光伏材料产业深度研究平价时代到来光伏材料迎来发展机遇期

光伏材料产业深度研究-平价时代到来光伏材料迎来发展机遇期平价时代到来，光伏材料迎来发展机遇期碳中和成全球共识，各国大力推动新能源发展各国推动新能源发展，光伏产业发展获得政策支持。传统化石能源的消费会排放大量

的温室气体，为实现碳中和目标，各国大力推动新能源发展。2020

年

12

月，美国国会通过法案，

将太阳能投资税收抵免(ITC)延长两年，并为研发提供额外资金。2020

年

10

月，日本经济

产业省公布了《2050

年碳中和的绿色成长战略》，在海上风能、氢能源、太阳能等

14

个

重点领域，提出了财政预算、税收、金融、法规和标准化、国际合作

5

个方面的政策措施。光伏产业链简介光伏产业以硅为主线。光伏产业上中下游包括硅料、硅片、电池片、组件、光伏应用

系统等环节。具体来看，硅片环节有辅材金刚线等，电池片环节有辅材银浆、铝浆等，组

件环节辅材有玻璃、胶膜、背板、焊带、接线盒、铝边框及密封胶等，光伏应用系统环节

涉及到汇流箱、逆变器、控制器、蓄电池以及支架等。据

CPIA数据，2020

年我国多晶硅

产量39.2万吨，占全球比重75.2%，硅片产量161.3GW，占比97.4%，电池片产量134.8GW，

占比

82.5%，组件产量

124.6GW，占比

76.1%。光伏发电成本不断下降，平价时代到来光伏行业发展前景广阔。与化石能源相比，太阳能具有储量丰富、利用过程清洁等诸

多优点。在全球呼吁控制碳排放的今天，太阳能具有广阔的发展前景。据

CPIA估计，到

2025

年，乐观情况下，全球光伏新增装机规模达

330GW，CAGR为

20.5%，保守情况下

光伏新增装机规模达

270GW，CAGR为

15.7%；乐观情况下，我国光伏新增装机规模为

110GW，CAGR为

17.9%，保守情况下光伏新增装机规模为

90GW，CAGR为

13.3%。相较于其他发电方式，光伏发电成本下降明显。多年来，随着光伏行业技术的进步，

相较于其他发电方式，光伏发电成本下降明显。2009-2020

年间，我国光伏发电成本累计

下降

89.7%。全球光伏地面电站加权平均度电成本也不断下行，从

2010

年的

0.378

美元

/kWh下降至

2019

年

0.068

美元/kWh，累计降幅达

82.0%。平价项目快速增长，2020

年规模已超竞价项目。随着光伏发电效率的快速提升和成

本的稳步下降，平价项目快速增长。2020

年

8

月

5

日，国家发改委、国家能源局发布

2020

年平价光伏、风电项目名单，其中光伏项目

33.05GW。9

月

30

日，国家能源局综合司公

布光伏竞价转平价上网项目，涉及装机规模

8GW。全年平价项目共计

41.05GW，大幅超

过竞价项目，或意味着光伏平价时代到来。产能扩张与技术迭代交替发生，技术迭代可能带来新的材料需求。光伏行业发展的历

史是不断降本增效的历史。当一代技术在光伏行业开始应用时，各大企业会纷纷扩产，抢

占市场，从而会影响产品价格，间接影响电站收益。当产能扩张无法满足降本增效需求时，

新一轮的技术变革会开启，推动行业继续降本提效，进而带来产业链相关环节的格局变化，

也会带来新的材料需求。多晶硅：改良西门子法已成主流，三氯氢硅供需偏紧多晶硅主流制备工艺是改良西门子法，市场占比具有绝对优势多晶硅制备工艺分为改良西门子法和硅烷流化床法。当前制备多晶硅的工艺包括改良

西门子法和硅烷流化床法，产品形态分别为块/棒状硅和颗粒硅。改良西门子法工艺成熟，

是目前制备多晶硅的主流工艺。据

CPIA发布的《中国光伏产业发展路线图》（2020

年版），

2020

年采用此方法生产出的棒状硅约占全国总产量的

97.2%。颗粒硅虽然相比棒状硅有

诸多优势，但技术壁垒较高，目前国内仅有保利协鑫掌握硅烷流化床工艺，预计未来仍以

改良西门子法为主。改良西门子法工艺成熟，已实现闭路循环。改良西门子法核心是三氯氢硅与高纯氢气

在钟罩式还原炉内发生化学气相沉积反应还原生成多晶硅，该工艺还包括硅粉和氯化氢合

成三氯氢硅、二氯二氢硅与四氯化硅反歧化、四氯化硅冷氢化以及还原尾气回收。二氯二

氢硅和四氯化硅是还原反应的副产物，反歧化和冷氢化反应实现了副产物的重复利用，实

现了闭路循环。硅烷硫化床法产品性能优良，目前仅保利协鑫实现规模化生产。硅烷流化床法产品形

态为颗粒硅，其具有纯度高、耗能低、投资少以及利于连续直拉单晶等诸多优点。流化床

法工艺的核心是将硅烷气体在流化床反应器中直接热分解为颗粒状的多晶硅产品。其与改

良西门子法不同的是三氯氢硅先经过歧化反应生成硅烷气，再将硅烷气通入流化床中，硅

烷气受热分解并在多晶硅晶种上沉积，不断生长形成颗粒硅从流化床底部排出。目前国内

仅保利协鑫取得技术突破，实现商业化生产，行业整体仍未实现大规模应用。多晶硅产能持续增长，三氯氢硅中短期供需偏紧多晶硅价格不断上升，产能持续扩张。2020

年

5

月以来，受益于海外产能关停和下

游需求回暖，多晶硅价格一路走高，致密料自

60

元/kg上涨至

236

元/kg，涨幅达

293%。

由于光伏发电的广阔发展前景，多晶硅需求将不断提升，通威股份、保利协鑫、新疆大全等一线多晶硅企业也开启了扩产之路，若现有扩产计划全部如期达产，2022

年我国多晶

硅产能有望达到

95

万吨，较

2020

年增长

126%。三氯氢硅新增产能较少，中短期供需仍偏紧。多晶硅需求的持续增长带动原材料三氯

氢硅需求的增长，形成供需错配，三氯氢硅价格一路上扬，由去年

11

月的

4000

元/吨上

涨至

12000

元/吨，涨幅达

200%。但随着技术的进步，改良西门子法三氯氢硅单耗会有所

下降，且硅烷流化床法三氯氢硅单耗大幅小于改良西门子法，叠加三氯氢硅扩产周期较长，

扩产收益具有不确定性，导致厂家谨慎选择扩产计划，三氯氢硅未来两年新增产能较少。

我们预测，2021/2022

年三氯氢硅总需求分别为

44.8/51.0

万吨，供需缺口分别为

4.5/6.3

万吨，中短期供需偏紧料将持续。工业硅行业开工率维持低位，格局有望向龙头集中燃料成本占比高，行业开工率维持低位。工业硅生产成本包括原材料成本、人工成本

和燃料动力成本，其中燃料动力成本占较大，达

30%，是名副其实的能耗大户。受限电政

策影响，行业开工率无法大幅提升，只能维持在

50%-60%之间。下游需求回暖，带来工业硅价格提升。工业硅下游应用包括有机硅、多晶硅和铝合金

等，其中有机硅是工业硅最主要的下游应用，截止

2021

年

10

月，其应用占比达

41%，

多晶硅和铝合金占比大致相同，为

28%。新能源汽车、医疗消费等需求的大幅增长直接带

动有机硅需求的增长，光伏需求的增长拉动多晶硅需求的增长，两者共同拉动工业硅需求

的增长，叠加限电政策，工业硅价格大幅提升，截止

12

月

24

日，工业硅价格达

20840

元/吨，较年初涨幅达

54.3%。需求持续提升，行业格局有望向龙头集中。随着碳中和政策的推进，光伏装机量有望

逐年提升，从而带动多晶硅需求增长，间接拉动工业硅需求增长。我们预计

2023

年工业

硅需求达

287.5

万吨，CAGR为

21.1%。工业硅生产能耗较大，生产大省新疆、云南陆续

出台政策限制工业硅产能新增，落后产能也将会在政策调控下逐步被淘汰，行业集中度有

望进一步提升。电池片：技术迭代迅速，HJT电池是未来方向降本提效，电池片技术不断更新换代电池技术不断向高效路线进化。“降本增效”是光伏行业发展的主旋律，作为光伏组

件的核心材料，电池片技术不断升级。历史上经历了单晶代替多晶、P-PERC替代常规单

晶（Al-BSF）的技术迭代。目前

P-PERC电池转换效率已接近

24%的理论极限，未来提

升空间有限。为满足提效需求，各厂商加大了对

N-TOPCon和

N-HJT技术的布局。TOPCon在电池表面制备一层超薄氧化硅和一层高掺杂多晶硅，氧化硅的化学钝化和多晶硅层的场

钝化作用可以显著降低晶硅表面少子复合速率，同时超薄多晶硅层可保证多子的有效隧穿。N-TOPCon本质上是一种

PERC+技术，其可在现有

PERC产线上进行升级改造，通过增

添

LPCVD、硼扩等设备实现转换效率的较大提升。N-HJT通过引入非晶硅本征薄层来提

升单晶硅的表面钝化性，使表面复合电流显著减小，其具有转换效率高、工艺温度低、稳

定性高、衰减率低、双面发电等优点，技术具有颠覆性。从

P型

PERC转向

N-HJT，推动复合膜材料需求提升。HJT电池具有高效率、无光

致衰减、温度系数低、量产工艺步骤少等优点，是光伏电池片未来变革的方向。一旦

HJT电池大规模应用，相应的膜材料需求也会大幅提升。以

ITO薄膜为例，ITO薄膜制备方法

主要有

PVD磁控溅射工艺和反应等离子体沉积（RPD）工艺。设备和靶材是镀膜的关键，

ITO靶材就是氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合后经过一系列的生产工艺加工成型，再

高温气氛烧结(1600

度，通氧气烧结)形成的黑灰色陶瓷半导体。相较于

P-PERC、N-TOPCon，N-HJT电池工艺流程大幅简化。N-HJT电池的工艺

流程包括清洗制绒→电池片正反面沉积非晶硅薄膜→电池片正反面沉积

TCO薄膜→印刷

烘干。与

P-PERC、N-TOPCon相比，N-HJT生产工艺大大简化。P-PERC工艺需要

8-10

道步骤，工艺难点在于氧化铝钝化、激光开孔问题。N-TOPCon工艺共有

9-12

道步骤，

工艺难点在于硼扩散、多晶硅沉积。而

N-HJT工艺只需

4

道步骤，工艺难点在于高效制绒

清洗和非晶硅薄膜沉积。从理论上讲，工艺步骤的减少可以降低产品的不良率以及人工、

运维等生产成本。价格相对稳定，大尺寸电池片享有一定超额利润电池片价格保持相对稳定。电池片和组件处于整个光伏产业链微笑曲线的最低点。不

同于硅料供需偏紧，也不同于硅片厂商因高集中度具有的强议价能力，电池片产能较为分

散，受到上游原材料价格上涨和下游运营商控价的双重影响。年初以来，受益于终端需求

的复苏，上游硅片价格经历了较大的上涨，单晶

210mm硅片从

5.48

元/片上涨至

8.00

元

/片，涨幅达

46.0%，而单晶

210mm电池片价格并未受到多大影响，维持在

1.05

元/W左

右。硅片电池片一体化企业实现盈利。从利润角度进行分析，由于上游硅片价格的过快上

涨，叠加电池片受下游控价制约，电池片环节基本亏损。根据我们的测算，G1/M6/M10/G12

电池片环节亏损分别达到

0.062/0.065/0.026/0.036

元/W。通过叠加上游硅片环节的利润，

一体化企业才实现盈利，G1/M6/M10/G12

总盈利为

0.078/0.040/0.078/0.078

元/W。

大尺寸电池片享有一定超额利润。大尺寸电池片具备更高的转换效率，同时可以降低

非硅成本，从而享有一定的超额利润。电池片环节，相较于

M6

产品，M10/G12

电池片具

有

0.039/0.029

元/W的超额利润。硅片环节，相较于

M6

产品，G12

电池片具有

0.009

元

/W的超额利润。从硅片电池片一体化来看，相较于

M6

产品，M10/G12

一体化产品具有

0.038/0.038

元/W的溢价。尺寸大型化将持续推进，电池技术向

TOPCon、HJT转换大尺寸产品市占率将持续提升。大尺寸电池片具备更高的转换效率，同时可以降低非

硅成本。随着光伏产业的发展，硅片制造产线不断升级，硅片尺寸也不断大型化。据

CPIA统计数据，2020

年

156.75mm尺寸硅片占比

17.7%，182mm和

210mm尺寸合计占比约

4.5%。随着产线改造升级，预计

156.75mm尺寸硅片将在

2022

年左右被淘汰，182mm和

210mm在

2021

年市场份额将达到

50%并持续扩大。电池技术向

TOPCon、HJT转换。目前

P-PERC电池转换效率已接近

24%的理论极

限，未来提升空间有限。为满足提效需求，各厂商加大了对

N-TOPCon和

N-HJT技术的

布局。TOPCon技术可在现有产线上改造升级，投资成本相对较小，预计未来几年市占率

将会有明显提升。HJT技术具有转换效率潜力大、薄片化降本潜力大等诸多优点，但受限

于目前投资成本较高，产业化推进缓慢。未来随着设备等投资成本的进一步下降，HJT电

池技术市占率有望快速提高，取代

PERC成为第三代电池片技术。ITO靶材有望受益于

HJT电池爆发HJT电池工艺步骤简化，TCO薄膜沉积分

PVD/RPD两种工艺。HJT电池工艺包括

清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积以及丝网印刷四步，其中

TCO薄膜沉积分

PVD/RPD两种工艺。PVD磁控溅射工艺用被电磁场加速的高能粒子（Ar+）轰击靶材，

靶材表面原子获得能量逸出，沉积在衬底表面形成氧化物薄膜。RPD工艺利用等离子体枪

产生氧的等离子体，让其进入生长腔后，在磁场作用下轰击靶材，靶材温度升高后生化形

成蒸汽实现薄膜沉积。目前主流技术路线是用

PVD工艺，相较于

PVD