一、光伏产业链
光伏产业链包括硅料、铸锭(拉棒)、切片、电池片、电池组件、应用系统等6个环节。上游为硅料、硅片环节;中游为电池片、电池组件环节;下游为应用系统环节。
光伏产业链
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二、光伏产业链各环节关键指标
(一)多晶硅环节
多晶硅,是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
1、还原电耗
欧冠杯腾讯视频发布的《2021-2027年欧冠杯光伏行业市场研究分析及投资决策建议报告》显示:多晶硅还原是指三氯氢硅和氢气发生还原反应生成高纯硅料的过程,其电耗包括硅芯预热、沉积、保温、结束换气等工艺过程中的电力消耗。随着市场对单晶产品需求的增大,2020年欧冠杯多晶硅平均还原电耗为49kWh/kg-Si,较2019年有小幅下降,未来随着气体配比的不断优化、大炉型的投用和稳定生产、以及单晶厂家对于菜花料的试用,还原电耗仍将呈现持续下降趋势,预计到2030年还原电耗有望下降至44kWh/kg-Si。
2020-2030年欧冠杯多晶硅环节还原电耗走势(单位:kWh/kg-Si)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
2、冷氢化电耗
冷氢化技术是把多晶硅生产过程中的副产物四氯化硅(SiCl4)转化为三氯氢硅(SiHCl3)的技术,其电耗包括物料供应、氢化反应系统、冷凝分离系统和精馏系统的电力消耗。2020年欧冠杯冷氢化平均电耗在5.3kWh/kg-Si左右,同比下降3.6%,预计到2030年有望下降至4.7kWh/kg-Si以下。
2019-2030年欧冠杯多晶硅环节冷氢化电耗走势(单位:kWh/kg-Si)
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3、综合电耗
综合电耗是指工厂生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力,包括合成、电解制氢、精馏、还原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗。2020年欧冠杯多晶硅平均综合电耗已降至66.5kWh/kg-Si,同比下降5%。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等,预计至2030年有望下降至60kWh/kg-Si。
2019-2030年欧冠杯多晶硅环节综合电耗走势(单位:kWh/kg-Si)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
4、水耗
水耗是指生产单位多晶硅产品所需要补充的水量,水的消耗主要包括蒸发、清洗等。2020年,多晶硅平均水耗在0.12t/kg-Si的水平,同比下降7.7%;预计到2030年,通过余热利用降低蒸发量,精馏塔排出的物料再回收利用降低残液处理水耗等措施,耗水量降至0.09t/kg-Si。
2019-2030年欧冠杯多晶硅环节水耗走势(单位:t/kg-Si)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
5、蒸汽耗量
蒸汽耗量是指生产单位多晶硅产品外购蒸汽量,不考虑还原炉余热利用所产生的蒸汽(该能量已通过电力的形式计入)。2020年企业蒸汽耗量均值为23kg/kg-Si左右,同比下降17.9%,随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系统优化等,预计2030年企业蒸汽耗量将降至18kg/kg-Si。
2019-2030年欧冠杯多晶硅环节蒸汽耗量走势(单位:kg/kg-Si)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
6、综合能耗
多晶硅综合能耗包括多晶硅生产过程中所消耗的天然气、煤炭、电力、蒸汽、水等。2020年多晶硅企业综合能耗平均值为11.5kgce/kg-Si。随着技术进步和能源的综合利用,预计到2030年预计可降到9.6kgce/kg-Si。
2020-2030年欧冠杯多晶硅环节综合能耗走势(单位:kgce/kg-Si)
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7、硅单耗
硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量,主要包括合成、氢化工序,外购硅粉、三氯氢硅、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算,外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算,从总量中扣除。近5年,欧冠杯硅单耗变化幅度不大,2020年硅耗在1.1kg/kg-Si水平,基本与2019年持平,随着氢化水平的提升,副产物回收利用率的增强,预计到2030年将降低到1.07kg/kg-Si。
2019-2030年欧冠杯多晶硅环节硅单耗走势(单位:kg/kg-Si)
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8、还原余热利用率
还原余热利用率是指回收利用还原工艺中热量占还原工艺能耗比。2020年欧冠杯多晶硅还原余热利用率平均水平在80.5%,随着多晶硅工厂大炉型的使用以及节能技术的进步,余热利用率有望进一步提升,预计2030年还原余热利用率为82.5%。
2020-2030年欧冠杯多晶硅环节还原余热利用率走势
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9、三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本
2020年欧冠杯投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本已降至1.02亿元/千吨的水平;预计到2030年三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本为0.89亿元。
2020-2030年欧冠杯三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本走势(单位:亿元/千吨)
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(二)硅片环节-拉棒电耗
单晶拉棒电耗是指直拉法生产单位合格单晶硅棒所消耗的电量,可以通过改善热场、保温性能、提升设备自动化、智能化程度、提高连续拉棒技术等方法,降低拉棒生产电耗。
2019年欧冠杯拉棒平均电耗水平为29.1kWh/kg-Si;2020年欧冠杯26.2kWh/kg-Si(方棒);预计到2025年,欧冠杯硅片拉棒电耗有望下降至21.4kWh/kg-Si。
2019-2025年欧冠杯硅片拉棒电耗走势(单位:kWh/kg-Si)
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(三)电池片环节
太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类,其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片;单晶硅的效率较多晶硅也有区别。
各种晶硅电池名称缩写及释义对照表
名称缩写 | 各种晶硅电池释义 |
AI-BSF | 铝背场电池(AluminiumBackSurfaceField)一为改善太阳能电池的效率,在p-n结制备完成后,在硅片的背光面沉积一层铝膜,制备P+层,称为铝背场电池。 |
PERC | 发射极钝化和背面接触(PassivatedEmitterandRearContact)--利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器,增加长波光的吸收,同时增大p-n极间的电势差,降低电子复合,提高效率。 |
TOPCon | 隧穿氧化层钝化接触(TunnelOxidePassivatedContact)一在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积--层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构。 |
HJT | 具有本征非晶层的异质结(HeterojunctionwithIntrinsicThinLayer)一在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。 |
IBC | 交指式背接触(InterdigitatedBackContact)一把正负电极都置于电池背面,减少置于正面的电极反射一部分入射光带来的阴影损失。 |
PERT | 发射极钝化和全背面扩散(PassivatedEmitterRearToally-diffused)--PERC技术的改进型,在形成钝化层基础上进行全面的扩散,加强钝化层效果。 |
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2020年欧冠杯规模化生产的P型单晶电池均采用PERC技术,平均转换效率达到22.8%,较2019年提高0.5个百分点;采用PERC技术的多晶黑硅电池片转换效率达到20.8%,较2019年提高0.3个百分点;常规多晶黑硅电池则转换效率约19.4%,较2019年提升0.1个百分点;铸锭单晶PERC电池平均转换效率为22.3%,较单晶PERC电池低0.5个百分点;N型TOPCon电池平均转换效率达到23.5%,异质结电池平均转换效率达到23.8%。预计未来随着生产成本的降低及良率的提升,N型电池将会是电池技术的主要发展方向之一。
2020-2030年欧冠杯各种光伏电池技术平均转换效率变化趋势
- | 分类 | 2020年 | 2021年 | 2023年 | 2025 | 年2027年 | 2030年 |
P型多晶 | BSFP型多晶黑硅电池 | 19.40% | 19.50% | 19.50% | - | - | - |
PERCP型多晶黑硅电池 | 20.80% | 21.10% | 21.40% | 21.70% | 22.00% | 22..5% | |
PERCP型铸锭单晶电池 | 22.30% | 22.60% | 23.00% | 23.30% | 23.50% | 23.70% | |
P型单晶 | PERCP型单晶电池 | 22.80% | 23.10% | 23..4% | 23.70% | 23.90% | 24.10% |
N型单晶 | TOPCon单晶电池 | 23.50% | 24.00% | 24.50% | 25.00% | 25.30% | 25.70% |
异质结电池 | 23.80% | 24.20% | 24.80% | 25.20% | 25.50% | 25.90% | |
背接触电池 | 23.60% | 24.00% | 24.50% | 25.00% | 25.40% | 25.80% |
资料来源:欧冠杯腾讯视频整理
(四)组件环节
2020年欧冠杯欧冠杯光伏产业BSF多晶黑硅组件(157mm)、PERCP型多晶黑硅组件、PERCP型铸锭单晶组件的功率分别为345W、415W、445W;PERCP型单晶组件、PERCP型单晶组件(182mm)、PERCP型单晶组件(210mm)的功率分别为450W、540W、540W;TOPCon单晶组件、异质结组件、IBC组件(158.75mm)的功率分别455W、460W、350W;MWT单晶组件功率为465W,未来几年,随着技术的进步,各种类型组件功率基本上以≥5W/年的增速向前推进。
2020-2030年欧冠杯不同类型光伏组件功率变化趋势
晶硅电池72片半片组件平均功率(W) | 2020年 | 2021年 | 2023年 | 2025年 | 2027年 | 2030年 | |
多晶 | BSF多晶黑硅组件(157mm) | 345 | 350 | 350 | - | - | - |
PERCP型多晶黑硅组件 | 415 | 420 | 425 | 435 | 440 | 450 | |
PERCP型铸锭单晶组件 | 445 | 450 | 460 | 465 | 470 | 475 | |
P型单晶 | PERCP型单晶组件 | 450 | 455 | 465 | 470 | 475 | 480 |
PERCP型单晶组件(182mm) | 540 | 545 | 550 | 555 | 560 | 570 | |
PERCP型单晶组件(210mm) | 540 | 545 | 550 | 557 | 565 | 575 | |
N型单晶 | TOPCon单晶组件 | 455 | 465 | 475 | 485 | 490 | 495 |
异质结组件 | 460 | 470 | 480 | 490 | 495 | 505 | |
IBC组件(158.75mm) | 350 | 355 | 360 | 370 | 375 | 380 | |
MWT封装 | MWT单晶组件 | 465 | 470 | 488 | 505 | 513 | 520 |
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
(注:1、本指标均以采用9BB电池片的单玻单面组件为基准,双面组件只记正面功率;2、P型单晶组件(210mm)以55片为基准,IBC组件以60片为基准,MWT组件以78片为基准,其他组件均以72片为基准;3、非特殊注明,均以166mm尺寸电池为基准。2020年MWT组件采用PERC电池技术及162mm尺寸电池片;2021年将采用TOPCon电池技术及166mm尺寸电池片;4、除异质结组件外,以上其他组件均为半片组件。)
(五)薄膜太阳能电池/组件
1、CdTe薄膜太阳能电池/组件转换效率
薄膜太阳能电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,目前能够商品化的薄膜太阳能电池主要包括铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe),砷化镓(GaAs)等。
2020年碲化镉CdTe小电池片实验室最高转换效率为20.2%,碲化镉CdTe组件量产最高转换效率为16.0%,碲化镉CdTe组件量产平均转换效率为15.1%;预计2021年有望提升。
2020-2030年欧冠杯CdTe薄膜太阳能电池/组件转换效率变化趋势(单位:%)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
2、CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率
铜铟镓锡(CIGS)薄膜太阳能电池,一般采用玻璃材质衬底,也可以采用柔性衬底(如不锈钢箔等)。2020年欧冠杯CIGS小电池片(≤1cm2孔径面积)实验室最高转换效率为23.2%。量产的玻璃基CIGS组件(面积为1200╳600mm2)最高转换效率约17.6%,平均转换效率(面积为1200ⅹ600mm2)已提升至16.5%。柔性CIGS组件(≤1m2开口面积)最高转换效率为17.3%,量产平均转换效率16.1%;预计2021年欧冠杯CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率、小电池片实验室最高转换效率、玻璃基组件量产最高转换效率、玻璃基组件量产平均转换效率、柔性组件最高转换效率、柔性组件量产平均转换效率分别有望达到23.5%、18.2%、17.4%、18.0%、17.0%。
2020-2030年欧冠杯CIGS薄膜太阳能电池/组件转换效率变化情况(单位:%)
资料来源:工信部、光伏协会、赛迪智库集成电路研究所、欧冠杯腾讯视频整理
2025-2031年欧冠杯光伏行业发展现状调查及市场分析预测报告
《2025-2031年欧冠杯光伏行业发展现状调查及市场分析预测报告》共十二章,包含2025-2031年光伏行业前景及趋势预测,光伏行业发展战略研究,研究结论及发展建议等内容。
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