北极星太阳能光伏网讯:光伏行业：一代技术、一代工艺、一代设备，设备为核心

   光伏设备为光伏行业未来增效的核心环节：光伏产业链可分为上游的晶硅 原料的制备、硅棒/硅片的制造；中游的电池片、组件制造以及下游的光伏 系统应用。

   过去数年间，通过产业链进口设备国产化、产能扩大形成规模经济效应、 产能转移至低成本地区等手段，光伏装机成本有一下子就下降。截至目前光伏 行业在降本的路线上已经接近极限，未来发展趋势是增效。光伏行业本质 是一代技术、一代工艺、一代设备，其中设备是核心瓶颈环节。

   光伏设备行业在光伏产业链中赚取现金能力较强：光伏行业更新迭代速度 很快，一般硅片、电池片、组件生产线的建设时预定的投资回收期仅为 3 年左右。下游虽然有赚取现金的能力，但一定要进行大额固定资产投资，否 则就会被淘汰出局。综合整条产业链来看，设备端公司赚取现金能力相对 较强。

   光伏设备环节：从上游的多晶硅料开始，到光伏组件，对应核心的设备分 别为多晶硅还原炉、单晶硅直拉炉、切片机/截断机、电池片设备、组件自 动化设备。

   从价值含量上，多晶硅环节的固定资产投资规模约 3 亿元/GW，单晶硅棒/ 锭环节的固定资产投资规模约 2 亿元/GW，硅片环节的固定资产投资规模 约 1 亿元/GW，电池片环节的固定资产投资规模 2~10 亿元/GW，组件设 备环节的固定资产投资规模约 1 亿元/GW。

   硅料供需格局偏紧：国内硅料尚不能完全满足国内单晶硅片需求。国内硅 料产能中单晶比例乐观估计约为 7 成。在未来相当长一段时间，海外硅料 还会是单晶供应有效补充。海外硅料的成本高、交付周期长，总体硅料供 需格局结构性偏紧。2019 年国内多晶硅料扩产规模约为 20 万吨。

   本轮多晶硅扩产带来设备的市场空间达 200 亿元：随着生产装备技术的进 步和工艺水平的提升，三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资所需成本逐年 下降。2018 年投产的万吨级多晶硅生产线设备投资所需成本已下降至 1.15 亿 元/千吨的水平。预计到 2020 年，单位投资可下降至 1 亿元/千吨。

   若考虑到 2019 年行业的新扩产规模约 20 万吨来测算，本次扩产带来设备 的市场空间约为 200 亿元。以 3000 吨多晶硅对应1GW产能来测算，若未 来 5 年下游需求规模年化增长 20GW，则对应的设备需求量为 60 亿元/年。

   在多晶硅制备环节，核心设备为多晶硅还原炉，其价值约 5000~6000 万元 / 万吨。国 外 多 晶 硅 还 原 炉 设 备 供 应 商 主 要 有 德 国 GEC、 德 国 Centrotherm 、美国 GT 等。国内多晶硅还原炉设备供应商主要有双良节 能、上海森松、开原化工等。其中双良节能为上市公司，依据公司公告， 双良 2018 年多晶硅还原炉实现盈利收入 4.43 亿元，同比增长 205%，继续占 据市场最大份额。

   单晶电池相对于多晶，产品效率方面有天然的优势：2018 年，规模生产的 单多晶电池基本采用高效技术，其中多晶电池全面应用黑硅技术，单晶领 域则大规模普及 PERC 技术，预计 2-3 年内在多晶领域也将全部由 PERC 技术替代。大规模生产的单多晶电池平均转换效率也分别从 2010 年的17.5%和 16.5%提升至 2018 年的 21.8%和 19.2%。

   由于晶体生长工艺不同，导致单晶硅片与多晶硅片在晶体品质、电学性能、 机械性能方面与单晶相比有显著差异。相比而言单晶硅以下优势：更少的 缺陷、更高的机械强度、更低的碎片率、更大的效率提升空间、更高的集 约性、更长的衰减期。单多晶材料性能对比中，单晶有绝对优势。

   单多晶在电池端成本已打平：单晶的转换效率高于多晶，这不仅表现在普 通工艺单晶电池的转化效率高于多晶电池至少约 1%，更表现在相同的 PERC 工艺条件下，相比各自的普通工艺电池，单晶电池转化效率会进一 步提高约 0.6%～1%，而多晶电池转化效率仅提高约 0.5%。显然，单晶转 换效率的提高更具优势和潜力，这同样来自于单多晶的材料特性差异。

  根 据测算，电池转换效率每提高 1 个百分点，每瓦系统成本降低 5-7 个百分 点。所以做高功率电池组件，单晶的成本永远比多晶低。目前，单多晶在 电池端成本已打平。

   目前单多晶电池成本已基本持平，而单晶在组件和电站端对于配套材料的 节省，以及单晶在长期稳定性、长期衰减率和每瓦发电量方面的优势，使 得单晶硅电站具有更高的投资回报率。在单晶价格迅速下降并逼近多晶价格的当前，单晶仍然具备比多晶更大的降价空间，从而加速了光伏发电去 补贴实现平价上网的步伐，反映出单晶的绝对优势

   高效单晶市场占有率逐渐扩大：随着光伏市场的持续不断的发展，高效电池将成为 市场主导，单晶硅电池市场占有率逐步增大，2018 年单晶硅片市场占有率超过 40%，中国光伏行业协会预计 2019 年将超过 50%。随着异质结电池、N 型 PERT 电池的应用推广，N 型单晶硅片的市场占有率，也将逐年提高，多 晶硅片的市场占有率未来将逐步下降。

   截至 2018 年底，主流光伏单晶硅产能约为 75GW 左右（隆基 28GW+中 环 25GW+晶科 5.5GW+晶澳 4.5GW+其他 12GW）。隆基和中环在单晶硅 片环节的产能占比高达 70%以上，呈现双寡头垄断格局。

   2018 年上半年开始至今，国内单晶主要企业隆基、中环、晶科、上机等纷 纷进行单晶扩产，掀起新一轮单晶硅扩产潮。

   中环股份于 2019 年 3 月 19 日公告，与呼和浩特市人民政府签署“中 环五期 25GW 单晶硅项目”合作协议书，项目总投资额约 90 亿元，建成达产后年产能将达到 25GW，届时“中环产业园”单晶硅年产能 将超过 50GW，产能增加 25GW。

   晶科能源于 2019 年 4 月 16 日在乐山开放投资推介会上签约，拟投资 150 亿元，在乐山市建设 25GW 单晶拉棒、切方项目及相关配套设施。

   上机数控 2019 年 5 月 8 日公告与包头市政府签署《包头年产 5GW单 晶硅拉晶生产项目投资协议》，在包头装备制造产业园投资建设年产 5GW单晶硅拉晶生产项目，项目拟总投资约 30 亿元。

   硅片制造光伏产业链中的中游。从目前隆基股份、中环股份的单晶硅项目 投资金额测算，单 GW的投资已降至 4 亿元左右。

   以单 GW 投资额中 70%用于设备投资来测算，硅片制造环节的设备空间约 2.8 亿元/GW。其中单晶炉及配套设备投资额约 2 亿元/GW，金刚线 万元/GW，截断机、切方机投资额约 2000 万元/GW，硅 片分选机投资额约为 1000 万元/GW。

   从设备的价值含量来判断：单晶炉的市场空间最大，受益于下游厂商单晶 扩产；截断机、切方机属于类机床加工设施，产品的生命周期很长，升级 换代的需求不强烈，老设备改造后依旧可通过在新建产线 年的金刚线切片替代砂浆切片产业升级，行业爆发性 增长，目前市场空间较为稳定，增速放缓。硅片分选机为硅片环节设备中 最晚国产化的，未来 2-3 年有望应该爆发式增长。

   若考虑在未来硅片价格下行周期中，可能会影响到二线硅片厂商的投产力度 和进度。我们分别建立 3 种场景做多元化的分析：乐观预测为下游扩产超预期；中性预测为下游按计划扩产；悲观预测为下游扩产不及预期。

   未来 3 年单晶炉市场空间达 120 亿元：单晶炉从最初的 6MW、8MW伴随 单晶硅的快速地发展，目前最先进的已有 10MW 的单晶炉。若以未 3 年国内 单晶扩产约 92GW 的体量进行测算（隆基 37GW、中环 25GW、晶科 25GW、上机 5GW 等），单晶炉的市场空间约 120 亿元。叠加配套设备， 设备投资额有望达 155 亿元左右。

   光伏单晶炉竞争格局：晶盛机电、大连连城双寡头：目前中国市场上单晶 炉的主要生产厂商为晶盛机电、大连连城、京运通等。国外单晶炉设备厂 商已基本退出中国市场。

  作为下游光伏设备供应商，隆基股份的设备主要由大连连城数控供应 （连成数控为隆基股份的关联企业，单晶生长炉独家供应隆基股份） 。其他 的都是走招标程序，晶盛机电的竞争力处于相对领先的地位。

   相比较于传统的砂浆线切割，金刚线切片作为新的切割技术，具有薄片化 切割、减小切口损失、降低硅料损耗、提高加工效率、提高出片率、降低 污水及 COD 排放等优势，可以大幅度降低硅片生产所带来的成本，提高硅片品质。

  （2）光伏切片机需求测算：2019-2021 年年均需求可能超过 20 亿元

   之前传统的砂浆切片设备的效率较低，为金刚线切片机所取代，现在 公司的主流设备年产能是 43MW。2019 年 6 月，上机数控 65MW 新 产品在上海光伏展上推出，有望带来新的设备升级需求。以光伏切片机 5 年的生命周期来测算，2019-2021 年年均更新需求的市场空间约 10 亿元。

   随着上机数控设备市场占有率大幅度的提高，光伏设备行业国际巨头瑞士梅耶 博格（MB）起诉上机数控切片机设备专利侵权，江苏省高院 2018 年 8 月 二审终审裁定 MB 败诉。2019 年初，梅耶博格将旗下光伏和特别的材料（包 括半导体和蓝宝石玻璃工业）硅片设备和服务业务出售给一家全球表面增 强技术设备和服务供应商—美国 PSS 公司，从硅片业务中退出。

   硅片检测分选设备为非标定制化设备，由上料台、检测系统和分选系统组 成。测量系统为整台设备的核心部分，通过机器视觉等技术，实现硅片的 尺寸、线痕、翘曲、崩缺、表面缺陷、隐裂、电性能等特性实现检测分级。随后对硅片种的瑕疵特征进行识别提取，并将硅片品控过程中的上料、检 测、分析、下料等多项工序集成至自动化智能系统中。

   奥特维是国内率先规模化销售硅片分选机的龙头厂商，公司 2017 年开 始进行客户验证并取得大批量订单，2018 年开始批量发货并当年实现 收入 1.6 亿元。公司 2017 年开始销售的硅片分选机截至 2018 年末累 计销售硅片分选机 95 台，存量市场占有率达 11.8%。2018 年全球光 伏硅片产量前 10 名企业（合计占比 81.1%， 2018 年全球光伏硅片产 量为 115GW）中的 8 家已采购奥特维生产的硅片分选机产品。

   存量市场空间约为 13.8 亿元：根据中国光伏协会数据，截至 2018 年末全 球硅片产能约为 161.2GW，以平均每台硅片分选机年产能 200MW 测算， 存量的硅片分选机数量约 800 台。根据奥特维招股说明书，该公司的硅片 分选机售价为 173 万元/台左右。则存量市场规模约为 13.8 亿元。

   未来 3 年，分选机市场空间 5.5~7.3 亿元/年：未来 3 年内的硅片产能的扩 张大多数来源于于单晶硅，根据主流单晶硅厂家的扩产计划，未来 3 年内合计 新增产能约 92GW，有望带来约 8 亿元分选机需求，年化约 2.7 亿元。同 时考虑到光伏设备的更新换代周期较快，约 3~5 年，存量设备的年化更新 需求达 2.8~4.6 亿元。合计分选机设备需求 5.5~7.3 亿元/年。

   提高光伏电池转换效率一直是光伏业界孜孜追求的目标。硅基光伏电池效 率极限是 29%，目前最高电池效率记录为 26.63%，由日本 kaneka 公司在 2017 年创造。

   高效电池技术代表未来的需求方向：在《光伏制造业规范条件》 和“领 跑者”计划推动下，各种晶硅电池生产技术进步迅速。2018 年，规模化生 产的多晶黑硅电池的平均转换效率达到 19.2%，使用 PERC 电池技术的单 晶和多晶硅电池效率提升至 21.8%和 20.3%，较 2017 年分别提升 0.5 个 百分点和 0.3 个百分点。

  2、超额利润带动 PERC电池扩产，2019 年产能有望达 110GW

   2018-2020 年为 PERC 扩产高峰，预计扩产总规模超 100GW：截止到 2018 年底，单晶 PERC 产能约为 67GW，根据目前国内主要龙电池厂商 的扩产规划，2019 年的 PERC 产能有望超 110GW。电池片龙头扩产节奏：

  （2）工艺设备：增加 2-3 道，可实现 BSF 向 PERC+SE的升级

  3、后 PERC时代，TOPCon 和 HJT的路线; TOPCon 技术是 PERC 电池片技术延伸，属于第 2.5 代电池片。HJT 电池 属于第 3 代技术路线。TOPCon 电池的转换效率要高于 P型 PERC单晶电 池，但是低于 HJT 电池效率，属于中间产物。

  （1）TOPCon 为过渡路线，可从 PERC电池片产线升级，捷佳布局领先 TOPCon 技术原理为：在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺 杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。该结构为硅片背面提供 了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻 挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地 降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。

   TOPCon 捷佳布局领先：TOPCon 工艺技术的升级所需要的核心设备为 LPCVD，目前国内龙头生产厂商为捷佳伟创，公司有望充分受益于 TOPCon 扩产带来的订单增长。从 PERC 产线升级至 TOPCon 工艺，需 要增添的设备价值量约 1.5 亿/GW左右。

   TOPCon 尽管进行了钝化接触，但由于是同质结，因此其 Voc 极限仍不高。HJT 对 TOPCon 属于降维打击，优势显著。我们预计 2020 年~2022 年 TOPCon 有望迎来扩产高峰

   HJT 的技术原理为：以 N 型单晶硅(c-Si)为衬底光吸收区，经过制绒清洗 后，其正面依次沉积厚度为 5-10nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和掺杂的 P 型非晶硅(p-a-Si:H)，和硅衬底形成 p-n 异质结。硅片的背面又通过沉积 厚度为 5-10nm 的 i-a-Si:H和掺杂的 N型非晶硅(n-a-Si:H)形成背表面场，双面沉积的透明导电氧化物薄膜(TCO)不但可以减少收集电流时的串联电 阻，还能起到像晶硅电池上氮化硅层那样的减反作用。最后通过丝网印刷 在两侧的顶层形成金属基电极。

  2019 年 10 月 10 日，REC 宣布其位于新加坡的 600MW 异质结电池 与组件产线MW 异质结电池组件产能，将推升 REC总组件产能至 1.8GW。该 600MW异质结产线 亿美元，由 Meyer Buger 提供核心设备和技术方案，生产出的 60 片电池组件的峰值功 率达 380 瓦，组件转化效率达 21.7%，预计电池片转化效率超 24%。该生 产线的投产有望大力推动 HJT电池在全世界内的量产化进程。

   HJT 有望进入 GW 级量产期：目前全进口 HJT 产线 亿元/GW， 通威与捷佳合作试生产线 亿元/GW，迈为与通威合作产线 亿元/GW。随着国产设备的成熟量产，HJT 产线成本有望实现 迅速下降。截至 2018 年底，国内 HJT 光伏组件装机容量约 1GW，2019 年有望达 3GW，并于 2021-2023 年间扩大到 10GW左右。

   目前迈为股份已向通威提供 250MW 整条 HJT 产线设备，捷佳伟创也有望 在年底形成整条产线供应的能力。

   2018 年全国组件产量达到 85.7GW，同比增长 14.3%,以晶硅组件为主。组件产量超过 2GW 的企业有 11 家，其产量占总产量的 62.3%，集中度进 一步提高。预计 2019 年组件产量将超过 90GW。

  2、组件自动化生产线; 组件自动化设备受益于组件产线的扩产，目前国内组件生产设备已经全部 国产化。2018 年国内组件生产线 万元/GW。随着 国产层压机、自动焊接机等设备性能不断的提高，单位时间处理的组件块数 也会快速增多；同时电池片转换效率不断的提高，半片、叠片以及新型材料 的使用，都可以使得组件生产线投资所需成本进一步降低。

  1）组件扩产带来的新建需求：预计2020~2025 年年均需求约 10~12 亿元 虽然组件厂商扩产有周期性，但根据下游需求来看，未来 5 年新增装 机需求有望达 20GW/年。以 5000~6000 万/GW 的设备投资单价来测 算，未来 5 年内新增组件设备市场空间约 10~12 亿元。

  2）存量产能的更新需求：预计 2019-2021 年均需求约 24~29 亿元

   截至 2019 年底，全球组件存量产能约 240GW：按目前的组件单价测 算，存量组件的市场空间约 120~144 亿元。

   伴随未来新型组件占比逐渐提升，将带来存量老旧组件产线 年，全片电池片的组件仍占据市场绝大部分份额，但相比 2017 年下降了 7 个百分点至 91.7%。按照中国光伏行业协会预计，由 于半片或更小片的电池片组件功率封装损失更小，未来半片及更小尺 寸电池片应用市场占有率将大幅度上升，叠瓦电池组件市占比也会逐渐增 长，到 2025 年，全片电池组件市占率将低于 50%。以光伏组件 5 年 的生命周期来测算，平均的年均更新需求的市场空间约 24~29 亿元。

   竞争对手：国外主要厂家有瑞士的 Meyer Burger、德国的 Sch 等；国 内的成产厂家主要有金辰股份、苏州晟成（京山轻机子公司）、先导智能、 羿珩科技（康跃科技子公司） 、博硕光电等，均有提供光伏组件自动化生产 线; 组件设备行业盈利水平较低：2018 年组件设备产业链主流公司收入体量在 1~6 亿元，毛利率约 3~4 成，净利率水平在 10%~15%。 金辰股份 2018 年光伏组件自动化生产线%总营收占 比），公司净利润 8500 万元。2015-2018 年营收/净利润 CAGR 分别 达 37%/10%。

   先导智能 2018 年光伏自动化设备收入 2.64 亿元。