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光伏企业兑现红利,TOPCon被低估 全球看点

时间:2023-06-01 03:26:13     来源:电新产业研究

◾2022年为TOPCon产业化元年,过去一年间领先企业的技术工艺水平持续优化,TOPCon相较PERC的优势不断放大;下游对其认可度进一步提升,盈利溢价不断拉大,目前处于供应紧张状态。虽然2022年出现了大规模的TOPCon扩产规划,但有竞争力的产出依旧稀缺。当前TOPCon是无人区产业,先发企业knowhow更深厚,更容易汇聚上下游资源引领迭代,有望在较长时期内领先。


(资料图片)

摘要

TOPCon持续优化,优势放大。TOPCon在PERC的基础上更换为N型衬底,增加隧穿氧化层及多晶硅层,降低载流子复合,实现效率的显著提升。自2022年初量产以来的一年多时间里,TOPCon再次实现了效率、成本的大幅优化,当前领先企业量产效率在25.2-25.5%,组件端超过23%,设备投资、银浆耗量、硅片厚度、工艺良率均实现大幅改善。基于当前的成本、效率估算,TOPCon理论上最大溢价扩至0.25-0.3元/W(考虑等功率发电量溢价),并且随其降本提效,溢价空间可能还会扩大。

优质N型产能供不应求,TOPCon溢价放大。经历1年多的市场验证,下游投资方对N型优势理解更加深刻,TOPCon逐步得到行业性的认可,近期部分招标项目N型份额已由此前10%上下提升至近50%。从供给侧看,现阶段能够稳定供应的优质TOPCon产能有限,溢价自2022年四季度以来不断放大,以电池环节为例,当前其单W售价较PERC高出近1毛,考虑成本增量后估算单W净利润较PERC领先6-8分。粗略统计截至5月中旬,规模投产TOPCon产能大致在百GW,满产约70GW,相较总需求仍有显著提升空间,目前供应比较紧张。

产业化壁垒被低估,领先企业可能在较长时期维持优势。2022年开始组件、电池供应商以及新进入企业公布了大规模的TOPCon扩产规划,然而从落实进度看,大部分仍未形成有效产出,实际投运进度大幅低于预期,且爬坡进程将还会有良率、效率、成本等问题。TOPCon目前是无人区产业,和当时的PERC状态很大的不同,在较长的时期会有较明显的差异化,先发企业knowhow积累更深,且更容易汇聚上下游优势资源,可能在效率、成本上保持长时间领先。

电池技术变革可能带来系列机会。区别光伏产业其他的微创新,TOPCon较PERC形成代际优势,量产效率优势近2pcts,且有望继续拉大。电池环节的技术革命能更显著的反应到整个系统上,以TOPCon、HJT、HPBC为代表的电池片技术近几年都获得了更大的投入,未来可能有各自的应用场景,当前TOPCon率先走向规模应用,其相关的装备、材料,可能也会有相应的新需求和新机会。

投资建议:继续推荐晶科能源、钧达股份、晶澳科技、通威股份、天合光能、隆基绿能、中来股份、福斯特、海优新材(化工联合)、聚和材料(有色联合)、捷佳伟创(机械联合)。

风险提示:技术迭代风险;光伏装机不及预期;产业链价格波动风险。

一、TOPCon持续优化迭代,优势加强

1、TOPCon效率及发电量优势明显

当前主流N型TOPCon电池架构将原主流的P型衬底换为N型,同时在背面结构中,先增加1-2nm的隧穿氧化层SiOx,再沉积一层掺杂多晶硅n poly Si,形成背面钝化接触结构。隧穿氧化层提供了良好的化学钝化性能,大幅降低了界面复合,同时允许多数载流子有效地隧穿通过到掺杂多晶硅层。掺杂的多晶硅层与基体形成n+/n高低场,阻止少数载流子运动至表面,形成选择性钝化接触。

相较上一代PERC电池,TOPCon的优势主要体现在:

Ø更高的转换效率:N型TOPCon电池在PERC的基础上更换为N型衬底,少子寿命更长,增加隧穿氧化层及多晶硅层,降低载流子复合,同时配合SMBB等减少正面遮挡,实现效率的显著提升。

以CPIA口径统计,2018年以来TOPCon电池效率提升3个百分点,同期PERC提效幅度为1.4个百分点,PERC电池在周期中后段接近理论极限,提效进程明显不及TOPCon。而目前TOPCon量产效率与超过28%的理论极限仍有很大的优化空间,提效路径也更为明确。

Ø高双面率、低衰减等提升全周期发电量。N型TOPCon电池双面率可以达到85%,较PERC 70%左右的双面率明显提高,折算至综合效率端大致形成1pct左右的效率优势。

同时由于N型衬底少子寿命更长,受杂质影响小,同时基本上消除了硼氧复合造成的LID,TOPCon组件首年衰减优化至1%,年衰减幅度较P型明显减少,且弱光表现更好,温度系数更优,提升全生命周期发电量。

2、过去一年持续优化,继续拉开差距

2022年领先企业TOPCon已经开始上量,是新一代光伏电池最先享受产业化红利的技术,全产业更多的资金资源投入对TOPCon技术形成正反馈:

Ø从效率端看,2022年初量产TOPCon效率电池端在24.5%上下,考虑封损后组件效率22%左右,至当前领先量产TOPCon电池端效率达到25.2%/25.5%(+SE),组件端效率23%上下。温度系数由0.3优化至0.2x上下。

Ø从成本端看,几个主要的成本增量,银浆耗量、设备投资、硅片厚度都在优化:1)银浆耗量由130mg降至100mg上下;2)设备投资由单GW2亿下降0.4-0.5亿;3)硅片厚度由150μm降至当前约130μm。

而考虑TOPCon本身的优化空间足够大,新技术兼容度好,有望在较长的时期占据主流。

Ø从理论极限效率看,TOPCon在28%上下(背面钝化27.1%、双面28.7%),高于PERC,与同代次的HJT相当,提效潜力大,且路径清晰(SE、浆料、硅片厚度、抛光等方式)。

Ø从技术衍生兼容性看,TOPCon可以采用背接触方案形成TBC,针对单面场景进一步提升效率,同时可以与钙钛矿叠层,未来有望在TOPCon的基础上,进一步突破晶硅效率极。

二、优质N型产能供不应求,TOPCon溢价放大

1、TOPCon已经有明显的经济性优势

从收益端看,TOPCon溢价一方面来自相同材料用量,更高功率输出形成的成本摊薄,另一方面发电量的增益也在逐渐被市场认可。

Ø高功率摊薄辅材形成溢价:相同版型下,TOPCon组件较PERC提供5%上下的功率增量(如72片双面PERC约550-560W,TOPCon对应570-580W),能够有效摊薄相关成本,参考目前TOPCon 25.2-25.5%的电池量产效率及23+%的组件效率,测算对单面组件TOPCon带来的初始投资溢价在0.12-0.14元/W左右。

Ø同功率高发电量形成溢价:相同功率假设下,TOPCon首年衰减、温度系数、弱光表现均更优,发电量较PERC提升约2-5%。假设同功率TOPCon较PERC多发电2%,以0.3元/W电价估算,25年使用周期TOPCon单W额外收益超过0.1元。

从成本增量看,测算TOPCon电池非硅+硅成本合计增量大致在0.03-0.05元/W,未来一方面随材料用量减省,一方面随效率提升,增量将进一步收窄。

Ø非硅成本:非硅主要来自银浆及折旧:1)TOPCon银浆用量较更多,以当前报价粗略测算单W非硅增加大致在1-2分上下。2)目前TOPCon设备投资额约1.6-1.8亿/GW(技术路线选择有差异),较PERC增量3~5千万(考虑SE),以6-10年折旧期估算,设备投资带来的折旧增加摊至单W大致在0.5-1分。3)头部企业TOPCon良率已经和PERC趋近。

考虑工艺流程增加、企业间投产条件和技术差异(主要影响能耗价格),综合而言TOPCon电池环节非硅的成本增量大致在3-5分/W。

Ø硅成本:同厚度N型硅片更贵,但当前领先的TOPCon产线使用N型硅片厚度已经减薄至120-130μm,考虑5+%的效率优势,结合报价估算当前TOPCon(120-130μm)硅成本已经与PERC(150μm)接近,若后续效率继续提升,N型硅成本将更低,且2023年以来硅料价格的大幅调整,硅成本的影响会弱化。

2、N型需求爆发,溢价体现,进入收获期

2022年,晶科能源率先启动TOPCon的大扩产,2022年末N型产能达到35GW,钧达(捷泰)2022年7月完成首期8GW投产,而截至当前投产N型总产能达到31GW,此外晶澳、通威、隆基、天合等均启动大规模的N型扩张。2021年PERC市占率约91%,2022年降至88%,而N型份额由2021年3%提升至9%,N型电池进入规模化应用阶段。

从市场需求看,TOPCon供不应求:

Ø经历1年多的市场验证,下游投资方对N型优势理解更加深刻,TOPCon逐步得到行业性的认可,近期部分招标项目N型份额已由此前10%上下提升至近50%。

Ø此外,对下游组件企业而言,基本上无需做产线的调整即可顺利切换到N型,考虑到新增的TOPCon电池产能很大比例在一体化企业内,能够外供的三方优质产能更为有限,这部分产能将处于供不应求的状态。

从盈利表现看,溢价不断放大:

Ø近期N型电池与P型电池的价格趋势有分化,价差拉开至0.1-0.12元/W上下,溢价逐步放大,原因主要系随N型产品进一步降本增效、电站有效验证的形成,TOPCon优势不断验证,下游对N型电池的需求优先级更高,高效电池的议价能力更强。

Ø此外,产业链价格整体回调后也有更大的溢价空间。

在接下来1-2年的推广期,优势企业将在盈利、出货量上享受先发红利。前期技术研发、资本开支随企业产线投产开始兑现收益。

3、壁垒被低估,领先企业可能在较长时期维持优势

扩产规划巨大,实际落地仅为少数。2022年开始组件、电池供应商以及新进入企业公布了大规模的TOPCon扩产规划,参考PV-tech等统计数据,总量高达400-500GW:

Ø从落实进度看,大部分仍未形成有效产出,尤其非电池环节的参与者大幅产线进度低于预期。

Ø针对部分投产项目,爬坡进程出现良率、效率、成本等因素限制稳定批量生产。

优质产能稀缺,电池供不应求。统计截止2023年5月,TOPCon规模化投产项目总量在百GW上下,估算满产运行容量大致在70GW,也充分验证TOPCon的产业化壁垒,由规划到投产,再到形成稳定的产出仍有较大的距离。预计2023年TOPCon有效出货百GW上下,相较全球装机仍有巨大的份额空间。

TOPCon是无人区产业,和PERC当时的状态很大的不同,在较长的时期,都还会有较明显的差异化。当前实现规模化量产的TOPCon供应商过去在N型领域长期投入和布局,优势可能会持续更长的时间。

Ø率先实现TOPCon大规模量产,抓住窗口期提升份额:目前形成有效产出的仍是少数,提供先发企业提升份额的时间窗口。

Ø汇聚上下游优势资源,在转换效率、量产工艺上维持领先:TOPCon在原有PERC基础上增加若干工序,相对更复杂,同时还在快速的升级过程中,发展初期know-how掌握在电池企业手中,提前布局TOPCon的企业,会具备一定竞争优势。先发企业更容易汇聚上下游优势资源,如设备、辅材等,更新迭代期第一时间完成更新优化,可能持续在效率、成本上维持领先。

三、N型带动光伏行业的深刻变革

1、上下游及制造设备

上游硅料、硅片:1)N型电池对硅料纯度要求更高,一般而言多晶用料纯度在达到电子级标准,对于硅料企业的工艺要求进一步提升;2)N型、P型硅片掺杂元素分别为磷和硼,拉晶过程要求热场、坩埚等辅材杂质含量更低,此外N型厚度较P型更薄,目前领先的产业化水平在130μm,还有进一步的减薄空间,对硅片工艺也有一定的差异化要求。

电池设备:TOPCon电池基本由PERC电池的基础架构升级而来,除衬底由P型变为N型外,主要差别在于硼扩与钝化层的制备:a)由于硼扩散的速度较慢,因此硼扩设备数量增加;b)背面钝化接触结构有变化,由隧穿氧化层与掺杂多晶硅构成。隧穿氧化层生长及多晶硅层沉积是TOPCon工艺的难点,以多晶硅层的制备方式划分,主要分为三种技术路线,分别为LPCVD(低压力化学气相沉积法,可进一步细分为以全扩散工艺与离子注入磷工艺)、PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)、PVD(物理气相沉积法)。

下游组件:TOPCon通常配合SMBB(12BB、16BB等)减少银浆用量、遮光面积及电流收集串联电阻,同时硅片更薄,此时要求串焊机、自动化设备等做相应调整(若不改变主栅线数目则无需调整)。

辅材:需要根据TOPCon电池特征做适配,主要涉及胶膜、逆变器、接线盒等。

Ø TOPCon电池正面为Al2Ox及SiNx,相较PERC受PID影响更明显,同时考虑其双面率优势,也更适合做双玻结构,POE/EPE胶膜更加适配。

Ø TOPCon更高效率体现为更大的输出电流,可能也要求逆变器、接线盒等电气部件做小幅度的优化。

2、推动实现大幅降本增效,影响产业格局

光伏行业在持续的迭代进步,过去包括大尺寸、单双玻、半片拼片、以及制造设备、辅材环节的诸多升级,推动持续降本增效和平价的实现。

在众多技术变革中,电池环节的跨越升级仍是影响最大的方向。2016、2017年前后开始,单晶PERC完成对多晶的性价比逆转,带动转换效率阶跃提升至20%+,也深刻影响了光伏产业的竞争格局。TOPCon在当下产业化初期就已获得了相对PERC的一定经济性,将在今明年开始规模应用。

而与此前的技术优化可能存在场景适用性(如单双玻等)、或者多种方案的选择可能(如大尺寸等)不同,由于TOPCon相较PERC的效率优势已经在1-1.5pcts,并可以预见效率差额仍将继续拉开,意味着所有的电池企业都需要在当前仍是主流的PERC方案上做调整应对,其影响范围是全行业的。同时如前所述,TOPCon电池对上下游及后端设备形成差异化要求,围绕TOPCon相关的电池装备、膜材料等辅材,可能会有相应的新需求和新机会。

投资建议

2022年为TOPCon产业化元年,过去一年间领先企业的技术工艺水平持续优化,TOPCon相较PERC的优势不断放大;下游对其认可度进一步提升,盈利溢价不断拉大,目前处于供应紧张状态。虽然2022年出现了大规模的TOPCon扩产规划,但有竞争力的产出依旧稀缺。当前TOPCon是无人区产业,先发企业knowhow更深厚,更容易汇聚上下游资源引领迭代,有望在较长时期内领先。

继续推荐晶科能源、钧达股份、晶澳科技、通威股份、天合光能、隆基绿能、中来股份、福斯特、海优新材(化工联合)、聚和材料(有色联合)、捷佳伟创(机械联合)。

参考报告

风险提示

1)技术迭代风险;

2)光伏装机不及预期;

3)产业链价格波动风险。

分析师承诺

负责本研究报告的每一位证券分析师,在此申明,本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与,未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。

◾游家训:浙江大学硕士,曾就职于国家电网公司上海市电力公司、中银国际证券,2015 年加入招商证券,现为招商证券电气设备新能源行业首席分析师。

◾刘巍:德国斯图加特大学车辆工程硕士,曾就职于保时捷汽车、沙利文咨询公司,2020年加入招商证券,覆盖新能源车汽车产业链、工控自动化。

◾赵旭:中国农业大学硕士,曾就职于川财证券,2019年加入招商证券,覆盖风电、光伏产业。

◾张伟鑫:天津大学电气工程硕士,曾就职于国金证券,2021年加入招商证券,覆盖新能源发电产业。

评级说明

报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系,基于报告发布日后6-12个月内公司股价(或行业指数)相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中,A股市场以沪深300指数为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500指数为基准。具体标准如下:

◾股票评级

强烈推荐:预期公司股价涨幅超基准指数20%以上

增持:预期公司股价涨幅超基准指数5-20%之间

中性:预期公司股价变动幅度相对基准指数介于±5%之间

减持:预期公司股价表现弱于基准指数5%以上

◾行业评级

推荐:行业基本面向好,预期行业指数将跑赢基准指数

中性:行业基本面稳定,预期行业指数跟随基准指数

回避:行业基本面向淡,预期行业指数将跑输基准指数

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