(报告出品方/作者:中泰证券,孙颖,聂磊)一、压延工艺仍为主流,轻薄化、大型化是发展趋势1.1 超白光伏玻璃:压延工艺为主流,浮法工艺替代性增强光伏玻璃强度、透光率等直接决定光伏组件寿命与发电效率。
由于单体 太阳能光伏电池机械强度差,容易破裂,同时空气中水分和腐蚀性气体 会逐渐氧化和锈蚀电极,无法满足户外气候变化的严酷条件。
因此光伏 电池片通常被 EVA 胶片密封在一片封装面板和一片背板中间,形成组件。
光伏玻璃用于光伏组件最外层(面板),起到保护电池片以及透光的作用, 光伏玻璃强度、透光率等直接决定了光伏组件的寿命和发电效率。
根据 索比光伏网,2018年光伏玻璃成本约占光伏组件成本 5.9%。
光伏玻璃需使用透光率更高的超白玻璃。
光伏玻璃一大重要特性就是太 阳光的高透过率。
普通玻璃因含铁量较高,往往呈现绿色,透光率较低, 因此光伏玻璃一般使用超白玻璃。
目前,普通玻璃铁含量一般在 0.2% 以上,而光伏玻璃含铁量根据国家标准必须低于 0.015%。
在透光率上, 据 CPIA,3.2mm 普通玻璃仅有 88%,非镀膜、镀膜 3.2mm 超白玻璃 则分别达到 91.5%/93.5%。
超白玻璃在料方设计、工艺系统设计、窑池 结构、操作制度、控制制度和产品质量标准等方面的要求都高于普通玻 璃,普通玻璃产线无法轻易转换为光伏玻璃产线。
光伏玻璃主要分为超白压延玻璃和超白浮法玻璃,二者成型工艺不同。
按照使用电池的不同,光伏组件主要分为晶硅组件和薄膜组件两类,晶 硅组件因其较高的光电转换效率和成熟的技术成为市场主流,据 CPIA 统计,2020 年晶硅组件产量占光伏组件总产量约 96%。
应用于晶硅电 池的光伏玻璃主要采用压延法,应用于薄膜电池的光伏玻璃则主要采用 浮法工艺。
超白浮法玻璃是将玻璃液注入锡液表面,在重力作用下玻璃液在锡液面上形成表面平整的玻璃。
超白压延玻璃是将熔融玻璃液通过 带有特殊花纹的金属辊制成,表面带有特殊花纹。
得益于更高的透光率,压延工艺为光伏玻璃的主要生产工艺。
超白浮法 玻璃由于表面平整,会有部分光线形成反射,导致玻璃透光率偏低。
而 超白压延玻璃的正面用特殊的绒面处理,减少光的发射,反面用特殊花 型处理,极大地增强了太阳光不同入射角的透过率。
根据《双玻组件用 背板玻璃材料的性能分析》,2.0mm的压延玻璃与浮法玻璃平均透光率 分别为 91.9%、88.3%。
据福莱特招股说明书,太阳光透过率每提高 1%, 光伏电池组件发电功率可提升约 0.8%,因此超白压延玻璃是晶体硅电池 面板的首选材料。
在玻璃轻薄化趋势下,浮法玻璃替代性有望逐渐增强。
虽然浮法玻璃透 光率偏低,但在光伏玻璃轻薄化趋势下,光伏玻璃抗冲击性、成品率要求不断提高,浮法玻璃替代性有望逐渐增强。
在抗冲击性方面,压延玻 璃由于表面有花纹,抗冲击性较弱,根据《双玻组件用背板玻璃材料的 性能分析》,采用 1040g 的钢球进行落球冲击实验,以玻璃破碎时钢球 的高度(破碎高度)表征玻璃的抗冲击强度,不同厚度下,浮法玻璃破 碎高度均明显高于压延玻璃,表明浮法玻璃抗冲击强度更优。
在成品率 方面,由于国内浮法玻璃生产工艺较成熟,可以稳定生产 2.0mm 以内的 薄玻璃,而目前超白压延玻璃最薄仅为 2.0mm,即使未来突破生产技术 瓶颈,超白压延玻璃厚度有所降低,但成品率也将可能随之降低,导致 生产成本提升。
目前在功率本身较低的背板上,浮法玻璃已开始表现出 一定的替代性,被下游组件厂逐渐认可。
1.2 光伏玻璃轻薄化,双面组件渗透率有望快速提升双面组件拥有更高的发电增益,优势较为明显。
根据背板材料,硅晶太阳能组件分为单面组件和双面组件。
单面组件的正面是光伏玻璃,背面 多为不透明的复合材料(TPT、TPE 等)。
双面组件使用双面电池,将 传统背板替换为光伏玻璃或透明背板。
在阳光照射下,双面组件可吸收 由周围环境反射至组件背面的光线,实现双面光电转换。
根据中来股份 官网,相较于单面组件,双面组件可获得 5~30%(取决于地面反射效果) 的发电量增益。
除发电效率更高外,双面组件还具有生命周期长、耐候 性和耐腐蚀性更强、衰减更慢的优点,普通组件与双玻组件质保期分别 为 25/30 年,发电量衰减率分别约0.7%/0.5%。
双玻组件成本高、重量大的痛点已解决,渗透率有望快速提升。
之前双 玻组件渗透率提升较慢,一是由于成本更高,二是由于质量更重,导致 制造、运输、安装、维护费用增加。
因此行业内对双玻组件用光伏玻璃 提出了减薄要求。
随着 2.0mm 玻璃的推出,成本、重量问题得到解决, 根据 SolarWit 测算,72 版型(400W)双玻组件质量为 23.2kg,仅比常 规单玻重 10%;且一套双玻单 W 成本仅比常规单玻+背板高 4 分钱左右, 相较 2 月 17 日组件成本 1.88 元/W 仅高出约 2%,但可获得 5%-30%的 电量增益,因此我们判断双玻组件渗透率有望快速提升。
双玻组件增加 了光伏玻璃的需求,据 SolarWit 测算,72 版型的 2.5mm、2.0mm 双玻 组件光伏玻璃需求量,分别较单玻组件光伏玻璃需求量提升 56.3%、 25.0%。
预计双面组件渗透率有望从 20 年 30%提升至 25 年 60%。
据 CPIA 统 计,随着下游应用端对双面组件发电增益的认可以及受到美国豁免双面组件关税影响,双面组件渗透率自 19 年 14.0%提升至 20 年 29.7%,预 计至 2025 年双面组件渗透率将达 60%。
由于 2.5mm 双玻组件属于过渡 性产品,最终仍将以 2.0mm 或以下厚度组件为主,因此我们判断 2.0mm 双玻组件渗透率亦有望快速提升,随着光伏行业步入“降本增效”的发展阶段,光伏玻璃开始朝着 轻薄化方面发展,双玻组件的迅速发展也增加了超薄光伏玻璃的市场需 求,2.0mm 厚度的光伏玻璃成为需求增长最快的产品,市场需求占比预 计将由 2019 年的 3.4%提升至 2025 年的 62.3%。
1.3 硅片尺寸大型化,推动光伏玻璃大型化降本增效明显,硅片大尺寸趋势明确。
光伏硅片尺寸主要经历了三个阶 段,1981-2012 年,以 100mm,125mm 为主;2012-2018 年,以 156mm (M0)、156.75mm(M2)为主;2018 年以来,出现了 158.75mm(G1)、 161.7mm(M4)、166mm(M6)、210mm(G12)等更大尺寸硅片。
大 尺寸硅片降本明显,主要体现在两方面,一是对于制造环节(规模效应), 大硅片带来产能提升,但无需同比例增加设备及人力成本,从而降低单 瓦组件所摊销的折旧、人力、三费;二是对于封装环节(余量价值),组 件及系统中仍存在“余量价值”未被充分利用,如电池片之间的间隙、 边框以及支架的强度余力等,大硅片可以进一步利用“余量价值”,从而 降低组件及系统单瓦成本;据中环股份新品发布会,G12 尺寸硅片电池、 组件成本分别为 0.23、0.62 元/W,较 M2 尺寸硅片分别降低约 25.6%、 16.9%。
大尺寸硅片下组件效率也有所提升,根据中环股份数据,G12 尺寸硅片组件效率 19.72%,较 M2 尺寸硅片组件效率提升 0.57 pct。
大尺寸硅片渗透率有望快速提升。
硅片尺寸的选择需要下游电池片、组 件及组装产业链的配套,是逐步过渡的过程。
但近年来光伏硅片尺寸升 级加快,我们认为一是由于行业集中度提升推动巨头联盟化,高集中度 下便于大尺寸在各环节推广;二是由于一体化龙头带头先行,同时解决 了硅片供应、电池加工、终端验证三个难题,避免了单一环节发动变革 但其他配套环节支持跟不上导致升级进度缓慢的问题。
据 CPIA 统计, 20年市场主流硅片尺寸仍在166mm及以下,20年158.75mm和166mm 尺寸的硅片占比合计达到 77.8%,182mm 和 210mm 尺寸硅片的市占率 仅有 4.5%。
据 CPIA 的《中国光伏产业发展路线图(2020 年版)》预计, 2021 年之后 166mm 以下尺寸的硅片会被逐渐淘汰,166mm 成为近几 年的过渡尺寸。
同时,2021 年 182mm 和 210mm 的大尺寸硅片合计占 比预计将达到 50%左右,未来几年大尺寸硅片占比将继续加速提升。
光伏玻璃大型化发展有望加快,新建产线存在后发优势。
随着大尺寸硅 片渗透加速,组件尺寸也不断增大,光伏玻璃大型化也有望加快。
传统 650t/d 窑炉(2020 年之前投产)沿口宽约 2.4m,最佳经济生产玻璃宽 度一般最大为 1100mm(一切二),主要应用于 M6、M10 等组件。
若生产 G12 组件所需的 1302mm(1302X2202 组件)大尺寸玻璃,将从一 切二变为一切一,产生大量废边,降低成品率,抬升成本。
由于光伏玻 璃窑炉口宽度在设计时已经固定好,在大尺寸硅片渗透率快速提升下, 只有通过新建或改造后的窑炉才可满足相应需求,因此新建产线存在一 定“后发优势”。
硅片尺寸大型化后,单 GW 光伏玻璃需求量略有下降。
根据索比光伏网 数据,按照双玻组件 15%增益计算,对于 M6/M10/G12 单玻组件,单 GW 光伏玻璃需求量分别为 5.16/5.06/5.07 万吨,2.5mm 双玻组件单 GW 光伏玻璃需求量分别为 6.98/6.87/6.87 万吨,2.0mm 双玻组件单 GW 光伏玻璃需求量分别为 5.60/5.50/5.50 万吨。
我们判断这主要是随 着硅片尺寸大型化,组件效率得到提升,降低了单 GW 光伏玻璃需求量, 也印证了硅片尺寸大型化趋势的确定性。
(报告