轉載自行研君      

       隨著平價時代的到來，國內外光伏裝機有望進入上行空間。2020 年，全 球和我國光伏新增裝機量達 130 和 48.2GW，同增 13.1%和 60.1%，其 中我國集中式和分布式光伏電站新增裝機量分別為 32.68 和 15.52GW。2020 年，全球光伏新增裝機中，美國依舊保持全球第二大裝機市場，越 南則從第五名躍居成為全球第三大裝機市場，印度市場受影響下降明 顯。在樂觀情況下，預計 2021 年我國和全球光伏新增裝機需求將達到 65 和 170GW。

      大尺寸和薄片化為硅片帶來了新的技術方向，我們預計 2021 年全球單 晶硅片設備總空間為 203.98 億元。隨著金剛線切割技術的運用，單晶硅 片市場占比逐年提升，預計到 2022 年將達 80%。作為單晶硅片，2020 年以來隆基股份和中環(huán)股份均有擴產(chǎn)規(guī)劃，其中隆基股份宣布 了 5 項單晶硅棒和硅片的擴產(chǎn)項目，總擴產(chǎn)規(guī)模達 70GW，而中環(huán)股份則 預計在今年 3 月中下旬開始 50GW 的 G12 單晶硅材料智能工廠的建設， 年底前開始投產(chǎn)。未來硅片的發(fā)展方向為“提效降本”，其中 N 型硅助力 提效，大尺寸和薄片化利于降本。根據(jù) CPIA 分析，預計 2021 年 M10 和 G12 合計市占率將占據(jù)半壁江山，此后成為市場主流。我們預計 2021- 2023 年全球硅片設備空間為 203.98、232.21 和 310.61 億元。

      隨著異質結降本增效的逐漸推進，電池片設備空間有望迎來進一步擴大， 我們預計 2021 年全球電池片設備空間為 194.67 億元。電池片技術經(jīng) 歷了開始的鋁背場，到當下主流的 PERC，未來的發(fā)展方向在于轉換效率 更高的 TOPCon 和異質結。目前 TOPCon 平均量產(chǎn)效率在 22.5%-23%， 較高量產(chǎn)效率和轉換效率達 24.5%和 24.9%。已有隆基股份、晶澳科技、 中來股份等公司入局。HJT 中試線平均量產(chǎn)效率普遍在 24%左右， 效率為鈞石的 25.2%。2020 年異質結設備各環(huán)節(jié)均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，當前 單 GW 設備成本已降至 4.5 億元。隨著多主柵及銀包銅技術的推進，異 質結銀漿耗量將得以進一步降低，綜合成本有望在 2 年內達到 PERC 電池 片的水平。我們預計 2021-2023 年全球電池片設備空間為 194.67、 197.35 和 239.44 億元。

      主柵和半片技術的迅猛發(fā)展，推動了組件的降本和提效，而疊瓦技術則 需設備成本的進一步下降才可獲得更高的市場份額。我們預計 2021- 2023 年全球組件設備空間合計為 194.03 億元。2020 年市場上以 9 主 柵及以上組件為主，占比達 66.2%。多主柵組件可通過降低銀漿消耗和提 高受光面積來提升組件的性價比，預計到 2030 年，9 主柵及以上電池片 市場占有率將持續(xù)增加，從而帶動了多主柵串焊機的市場份額。2020 年 半片組件的市占率達 71%，提升了激光劃片機和串焊機的設備需求。而 疊瓦組件則需設備成本的進一步下降才可獲得更高的市場增量。我們預計 2021-2023 年全球組件設備空間為 52.25、62.66 和 79.12 億元，合 計為 194.03 億元。

一、光伏行業(yè)的歷史及現(xiàn)狀：從扶持中來到平價中去

1.1 太陽能光伏的發(fā)電原理：半導體 PN 結的“光生伏特xiao應”

      世界上的物體如果以導電的性能來加以區(qū)分，有的很容易導電，有的則不容易導電。容 易導電的物體如金、銀、銅、鋁等金屬，不容易導電的物體被稱之為絕緣體，如塑料、 橡膠、玻璃、石英等。而若導電性能介于這二者之間，則稱之為半導體，常見的半導體 有硅、鍺、砷化鎵、硫化鎘等，其中硅是各種半導體中應用較廣的一種。

      半導體內有少量的自由電子，在特定條件下可導電。原子是由原子核及其周圍的電子構成的，當這些電子能脫離原子核的束縛自由運動時，則稱之為自由電子。金屬之所以容 易導電，是因為金屬體內有大量的自由電子，在電場的作用下，這些電子有規(guī)律地沿著 電場的相反方向流動，形成電流。自由電子的數(shù)量越多，或在電場的作用下有規(guī)律流動 的平均速度越快，則電流越大。由于電子運動時運載的是電量，因此這種運載電量的粒 子，也被稱為載流子。在常溫下，絕緣體內有極少量的自由電子，因此對外不呈現(xiàn)導 電性。而半導體內有少量的自由電子，在一些特定條件下才能導電。

     半導體的電阻率對溫度和光照的變化反應靈敏，可人為地控制其導電性能。例如鍺的溫 度從 20°C 升高到 30°C，電阻率就要降低約一半，而金屬的電阻率隨溫度的變化則較小。且當金屬中含有少量雜質時，電阻率的變化將變得更小。然而，在半導體中摻入微量的 雜質時，卻可以引起電阻率發(fā)生很大的變化。例如在純硅中摻入百萬分之一的硼，硅的 電阻率就會從 214000Ω·cm 迅速減小到 0.4Ω·cm，導電能力提高了 50 多萬倍。此外， 金屬的電阻率不受光照影響，但半導體的電阻率在適當?shù)墓饩€照射下可以發(fā)生明顯的變 化，因此半導體的導電性能更易通過人為操控。

      目前，以高純度硅材料作為主要原材料的晶體硅太陽能電池是主流產(chǎn)品。其中原因主要 包括：1）地球中硅元素的含量巨大，次于氧元素；2）硅元素的性質穩(wěn)定，可以輕易 制備出界面缺陷極少的硅-氧化硅界面；3）硅元素提純技術成熟，制作成本低，如今硅 的提純可以達到 99.999999999%；4）氧化硅是無毒無害的物質，且不溶于水，也不溶 于大多數(shù)的酸，適用于印刷電路板的腐蝕印刷技術。

      存在多余電子的被稱之為 N 型硅，存在多余空穴的被稱為 P 型硅，其中 N 型硅中較多 摻雜磷原子，P 型硅中則較多摻雜硼原子。從硅的原子結構中可以知曉，硅原子是四價元素，每個原子的外殼有 4 個電子，在硅晶體中每個硅原子有 4 個相鄰原子，因此硅 原子會與周圍的 4 個原子形成 4 組共價鍵，形成穩(wěn)定的 8 電子殼層。但產(chǎn)生電流需要自 由電子，因此穩(wěn)定的硅原子需要通過摻雜其他原子來產(chǎn)生自由電子。若往硅原子中摻雜 V 族元素（如銻、砷、磷），由于其外層有 5 個電子，除與相鄰的硅原子形成共價鍵外， 還多余 1 個電子，因此只要雜質原子得到很小的能量，就可以釋放出電子形成自由電子。而若往硅中摻雜Ⅲ族元素（如硼、鋁、鎵），由于其外層有 3 個電子，與硅原子形成完 整的共價鍵上缺少一個電子，因此需從相鄰的硅原子中奪取一個價電子來形成完整的共 價鍵，而被奪走的電子留下了一個空位，成為空穴。該結合可用很小的能量加以破壞， 從而形成自由空穴。因此，存在多余電子的被稱之為 N 型硅，存在多余空穴的被稱為 P 型硅，其中 N 型硅中較多摻雜磷原子，P 型硅中則較多摻雜硼原子。

      在硅晶體中，當 N 型硅和 P 型硅緊接在一起時（通常在 N 型硅的表面摻硼或在 P 型硅 的表面摻磷），將它們的交界處稱為 PN 結。由于結兩邊的電子和空穴存在濃度差，因此 電子會從 N 區(qū)向 P 區(qū)擴散，而空穴則從 P 區(qū)向 N 區(qū)擴散，其結果就是 N 區(qū)出現(xiàn)正電荷， P 區(qū)出現(xiàn)負電荷，這兩種電荷層在半導體內部建立了一個內建電場，電場線的的指向是 從正電荷區(qū)指向負電荷區(qū)，而電子是逆著電場線的方向運動的。隨著 N 區(qū)電子跑向 P 區(qū) 的越來越多，電場強度越來越大，后來電子從 N 區(qū)向 P 區(qū)轉移的動力與電場所施加的阻 力相互抵消，PN 結達到了一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

      太陽電池能量轉換的基礎是結的光生伏特xiao應，其中電流的產(chǎn)生來源于“導體中自由電 荷在電場里的作用下做有規(guī)則的定向運動”。當光照射在 PN 結上時，產(chǎn)生“電子——空 穴對”，受內建電場的吸引，電子流入 N 區(qū)，空穴流入 P 區(qū)，結果使得 N 區(qū)儲存了過剩 的電子，P 區(qū)有過剩的空穴，它們在 PN 結附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電 場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使 P 區(qū)帶正電，N 區(qū)帶負電，在 N 區(qū)和 P 區(qū)之間 的薄層就產(chǎn)生電動勢，即光生伏特xiao應。此時，若在電池外接一根導線，則電子就會從 N 型硅沿著外部導線向 P 型硅跑去，從而就產(chǎn)生了電流。

1.2 21 世紀前光伏行業(yè)處于探索階段

       自科學家發(fā)現(xiàn)“光生伏特xiao應”到現(xiàn)代硅太陽電池時代到來，歷經(jīng)了 115 年，在此期間， 太陽電池的效率由開始的 1%提升到了 6%。1839 年，法國科學家 Alexandre Edmond Becqurel 發(fā)現(xiàn)，光照能使半導體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，若用導線將不同部位連接起來，則有電流輸出。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏特xiao應”。其后在 1876 年，科 學家在固態(tài)硒的系統(tǒng)中觀察到了光伏效應，并開發(fā)出了 Se/CuO 光電池。1883 年，Charles Fritts 發(fā)明了半導體硒太陽電池，但光電轉換效率有 1%。此后，Russell Ohl 于 1941 年發(fā)現(xiàn)了硅中的 PN 結和光伏效應，從而促進了結晶體管和太陽能電池的發(fā)展。在此基 礎上，美國貝爾實驗室 D.M. Chapin，C.S. Fuller 和 G.L. Pearson 等人在 1954 年制出了 無機單晶太陽能電池，其光電轉化效率達到了 6%?，F(xiàn)代硅太陽電池時代從此開 始。同年，韋克爾初次發(fā)現(xiàn)砷化鎵具有光伏效應，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜制成了首塊薄膜太陽能電池。硅太陽能電池于 1958 年初次在人造衛(wèi)星上得以應用，從此開始 了研究、利用太陽能發(fā)電的新階段。隨后在 1960 年，太陽能電池初次實現(xiàn)了并網(wǎng)運行。

       20 世紀 70 年代的初次石油危機促使發(fā)達國家增加了對包括太陽能在內的可再生能 源的政策支持和資金投入，光伏行業(yè)逐步走向公眾視野。美國于 1973 年制定了太陽能 發(fā)電計劃，太陽能研究經(jīng)費大幅增長，其不但成立了太陽能開發(fā)銀行，還促使了太陽能 產(chǎn)品的商業(yè)化，并于 1978 年建成了 1000kW 太陽能地面光伏電站。1974 年日本公 布了“陽光計劃”，對太陽能研究進行了大量投入，計劃主要的研究項目包括太陽能電池 生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及太陽能熱發(fā)電等。在 1980 年，單晶硅太陽能 電池效率達到 20%、砷化鎵電池達 22.5%、多晶硅電池達 14.5%，而硫化鎘電池效率則 達 9.15%。1992 年召開了“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，會議通過了《里約熱內盧 環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21 世紀議程》和《UN氣候變化框架公約》等一系列文件，把環(huán) 境與發(fā)展納入統(tǒng)一框架，確立了可持續(xù)發(fā)展的模式。在 1993 年日本重新制定了“陽光計 劃”。此后，在 1997 年美國推出了“克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂計劃”。

1.3 21 世紀以來光伏行業(yè)的重要性逐漸凸顯

     進入本世紀以來，在全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源資源日益短缺的形勢下， 世界各國紛紛推出了再生能源補貼政策。此時光伏行業(yè)的發(fā)展可以分為四個階段。

1.3.1 發(fā)展初期（2000-2010）：裝機量復合增速達 38.7%，主要發(fā)展地在歐洲

     2000 年以來，全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展期，太陽能光伏年裝機量得到了快 速增長，上游相關行業(yè)也因此得以迅猛發(fā)展。2000 年，德國頒布了《可再生能源法》， 為德國光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展奠定了堅實的法律基礎。2004 年，德國對《可再生能源法》 進行初次修訂，大幅提高了光伏電站電價的水平，收益率的突升使得資本大量涌入， 從而帶動了德國光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此后，西班牙及意大利也相繼通過法案，對太陽 能光伏發(fā)電進行補貼。至此，太陽能作為清潔能源在全球范圍內得到了越來越多的利用。

上海盛普多年致力于單、雙組分密封類流體設備的研發(fā)與制造，在光伏涂膠領域已有多年的經(jīng)驗，有著成熟的設備和方案，可根據(jù)客戶的需求定制非標設備，如您有需求請與我們取得聯(lián)系！