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光伏产业链全面解析

上游产业链
光伏的上游产业链指的是光伏原材料的加工,包括金属硅——多晶硅——硅片——银浆——PET基膜——氟膜。

1.1金属硅

金属硅是用大自然界蕴藏极为丰富的硅石来冶炼的。硅石的成分是二氧化硅,也叫石英,纯些的就是水晶。从硅石到硅本质上是一个还原过程,因此还要用到还原剂碳,碳有直接用煤炭的,也有用木炭和焦炭的,近期光伏则主要用的是石油焦,原因其杂质较纯。

金属硅出来之后,原料链按照不同的路线开始分叉。目前主流的技术路线是晶体硅的路线,而薄膜硅是另外一条路线。

1.1.2晶体硅路线

晶体硅光伏电池路线,是从金属硅开始,得到更纯的太阳能级的多晶硅,然后制作成电池的路线。对于从金属硅到多晶硅的提纯,分为两个主流路线,一个是化学法,另外一个方法,是物理法。

化学法的纯度较高,但能耗和成本也较高,污染处理成本较大。物理法电耗低,成本低,无污染,但目前的纯度还比西门子略低一些。但生产光伏电池已经不存在问题了。

1.1.3薄膜硅路线

薄膜硅的源头也是采用金属硅,先制成硅烷气,然后通过气相沉积技术在薄膜衬底上形成非晶硅薄膜,之后制作PN结,形成薄膜电池组件。

除了用硅作为薄膜外,还有用碲化镉、砷化镓、和铜铟镓硒(CIGS)等材料作为原料的。由于大自然所蕴含的所有元素中,硅占了四分之一多(27%),另外氧占了42%,因此,其余的元素很少。尤其是碲、镉、镓、铟等,都是电子行业和航天产业的极其宝贵的元素。

全球金属硅最大龙头合盛硅业。根据硅业分会数据,2018年合盛硅业金属硅产量60.5万吨,国内市占率25.21%。公司拥有73万吨工业硅产能位居全球第一,56万吨有机硅产能居国内第一。公司抓住政策机遇期在新疆建立一体化生产基地,测算公司工业硅成本相比行业平均水平有约2000元/吨优势,有机硅成本有超过1000元/吨优势。

1.2多晶硅

多晶硅按照产品纯度的不同,可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级别多晶硅、及电子级别多晶硅。用于光伏生产的是太阳能级多晶硅,一般纯度在 6N~9N 之间。电子级别的多晶硅对于产品纯度要求更高,一般要求 9N 以上,应用于电力电子上的硅材料纯度要求更高,通常要求纯度达到 11N 以上。

太阳能级多晶硅处于晶硅光伏产业的上游环节,多晶硅料经过融化铸锭或者拉晶切片后,可分别做成多晶硅片和单晶硅片,进而用于制造晶硅电池。电池片制得后,就是组件封装。组件封装其实也包括许多材料,如白玻璃,EVA等,但那些属于辅料,将在后面叙述。

全球多晶硅需求增长:光伏发电优势促进硅料需求(2020-2025):光伏产业链成本不断降低,全球将陆续实现光伏平价发电和能源替代,光伏装机将快速增长。预计2025年装机容量达到约350GW,年复合增长率超20%。届时年硅料需求将达到约110万吨。未来对多晶硅纯度的要求越来越高(光伏级和电子级)。

未来对多晶硅纯度的要求越来越高(光伏级和电子级)

国内多晶硅产能产量提高,市场份额持续攀升。根据中国光伏行业协会数据,2019年,全球多晶硅产能 65.5 万吨,产量 50.8 万吨,我国多晶硅产能 46.6 万吨,产量 34.2 万吨,同比分别增长 20.4%和 32.0%,国内多晶硅产能和产量占比分别达到 69.0%和 67.3%。2019 年全球生产规模前十大企业中,中国企业多达 7 家。

通威股份 2020 年 2 月发布扩产计划,进一步巩固和强化核心竞争力。

多晶硅精馏提纯大型化——行业发展必然趋势!塔径增大,能耗大幅下降,提纯质量还要不断提升。多晶硅概念上升公司如下图所示:

1.3硅片

硅料拉成硅棒再切成片,就是硅片。

硅片的技术路线,是尺寸升级。总体来说,硅片的尺寸是越做越大的。

关于硅片的尺寸之争早在五年前便已开始。2015年,隆基与中环联手定制M2尺寸标准,这也是当前的主流尺寸,边长156.75mm,对角线长度为210mm,每张硅片的面积是24432平方毫米,市场占有率在80%左右。

2018年开始,各路玩家纷纷发布157mm、158.75mm、161mm、163mm、166mm、180+mm、210mm等不同尺寸的硅片。

2018年,晶科能源推出边长为158.75mm的G1方形单晶硅片,比M2硅片面积大3.14%。

此后,隆基股份M6尺寸的新产品横空出世,其边长为166mm、对角线直径为223,硅片面积为27412平方毫米,比M2尺寸大12.20%。166硅片充分照顾了2019年之前的硅片、电池、组件老产能的兼容能力,硅片、电池、组件改造成本最低,可以说166对老产能来说是最优的硅片尺寸,最容易大量推广,市场占有率的大幅提升便可证明。

2019年8月16日,中环股份将半导体技术应用于光伏产业,首发边长为210mm的M12大尺寸硅片,硅片面积达到了44092平方毫米,比当前常规产品M2大80.47%,引领光伏行业迈入大尺寸新阶段。

大尺寸硅片是行业降本增效潮流下的最佳选择。然而,由于企业采用的硅片尺寸不统一,造成光伏产业链包括硅片、电池到组件以及玻璃等辅材的制造成本急剧上升。

不难发现,硅片的尺寸一直在增加,原因在于大尺寸硅片在硅片端降低单位长晶成本,在电池、组件、系统环节摊薄单瓦非硅成本,经济效益显著。所以,硅片大尺寸发展成为必然。

182硅片阵营主要以隆基、晶科、晶澳、阿特斯、江苏润阳悦达、江苏中宇光伏、潞安太阳能这七家为代表,他们共同倡导建立182mm*182mm的光伏硅片标准(M10),将182mm×182mm硅片尺寸作为研发下一代硅片、电池、组件产品的标准尺寸。

182硅片在一定程度上照顾了硅片、电池、组件产线的兼容能力,降本增效的能力比166硅片强。对组件企业来说,相对210毫米而言,182毫米的硅片、尺寸池在市场上更容易购买。

210硅片则以中环为代表,210硅片降本增效能力最强,全面兼容未来光伏技术,无论是N型电池技术,还是和钙钛矿叠加,未来都以210为标准。另外平价上网的压力将两者的差异明显放大,倒逼客户选择度电成本最低的产品。

所以短期看,210硅片大规模的产业化应用暂时无法实现。210尺寸硅片大通量带来的好处是无法逆转的历史潮流。反观182硅片,尽管兼容当前产业链各环节实际情况,却又不得不为1年后缺乏竞争力而担忧,尤其是电池产能的投资不可能在1年内回收。

中环股份作为210系硅片的行业先行者,具有明显的技术优势,未来将随着大硅片的广泛应用有望带领推动光伏行业新一轮的革新浪潮。目前中环股份在呼和浩特的单晶晶体产能已突破30GW,未来五期项目建设达产后,产能将突破55GW,正在建设的五期项目全部为210尺寸硅片产能,达产后将大幅提升公司业绩,巩固公司龙头地位。

多家企业露出头角,爱旭科技、东方日升、通威借助于210,有望重新分配市场。爱旭科技计划在2022年完成45GW的电池产能,占据全球20%的市场份额,而东方日升也不甘落后,大幅投资210组件生产线。通威也毫不犹豫地选择了投资210边长的12寸直径的设备。

传统的单晶硅片巨头2020年产能规模大幅扩张,预计三家头部公司2020年底的合计产能规模接近 150GW,晶澳又计划在曲靖经济技术开发区建设 20GW 单晶拉棒及切片项目。

随着参与者的增加以及单晶硅片产能的大幅扩张,预计后续硅片供需趋于宽松,硅片价格大幅下降,盈利水平也呈现明显调整。

1.4银浆

光伏银浆是光伏电池的核心辅料,成本占比在10%-11%,而新一代HIT电池,光伏银浆成本占比达到24%,光伏银浆的重要性逐步提升。券商研报认为,三大因素推动银浆市场或逐步扩大:内外政策支持,光伏行业存成长空间,银浆整体消耗量或将上升;光伏行业规模提升,拉动光伏银奖需求;HIT电池渗透率提高,单片电池低温银浆消耗量是Perc电池高温银浆消耗量的2.63倍。预计2025年银浆行业市场空间将达到210亿元,较2019年增长118%。在国产替代加速的助推下,银浆行业格局或将加速调整,国内银浆龙头有望跻身全球市场。

苏州固锝(002079)子公司苏州晶银新材为国内银浆行业龙头,已实现HIT电池用低温银浆量产,已向包括通威在内的国内外光伏厂商供货,预计2020年产能将达到500吨,低温银浆产能可达150吨;

帝科股份(300842)是目前国内光伏银浆市占率较高企业之一,目前拥有高温银浆产能367吨,预计募投项目达产后提升到500吨,且已涉足低温银浆领域,已开始给通威供样试产。

1.5PET基膜

PET 基膜为光电产业链前端最为重要的战略材料之一。PET 基膜是聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物经双向拉伸制成的薄膜,因需满足高透光率、低雾度、高亮度等性能要求,是聚酯薄膜行业中技术壁垒较高的领域。在 PET 基膜表面涂覆各种功能性涂层,再通过电晕处理、防紫外处理、防静电处理、硬化处理等便可得到等各类光学型 PET 薄膜,可以改变光波传播的特性,包括反射、增透、滤光、保护、偏振、分光和相位等,满足各种类型的光电显示需求。

PET 基膜满足光电显示性能的要求,在 LCD 等领域应用广泛。光学型 PET 薄膜是通过在 PET 基膜表面涂覆各种功能性涂层所得。根据涂层所起的作用不同,可具体分为保护膜、离型膜、增亮膜、扩散膜、位相差膜、防眩光膜等。在液晶显示领域,PET 膜广泛用于液晶显示模组的各个组件,背光模组中的扩散膜、增亮膜和反射膜,偏光片中的离型膜、保护膜和位相差膜,彩色滤光片中的 ITO 导电膜,以及 MLCC 中的离型膜都使用 PET 基膜作为基础材料。

PET 基膜位于产业链的核心地位,其上游是石化行业,下游是基于光学膜加工的电子、光学、能源等应用领域。从上游来看,PET 基膜的主要原材料为聚酯切片,从下游看,PET 基膜广泛应用于各种光学膜,其中主要应用于 LCD 光学领域。

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