一、电池产业特点
电池片由高纯度单晶硅片经生产加工而成,广泛应用于各种光伏发电系统应用场景。
单晶硅电池位于光伏产业链的中间,是可以通过加工单晶硅片将太阳的光能转化为电能的半导体片。 思瀚发布《2023-2028年中国电池产业发展前景战略及投资风险分析报告》。
转换效率较高的单晶硅电池具有更高的输出功率,其封装形成的光伏组件的整体功率也会更高。 电池生产过程中的缺陷往往导致单体电池内阻不均匀,极易出现热点,至少会烧毁电池,造成整个电池燃烧,对电芯封装的光伏组件的使用寿命非常不利。
二、电池产业基本情况
在应对能源危机和加强环保的双重驱动下,光伏产业得到了全球政策的大力支持,呈现出快速向上发展的整体态势。 截至2022年底,全球光伏累计装机容量达到1156GW,2020-2022年全球新增装机复合年增长率达到3301%。
受益于全球碳中和目标的指引和各国的具体路线图,2020年、2021年和2022年,即使在全球经济复苏乏力的不利影响下,全球光伏应用市场仍实现快速增长,年装机量分别达到约130GW、170GW和230GW,报告期内复合增长率为3301%。
根据国际能源署(IEA)的《2022年可再生能源分析和2027年预测》,2022年至2027年间,全球可再生能源装机容量将增长近2,400GW,这是国际能源署历史上最大的增幅。 到2025年,可再生能源的年发电量将超过煤炭,成为世界上最大的发电量**。 2023年,在光伏发电成本下降、全球绿色复苏等有利因素的推动下,全球光伏新增装机容量将继续快速增长,预计2023-2025年全球光伏年均新增装机容量将达到301-359GW。
凭借晶硅技术和成本控制的优势,中国光伏产业各环节的产能和产量在全球实现了不同程度的增长,全球光伏产业的重心进一步向中国转移。 光伏产业已成为我国战略性新兴产业,已达到国际领先水平。
作为光伏发电系统的核心部件,太阳能电池产业规模近年来同步扩大,集中度不断提高。 据CPIA统计,2022年全球晶体硅太阳能电池产量达到366片1GW,同比增长635%;2022年,我国太阳能电池产量为3306GW,同比增长671%。随着电池板块技术变革的加速,企业追求进一步降低成本,技术领先、产能结构合理的企业不断扩大市场份额,其光电转换效率高、长期稳定性好、成本优势大的电池片产品是下游组件市场需求的主流。
近年来,我国光伏产业装机容量不断扩大,截至2022年底,光伏发电并网装机容量已达392个04gw。但不可否认的是,我国现有的能源消费结构距离实现碳中和目标还很遥远。 目前,我国能源结构仍以传统能源为主,煤炭、石油、天然气约占84%,非化石能源仅占16%。
为实现2060年碳中和目标,需要积极实施可再生能源替代行动,降低化石能源比重。 能源主体将由新能源主导煤炭、石油、天然气辅以“一大三小”结构改造,构建以新能源为主体的新型动力体系。
根据党委印发的《关于全面、准确、全面贯彻落实新发展理念,做好碳达峰碳中和工作的意见》,到2030年,非化石能源在一次能源中的比重需要达到25%,风能和太阳能发电容量将达到1200GW; 到2060年,非化石能源消费占比需要达到80%以上。 据长江研究院和中金公司预测,届时国内光伏年需求有望达到700GW,累计总量超过14万吉瓦,较2019年底累计装机容量增长70倍; 如果考虑到海外需求,市场空间甚至将达到每年2400-3000GW,是2019年装机容量的20-25倍。
为实现碳中和时间表,2021年以来,国内光伏产业各类扶持政策频频出台,强调先行兼备,统筹国内外能源资源,加速发挥光伏在推动绿色低碳技术革命中的重要作用。 具体而言,以2021年新备案的集中式工商业分布式光伏发电项目补贴取消为里程碑,我国光伏产业发展不再受制造成本制约,进入依靠自身技术进步、工艺改进、规模扩张实现持续降本增效的良性发展阶段。
随着各项重大政策的落实,预计“十四五”期间我国光伏装机容量将保持高景气增长。
装机容量约100GW的一期项目已于2021年底有序开工,其中风能和太阳能约一半,二期也已同期开始申请,预计2023年底前大部分并网。
二是全县积极推进屋顶分布式光伏试点发展,预计全县年均光伏装机量有望达到40GW。 三是碳减排支撑工具的推出,将帮助金融机构在碳减排重点领域向相关企业发放低息贷款,推动更多社会资金投入绿色领域,助力实现碳中和目标。
3、电池产业上下游情况
(1)电池产业产业链
细胞可以将光能转化为电能。 电池的加工过程包括纹理化、扩散、蚀刻等,而电池加工需要较高的技术能力和资金投入。
1)上游产业
光伏电池的原材料主要是光伏硅片,根据原材料和生产工艺的不同可分为单晶硅片和多晶硅片。 单晶硅片企业利用单晶炉生产单晶硅棒,多晶硅片企业利用铸锭炉生产多晶硅锭,再将单晶硅棒和多晶硅锭切割成单晶硅片和多晶硅片,最终用于生产太阳能电池组件等光伏产品。 单晶电池片以高转换效率和高性价比逐渐取代多晶电池片,成为电池片市场的主流产品。 同时,随着多晶硅生产技术、拉杆工艺和硅片切割工艺的不断进步,单晶硅片的生产成本迅速下降,近年来,单晶硅片取代多晶硅片成为光伏硅片的主流。
2)下游产业
电池的下游行业是光伏组件行业,它是将一定数量的电池串联并联并联并紧密封装而成的光伏发电设备。 组件是光伏发电系统中最重要的设备,在很大程度上决定了光伏发电的成本。 得益于组件技术在光、电、结构等方面的优化和进步,光伏组件的转换效率平均提高了0。3%-0.4%;2017-2020年,转化效率提升速度加速至05%-1%。
光伏组件作为光伏行业的终端产品,生产与市场紧密结合,产品更新换代快,需要强大的市场响应机制和对设计开发能力的高要求。 在全球光伏需求增长的带动下,国内企业近年来在组件领域持续加大投入和技术创新力度,近10年生产成本持续下降,自动化、数字化程度不断提升。
四、电池产业发展趋势
(1)电池产业发展趋势
1) 单晶PERC技术
2018年以来,单晶PERC电池的市场占有率逐年提升,成为市场上绝对的主流产品。 一方面,随着连续多晶单晶拉丝技术和金刚石线切割技术的应用,单晶硅片成本不断下降,带动单晶电池片成本下降,据CPIA统计,2022年我国单晶硅片市场约占97%5%。另一方面,PERC技术具有高效率、低成本、高性价比等优势,下半年PERC电池片市场占有率已降至88%,但仍是行业主流技术。
目前,主流电池厂商的量产转换效率为理论最大值的24倍在5%方面仍有一定的提升空间,而如何保持量产阶段生产的电芯效率的稳定性,即提高量产的平均转换效率,仍是电芯厂商需要持续投资的重要课题。 PERC+是基于PERC技术开发的一系列技术的总称,包括背碱抛光、背铝网格设计、背多层钝化膜、局部激光掺杂等,致力于进一步降低成本,提高PERC技术在量产阶段的效率。
2)大尺寸电池技术
自2019年以来,大尺寸电池技术进入量产阶段并迅速扩大规模,到2022年,大尺寸电池产品占据行业主流。 2018年之前,市场上主流的电池片产品包括156mm和156mm75mm 和 15875mm,三种尺寸。 为了进一步提高组件功率以降低成本,自2019年以来,市场上出现了166mm、182mm和210mm等大尺寸电池。
据CPIA数据显示,2022年主流电池片尺寸开始向大尺寸转移,从硅片来看,2023年182mm+210mm尺寸将占比达到93%2%。大尺寸化已成为光伏产业发展的必然趋势。 在制造方面,大尺寸可以增加硅片、电池和组件的产量,从而稀释单位生产成本。 在产品方面,大尺寸可以有效增加模块的功率,通过优化电池和模块的设计,提高模块转换效率。 在系统方面,随着单个组件功率的增加,可以减小较大的尺寸支架、汇流箱、电缆、接线依此类推,从而稀释了单位成本。
大尺寸技术应用的时效性和稳定性也成为电池领域新的行业门槛。 在技术方面,为了保证生产的大尺寸电池片的质量和稳定性,避免碎片率的提高,电池片厂商需要保证设备运行状态的稳定性,还需要克服晶圆尺寸增加带来的绒面革尺寸分布不均、抗扩散性、涂层厚度等问题。 在市场方面,电池片厂商必须抓住关键时机,选择合适的时机,及时将新的大尺寸技术应用于量产,快速实现产能扩张、产品质量稳定和精益成本控制。 这对电池片厂商的战略愿景、执行力、技术进步和成本控制提出了很高的要求。
3)下一代的主要技术路线
N型电池技术不断取得突破,而PERC电池技术仍是主流。 目前,TOPCon和异质结是N型电池的主要技术路线,国内光伏龙头企业普遍有技术储备,主要处于小规模试验、中试等应用试验阶段,其中TOPCon技术具有理论转换效率高、与现有PERC生产线高度兼容等优势, 并在组件端和系统端逐步呈现经济性,因此产业化发展最为迅速,2022年以来,以晶科能源为代表的综合厂商陆续开通了10GW的N型TOPCon产能建设,标志着N型技术大规模产业化的开始。
根据CPIA数据,2022年N型电池总占比将达到9个左右。1%,其中N型TOPCon电池市场约占83%,异质结电池的市场占有率约为06%,XBC电池市场约占02%。根据CPIA的数据,到2023年,TOPCon电池的市场份额可能会增加到18个1%,较2022年提升近10个百分点,整体N型电池片市场份额或将提升至225%.。
2022年,N型TOPCon电池平均转化效率达到245%,异质结电池平均转化效率达到246%,均较2021年大幅提升,XBC电池平均转化效率达到245%,未来,随着技术的发展,TBC、HBC等电池技术可能会继续取得进步。 未来,随着生产成本的降低和良率的提高,n型电池将成为电池技术的主要发展方向之一。