UC头条：行研报告 | 光伏行业全产业链研究（中篇）
三、光伏主原料链发展情况
上游-硅片
（1）生产技术工艺
硅片环节为资本密集型，技术含量不高，产品工艺与投入设备相关。硅片按生产工艺不同，可分为单晶硅片和多晶硅片，多晶硅片成本较低，转换效率也较低（19%左右）；单晶硅片价格较高，光电转换效率也比较高（22%左右）。
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2019年之前因成本优势，多晶硅片一直是市场主流，而随着单晶硅片技术提升带来的成本下降以及转换效率优势，单晶替代多晶趋势明显，2019年单晶硅片市场首次超过多晶硅片占比（2017-2018年依次为36%、45%），占比达65%。
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目前单晶拉棒技术分为直拉法（CZ）和区熔法（FZ），直拉法（CZ）是主流方法，市场占比达95%。经过CZ法的技术发展，目前生产工艺以多次投料复拉法（RCZ）为主，且成本下降潜力巨大，目前正向更大装料量、更多晶棒根数、更高的晶体生长速度方向发展。区熔法工艺较难，但若未来单晶高效电池逐步成为主流，区熔法的比例也将提高。
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切片技术方面，金刚线切割已基本取代砂浆切片。2010年单晶硅片开始大规模应用金刚线切割，至2017年单晶硅领域已全面取代砂浆切片技术；2018年多晶硅片切片也基本从砂浆切向金刚线切转换，至今已被全面取代。
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（2）生产成本构成
单晶硅片硅料成本占52%，生产成本主要是拉棒和切片两大环节，拉棒环节成本主要是电费和折旧，切片环节成本主要是金刚线和折旧。
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未来硅片中硅料成本下降的最直接方式是薄片化，薄片化使得硅片单片硅耗持续下降，同时通过提高单位硅棒出片数，也能间接摊薄硅棒环节折旧、电费等非硅成本。
2019年，多晶硅片平均厚度为180μm，P型单晶硅片平均厚度在175μm左右，N型硅片平均厚度为170μm。硅片厚度较2018年均呈下降趋势，多晶硅片厚度下降速度略慢。N型单晶硅片目前厚度基本与P型单晶硅片一致，主要用于TOPCon电池的制作。用于异质结电池的硅片厚度约为150μm，随着异质结电池技术的应用，硅片厚度降速将进一步加快。
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对于非硅成本，可通过降设备投资减低单耗等直接降本：
拉棒环节，非硅成本中电耗通过产能向低电价地区转移降低，但降本空间相对比较刚性；折旧成本可随着单晶炉的不断升级优化成本，2020年单炉产量有望提升至12MW/炉以上；
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切片环节，金刚线成本通过母线直径不断下降直接降本，2019年金刚线母线直径为55-60μm，较2018年普遍降低5μm，并呈不断下降趋势。
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大尺寸的应用也可间接降本，对于硅片环节大尺寸硅片使得单位时间内生产面积增加，并且圆棒转方棒过程利用率明显提升，单W成本下降明显。
目前市场仍然以156.75mm尺寸为主，2019年市场占比约61%；158.75mm尺寸是现有电池及组件生产线最易升级的方案，2020年市占比有望超过40%；161.7mm尺寸主要以出口韩国为主；160-166mm尺寸通过新投产或现有电池、组件产线技改，未来两年市场占比呈增长趋势；210mm尺寸需投入新的电池、组件生产线，新投产线主要采用210mm、166mm等尺寸可兼容的产线。
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（3）全球及我国产能及产量
2019年底，全球硅片有效产能约为185.3GW，产量约为138.3GW，同比增长20.3%，继续维持较快增长趋势。
从生产布局看，2019年中国大陆产能约为173.7GW，占全球的93.7%，产业布局进一步向中国大陆集中。我国大型厂商尤其是单晶硅片产能利用率较高，2020年我国硅片产量达161.3GW。
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（4）主要厂商和竞争格局
硅片环节在光伏上下游中的产业集中度最高，2019年全球前10家企业产量累计占比达91.6%，均为我国企业，我国在全球硅片领域占据绝对主导地位，前三家隆基、保利协鑫、中环股份产能及产量均超过全国50%，寡头竞争格局显现。海外硅片企业竞争力下降，近两年海外几乎没有新增产能，还纷纷退出硅片业务。
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2019年全球主要硅片企业产能及产量（按2019年产量排名）（
我国前十大硅片制造商中，上市公司有7家，包括隆基股份、保利协鑫、中环股份、晶科能源、晶澳科技、阿特斯、京运通，主营业务均涉及光伏上下游多个环节。我国单晶硅片龙头企业凭借着其先进技术及成本控制优势，持续加码其产能，扩大市场份额，业绩多呈上升趋势。
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中游-电池
（1）生产技术工艺
将硅片加工为电池片，是实现光电转换最为核心的步骤。此环节是资本和技术双密集型行业，要求企业及时跟进最新的电池制造技术以提升电池效率。
光伏电池分为晶硅电池和薄膜电池，晶硅电池为市场主流，2019年市场占比达95.37%。
2015年之前，市场由铝背场（BSF）电池主导。2015年开始PERC电池起量，PERC电池技术是投资成本最低、产线兼容率最高、效率提升最明显的技术之一，目前光伏产业大部分都是用的PERC电池，2019年市场占比反超BSF电池，达到65%。异质结电池（HIT/HJT）和N-PERT/TOPCon电池成本较高，目前仅有部分企业进行了中试或小规模量产。根据ITRPV预测和产业界调研，未来几年能够对PERC电池有可能产生威胁的主要有异质结太阳电池、IBC电池。
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不同类型电池通过工艺改进或者革命性创新，实现效率的提升：
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（2）生产成本构成
电池片的硅片成本占比达70%，非硅成本最大部分为银浆，正面和背面银浆成本在整个电池片中占比达13%，除技术进步推动转化效率提升摊薄降本外，生产单耗的下降亦是降本的重要动力，特别是成本占比最高的银浆耗量的下降。
银浆和铝浆为丝印环节（制作背场、背电极、正栅线电极）投入的浆料。背电极印刷及烘干：银浆或铝浆；背电场印刷及烘干：铝浆；正面电极印刷：银浆。
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银浆成本降低主要通过两个方面：1）正面银浆国产化带来的银浆价格降低。据苏州固锝公司公告，光伏电池正面银浆的国产化率不断提升，从2016年的5%已提升至2019年的近50%，未来仍将凭借成本优势继续提升；
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2019-2025年低温银浆（异结质电池）消耗量变化趋势（单位：mg/片）（
2）多主栅等降低单W电池片所需银浆耗量的新技术应用范围不断扩大。通过多主栅技术提高栅线根数的同时降低栅线的宽度，可以有效降低电池银浆耗量，从而降低电池银浆成本。
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2019-2025年电池正面栅线宽度及对准精度变化趋势（单位：μm）（
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（3）全球及我国产能及产量
2019年，全球晶硅太阳电池片总产能约210.9GW，同比增加21.3%；总产量约140.1GW，同比增加23.3%。全年整体行业产能利用率为66.4%，较2018年相比有所上升。
从生产布局来看，2019年的电池片产能主要集中在中国大陆地区，产能达到163.9GW，我国电池片产能龙头地位进一步确定。根据CPIA预测，2020年我国电池片产量将达到118GW。
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（4）主要厂商和竞争格局
从生产企业看，2019年全球电池片头部企业产能、技术、成本等方面的优势更加明显，产业进一步集中。全球电池片前十企业产量合计达到73.35GW，占全球总产量52.4%。
在我国大陆产能超过5GW的企业达到12家，超过1GW的企业已达到34家，整体规模进一步扩大。2019年我国前十电池片企业总产能达到98.57GW，约占全国总产能的60.1%。
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2019年全球主要电池片企业产能及产量（按2019年产量排名）（
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2019年我国主要电池片企业产能及产量（按2019年产量排名）（
我国前十大电池片制造商中，上市公司有8家，包括通威股份、晶澳科技、隆基股份、爱旭股份、天合光能、晶科能源、阿特斯、东方日升，主营业务均涉及光伏上下游多个环节，除通威股份、爱旭科技外，其他企业均为垂直一体化企业，电池片多自产自用。业绩表现上有升有降，通威股份在产能扩张后的业绩增长表现明显。
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中游-组件
（1）生产技术工艺
光伏组件环节属于光伏制造产业链最末端，主要任务是完成光伏发电单元的封装并销售给下游客户，主要为物理封装工艺，技术壁垒相对较低。
从组件生产类型来看，与电池片相对应，晶硅组件依然是市场主流，2019年产量达到132.1GW，薄膜组件产量约为6.14GW，较2018年均有一定涨幅的增长，且薄膜组件的市场占比较2018年提升了1.2个百分点。
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随着技术进步，组件的功率和效率不断提升：
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（2）生产成本构成
按照组成部分，常用的晶硅光伏组件主要由电池片、EVA封装材料、玻璃，背板和边框、接线盒等部件构成。
因组件环节技术含量较低，整体成本构成相对刚性。但组件成本仍保持持续下降趋势，单晶PERC组件成本降至约1.31元/W,较2018年下降超过9%，黑硅多晶组件、黑硅多晶PERC组件成本较单晶PERC组件低6-7分/W。
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主要的降本方式包括两大类：1）基于上游的工艺改进降本，例如硅片环节的大尺寸硅片、电池环节的多主栅技术；2）降低自身内阻提高功率或提高组件功率密度。
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2019-2025年全片、半片和叠瓦组件市场占比变化趋势（单位：元/W）（
组件环节自身技术微创新，降本的主要探讨方向：1）减小电池片尺寸，降低串阻损耗，具体技术包括半片、三分片技术等。当前半片技术正逐步向组件排布的主流发展；
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半片、三分片等技术减小内部电流降低电阻损耗（
2）减小电池片间距，提高组件功率密度，具体包括拼片、叠焊及叠瓦等。
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叠焊、叠瓦、拼片减小电池缝隙，提高组件功率密度（
（3）全球及我国产能及产量
全球组件产能、产量基本保持逐年增长态势。截至2019年底，全球光伏组件产能达到218.7GW，产量达到138.2GW，分别同比增长14.9％和19.3％，产能利用率达到63.2％，相比2018年略有提升。
中国大陆依然是全球组件最大生产区域，产量达到98.6GW，占全球总产量的71%。我国组件2019年出口量约为66.6GW，同比增长60.1%，约占我国组件产量的67.5%。
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（4）主要厂商和竞争格局
全球主要的20家组件企业产能、产量均超过全球的60%，前5家、前10家、前20家企业的产能增速依次递减，且差距较大。越是头部企业扩产速度和扩产规模越是明显，组件环节产业分化在加速演变，头部企业的市场集中度也在快速上升。
从全球出货情况来看，2019年前10家企业组件出货79.6GW，占到了全球组件产量的57.6％，FirstSolar、东方日升、天合光能出货量增长抢眼。
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我国前十大产量组件企业中，上市公司有8家，包括晶科能源、晶澳科技、阿特斯、隆基股份、天合光能、东方日升、保利协鑫、正泰电器，主营业务均涉及光伏上下游多个环节。组件环节的业绩表现多呈上升趋势。
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