电池片行业特点、发展趋势及上下游产业链情况
思瀚产业研究院    2024-03-07

1、电池片行业的特点

电池片是以高纯的单晶硅片为原料，经过生产加工而成，产品广泛应用于多样化的光伏发电系统应用场景中。

电池片是光伏发电的核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命，单晶硅电池片位于光伏产业链中游，是通过将单晶硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片。思瀚发布《2023-2028年中国电池片行业发展前景战略及投资风险预测分析报告》

发电效率和使用寿命是电池片的核心性能指标，转换效率更高的单晶硅电池片有着更高的输出功率，用其封装形成的光伏组件的整体功率也会更高；电池片生产工艺的缺陷往往会导致单体电池片的内阻不均匀从而极易产生热斑现象，轻则烧毁电池片，严重的会引起整片电池片的燃烧，对以电池片封装而成的光伏组件使用寿命危害非常大。

2、电池片行业基本情况

在应对能源危机和加强环境保护的双重驱动下，光伏产业受到世界各国政策的大力扶持，整体呈现快速向上发展的态势。2022 年末，全球光伏累计装机容量达到 1,156GW，2020-2022年全球新增装机容量年复合增长率达到 33.01%。

受益于全球碳中和目标及各国具体路线图的引导，2020 年、2021 年以及2022 年，即使在全球经济复苏乏力的不利影响下，全球光伏应用市场仍然实现了快速增长，全年新增装机容量分别达到约 130GW、170GW 和 230GW，报告期内复合增长率高达 33.01%。

根据 IEA发布的《Renewables 2022 Analysis and forecastto 2027》中的数据，在 2022-2027 年，全球可再生能源装机增长近 2,400GW，是IEA 预测有史以来最大的一次上调。到 2025 年，可再生能源当年年度发电量将超过煤炭，成为全球最大的电力来源。2023 年，在光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏新增装机仍将快速增长，预计 2023-2025年，全球光伏年均新增装机将达到 301-359GW。

凭借晶硅技术及成本控制优势，我国光伏产业各环节的产能、产量在全球范围内占比均实现不同程度的增长，全球光伏产业重心进一步向我国转移。光伏产业已经成为我国达到国际领先水平的战略性新兴产业。

作为光伏发电系统的核心部件，近年来太阳能电池片产业规模同步扩大，集中度持续提升。根据 CPIA 统计， 2022 年全球晶硅太阳电池片产量达到366.1GW，同比增长 63.5%；2022 年我国太阳能电池片产量 330.6GW，同比增长67.1%。随着电池片环节的技术更迭速度日益加快，企业追求进一步的降本，技术水平领先、产能结构合理的企业持续扩大市场份额，其所生产的光电转换效率高、长期稳定性好、具有成本优势的大尺寸电池片产品是下游组件市场需求的主流。

近年来，我国光伏行业装机容量不断扩大，至 2022 年末光伏发电并网装机容量已达 392.04GW。但不可否认的是，我国现有的能源消费结构距离实现碳中和目标还有一定距离。目前我国的能源结构依然以传统能源为主，煤炭、石油、天然气三者合计占比约 84%，非化石能源占比仅为 16%。

要实现 2060 年碳中和的目标，就要积极实施可再生能源替代行动，降低化石能源的比重。能源主体将向以新能源为主，煤炭、石油、天然气为辅的“一大三小”结构转型，构建以新能源为主体的新型电力系统。

根据中共中央、国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，2030 年非化石能源占一次能源的比重需要达到 25%，风电、太阳能发电总装机容量达到 1,200GW；至2060 年，非化石能源消费比重则需要达到 80%以上。根据长江证券研究所和中金公司预测，届时国内光伏年需求有望达到 700GW，累计超过 1.4 万 GW，较2019 年末累计装机规模增长 70 倍；如果考虑海外需求则市场空间甚至会达到2,400-3,000GW/年，是 2019年装机容量的 20-25倍。

为实现碳中和时间表，2021 年以来国内各项光伏行业支持性政策频出，强调政府和市场两手发力，统筹国内国际能源资源，加快发挥光伏在推进绿色低碳科技革命过程中的重要作用。具体总结来看，以 2021 年中央财政取消对新备案集中式、工商业分布式光伏发电项目补贴为里程碑，我国光伏行业的发展已不再受制于制造成本的约束，进入依靠自身技术进步、工艺改进、规模扩大，以实现持续降本增效的良性发展阶段。

随着各项主要政策的落地实施，预计十四五期间我国光伏装机量将保持高景气增长。

一是地面电站装机主力军“风光大基地”迎来建设加速期，第一期装机容量约 100GW的项目已于 2021年底有序开工，其中风光各占比一半左右，第二期也于同期启动申报，预计多数于 2023年底前完成并网。

二是整县推进屋顶分布式光伏开发试点的积极推进，预计县年均光伏装机量有望达到 40GW。三是碳减排支持工具的推出，有助于金融机构向碳减排重点领域内相关企业发放较低利率水平的贷款，推动社会资金更多投向绿色领域，助力实现碳中和目标。

3、电池片行业上下游情况

（1）电池片行业产业链

电池片能够实现光能向电能转化。电池片是硅片经过制绒、扩散、刻蚀等一系列环节后加工而成的，电池片加工需要较高的技术能力与资本投入。

1）上游行业

光伏电池片的原材料主要为光伏硅片，按原材料和生产工艺的不同，光伏硅片可分为单晶硅片和多晶硅片。单晶硅片企业利用单晶炉生产单晶硅棒、多晶硅片企业利用铸锭炉生产多晶硅锭，之后再将单晶硅棒、多晶硅锭通过切割形成单晶硅片、多晶硅片，最终用于太阳能电池组件等光伏产品的生产。单晶电池片以高转换效率及性价比的优势逐步取代多晶电池片，成为电池片市场主流产品。与此同时，随着硅料生产工艺、拉棒工艺以及硅片切割工艺的持续进步，单晶硅片的生产成本迅速下降，近年来，单晶硅片已经取代了多晶硅片成为光伏硅片的主流。

2）下游行业

电池片下游行业为光伏组件行业，光伏组件是将一定数量的电池片采用串并联的方式连接，并经过严密封装后，形成的光伏发电设备。组件是光伏发电系统最重要的设备，在很大程度上决定光伏发电成本。得益于组件技术在光学、电气和结构三方面的优化和进步，从 2010 年到 2016 年，光伏组件转换效率平均每年提升 0.3%-0.4%；从 2017 到 2020 年，转换效率提升速度加快到每年 0.5%-1%。

作为光伏行业的终端产品，光伏组件生产与市场结合紧密，产品更新换代较快，要求有很强的市场应变机制，对设计开发能力要求较高。得益于全球光伏需求增长的推动，国内企业在近年来持续加大组件环节的投资和技术革新，近 10 年来生产成本持续下降，自动化、数字化程度不断提升。

4、电池片行业发展趋势

（1）电池片行业发展趋势

1）单晶 PERC 技术

仍为主流2018 年以来，单晶 PERC 电池的市场份额逐年提升，已成为市场绝对主流产品。一方面，随着连续多根单晶拉制技术和金刚线切割技术的应用，单晶硅片成本不断下降，推动单晶电池成本下降，根据 CPIA 统计，2022 年度我国单晶硅片市场占比达到约 97.5%。另一方面，PERC 技术具有高效率、低成本的高性价比优势，在下半年部分 N 型电池片产能陆续释放的背景下，PERC 电池片市场占比下降至 88%，市占率有所下降，但仍为目前业内主流技术。

目前主流电池厂商的量产转换效率相较理论最高值 24.5%仍存在一定提升空间，如何在量产阶段保持所产出电池片效率的稳定性，即提升量产平均转换效率，仍然是电池厂商持续为之投入的重要课题。PERC+正是在 PERC 技术基础上，所开发的包括背面碱抛光、背面铝栅线设计、背面多层钝化膜、局部激光掺杂等一系列技术的总称，致力于实现 PERC 技术在量产阶段进一步降本增效。

2）大尺寸电池技术

大尺寸电池技术自 2019 年起陆续进入量产阶段并迅速扩大规模，至 202 年大尺寸电池产品已占据行业主流。2018 年以前，市场主流电池片产品包括156mm、156.75mm 和 158.75mm 三种尺寸。为进一步提高组件功率以降低成本，2019 年以来市场上相继出现 166mm 以及 182mm 和 210mm 等大尺寸电池片。

根据CPIA 数据，2022 年电池片的主流尺寸已经开始转向大尺寸，从硅片端来看，182mm+210mm 尺寸在 2023 年的占比将达 93.2%。大尺寸已经成为光伏行业发展的必然趋势。在制造端，大尺寸可以提升硅片、电池片和组件产出量，从而摊薄单位生产成本；在产品端，大尺寸能有效提升组件功率，通过优化电池和组件的设计提高组件转换效率；在系统端，随着单个组件的功率提升，大尺寸可以减少支架、汇流箱、电缆、土地等成本，从而摊薄单位系统成本。

大尺寸技术运用的及时性和稳定性，也成为电池环节新的行业门槛。技术方面，为保证所产出大尺寸电池片的质量和稳定性，避免碎片率升高，电池片厂商需要保证设备运行状态的稳定性，还需克服因硅片尺寸变大所带来的绒面尺寸、扩散方阻、镀膜厚度等分布不均的问题。市场方面，电池片厂商须把握关键时机，选择合适的时点及时将大尺寸新技术运用于量产，并快速实现产能规模扩大、产品质量稳定和精益成本控制。这对电池片厂商的战略眼光、执行力、工艺先进性及成本控制水平均提出了较高要求。

3）下一代主要技术路线

N 型电池技术在 PERC 电池技术保持主流地位的同时，N 型电池技术也持续取得突破。目前，TOPCon、异质结是 N 型电池主要技术路线，国内光伏龙头企业普遍对其进行技术储备，主要处于小试、中试等应用试验阶段，其中因 TOPCon 技术同时具备很高的理论转化效率以及与现有 PERC 产线高度兼容的优势，在组件端和系统端逐渐表现出经济性，因此产业化发展最为迅速，2022 年以来以晶科能源为代表的一体化厂商陆续开启 10GW 级别的 N 型 TOPCon 产能建设，标志着 N 型技术开始大规模产业化。

根据 CPIA 数据，2022 年 N 型电池片占比合计达到约 9.1%，其中 N 型TOPCon 电池片市场占比约 8.3%，异质结电池片市场占比约 0.6%，XBC 电池片市场占比约 0.2%。根据 CPIA 预测，2023 年 TOPCon 电池片市场占比或将提升至18.1%，较 2022 年提升近十个百分点，整体 N 型电池片市场占比或将提升至22.5%.。

2022 年内，N 型 TOPCon 电池平均转换效率达到 24.5%，异质结电池平均转换效率达到 24.6%，两者较 2021 年均有较大提升，XBC 电池平均转换效率达到 24.5%，今后随着技术发展，TBC、HBC 等电池技术也可能会不断取得进步。未来随着生产成本的降低及良率的提升，N 型电池将会成为电池技术的主要发展方向之一。