人(rén)類進入工業化時(shí)代的兩百多(duō)年來(lái)，二氧化碳排放量不斷增加，導緻全球氣溫升高(gāo)、引發氣候問題，減少(shǎo)二氧化碳等溫室氣體(tǐ)的排放已經成為(wèi)全人(rén)類共同的目标。全球有(yǒu)越來(lái)越多(duō)的國家(jiā)提出“碳中和(hé)”目标，而實現“碳中和(hé)”的重要路徑就是發展新能源、降低(dī)化石能源消耗。IRENA（國際可(kě)再生(shēng)能源機構）預測，在2050年全球碳中和(hé)的背景下，電(diàn)力将成為(wèi)最主要的終端能源消費形式（占比超過50%），而90%的電(diàn)力将由可(kě)再生(shēng)能源發電(diàn)供應，63%的電(diàn)力由光伏和(hé)風電(diàn)供應。因此，光伏産業将成為(wèi)未來(lái)數(shù)十年的景氣賽道(dào)，值得(de)長期研究跟蹤。

下圖為(wèi)光伏産業鏈的上(shàng)遊、中遊、下遊。上(shàng)遊為(wèi)光伏的基礎原材料，矽（石頭）經過熱還(hái)原反應形成工業矽（也稱為(wèi)金屬矽），再提純成為(wèi)多(duō)晶矽（也稱為(wèi)矽料）。中遊為(wèi)矽棒-矽片-電(diàn)池片-組件，矽料經過加熱、融化、拉晶後制(zhì)成單晶矽棒或者多(duō)晶矽錠，再經過切片得(de)到單晶矽片或多(duō)晶矽片（目前單晶是主流）。得(de)到矽片後，再通(tōng)過制(zhì)絨-擴散-刻蝕-鍍膜-絲網印刷-燒結-分選-鍍膜等步驟，得(de)到電(diàn)池片，這是光伏組件的基本發電(diàn)單元。電(diàn)池片串聯起來(lái)，再用EVA膠膜和(hé)光伏玻璃粘在一起形成疊層，之後再将這個(gè)疊層放入鋁制(zhì)邊框中進行(xíng)封裝、檢測，得(de)到最終的組件。下遊是光伏發電(diàn)的應用場(chǎng)景，通(tōng)過将組件按照一定方式組裝成光伏陣列，再與逆變器(qì)、配電(diàn)櫃、控制(zhì)系統連接，接入電(diàn)網輸送電(diàn)力。

圖1

數(shù)據來(lái)源：晶科能源招股書(shū)

從産業鏈各環節的競争格局看，中國已經成為(wèi)全球光伏産業的絕對龍頭，擁有(yǒu)全球最大(dà)的産業鏈集群、最大(dà)應用市場(chǎng)、最大(dà)産能、最多(duō)專利、最大(dà)産品出口，而且行(xíng)業集中度仍在不斷提高(gāo)。2020年全球前五大(dà)矽片企業産能超過全球的80%，前十大(dà)電(diàn)池片企業産能超過全球的66%（同比增長10個(gè)百分點以上(shàng)），前十大(dà)組件企業産能接近全球的60%（同比增長10個(gè)百分點以上(shàng)）。

圖2

數(shù)據來(lái)源：中國光伏行(xíng)業協會(huì)《2020年-2021年中國光伏産業年度報告》

盡管行(xíng)業集中度仍在提高(gāo)，但(dàn)各環節的格局并未穩定。過去10年，光伏行(xíng)業各種新技(jì)術(shù)不斷取得(de)突破，技(jì)術(shù)創新推動行(xíng)業綜合成本下降了90%以上(shàng)，把光伏帶入了全球平價的時(shí)代，但(dàn)技(jì)術(shù)進步的腳步并沒有(yǒu)停止。光伏産業具備科技(jì)制(zhì)造的屬性，技(jì)術(shù)的變革一方面帶來(lái)生(shēng)産效率的提升，另一方面也帶來(lái)行(xíng)業格局的洗牌，這個(gè)過程中蘊含着重大(dà)的機遇與風險。從曆史上(shàng)看，新技(jì)術(shù)一旦跨過零界點，會(huì)以很(hěn)快的速度替代老技(jì)術(shù)，而掌握新技(jì)術(shù)的公司，也會(huì)快速取代固守老技(jì)術(shù)的公司，成為(wèi)新龍頭。近年來(lái)最典型的技(jì)術(shù)革新，就是單晶矽片對多(duō)晶矽片的替代。單晶矽片有(yǒu)更好的發電(diàn)性能，但(dàn)早期成本很(hěn)高(gāo)，而個(gè)别公司全面擁抱新技(jì)術(shù)，推動單晶拉晶技(jì)術(shù)、金剛線切片技(jì)術(shù)的産業化，使成本大(dà)幅下降，對應的單晶電(diàn)池和(hé)組件産品價格也快速下降，性價比優勢顯現，2016年單晶矽片市場(chǎng)份額27%，2019年達到65%首次超過多(duō)晶矽片，2020 年提升至 90%（數(shù)據來(lái)源：中國光伏行(xíng)業協會(huì)）。這一輪單晶矽片的技(jì)術(shù)革新奠定了該公司的全球龍頭地位。展望未來(lái)幾年，光伏産業鏈各環節均面臨産能過剩的風險，新技(jì)術(shù)的革新才會(huì)帶來(lái)超預期的變化和(hé)投資機會(huì)。目前能看到的技(jì)術(shù)進步主要在矽料、矽片、電(diàn)池片這3個(gè)環節。

一、矽料

目前矽料行(xíng)業的主流生(shēng)産方法是改良西門(mén)子法，也即通(tōng)過改良傳統的西門(mén)子法（早期矽料的生(shēng)産技(jì)術(shù)源于德國西門(mén)子，因此稱為(wèi)西門(mén)子法）得(de)來(lái)，這是目前國內(nèi)外最普遍也是最成熟的方法。根據中國光伏行(xíng)業協會(huì)的數(shù)據，2020年我國采用改良西門(mén)子法生(shēng)産的多(duō)晶矽約占全國總産量的97.2%。改良西門(mén)子法技(jì)術(shù)成熟穩定，行(xíng)業的技(jì)術(shù)發展目标主要是持續提高(gāo)生(shēng)産效率，提升産品質量，降低(dī)物耗、能耗，降低(dī)成本。但(dàn)經過多(duō)年的發展，改良西門(mén)子法提效降本的空(kōng)間(jiān)已經有(yǒu)限。

而多(duō)年前的另一種技(jì)術(shù)叫矽烷流化床法（産物為(wèi)顆粒矽，改良西門(mén)子法産物為(wèi)棒狀矽），該技(jì)術(shù)最近進步顯著。兩種技(jì)術(shù)的生(shēng)産工藝過程不再贅述，簡單來(lái)說，改良西門(mén)子法用高(gāo)溫的高(gāo)純矽芯為(wèi)載體(tǐ)，生(shēng)成的多(duō)晶矽沉積在矽芯上(shàng)，産物為(wèi)棒狀。矽烷流化床法将工業矽在矽烷流化床內(nèi)轉化為(wèi)顆粒狀的矽料。相比之下，矽烷流化床法（顆粒矽）的優點：投資成本低(dī)、溫度低(dī)、能耗低(dī)、尾氣易于回收利用、可(kě)連續投料生(shēng)産、項目人(rén)員需求少(shǎo)等；缺點：生(shēng)産過程易燃易爆有(yǒu)安全隐患，産品的氫含量碳含量較多(duō)、難以達到品質要求。

顆粒矽因為(wèi)含有(yǒu)雜質，下遊的矽片廠商将少(shǎo)量顆粒矽摻雜進棒狀矽使用，因此摻雜比例有(yǒu)多(duō)高(gāo)，決定了顆粒矽未來(lái)在矽料市場(chǎng)的占比能有(yǒu)多(duō)大(dà)。目前顆粒矽技(jì)術(shù)的主導公司正在努力解決雜質問題，擴大(dà)産能，而節能低(dī)碳環保是顆粒矽最大(dà)的優勢，更加符合全球碳中和(hé)的趨勢。顆粒矽的産品雜質問題如果解決，憑借低(dī)成本的優勢，很(hěn)有(yǒu)可(kě)能大(dà)規模替代現有(yǒu)的改良西門(mén)子法技(jì)術(shù)，進而改變現有(yǒu)的競争格局。

二、矽片

矽片環節，如前文所述，近年來(lái)最大(dà)的技(jì)術(shù)革新就是單晶矽片對多(duō)晶矽片的替代，目前單晶份額超過90%，替代進程已經完成。矽片行(xíng)業仍在進行(xíng)的兩大(dà)技(jì)術(shù)改良是大(dà)尺寸化和(hé)薄片化。

矽片的尺寸越大(dà)，對光的轉換效率更高(gāo)，進而提高(gāo)發電(diàn)效率，而且可(kě)以降低(dī)單位投資成本和(hé)能耗，攤薄非矽成本（即原材料以外的成本）。2019下半年開(kāi)始，矽片廠商陸續推出182mm、210mm的大(dà)尺寸矽片，2020年這兩類矽片占比僅4.5%，但(dàn)這兩年大(dà)尺寸矽片快速滲透，根據PV infoLink 統計(jì)，2021上(shàng)半年占比升至30%，全年預計(jì)達到50%，2022年将達到70%。另一方面，矽片的厚度越薄，對矽料的消耗越少(shǎo)，節約成本，且矽片柔韌性會(huì)更好，給後端的電(diàn)池和(hé)組件環節帶來(lái)更多(duō)的創新。大(dà)尺寸化和(hé)薄片化已經成為(wèi)當前矽片環節的主要發展方向。

總體(tǐ)來(lái)看，矽片環節目前的技(jì)術(shù)進步循序漸進，并沒有(yǒu)發生(shēng)本質的變化，預計(jì)不會(huì)對行(xíng)業競争格局帶來(lái)重大(dà)變化。

三、電(diàn)池片

電(diàn)池片的作(zuò)用是将光能轉換成電(diàn)能，同等光照下，轉換成的電(diàn)越多(duō)越好，因此光電(diàn)轉換效率的高(gāo)低(dī)是衡量電(diàn)池片的最重要參數(shù)。現有(yǒu)的電(diàn)池片技(jì)術(shù)有(yǒu)2大(dà)類，1是P型，2是N型，區(qū)别在于原材料矽片，P型矽片摻雜了硼元素，N型矽片摻雜了磷元素。目前P型電(diàn)池占據了主流，我們經常聽(tīng)到的P型PERC電(diàn)池就是P型電(diàn)池中最主流的分支。P型PERC電(diàn)池的理(lǐ)論轉換效率為(wèi)24.5%，目前實際生(shēng)産中的轉換效率已經接近23.5%的瓶頸，再繼續提升的空(kōng)間(jiān)較小(xiǎo)，而且産業鏈配套非常成熟，産業化降本也越來(lái)越難。

在此背景下，行(xíng)業急需應用新型電(diàn)池技(jì)術(shù)，以繼續降本增效，N型電(diàn)池應運而生(shēng)。較P型電(diàn)池而言，N型可(kě)實現更高(gāo)的理(lǐ)論轉化效率，且具有(yǒu)壽命高(gāo)、弱光效應好、溫度系數(shù)小(xiǎo)等優點，是産業升級的方向。當前N型電(diàn)池片技(jì)術(shù)主要包括TOPCon（理(lǐ)論效率28.7%，目前量産效率24.5%）、HJT異質結（理(lǐ)論效率27.5%，目前量産效率25.05%）、IBC（目前量産效率24%）三種。由于IBC電(diàn)池工藝複雜、目前量産轉換效率低(dī)、單位投資額高(gāo)，因此中期來(lái)看最有(yǒu)可(kě)能替代P型電(diàn)池的就是TOPCon或HJT異質結電(diàn)池。盡管目前N型電(diàn)池比P型PERC電(diàn)池綜合成本高(gāo)15%-20%，但(dàn)随着工藝改善、設備原材料國産化加速、良率提升，預計(jì)綜合成本會(huì)很(hěn)快降低(dī)，遲早會(huì)替代P型電(diàn)池。

對于TOPCon和(hé)HJT異質結，傳統電(diàn)池片企業傾向于選擇TOPCon，因為(wèi)TOPCon和(hé)現在主流的PERC産線重合度很(hěn)高(gāo)，在現有(yǒu)産線上(shàng)僅需增加部分設備就能升級，可(kě)以極大(dà)降低(dī)投資成本，同時(shí)避免舊(jiù)産線的廢棄，因此短(duǎn)期內(nèi)TOPCon的産能增速會(huì)快于HJT。對于新勢力電(diàn)池片企業，會(huì)傾向于選擇HJT，一方面沒有(yǒu)傳統産線可(kě)供改造，另一方面也具備彎道(dào)超車(chē)的機會(huì)。HJT的優勢是實際轉換效率更高(gāo)，缺點是投資成本更高(gāo)，投資成本來(lái)自設備和(hé)材料，異質結設備的國産化較為(wèi)成功，單GW投資從過去的8億元降至去年的4億元，預計(jì)今年降至3億元，材料端的銀漿、靶材等輔材也在快速國産化降本。從中期角度看，HJT異質結潛力更大(dà)，因轉換效率更高(gāo)且降本速度快。長期看，最有(yǒu)潛力的是IBC電(diàn)池，其沒有(yǒu)正面栅線遮擋，理(lǐ)論效率最高(gāo)，同時(shí)可(kě)以疊HJT/TOPCon變為(wèi)HBC/TBC，隻是目前投資成本高(gāo)，還(hái)需要時(shí)間(jiān)。

在碳中和(hé)的長期目标下，光伏産業在未來(lái)很(hěn)長一段時(shí)間(jiān)內(nèi)會(huì)有(yǒu)持續增長的需求，這已經成為(wèi)産業界的共識，也成為(wèi)資本市場(chǎng)的共識。在這種共識驅動下，産業鏈各環節的産能擴張速度快，新進入者多(duō)，資本市場(chǎng)也充分定價了行(xíng)業的長期成長性。而光伏産業具有(yǒu)科技(jì)制(zhì)造的屬性，未來(lái)技(jì)術(shù)路線的發展方向存在分歧，新興技(jì)術(shù)有(yǒu)可(kě)能改變甚至颠覆現有(yǒu)的競争格局，帶來(lái)超預期的投資機會(huì)。

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