，由于在技術(shù)成熟、條件相同的情況下，單晶會比多晶更有效率，所以從目前行內(nèi)企業(yè)的布局看，未來幾年趨勢比較明顯的光伏電池種類是P型單晶PERC電池、N型單晶電池（PERT、PERL、IBC都可能用到），部分產(chǎn)業(yè)專家的觀點是，未來3年內(nèi)將以P型單晶PERC電池為主要趨勢，N型單晶電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘯鄬ν?-3年。

1）在第一部分提到“具體產(chǎn)業(yè)化過程中，由于技術(shù)跟進、成本等原因，多晶加上某些電池技術(shù)后會比單晶有性價比”，但是一旦技術(shù)和成本跟上后，單晶性價比就出來了，所以長期來看，單晶替代多晶的趨勢比較確定。

同樣是使用PERC電池技術(shù)疊加于單晶硅片和多晶硅片，PERC+單晶硅片可以帶來1.2%的效率提升，而PERC+多晶硅片目前只能帶來0.8%的效率提升，以晶澳太陽能為例，其多晶+干法黑硅+perc的60片電池組件最高功率能做到290W，而單晶+perc組件功率可以做到305W。

從整個光伏電站建設(shè)成本來看，近些年隨著組件價格的不斷下滑，電站建設(shè)的BOS成本占比越來越高（BOS成本指的是在電站建設(shè)過程中的運輸、安裝、土地、支架、線纜、設(shè)計、入網(wǎng)等成本），所以1W裝機容量要分攤越來越多的間接費用，這就使得高功率組件更容易得到市場青睞，因為可以更有效地攤銷BOS成本，比如“270W的多晶標準組件”的單瓦BOS成本就比“315W的PERC單晶半片組件”高出近0.559元。

2）PERC技術(shù)早就在1984年誕生、2012年開發(fā)成功，于2014年開始推向市場，2016年在領(lǐng)跑者項目的推動下得到大面積推廣。目前從部分企業(yè)公布的數(shù)據(jù)來看，晶科能源P型多晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率達22.04%，P型單晶PERC電池效率最新紀錄達23.45%，隆基P型單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率達到23.26%，說明P型PERC電池的轉(zhuǎn)換效率已足夠滿足2017年“領(lǐng)跑者”指標（多晶硅電池和組件轉(zhuǎn)換效率分別達到19.5%和17%以上，單晶硅電池和組件轉(zhuǎn)換效率分別達到21%和18%以上）。

在隆基樂葉、尚德、天合光能等主流光伏公司的推動下，2017 年P(guān)ERC電池已經(jīng)明確成為行業(yè)技術(shù)升級的主流技術(shù)。據(jù)PV InfoLink統(tǒng)計，2017年P(guān)ERC電池產(chǎn)能由2016年底的15GW提升到近34GW，PERC組件產(chǎn)量達9.5GW左右，2018年P(guān)ERC技術(shù)將逐漸成為產(chǎn)線標配，而且未來幾年內(nèi)仍將是市場主流。隆基自己的預(yù)測是，P型單晶PERC產(chǎn)品市占率將在2020年接近50%。

3）N型電池的轉(zhuǎn)換效率比P型電池高，比如德國Fraunhofer利用Topcon技術(shù)制備的N型PERT電池轉(zhuǎn)化效率達25.1%，美國SUNPOWER公司N型IBC電池的實驗室最高轉(zhuǎn)換效率是25%，多家公司量產(chǎn)的平均效率也都超過了21%。此外，N型電池相對P型電池還有以下優(yōu)勢：

1、應(yīng)用在雙面電池上時，N型電池的背面轉(zhuǎn)換效率可以達到正面的80%以上，而 P型目前只能達到65%；

2、P型電池的光致衰減率為2-10%，而N型在整個生命周期內(nèi)無光致衰減，在有效保證光伏電站發(fā)電量的同時，也帶來了2-10%的發(fā)電量增益；

3、P型電池的溫度系數(shù)為0.42%，而N型為0.38%，更低的溫度系數(shù)帶來1.5%以上的發(fā)電量增益；4、和P型電池相比，N型有更好的弱光響應(yīng)，光伏電站在上午更早啟動發(fā)電，下午更晚發(fā)電，有效增加光伏電站的發(fā)電量；

N型目前的劣勢是成本高，主要是在硅片、銀漿和制造工藝上。不過，從發(fā)展趨勢來看，成本較低的可能性還是挺大。在硅片上，因為N型硅片制作過程中成本并沒有增加，只是目前使用的用戶不夠多，規(guī)?；?yīng)小所以成本高；此外，N型硅片可以做的更薄，而P型的硅片太薄則會犧牲效率。因此，將來N型的硅片價格會和P型接近。在銀漿方面，N型雙面電池的銀漿消耗比較大，但是通過多主柵技術(shù)可以大幅度降低銀漿的使用量，預(yù)計跟P型電池的銀漿量差值會越來越小。N型另一個問題是，目前P型已經(jīng)有完備的檢測體系，而N型還缺乏一個大家普遍接受的衡量和檢測的標準。

雖然N型電池成本稍高，但同樣效率也更高，只要N型效率比P型高0.5%，電池端的成本差異就可以忽略，而組件端成本會更低。根據(jù)多家研究機構(gòu)（IHS、VDMA及ITRPV）預(yù)計，到2027年，N型電池的市場份額將從目前的5%增至55%。

三、公司

P型單晶PERC光伏電池路線的代表是隆基股份，其已經(jīng)計劃在2018年6月底，將所有電池產(chǎn)線全部升級為PERC電池產(chǎn)線，到2018年下半年將擁有3.5-4GW的自主PERC電池產(chǎn)能，加上外部戰(zhàn)略合作等，將共擁有約8GW的PERC電池產(chǎn)能。N型單晶光伏電池路線的代表是中來股份，公司“年產(chǎn)2.1GW N型單晶雙面太陽能電池項目”預(yù)計2018年底全部建成投產(chǎn)，到時公司將成為全球最大的N型單晶雙面電池規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)。由于隆基股份的市場預(yù)期比較一致，而光伏電池是中來股份新增業(yè)務(wù)，所以今天主要討論中來股份。

中來股份的機會：

1）中來股份的N型雙面單晶電池正面效率達到21.3%，背面效率達到19%，并通過了各項嚴苛測試及認證，如TUV萊茵IEC61215及IEC61730產(chǎn)品認證、TUV南德96小時雙85抗PID測試等，由于TUV NORD是全球最大的技術(shù)咨詢服務(wù)機構(gòu)之一，是IECRE檢驗認證機構(gòu)，在光伏電站領(lǐng)域頒發(fā)IECRE（國際電工委員會可再生能源設(shè)備認證互認體系）認證證書，因此中來股份N型雙面單晶電池的技術(shù)可靠性還是比較大（公司下一步計劃發(fā)展topcon技術(shù)，正面效率預(yù)計能提升到22.5%-23%）。

2）中來股份N型電池已經(jīng)有訂單，公司與江蘇中軍金控新能源有限公司簽署了“600MWp光伏并網(wǎng)電站項目光伏組件設(shè)備采購合同”， 標的為N 型雙面315W單晶組件，合同金額總計為人民幣20.28億元。隆基股份與中來股份于2016年5月23日簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，協(xié)議內(nèi)容有一條是隆基股份承諾2016-2018年采購中來股份生產(chǎn)的50%以上的單晶電池片用于組件生產(chǎn)，具體單晶電池片的采購數(shù)量及價格根據(jù)市場情況確定。根據(jù)業(yè)績報告提供的數(shù)據(jù)，公司電池和組件的單價是195萬／MW，毛利率是9%，如果2.1GW的N型電池項目全部達成銷售，將實現(xiàn)41億的收入，而公司傳統(tǒng)背膜業(yè)務(wù)2016年的營收才接近14億。如果再往更長期看，中來股份已經(jīng)跟衢州市、中建投資本在籌劃建設(shè)年產(chǎn)10GW N型單晶IBC雙面太陽能電池生產(chǎn)基地，計劃投資總額200億元人民幣，項目全部建成后，可實現(xiàn)年產(chǎn)值300億元人民幣，其中一期建設(shè)3GW，計劃在2017年底前開工建設(shè)，投資約60億元人民幣，開工后18個月內(nèi)建設(shè)完成。因此，如果N型電池在未來幾年得到市場認可并大規(guī)模使用，中來股份的營收將上升幾個級別，具備想象空間。

中來股份的問題：

主要就是N型電池產(chǎn)能建設(shè)慢于預(yù)期：公司2.1GW N型單晶雙面太陽能電池項目的募集資金剛剛到位，產(chǎn)能釋放預(yù)計今年底完成；3GW N型單晶IBC雙面太陽能電池本來計劃是2017年底動工，但是現(xiàn)在變成還處于前期準備工作，具體時間不定。

（注：本文對光伏電池的討論省去了單雙面電池、半片技術(shù)等概念，原因是這些因素并沒有對光伏電池路線起到關(guān)鍵決定作用，它們都是可以疊加到本文提到的三種分類上）

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