让白癜风患者感受中科魅力 http://hunan.ifeng.com/a/20170626/5773085_0.shtml
(报告出品方/作者:中信建投证券,杨光)
一、薄膜电池性能持续提升,有望成为光伏市场新的增长点
1.1晶硅电池是目前占据光伏市场的主导地位
光伏电池主要分为晶硅电池、薄膜电池、新概念电池三大类别。其中,晶硅电池包括多晶硅电池和单晶硅电池两类,是目前主流的太阳能电池,以单晶硅电池为主。薄膜电池包括硅基类(非晶硅、微晶硅、低温多晶硅等)、化合物类(碲化镉、铜铟镓硒、III-IV组、钙钛矿等)、有机质类等,是太阳能电池发展的重要方向。新概念电池包括多带隙光伏电池、热载流子光伏电池、叠层光伏电池等,目前大多处于实验室研发阶段。
不同类型光伏电池的结构具有一定相似性,主要包含盖板、光电转换介质层、背板等部分。介质类型、光电转换方式等不同决定了各类光伏电池的性能差异。晶硅电池各部件相对独立,核心部件为电池片,并通过封装胶膜(EVA)将其密封在光伏玻璃和塑料背板中构成光伏组件。薄膜电池则以透明导电玻璃(TransparentConductiveOxide,TCO)为基板,覆盖发电介质,包括非晶硅、碲化镉(CdTe)、铜铟硒(CuInSe)、铜铟镓硒(CuInGaSe)、砷化镓(GaAs)、钙钛矿(perovskite)等,再通过背板进行封装或直接通过玻璃幕墙进行封装。
薄膜电池的理论光电转换效率可能高于晶硅电池,但目前薄膜电池的量产组件光电转换效率不及晶硅电池。例如碲化镉薄膜因其光谱效应与太阳光谱更匹配,理论转换效率可达32%,高于晶硅电池。但薄膜电池在量产阶段的光电转换效率仍落后于晶硅电池,并远低于多结叠层电池。
根据美国国家可再生能源实验室(NREL)测量与统计,晶硅电池中单晶硅电池实验室最高转换效率为27.6%,量产组件最高转换效率为24.4%,对应组件面积为cm2;多晶硅电池实验室最高转换效率为24.4%,量产组件最高转换效率为20.4%,对应组件面积为cm2。薄膜电池中碲化镉电池实验室最高转换效率为22.1%,量产大组件最高转换效率为19.5%,对应组件面积为cm2,均由美国FirstSolar公司创造;铜铟镓硒电池实验室最高转换效率为23.4%,量产小组件最高转换效率为19.2%,均由日本SolarFrontier公司创造;钙钛矿电池出现时间晚,但效率提升速度快,实验室最高转换效率可达25.7%,小组件最高转换效率为17.9%,对应组件面积为cm2。
晶硅电池凭借高光电转化效率和低成本优势,目前占据主导地位。由于新概念光伏电池大多处于实验研发阶段,尚未投产,光伏电池组件产能主要由多晶硅电池、单晶硅电池、薄膜电池构成。单晶硅光伏电池由于技术相对成熟、产品稳定性高、光电转化效率较高,产量不断增加,产量占比也逐步提升。薄膜电池产量略有提升,但受制于生产成本、光电转化效率和技术普及性,在全部光伏电池组件产量中占比受晶硅电池压制,在年后呈下降趋势。年光伏电池共计约GW,其中单晶硅电池约占79.2%,多晶硅电池约占15.6%,薄膜电池约占5%。
目前薄膜电池中碲化镉电池占主导。受晶硅原料和晶硅组件产品价格影响,年来薄膜电池的市场份额经历多次波动,年最高达到17%,年最低约3.6%。薄膜电池中,碲化镉电池的市占率约为薄膜电池的七成,商业化较成功;非晶硅市占率持续下降,占全部光伏组件市场份额从年约9%下降到年约0.2%;铜铟镓硒电池的市占率在1-2%之间浮动。伴随钙钛矿电池研发逐步成熟,多家企业正在建设或规划钙钛矿产线,未来潜力巨大,将对光伏组件市场份额构成一定影响。
1.2薄膜电池技术持续取得突破,具备独特优势
经过多年发展,薄膜电池光电转化率快速提升,推动成本持续下降。碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池已经走向规模化生产和商业化应用,碲化镉电池实验室最高转换效率为22.1%,量产大组件最高转换效率为19.5%,铜铟镓硒电池实验室最高转换效率为23.4%,量产小组件最高转换效率为19.2%。钙钛矿电池出现时间晚,但效率提升速度快,实验室最高转换效率可达25.7%,小组件最高转换效率为17.9%。中科院研究团队在Science发文称其FAPbl3钙钛矿电池获得25.6%的认证功率,并在85℃运行小时后依旧保持80%效率。此外,钙钛矿晶硅叠层电池理论光电转换效率可以突破肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser极限),近日瑞士科学家成功打破串联硅钙钛矿太阳能电池效率,首次突破30%达到31.25%。伴随薄膜电池研发逐步成熟,多家企业正在积极扩产,未来潜力巨大。
除了光电转化效率的潜力外,薄膜电池还具备以下几点优势:(1)薄膜电池生产污染排放少,环保压力小。与晶硅电池相比,碲化镉的镉排放量约为0.3g/GWh,明显低于单晶硅电池的0.7g/GWh和多晶硅电池的0.6g/GWh;砷排放量为1.1g/GWh、铬排放量为2.4g/GWh、铅排放量为2.7g/GWh、汞排放量为0.5g/GWh、镊排放量为7.8g/GWh,均显著低于晶硅光伏电池。
(2)薄膜电池能源回收期短,节能压力小。能源回收期是指光伏发电系统全生命周期内所消耗的能量与该系统年平均能量输出的比值,可以反映光伏系统的节能水平,碲化镉光伏电池的能源回收期约为0.5年、铜铟镓硒约为0.85年、薄膜硅约为0.8年、多晶硅约为1.1年、单晶硅约为1.6年,薄膜电池的能源回收期明显短于晶硅电池,节能压力小。
(3)薄膜电池设计应用能力优于晶硅电池,发展潜力大。晶硅电池组件的电池片厚度通常为多微米;薄膜电池组件厚度约为0.3-2微米,且通过沉积工艺附着在TCO玻璃基板上。从设计应用视角比较各类光伏电池,薄膜电池在尺寸多样性、电气参数可调整性、形状多样性、机械灵活性、外观均匀程度、透明程度等方面表现出色。
尽管一些薄膜电池类型需要使用稀散金属,但经过测算,产能短期并不会限制其发展:(1)90%以上的碲从电解铜精炼过程中的阳极泥中收集获取,其余的来自铅精炼厂浮渣以及铋、铜和铅锌矿冶炼过程中的烟尘。碲的潜在来源包括碲化铋和碲化金矿石。年全球碲矿储量30吨,年产量吨,中国是精炼碲的主要生产国,占全球产量的58%、全球储量的21%。目前碲化镉组件的碲需求量约为40吨/GW,随着效率提升有望继续降低单位组件的碲需求量,短期内碲资源供应不限制碲化镉电池发展。
(2)铟最多获取自硫化锌矿物闪锌矿。从锌矿中回收的铟含量在百万分之一到万分之一之间。尽管黄铜矿和锡石等基础金属硫化物中也有微量铟存在,但这些矿物的大多数矿床对铟的回收不经济。年全球铟产量吨,其中中国产量吨,占比57.6%。由于铟为伴生矿,无法估算储量。
(3)镓以非常小的浓度出现在其他金属的矿石中。大多数镓是作为加工铝土矿的副产品生产的,其余的由锌加工的残留物生产。自年以来,中国的初级低纯度镓(99.99%)产能约为65吨/年,约占全球低纯度镓产能的84%,其他国家和地区的初级低纯度镓生产商因年起初级镓大量过剩而限制产量。由于年和年的镓价格上涨,德国在年底前重新启动初级镓生产。年世界初级低纯度镓的生产能力为77.4吨/年;次级高纯度镓(99.%)的生产能力为27.3吨/年;高纯度精炼镓(99.99%)的生产能力为32.5吨/年。
尽管短期产能不存在短缺风险,但稀散金属单价波动将对薄膜电池成本产生影响:(1)国产碲(99.99%)单价持续走低,年7月底单价为元/kg,利于碲化镉电池成本控制。若以目前碲化镉组件碲需求量约40吨/GW计算,碲价格过去十余年间价格下降约2元/kg,带来碲化镉组件成本下降0.1元/W。
(2)国产铟单价波动上涨,年7月底粗铟(99%)单价元/kg、精铟(99.99%)单价0元/kg。铟价格上涨对铜铟镓硒电池生产成本控制将会产生不利影响。若以目前铜铟镓硒组件铟需求量约40吨/GW计算,铟价格每上涨0元/kg,将导致铜铟镓硒组件成本提升0.04元/W。
(3)国产镓单价持续上升,年年7月底镓(99%)单价元/kg、高纯镓(99.9%)单价元/kg,镓价格上涨对铜铟镓硒电池生产成本控制将会产生不利影响。若以目前铜铟镓硒组件镓需求量约25吨/GW计算,镓价格每上涨0元/kg,将导致铜铟镓硒组件成本提升0.元/W。
二、BIPV带动薄膜电池快速扩容,光伏幕墙大有可为
2.1薄膜电池在BIPV中应用形式多样,对比晶硅优势较大
薄膜电池在建筑光伏一体化中有多样化的应用形式。建筑光伏一体化(buildingintegratedphotovoltaics,BIPV)是光伏系统组件作为建筑材料直接与建筑系统结合的分布式发电系统。BIPV的应用场景包括建筑的屋顶、幕墙系统、门窗、采光天窗、外部集成装置、光伏预制系统等建筑外部接受光照的部分,根据建筑物设计方案的不同,薄膜电池与晶硅电池可在多个场景中使用。
具体来看,薄膜电池在BIPV中的优势可分为以下5点:(1)更轻薄、可塑性高。晶硅电池组件的电池片较厚(一般为微米左右),且与封装材料玻璃相对独立,柔韧性较差,难以加工成弧面形状。薄膜电池组件则是利用沉积技术将光电转换各层介质直接沉积在导电玻璃表面(一般厚度仅为0.3-2微米),柔韧性较好,能够任意弯曲,容易加工成弯曲半径更小的弧面形状,在BIPV中的使用场景将更加广泛。
(2)更好的透光性。由于建筑物本身对自然光线有必要的需求,自然而然地会提高对BIPV组件透光率的要求。晶硅电池的透光率较低,想要改善组件的透光性只能通过降低电池片的排布密度或采取组件局部镂空的设计,而降低电池片的排布密度势必会使得组件功率减小,同时光照阴影的明显交替也给建筑设计带来一定难度,尤其是用于光伏窗户时,将严重影响窗外景物的视觉效果。而薄膜太阳能电池可通过制备透明导电层以及超薄的背电极层来实现组件的高透光率,以满足建筑物对于不同光线强度的需求。
(3)颜色多样性。晶硅电池组件的颜色主要是深蓝、浅蓝等蓝色系色彩,比较单调;同时生产晶硅电池时,制绒环节中硅片表面腐蚀量的不同最终会导致电池片产生色差,将晶硅电池封装加工成BIPV组件后,色差会严重影响BIPV组件的美观性。而薄膜电池则具备颜色可调整的优势,可以根据需要生产出相应颜色的组件。目前,市场上采用薄膜电池技术生产的BIPV组件,颜色较为丰富,几乎涵盖所有常见色系;且对比黑色的薄膜电池,彩色薄膜电池可利用周期性SiO2/Al2O3和SiO2/TiO2多层结构反射特定波段的光,使得电池颜色调控的同时电池效率没有太多损耗,例如红、绿、蓝色的钙钛矿电池的发电效率(18.0%、18.6%、18.9%)仅比黑色(20.1%)电池下降10pct、7pct、6pct。
(4)温度系数低,热斑效应小。温度系数是指电池随着温度升高而导致的效率衰退率。晶硅的温度系数绝对值较高,当工作温度高于25℃时,每升高1℃最大发电功率下降0.4-0.45%,而薄膜电池的温度系数绝对值较低,工作温度高于25℃时,每升高1℃,最大发电功率下降0.19-0.21%。热斑效应是指由于组件中的部分电池片被遮挡进而不提供功率贡献并在组件内部成为耗能负载,使得局部温度升高,进而降低发电效率,严重时甚至引起火灾。薄膜组件的子电池为较长的细长条型,完全遮盖的可能性较低,同时其工作电流较小,所以其热斑效应远小于晶硅组件。而城市中的温度往往要高于空旷地区,且城市建筑上建造BIPV的复杂性更高,因此低温度系数和弱热斑效应的薄膜电池更适合BIPV。
(5)更好的弱光性。薄膜电池的化合层能带值范围较大,可覆盖更多太阳光光谱,光吸收系数更高,因此其拥有更好的弱光性,可使得非光照充足面仍能保持一定发电效率,同时,弱光性也使薄膜电池的发电时间高于晶硅电池;而晶硅电池弱光性较差,使得整体发电效率可能偏低。
在实际BIPV应用中,碲化镉电池发电效果优于铜铟(镓)硒电池和晶硅电池。从实际数据来看,位于杭州的1.5KW碲化镉发电玻璃电站和1.5KW多晶硅光伏板电站在83个月的发电量统计中,碲化镉发电玻璃在大部分月份中比多晶硅光伏板高出1%~10%,年平均发电量比多晶硅光伏板高7.5%。以马来西亚项目为例,碲化镉薄膜电池在BIPV应用中的月平均发电量和月发电效率均高于晶硅和铜铟镓硒电池,碲化镉电池的月平均发电量比晶硅电池高5.6%、比铜铟镓硒电池高4.7%,月发电效率比晶硅电池高5.56%、比铜铟镓硒电池高4.8%。碲化镉电池在理论上和实践中都更适合应用于建筑光伏一体化。
2.2政策叠加经济效益共同推动BIPV发展,薄膜电池市场有望顺势扩容
BIPV快速发展有望带动薄膜电池市场空间提升,我国BIPV市场空间较大。薄膜电池下游应用领域中,BIPV为重要场景,年和年全球BIPV装机总量分别达1.15GW和2.3GW,约占全球光伏总装机量的1%。根据GrandViewResearch发布的数据显示,年全球BIPV市场规模达到亿美元。而根据中国光伏行业协会光电建筑专委会的统计数据显示,年全年我国前六家建筑光电企业BIPV总装机容量约兆瓦,仅前六家企业装机量的全球占比已达30%。目前BIPV市场处于起步阶段,在政策段不断加码、经济效益持续提升的推动下,BIPV有望迎来高景气度,薄膜电池市场将顺势快速扩容。
2.2.1政策端:规范与补贴并济,推动BIPV快速发展
我国碳排放总量逐年上升,建筑环节全流程碳排放占比超50%。自我国经济进入高速发展期后,碳排放量也在快速增加。在年、年我国分别超过欧盟和美国成为全球碳排放量最高的国家,到年已经占全球二氧化碳排放总量的31%。
建筑碳排放强度成为强制性指标,部分省份要求新建建筑必须安装分布式光伏,BIPV确定性增强。为加快建筑行业减碳步伐,年9月,住建部发布《建筑节能与可再生能源利用通用规范》,该规范是目前建筑节能与可再生能源利用领域唯一国家全文强制性规范,而它的发布也使得碳排放强度成为强制性指标,明确规定新建的居住和公共建筑碳排放强度应分别在年执行的节能设计标准的基础上平均降低40%,碳排放强度平均降低7kgCO2/(m2·a)以上;除碳排放标准以外,规范要求新建建筑应该安装太阳能系统。在国家规范的指引下,部分省份纷纷跟进,要求新建建筑必须安装分布式光伏。因此,政策的强制要求使得BIPV市场空间扩大的确定性进一步增强。
地方政府因地制宜推出补贴政策,缓解投资压力并提高BIPV安装吸引力。除强制要求以外,为提高BIPV的覆盖率,地方政府根据自身省份光伏安装条件以及经济发展程度对当地安装BIPV的投资方提供补贴,补贴类型分为初装补贴与度电补贴两类。在补贴的推动下,投资方的初始投资压力有所缓解,同时投资回收期也有所缩短,BIPV对于投资方的吸引程度进一步加大。在政策引导后,当地企业对BIPV的认识程度进一步加深,行业内有望形成安装分布式光伏的共识,主动安装BIPV的可能性提升。
2.2.2经济效益:化石能源价格高企,BIPV投资回报吸引业主及服务商
对于业主方:能源价格上涨带动电力供应紧张,BIPV可减轻用电压力。从年8月份以来,煤炭价格开始出现快速上涨,并于9月达到价格高点,导致国内电力煤炭供需持续偏紧,部分地区出现拉闸限电。在这种背景下,国家发展改革委在印发的《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》中明确提出,将从10月15日起有序放开全部燃煤发电电量上网电价,扩大市场交易电价的上下浮动范围,并明确高耗能企业市场交易电价不受上浮20%限制,这就意味着一些高耗能的企业用电价格将由市场交易形成价格,不受上浮限制,极大提高企业用电成本;而10月8日召开的国务院常务会议指出,要完善地方能耗双控机制,推动新增可再生能源消费在一定时间内不纳入能源消费总量,这意味着拥有制造再生能源能力的高耗能企业将拥有更多的调整空间。因而从促进和抑制两个方面来看,高耗能企业若不利用可再生能源对冲电价上涨,则将在成本端承受较大压力。
对于服务商:光电建筑建造成本逐年摊薄,投资回报率有提升空间。从建造成本来看,光电建筑的成本是动态变化的,随着时间的推延,成本在发电的持续收入下不断抵消。在建筑全寿命周期,成本甚至出现零或负数的情况,效益水平进一步提升。而普通建筑只能靠折旧回收成本,因此从可持续发展的角度来看,光电建筑的优势明显。从组件端看,晶硅组件以及薄膜组件整体价格呈下降趋势;而随着分布式光伏的技术成熟,投资安装光伏设备的成本不断下滑,BIPV项目投资回收速度加快,经济效益进一步提升。
2.3薄膜电池在立面BIPV中渗透率更高,光伏幕墙大有可为
薄膜电池在建筑立面中占比更高,后续在钙钛矿电池商业化后渗透率有望进一步提升。屋顶和外立面的BIPV由于自身建筑属性的特点,对不同的电池有不同的偏好。在建筑外立面应用场景中,建筑物对美观、定制化、设计感等非标准化的属性更为看重,而薄膜电池与晶硅电池对比的独特优势与建筑属性更为匹配,因此在外立面应用中,薄膜电池占比56%、晶硅电池占比44%;在建筑屋顶应用场景中,标准化组件往往即可满足需求,因此晶硅电池占比更高,可达90%。目前限制薄膜电池渗透率提升的主要原因为透光性、颜色等要求使得其发电效率有所降低,而在未来钙钛矿电池逐步商业化后,拥有高透光、多颜色属性钙钛矿薄膜电池的发电效率仍较晶硅电池更有优势。
光伏幕墙在满足建筑美学、采光要求同时,更加节能环保及具备经济效益,是幕墙领域未来重点发展的方向。光伏幕墙有助于实现建筑自身及城市的能源供给、能耗降低和可持续发展,对传统幕墙存在替代效应。而从经济效益来看,尽管目前BIPV幕墙的单位造价要高于普通幕墙,但由于后续发电能不断带来收益,因此从长期来看其经济效益更好。以福建生产指挥中心光伏建筑一体化项目为例,该项目造价.60万元,预计7.85年能收回成本;首年发电36.45万度,年均收益34万元,经过25年运营后,扣除原有幕墙增量造价成本为万元。
2.42年BIPV领域薄膜电池新增装机量有望达8.15GW
2.4.12年建筑立面有望为薄膜电池提供5.09GW的新增装机量
薄膜电池主要受益于新建立面BIPV,从竣工面积角度测算年-2年薄膜电池年均新增装机量3.44GW。经过前文分析,我们认为在建筑立面中,幕墙为薄膜BIPV的主要应用形式。而由于存量市场中幕墙的更新、拆卸会极大的影响建筑物的正常使用,因此在立面中仅考虑新建建筑所带来的市场容量,测算假设如下:
(1)假设安装建筑物类型为商业建筑与公共建筑。根据前瞻产业研究院数据,幕墙的主要应用场景为商业建筑、公共建筑与高档住宅,其中高档住宅应用占比仅为3.10%,因此在测算安装立面BIPV的建筑物类型时仅考虑商业建筑与公共建筑,不考虑住宅以及厂房仓库。
(2)假设可外墙安装面积比例为46%。假设商业建筑、公共建筑的竣工面积在年的基础上每年下降2%;一般建筑物的外墙面积与竣工面积的比例为67%,同时根据武汉门窗协会可知,门窗面积与外墙面积的比例30%,因此非门窗可安装BIPV的面积比例为67%×(1-30%);而中国幕墙网数据显示玻璃面积占门窗面积的70%,此部分可用高透光率的BIPV来替代,因此门窗部分可安装BIPV的面积比例为67%×30%×70%。而BIPV仅考虑安装在东西南三面,综上总外墙BIPV安装比例为:×75%=45.73%。
(3)假设BIPV渗透率逐年上升。保守假设BIPV渗透率由年的5%逐年上升至2年14%,同时根据EuropeanCommission数据可知,年立面BIPV应用场景中薄膜电池占比为56%,而随着薄膜电池转化效率的不断提升,预计薄膜电池占比会进一步提升,因此假设薄膜电池占比年的62%上升至2年66.50%。
(4)假设薄膜电池组件的效率为W/m2。根据《光伏幕墙设计与施工》提供数据可知,目前钙钛矿、碲化镉薄膜组件的发电效率为-W/m2,铜铟镓硒薄膜组件的发电效率为-W/m2,且目前BIPV主要使用碲化镉薄膜组件,因此假设薄膜电池组件的效率为W/m2。
(5)假设薄膜电池组件售价为2元/W。目前美国FirstSolar薄膜电池成本已下降至0.24美元/W,同时参考国内晶硅电池组件售价区间在2-2.1元/W,长期看给予薄膜电池组件2元/W的售价假设。
综上,2年我国薄膜电池在新建立面市场中的新增装机量规模为5.09GW,市场规模为亿元。年-2年年均复合增长率达41.39%。
2.4.22年屋顶有望为薄膜电池提供3.06GW的新增装机量
新增屋顶主要受益于碳达峰目标,预计年均新增薄膜电池装机量2.67GW。根据年10月24日国务院印发《关于印发年前碳达峰行动方案的通知》显示,到2年,新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。由于城市住宅屋顶光伏易出现产权问题,而农村新建住宅渗透率不做要求,因此我们预计屋顶光伏主要新增市场来自于以上两大类建筑,对于新增市场给出以下假设:
(1)假设公共建筑、厂房仓库的竣工面积在年的基础上每年下降2%;工业屋顶面积为工业竣工面积的1/2,公共建筑的屋顶面积为竣工面积的1/5。由于占地面积=竣工面积/容积率,而工业建筑厂房多层数较少,因此假设容积率为2;而公共建筑多为高层建筑,因此假设其屋顶面积为竣工面积的1/5。
(2)新增项目安装分布式光伏的比例逐年增加,到2年增加至50%。根据政策要求,假设年新建工厂和公共建筑安装屋顶光伏的比例为35%,并逐年增加至2年的50%,实现通知目标。
(3)假设屋顶分布式光伏中薄膜组件的占比为10%。根据EuropeanCommission数据可知,年屋面应用场景中薄膜电池占比为10%,由于在屋顶场景中对透光、美观的要求性较低,因此预计在未来四年内即使薄膜电池的效率有所提升,晶硅仍然将占据屋顶的主要份额,因此假设屋顶应用场景中薄膜组件的占比保持10%。
(4)假设薄膜电池组件的效率为W/m2。
(5)假设薄膜电池组件售价为2元/W。
综上,2年我国薄膜电池在新建屋顶市场中的新增装机量规模为3.06GW,市场规模61.2亿元。年-2年年均复合增长率达10.37%;2年新建立面和新建屋顶市场合计为薄膜电池提供8.15GW,市场规模亿元。
三、薄膜电池产业链相关企业投资机会
3.1薄膜电池放量将推动全产业链快速发展
我们判断BIPV是薄膜电池首要切入的市场。在建筑光伏一体化项目全流程中,产业链上游主要包括超薄浮法玻璃制造和靶材制造、透明导电膜玻璃(TCO)制造、中游为薄膜电池制造、下游为BIPV幕墙制造与安装。随着产业化规模扩大,市场和应用场景加速放大,上下游供应链打通,细分市场的布局也逐渐成熟。
(1)透明导电玻璃是薄膜电池产业链的主要原材料和基础。与晶硅电池相比,薄膜电池的光电转换层仅为几微米,对导电玻璃基板的平整度要求更高。而压延玻璃的起伏达到10微米级别,不利于薄膜电池制造过程中光电转换层的沉积,因此具备更佳平整度的浮法玻璃成为薄膜电池的主要选择。在超薄浮法玻璃制造和靶材制造的基础上,玻璃企业在深加工环节通过在线镀膜方式使玻璃具备导电性能。目前主要采用直流磁控溅射法,优点为膜层厚度均匀、适用于大规模工业化生产等。根据镀膜类型不同,导电玻璃可分为AZO镀膜玻璃(掺铝的氧化锌透明导电玻璃)、ITO镀膜玻璃(氧化铟锡透明导电玻璃)、FTO镀膜玻璃(掺氟的二氧化锡导电玻璃)等。镀膜导电玻璃生产商主要有日本旭硝子(AGC)、日本板硝子(NSG)、金晶科技等。
(2)薄膜电池制造是产业链的中心环节。薄膜电池生产流程比晶硅电池短,薄膜沉积技术是核心工艺。生产流程主要分为三大部分:薄膜沉积、活化后处理、组件封装。薄膜沉积包含光电转换各层介质的沉积,是薄膜电池生产的核心工艺;活化后处理是经过退火、腐蚀等处理提高组件性能;组件封装是保证组件使用寿命的关键环节,包括组件封装、接线盒封装、测试分拣、最终封装。
全球薄膜光伏电池目前量产类型主要为碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池,钙钛矿薄膜电池仍处于实验阶段和中试阶段。在碲化镉薄膜电池领域,美国公司FirstSolar拥有绝对领先优势,市场份额占有率超过90%。在铜铟镓硒薄膜电池领域,日本SolarFrontier、中国汉能相对领先,两者市场份额占有率均超过30%。中国企业在薄膜光伏电池行业的市占率整体约15%,在量产光电转换效率和市占率方面均与美国等存在一定差距。
“双碳”目标带动建筑光伏一体化相关产业高景气发展,中国薄膜电池生产企业产能扩张迅速,主要企业产能未来将超过20GW。在碲化镉薄膜电池领域,中建材依托旗下凯盛集团在湖南醴陵、四川雅安、黑龙江佳木斯、江西瑞昌、河北邯郸、甘肃定西、山东青岛等多地部署产线,规划产能将超4GW,在全球范围内仅次于美国FirstSolar;中山瑞科、龙焱能源在既有产能基础上继续扩张,但落后于中建材扩产速度。在铜铟镓硒电池领域,凯盛、泰州锦能、重庆神华等积极布局大产能,形成多企业竞争格局。在钙钛矿电池领域,苏州协鑫光电、万度光能、杭州纤纳光电、极光电能等企业正在从实验室研发阶段向试产、量产阶段迈进,发电效率高、生产无污染的钙钛矿电池有望成为光伏市场新的增长点。
(3)光伏幕墙是薄膜电池在建筑领域的终端产品,相关企业可提供流量入口。由于传统光伏企业缺少建筑施工经验与技术,短期内难以独立进入幕墙工程市场,需要具备建筑项目经验的幕墙企业参与其中,通过产业链深度整合,持续推进“建筑+光伏”行业趋势,加速向光伏建筑一体化业务延伸和转型。
3.2透明导电膜玻璃制造企业:国产化替代加速,市场空间广阔
3.2.1金晶科技
金晶科技是国内领先的玻璃生产企业。金晶科技前身博山平板玻璃厂于年成立,年该厂更名为“山东金晶科技股份有限公司”并于上交所挂牌上市。公司目前具有纯碱-玻璃-玻璃深加工的产业链,具有较强的全产业链竞争优势。公司目前拥有0t/d的玻璃原片产能,还有年产万平米的low-E节能玻璃产能,光伏玻璃方面年宁夏基地点火投产t/d的产线,纯碱方面拥有年产万吨的产能。公司玻璃产品包括玻璃原片、汽车玻璃等深加工产品和光伏玻璃,纯碱业务产品包括纯碱和小苏打。
金晶科技营收增长迅速,年以来利润明显改善且保持较快增速。年公司实现营收69.22亿元,同比增长41.72%,实现归母净利13.07亿元,同比增长.1%。年公司实现较高盈利原因系下游行业景气度较高,公司主要产品价格上涨,营收及毛利均有提升。Q1公司实现营收17.82亿元,同比增长21.2%,实现归母净利1.45亿元,同比下降59.16%,利润增速下降主要原因包括:21Q1净利润为3.55亿元,为历史最好水平,基数较高,同时22Q1营收规模扩大及原材料价格上涨导致营业成本大幅增加,两者叠加导致净利润同比出现下滑。目前公司仍处于快速发展期,公司在光伏玻璃、TCO玻璃方面大力投资,随着相关产能陆续投产,受益于下游光伏产业发展,公司的营收及利润将保持稳定增长。
公司在国内外前瞻布局光伏玻璃及TCO玻璃产能,领先行业。公司前瞻性布局TCO玻璃产能,在国内及海外均建设有较大规模产能,有望充分受益于BIPV项目发展带来的机遇。年公司完成了超白TCO镀膜玻璃基片的研发,成功开发3.2mm和2.65mm超白TCO导电玻璃,产品性能得到国内外客户认可。目前在马来西亚建设有2条t/d的TCO玻璃产线,分别为前板及背板玻璃,其中背板玻璃已点火生产,前板玻璃也将于年内投产。今年5月,博山分公司太阳能发电玻璃基板升级改造项目,历时4个月改造时间正式投产,通过1.5亿元投资升级镀膜设备、窑炉内燃烧等工艺技术,达产后可实现年收入超5亿。此外公司还布局光伏玻璃产能,宁夏t/d光伏玻璃生产线22Q1已实现供货,宁夏2条t/d和马来西亚0t/d产线预计于年投产。
3.2.2旗滨集团
株洲旗滨集团股份有限公司(简称“旗滨集团”)成立于年。公司通过收购原株洲玻璃厂切入玻璃行业,并于年在上海证券交易所A股上市,是一家集浮法玻璃、节能建筑玻璃、光伏玻璃、电子玻璃、药用玻璃研发、生产、销售为一体的创新型国家高新技术企业。自年进军玻璃行业以来,引进国内外技术研发专家团队与国际先进设备,不断优化工艺流程,创新玻璃技术,迅速发展成为国内大型的玻璃全产业集团之一。截止年Q1,公司实控人俞其宾先生合计持有公司股权40.34%,公司股权集中,股权结构稳定。
国内传统浮法玻璃龙头企业,产能分布广泛。截止年底,公司拥有日熔量17吨的优质浮法玻璃生产线26条,在产日熔量65吨的高铝电子玻璃生产线2条,在产日熔量25吨的中性硼硅药用玻璃素管生产线1条;拥有湖南醴陵、福建漳州、广东河源、浙江绍兴、浙江长兴、浙江平湖、马来西亚七大浮法玻璃原片生产基地。同时,公司在湖南郴州、浙江宁波、福建漳州、云南昭通、辽宁本溪和马来西亚扩建、新建光伏玻璃生产基地,并分别在广东河源、浙江绍兴、浙江长兴、湖南醴陵、天津、马来西亚新建六大节能建筑玻璃生产基地。
以浮法玻璃为主体,多元化布局创造发展新动力。公司以浮法玻璃为主业,通过布局上游硅砂资源储备、降低原材料运输费用和提高管理水平等手段,加强成本控制,增强自身盈利水平。公司毛利率从年的17.23%上升32.81个pct至年的50.21%,净利率从年的3.31%上升25.65个pct至年的28.97%。同时,公司在浮法玻璃产品之外不断开拓新业务,多元化布局建筑节能玻璃、光伏玻璃、电子玻璃以及药用玻璃等领域,为自身发展注入新动力。
3.3薄膜电池制造企业:行业景气度提升,企业加速技术研发与产线布局
3.3.1FirstSolar
美国FirstSolar是全球最大的薄膜光伏电池组件生产商,也是碲化镉光伏电池光电转换效率的长期领先者。FirstSolar成立于1年,生产基地分布在美国、越南、马来西亚等地,年实现低成本碲化镉电池量产,此后全球光伏市场高景气促使FirstSolar产量和预订单量逐年上升,年FirstSolar实际碲化镉组件产量为7.9GW,目标在年达到16GW。FirstSolar研发的碲化镉薄膜电池光电转换效率处国际领先水平,实验室光电转换效率可达22.1%,组件光电转换效率可达19.5%,产能提升和技术提升使组件单位成本呈下降趋势。
年FirstSolar营业收入快速增长,至年经历较大回落,年公司退出EPC业务专注光伏组件研发与生产,收入与利润水平波动回升。年公司营业收入为29.23亿美元,扣非归母净利润为3.21亿美元,销售毛利率为24.97%,销售净利率为16.03%。FirstSolar重视碲化镉薄膜电池性能提升,研发费用支出比重在4%上下浮动。
3.3.2成都中建材
成都中建材光电材料有限公司(以下简称“成都中建材”)隶属于中国建材集团旗下的凯盛集团。成都中建材主营业务包含碲化镉发电玻璃生产,高纯稀散金属材料生产与销售,光伏系统设计、安装与运营。目前,在成都中建材的全部直接和间接股东中,国务院国资委间接持股比例为55%,成都市双流区国资局间接持股比例为10%。
在碲化镉发电玻璃生产领域,年世界第一块大面积碲化镉(1.92平方米)薄膜电池在成都中建材成功下线,年成都中建材建成世界第一条MW大面积碲化镉薄膜电池工业生产线并全面投产。成都中建材的碲化镉薄膜电池实验室效率突破20.24%,生产线光电转换效率达16.18%。目前碲化镉薄膜电池产能为MW/年,发电玻璃产品包括“彩虹”系列、画卷系列、迷彩系列、中空、青瓦等。
3.3.3龙焱能源
龙焱能源科技(杭州)有限公司(以下简称“龙焱能源”)是香港龙焱科技有限公司在中国境内的全资子公司。龙焱能源于年引进浙江省最大国企浙能集团作为龙焱能源战略投资人,年引入深圳市国资委控股的深圳致远投资作为战略投资者。目前,在龙焱能源的全部直接和间接股东中,浙江省国资委间接持股比例为15.77%,深圳市国资委间接持股比例为14.02%,北京市国资委间接持股比例为10.89%,省市国资委持股比例超过40%。
在碲化镉薄膜电池研发和生产领域,龙焱能源于年建成中国第一条拥有完全自主知识产权的25兆瓦全自动碲化镉组件生产线,是建筑光伏一体化应用的行业领跑者。龙焱能源研发的碲化镉薄膜电池光电转换效率处行业前列,实验室光电转换效率可达20.3%,组件光电转换效率可达16.%。龙焱能源现有碲化镉光伏电池组件产能MW/年,规划新增MW/年和MW/年两条产线。
3.3.4中山瑞科
中山瑞科新能源有限公司(以下简称“中山瑞科”)成立于年8月,由中国新能源领军企业明阳智慧能源集团股份公司投资控股。中山瑞科于年建成国内第一条拥有全自主知识产权的百兆瓦级、符合工业4.0标准的碲化镉薄膜电池生产线。中山瑞科的产品包括碲化镉标准光伏组件,可定制化BIPV系列,如透光组件、彩色组件、彩釉组件、中空组件、发光组件、LED组件、光伏瓦等,可广泛运用于工业屋顶、户用屋顶、建筑幕墙、采光顶、外遮阳、停车棚、雨篷、公交站台等,产品应用于北京冬奥会速滑馆等。目前中山瑞科的碲化镉薄膜电池实验室光电转换效率为20%,量产光电转换效率为16%;产能为MW/年,规划建设单线产能MW以上的大产能产线,组件效率达到18%以上。
3.3.5苏州协鑫光电
苏州协鑫光电科技有限公司(以下简称“苏州协鑫光电”)前身为厦门惟华光能有限公司,年被协鑫集团收购,成为协鑫布局钙钛矿技术的平台。年,率先建成10MW级别大面积钙钛矿组件中试生产线,组件尺寸为45cm×65cm,光电转化效率达15.3%。年,苏州协鑫光电研发的全球首条MW钙钛矿光伏组件量产线在昆山开始试生产,可生产mm×0mm超大尺寸钙钛矿光伏组件,光电转换效率达18%,与晶硅太阳能电池叠层后光电转换效率超过30%。
3.3.6杭州纤纳
杭州纤纳光电科技有限公司(以下简称“杭州纤纳”)成立于年,是全球知名的钙钛矿新材料光伏技术领军企业,致力于“钙钛矿前沿技术、钙钛矿材料研究、相关产品及高端设备的设计研发、低碳制造和市场化应用”。年杭州纤纳在与中南建设集团签署战略合作框架协议打造全系列钙钛矿+发电建材,年杭州纤纳在衢州开工建设全球首个钙钛矿集中式光伏电站,装机规模12MW,推进钙钛矿技术与传统光伏行业融合,位于衢州的MW量产线也已破土动工。
3.4幕墙企业:加快转型步伐,战略合作+自建产线布局BIPV
3.4.1江河集团
江河创建集团股份有限公司前身北京江河幕墙股份有限公司成立于1年,年公司成功在上交所主板上市。公司致力于提供绿色建筑系统和高品质医疗健康服务,坚持“双主业,多元化”发展战略,旗下拥有JANGHO江河幕墙、Sundart承达集团、港源装饰、港源幕墙、SLD梁志天设计集团、Vision、江河泽明、江河华晟等行业知名品牌,业务遍布全球二十多个国家和地区。
年营收规模创公司历史新高,-年幕墙新增订单持续增长。在建筑幕墙业务领域,公司是集产品研发、工程设计、精密制造、安装施工的幕墙系统整体解决方案提供商,主要承接高档写字楼、酒店、商业综合体、企事业机关单位办公楼等建筑幕墙工程。公司幕墙业务均由江河幕墙、港源幕墙等子公司承接,其中江河幕墙定位高端幕墙领域,港源幕墙定位于中高端幕墙领域,形成双品牌错位发展。年,公司实现营收.89亿元,同比增长15.18%,营收规模创公司历史新高;年-年,公司幕墙工程当年新增订单持续增长,年幕墙订单约为.36亿元,同比增长3.28%。
此前江河集团已有光伏幕墙项目经验,自主研发能力加快公司切入新领域。此前光伏幕墙在幕墙工程中已有应用,大多出现于标杆或示范工程,而公司业务定位高端,在转型战略定制前就已经有典型光伏幕墙项目的施工经验,例如沙特首都第一高楼CapitalMarketAuthorityTower的屋顶光电幕墙以及广州珠江城的单元式玻璃幕墙及光伏幕墙等;同时,公司凭借较强的自主研发能力,已研发出R35屋面光伏建筑集成系统,该集成系统从建筑角度进行开发设计、安装方便,形式灵活,可替换彩钢瓦直接做为屋面材料使用。因此,充足且专业的项目经验以及高研发力带来的产品力将使得公司更快的切入光伏幕墙新领域。
年上半年公司已中标光伏项目超5亿元,单价较高有望使公司营收快速提升。公司年上半年已中标3个光伏建筑项目,合同总造价约人民币6.13亿元,其中北京工体光伏建筑屋面改造项目,中标金额为2.78亿元,项目改造后将成为北京十大建筑城市记忆工程;台泥杭州环保科技总部14号地块幕墙工程,中标金额为2.56亿元,项目建成后将成为当地地标性建筑之一。目前公司承接光伏项目的单个项目订单额以及幕墙建设单价与公司其他项目相比均处于较高水平,未来在光伏幕墙渗透率不断提升的背景下,公司光伏幕墙订单数有望进一步提升,进而带动公司营收规模快速增长。
3.4.2亚厦股份
浙江亚厦装饰股份有限公司成立于年,并于年3月在深交所上市。公司连续16年位列中国建筑装饰百强龙头企业,聚焦“生产工厂化、加工机械化、装配成品化”现代装饰技术模式,开展建筑装饰装修工程、建筑幕墙工程、互联网家装等主营业务。公司幕墙业务主要由子公司亚厦幕墙承接,年-年,幕墙营业收入稳步上升,年同比增长12.97%至32.13亿,占营业收入比例为26%。
亚厦幕墙综合实力位居行业前列。亚厦幕墙多年获得“中国建筑幕墙行业百强企业第二名”、“我最喜爱的幕墙工程”以及相关工程奖项,客户美誉度较高,综合实力位居行业前列。公司在施工过程中已能成熟运用3D打印和BIM等先进技术,通过“BIM+3D”、“BIM+三维扫描精准分析”、“BIM+放线机器人精准定位”等方式,高分辨率、快速获取现场表面各点的空间坐标并形成点云数据,并将施工现场转化为3D虚拟实体数字模型以解决幕墙材料种类、规格、尺寸较多等挑战,成熟的施工技术使得公司已承接大量高难度的幕墙项目。
3.4.3中国建筑兴业
中国建筑兴业集团有限公司(前身“远东环球集团有限公司”)于年在香港成立,年在香港联合交易所重新上市(股票代码.HK),旗下远东幕墙是香港历史最悠久、规模最大、市场占有率最高的幕墙企业。年3月,公司被中国建筑国际集团有限公司成功收购,业务规模实现跨越发展,正式成为中国海外集团有限公司旗下成员。多年来,公司以中国内地、港澳业务为根基,成功进入英国、美国、加拿大、迪拜、新加坡、日本、澳大利亚、智利等多个海外市场,业务遍及5个大洲、11个国家,43个城市,先后累计承建超过余座地标性建筑项目。
年公司营业收入以及同比增速处于历史高位,幕墙业务表现亮眼。公司传统主业为幕墙工程建设,后续分别在年、年收购海悦建筑工程有限公司、中海监理有限公司开拓了总承包业务以及运营管理业务,培养新增长极的同时与幕墙业务形成一定协同。年,公司抓住香港市场复苏机遇,立足“大市场、大业主、大项目”的营销战略,不断深化与现有大客户的战略合作关系,同时在内地坚持高端差异化的发展战略,中标多个标志性优质项目。在大陆、香港两地区向上共振下,公司营业收入同比增长38.79%至62.95亿港元,达历史高位;其中幕墙工程业务表现亮眼,营收同比增速达74.6%。
幕墙工程业务实力强劲,充足在手订单支撑营收增长。公司深耕幕墙市场多年,凭借先进的技术研发、优秀的施工管理以及专业的设计团队,在全球范围内建造了多个标志性项目,实现了承接幕墙领域全球最高、最难、最快工程的全满贯。年,公司新签幕墙合约额达62.48亿港元,未完成幕墙合约额达80.43亿港元,整体在手订单较为充足,短期内为公司后续营收提供增长基础。
公司年首个BIPV项目投入运营,示范项目有望实现复制。年7月,公司位于远东珠海生产基地的光伏幕墙员工餐厅顺利完工并投入试运营,该项目采用BIPV光伏屋面系统与立面系统,其中光伏屋顶面积达平米,由64组透光率20%的光伏板组成;立面光伏板面积达45平方米,采用仿天然大理石材、仿木纹、仿铝板和渐变色金属光伏板。以上组件均选用碲化镉薄膜电池组件,总计装机容量36千瓦,日均发电量约80-度。该示范项目的成功落地有望发挥样板作用,进一步向市场推行BIPV项目的可行性与多样性,由此实现项目复制,加快公司在BIPV领域的布局速度。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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