2022年光伏发电行业发展现状及细分产业分析

1、2022年光伏发电行业发展现状及细分产业分析1.光伏发电成本稳步下降，光电转换效率不断提升光伏发电装机容量仅占 12%，渗透率提升空间巨大。光伏发电的原理是光电效应，通过将太阳光照射在半导体材料 上，光能转化成了电能。虽然中国光伏行业在过去几年里发展迅速，整个板块呈现爆发式增长趋势，光伏产业链景 气度始终维持高位，但是目前中国光伏发电装机容量仅占全国总装机容量的 12%，距离完全替代火电，成为能源结 构中的主力能源品种还有相当长的距离，光伏产业在“十四五”期间的渗透率存在巨大的提升空间。光伏发电进入平价时代，竞争力优势凸显。回溯我国光伏行业的发展，欧美双反、“531 新政”和 2019 年国家

2、能源 局的平价上网通知是三个具有标志性意义的事件，以这些事件为结点，我国光伏行业的发展大致可以划分为四个阶 段：（1）两头在外（2012 年之前）：上游原材料依赖进口，下游组件绝大部分都用于出口，内需不足，缺乏核心技术；（2）产业扶持（20132018 年）：政府陆续推出补贴政策，拉动内需，但是出现了一些结构性问题，比如财政补 贴窟窿越来越大、骗补现象盛行等；（3）补贴退坡（20182020 年）：2018 年“531 新政”降低了光伏的补贴标准，限制了补贴规模，行业装机量出 现间歇性回落，劣质产能被淘汰，加速了平价时代的到来；（4）平价时代（2021 年至今）：凭借低成本和规模化创新优势，目

3、前我国光伏发电侧已经接近平价，部分地区光 伏发电价格已经低于传统电价，竞争力优势不断凸显。光伏全产业链技术完备，国产化自主程度高。中国光伏行业已经完全具备上游高纯度晶硅、中游高效太阳能电池片 生产、到光伏电站的建设以及运营的全产业链，并且具备完整的自主知识产权。在我国全面取消行业补贴后，光伏 行业发展的重要任务是进一步且快速地降低成本。与此同时，我国开始以“整县推进”、国企与民企相结合的方式 推广分布式光伏，充分挖掘分布式光伏在节约场地成本和远距离传输成本方面的优势，推动光伏产业进一步发展。光伏发电装机容量符合预期，新增和累积装机容量均为全球第一。根据中国光伏行业协会数据，2021 年，全国新

4、增 光伏并网装机容量达 54.88GW，同比增长 13.9%。累计光伏并网装机容量达到 308GW，同比增长 21.7%。全年光 伏发电量为 3259 亿 kWh，同比增长 25.1%，约占全国全年总发电量的 4%。2017 至 2021 年期间，我国光伏发电装 机累计容量由 130GW 增长至 308GW，CAGR 为 24.1%。新增分布式光伏装机容量首次超过集中式光伏电站，累计集中式光伏装机依旧占领市场主导地位。2021 年，全国新 增集中式光伏装机 25.6GW，分布式光伏装机 29.27GW，分布式光伏装机占全国全部新增光伏装机的 53.34%，历 史上首次突破 50%。全国累计集中

5、式光伏装机 198.47GW，分布式光伏装机 107.5GW，分布式光伏装机占全国累计 光伏装机的 35.13%。平准度电成本（LOCE）下降，分布式光伏电站平准度电成本低于光伏地面电站。2021 年，光伏地面电站在 1800 小时、1500 小时、1200 小时、1000 小时等效利用小时数的 LOCE 分别为 0.21、0.25、0.31、0.37 元/kWh，光伏 分布式电站在 1800 小时、1500 小时、1200 小时、1000 小时等效利用小时数的 LOCE 分别为 0.19、0.22、0.28、 0.33 元/kWh。光伏产业降本提效路径主要依靠电价下行和各环节技术变革。光伏行

6、业全产业链可以分为上游硅料和硅片环节，中 游电池片和组件环节，以及下游的光伏发电系统。光伏产业降本提效路径包括硅料环节的颗粒硅替代多晶硅，硅片 环节的单晶代替多晶以及硅片大尺寸化、薄片化，电池片环节的 N 型电池替代 P 型电池以及组件环节的半片和双面 组件技术。2.硅料：颗粒硅市占率提升多晶硅产量大幅提升，单位价格下降明显。硅料环节是指将粗硅通过化学提纯得到多晶硅的过程，多晶硅是太阳能 电池的基础原料，硅料环节的技术创新较为平稳。2010 年至 2021 年期间，我国多晶硅产量大幅上升，产量从 2010 年的 4.5 万吨增长 11 倍至 2021 年的 50.5 万吨，价格从 2011 年

7、的 730,000 元/吨下降至 2022 年的 209,000 元/吨， 价格下降幅度高达 71%。电价下降叠加多晶硅提取工艺进步驱动硅料环节降本。硅料环节的成本由金属硅、电力、人力等成本构成，其中， 电力成本和金属硅成本在各项成本中位居前二，分别占成本的 34.9%和 28%，是硅料环节的主要成本。基于此，电 力价格的下降和多晶硅提取工艺的进步是硅料环节降本的主要驱动因素。2.1.降本提效驱动因素：电力成本电力成本下降推动硅料行业降本。我国光伏电站指导电价的逐年下降，电价由 2011 年的 1 元/kWh 下降至 2020 年的 0.4 元/kWh，下降幅度达 60%，同时越来越多的企业选

8、择到西部电费更低的地方（例如新疆等）建厂，硅料行业在 电力成本方面实现了大幅降本。2.2.降本提效驱动因素：硅烷流化床法生产颗粒硅棒状硅占市场主导地位，颗粒硅市占率逐步上上。目前主流的多晶硅生产工艺为改良西门子法和硅烷流化床法，产 品形态分别为棒状硅和颗粒硅。2021 年硅烷法颗粒硅市占率达到 4.1%，棒状硅占 95.9%。据中国光伏行业协会预 测，未来颗粒硅市占率将缓慢逐步上升，但棒状硅依然占据硅料市场主导地位。改良西门子法不断降低生产成本和能耗。西门子法是德国西门子公司在 1955 年开发出的一种在 1100C 左右的硅芯 上，用氢气(H2)还原高纯度三氯氢硅(SiHCl3)，最终将多晶

9、硅沉积在硅芯上的多晶硅生产工艺。西门子法存在多晶硅 转化率低及产品排放污染度高（例如 SiCl4）的问题，改良西门子法是目前国内外最成熟最主流的多晶硅生产工艺， 其在西门子法的基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭路循环，既避免了化学反应产品 直接排放污染环境，又通过尾气回收和还原实现物料的循环利用，大大降低了生产成本。除此之外，改良西门子法 采用多对棒、大直径还原炉，有效降低了还原炉消耗的电能。据中国光伏行业协会数据，2018-2021 年期间，使用 改良西门子法生产多晶硅的过程中的各项能耗逐年递减。硅烷流化床法是生产颗粒硅的主要工艺。硅烷流化床法出现于上世纪 60 年代

10、，其原理是将硅烷和氢气从流化床反应 器底部注入，并逐渐上升至反应器中间加热区，同时，反应器内的籽晶会随着气体的进入也逐渐悬浮至中间加热区， 与硅烷和氢气发生化学反应。随着反应的进行，硅逐渐沉积在悬浮状态的硅籽晶上，籽晶颗粒不断地变大，当增长 到足够重量的时候，硅颗粒将沉降到反应器的底部，排出的就是颗粒硅。硅烷流化床法成本纯度低，技术壁垒高。硅烷流化床法的反应原理是下方进气，会导致悬浮的颗粒不断与反应器内 壁撞击并发生反应，内壁腐蚀，造成成品颗粒硅中含有其他金属。除此之外，硅烷流化床法反应器的使用寿命较短， 由于气体的缘故，长期下来可能会导致硅粉堵塞出入口。最后，此方法对安全性的要求很高，由于硅

11、烷易燃易爆的 化学属性，因此技术和装备的壁垒较高。3.硅片：单晶替代多晶、硅片大尺寸化和薄片化2021 年全国硅片产量约为 227GW，同比增长 40.6%。其中，排名前五企业产量占国内硅片总产量的 84%，且产量 均超过 10GW。随着头部企业加速扩张，据中国光行业协会预计，2022 年全国硅片产量将超过 293GW。3.1.降本提效驱动因素：硅片材料和切割技术改良硅片环节的降本提效主要体现在产品的变革，已经完成的技术进步是单晶硅片对多晶硅片的替代，当前市场正在进 行的产品变革是硅片的大尺寸化和薄片化。单晶硅进一步替代多晶硅，市场占比接近 95%。2015 年以前，多晶硅片一直因其扩产快，对

12、硅料技术要求低，生产 成本低等优势，一直占据市场主导地位；虽然单晶硅片的光电转换效率更高，但由于单晶硅片高昂的生产成本，一 直未能得到广泛应用。随着 2015 年切割和拉棒工艺的升级，单晶硅片的非硅成本（即长晶成本和切割成本）大幅下 降，从而获得生产成本优势，逐渐逆转了多晶硅片的主导地位。2021 年，中国单晶硅片市场占比约为 94.5%，而多 晶硅片的市场份额由 2020 年的 9.3%下降至 2021 年的 5.2%，根据 2021 年中国光伏产业发展路线图预测，未来多 晶硅片呈逐步下降趋势，但仍会在细分市场保持一定需求量。金刚线切片技术国产化逐步替代砂浆切割。在金刚线切片技术大规模应用之

13、前，绝大部分硅片厂商均采用砂浆切割， 从 2014 年开始，随着金刚线的国产化，金刚线切割开始逐步被引入到光伏硅片制造环节。与砂浆切割相比，金刚线 切割单晶硅能够有效提高切割效率、降低材料损耗、增加出片率以及减少污染。硅片大尺寸化降低单位硅片的非硅成本，摊薄制造成本。硅片按边长的不同，从短到长依次分为 M0、M1、M2、 M4、G1、M6、M10、G12 八种。边长越长，其电池功率越大。M10 和 M12 两种大尺寸硅片的电池功率分别可达 7.4 瓦/片和 9.9 瓦/片。对于硅片制造企业而言，大尺寸硅片可以减少拉棒环节和切片环节的次数，从而降低每单位 硅片的非硅成本；对于硅片下游企业而言，大

14、尺寸硅片能够在电池片、组件制造中摊薄制造成本，在组件封装环节 降低玻璃、背板、EVA 等辅材成本，在电站环节摊薄支架、桩基、汇流箱、直流电缆以及施工安装等成本。硅片薄片化降低硅耗，减轻成本压力。根据中环股份统计，以 A 类客户 22.75%电池效率为参考，使用 180m 减薄 至 160m 厚度的硅片，电性能没有下降，同时对应电池单瓦成本下降幅度明显；当厚度减薄至 155m 至 150m 区 间，电池电性能下降明显。根据中环股份发布的技术创新和产品规格创新降低硅料成本倡议书，硅片厚度从 175m 减薄至 160m，可以覆盖多晶硅料 8 元/KG 的价格涨幅，减轻下游产业链的成本压力；产业链内全

15、规格单晶 硅片全面转换到 160m 厚度，预计可节省 6.8%的硅使用量，以 G12 产品功率测算全行业可增加 20GW/年以上产 出。4.电池片：N 型电池替代 P 型电池P 型电池片转换效率接近理论上限，N 型电池片是未来发展方向。电池片环节是指在硅片的基础上，通过掺入杂质 元素，降低电阻率，形成载流子，实现光电转化的过程。电池片根据扩散元素的不同可分为 N 型电池片和 P 型电池 片。P 型电池片是指在 P 型硅片的基础上扩散磷元素，N 型电池片是指在 N 型硅片的基础上扩散硼元素，根据扩散 元素最外层电子个数的不同，P、N 型硅片分别通过空穴和电子导电。目前全球的太阳能电池大约 90%

16、都采用了 PERC（发射极钝化和背面接触）技术；在技术指标上，PERC 类电池相较其他对应晶硅工艺的太阳能电池（比如 TOPCon、HJT、IBC 等）并没有太多的优势，但因为性价比高而被广泛应用。目前 PERC 类电池的转换效率在实践 中已经达到了 23%，接近其理论上限 24.5%。因此，TOPCon、HJT 和 IBC 等理论上有更高的光电转化效率的技术 越来越受到关注。2021 年，中国电池片产量约为 198GW，同比增长 46.9%。市占率方面，2021 年，电池片市场依 旧以 PERC 电池为主，市占率达 91.2%。中国光伏行业协会预计在未来 10 年，PERC 电池市占率将逐渐

17、下降，N 型 电池占领市场主导地位，尤其是异质结电池和 TOPCon 电池。4.1.降本提效驱动因素：电池片光电转换效率电池片环节的提效核心在于不断提升光电转换效率。最早的光伏电池片技术是铝背场 BSF 电池，但由于转换效率过 低，迅速被 PERC 电池替代。发展至今，PERC 电池虽是市场主流，但其转换效率已逐渐达到上限，因此转换效率 更高的 N 型电池吸引了市场的注意。市占率方面，2021 年，电池片市场依旧以 PERC 电池为主，市占率达 91.2%。 中国光伏行业协会预计在未来 10 年，PERC 电池市占率将逐渐下降，N 型电池占领市场主导地位，尤其是异质结电 池和 TOPCon 电

18、池。PERC 电池优化电池背面技术提高转换效率。PERC 电池通过取代铝背场电池的全铝背场，采用钝化膜来钝化背面 实现提效，其主要的优化点体现三个方面：（1）选择性发射极 SE：正面区别常规晶体硅电池在发射极均匀掺杂的思路，PERC 电池在金属栅线附近进行高浓 度掺杂深扩散，其他区域采取低浓度掺杂浅扩散，实现了接触电阻的有效降低，提升 FF，降低载流子表面复合速率 改善钝化，同时改善电池短波光谱响应等，平衡接触电阻和光子收集间的矛盾；（2）AlOx/SiNx 背面钝化：背面沉积 AlOx/SiNx 叠层钝化膜（P 型衬底），提升背面长波反射能力，饱和晶体硅边 界的悬空键，且高负电荷密度形成高效

19、场钝化；（3）背面金属局部接触：PERC 在钝化层局部开孔兼顾减小复合和电流传导金属化的要求。局部接触造成了 PERC 电流传导由 BSF 的单一纵向增加二维的横向传导，造成横向电阻输运损耗，因而背面开孔深度、布局等对电阻、复 合等有较大的影响。N 型 PERT 电池通过改变衬底实现提效。N 型 PERT 电池是在 PERC 电池工艺的基础上研制而来，衬底由 P 型变为 N 型。N 型衬底较 P 型衬底有少子寿命高、对杂质容忍度高、无硼氧对符合影响和双面率高的优势。除此之外，生 产 N-PERT 电池可直接升级现有产线升级，更新成本低。TOPCon 电池通过增加氧化层和沉积多晶硅的钝化方式实现

20、提效。Topcon 电池在电池背面先增加 1-2nm 的隧穿氧 化层 SiOx，再沉积一层掺杂多晶硅 npolySi，形成背面钝化接触结构。隧穿氧化层的选择性透过能力允许多数载流 子有效地隧穿通过到掺杂多晶硅层，大幅减少载流子复合损失。同时，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。TOPCon 技术的转换效率较高，最终优化效率预计可达到 26%。HJT 电池通过沉积非晶硅薄膜的钝化方式实现提效。异质结电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出 现能更好地实现钝化效果。异质结电池综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，具有结构简单、工艺温度低、

21、钝化效 果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点，主要有三个方面的优势： （1）低衰减：由 HJT 电池组成的组件首年衰减率小于 1%，线性年度衰减 0.4%； （2）低温度系数：PERC 电池功率温度系数为-0.38%/，而 HJT 电池功率温度系数仅为-0.24%/， 在高温、高 辐照区域有较大优势，当工作温度为 60时，功率输出相差约 4.5%;（3）高双面率：据爱康光电统计，HJT 电池是目前双面率最高的电池技术之一，双面率越高，背面发电占比越大。IBC 电池通过减少正面电机反射损失实现提效。IBC 电池即交叉式背接触电池，通过将正负电极都置于电池背面， 减少置于正面电级反射一部分

22、入射光带来的阴影损失。IBC 电池是 N 型电池中光电转换效率最高的，理论光电转换 效率可以超过 26.2%，但其技术难度高，各类成本也远超其他 N 型电池。 PERC 技术的单晶和多晶电池片转换效率遥遥领先。自 2008 年以来，各类电池片转换效率大幅上升，其中，采用 PERC 技术的单晶和多晶电池片转换效率遥遥领先。据中国光伏行业协会数据，未来 10 年各类电池片转换效率将稳 步提升，IBC 电池的转换效率将在 2030 年超过异质结电池，达到 26.2%。4.2.降本提效驱动因素：设备和辅料国产化不同类型电池成本结构类似，均由硅片、辅材（银浆、靶材）、人工等部分构成。降本路径主要有设备国

23、产化、辅 材国产化及减少辅材耗量等。 设备国产化：以 HJT 电池为例，HJT 电池生产设备已从早期的进口设备 10+亿元/GW 下降至目前国产设备的 4 亿元 /GW，目前国内厂商迈为、捷佳、钧石已具备 HJT 整线设备供应能力。辅材国产化趋势&减少用量：以低温银浆为例，技术壁垒较高，由杜邦、贺利氏、三星 SDI等海外厂商长期垄断，但 近年来，我国银浆厂商不断实现突破，例如帝科股份、晶银新材、聚合新材、苏州锢得等企业。目前我国辅材国产 化虽尚未实现完全国产化，但国产银浆占比不断提升；减少辅材用量方面，通过改进工艺（如多主栅、银包铜、细 栅印刷工艺）来减少银浆用量。根据中国光伏行业协会数据，2

24、019 年-2021 年，P 型电池正面银浆耗量、P 型电池 背面银浆耗量、Topcon 正面银铝浆耗量、HJT 双面低温银浆耗量分别下降了约 13.3%、22.8%、20.9%和 36.7%。4.3.晶科能源 HOT2.0 Topcon 电池HOT2.0 Topcon 电池转换效率创世界纪录。晶科能源 Topcon 电池采用 HOT2.0 技术，应用了前沿高效钝化接触技 术，微纳米隧穿氧化层和载流子选择叠层技术的导入，并在近两年突破了绕镀难题，实现了钝化性能和导电性能的 双向提升。2021 年底，HOT2.0 电池量产效率已超过 24.4%。2021 年 10 月，创造了破实验室转换效率 2

25、5.4%的世 界纪录，量产转换效率达 24.5%，极限效率达 28.7%。Topcon 电池产业化，为全球量产规模最大的 N 型电池组件公司。2019 年晶科能源率先建立了 N 型 Topcon 电池量 产线，规模达 900MW。2021 年快速实现从实验室到工厂的智能化产线落地，电池量产效率接近 24.5%。同时， 2021 年 11 月晶科能源推出应用 Topcon 电池技术的 Tiger Neo 系列高端组件，广受市场认可。2022 年上半年，公 司安徽、浙江两个 8GW TOPCon 电池项目陆续投产，预计到年中公司 TOPCon 产能将逐步爬升至 16GW。4.3.爱康光电 iCel

26、l 异质结电池HJT 技术开发领域第一梯队厂商，电池参数性能优。爱康光电 iCell 量产平均效率达 24.5%以上，发电量增益 12%以 上，温度系数低，最高制成工艺温度不超过 250，双面率达 95%，更易保持高良率，无 PID，更低 LID，无氨氮废 水产生，可实现 100m 硅片量产厚度。具备行业领先的技术研发团队。爱康光电异质结光伏电池研发团队成员均为业内杰出专家，由“国家 863 高效异质 结太阳能电池项目”总负责人彭德香，异质结电池技术的主要发明人木山精一博士，国家“千人人才引进计划”徐根保 博士，中国光伏行业协会标委会委员、中科院上海应用物理研究所博士倪志春，国内薄膜太阳能电池专家、荷兰代 尔夫特理工大学博士杨广涛等近 10 名领军型博士人才组成，覆盖 HJT 电池从研发到产业化实施的各个技术环节。5.组件：半片和双面组件技