薄膜太阳能行业及超白玻璃行业
研究报告
薄膜太阳能及超白玻璃研究报告
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二00九年五月
黑暗已经过去 太阳正在升起--------太阳能行业明天会更好
目录
薄膜太阳能行业平价上网时代已不再遥不可及
一2008光伏行业和数据分析
二薄膜电池的特点及发展现状 三薄膜电池比较分析 四薄膜电池的产业链
五 薄膜太阳能未来前景广阔
薄膜电池与晶硅电池的经济性分析 一发电成本分析
二 晶硅电池与薄膜电池不能相互取代
超白玻璃--紧抓薄膜发展机遇
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一超白玻璃行业概况
二国内超白玻璃行业市场及重点公司介绍
欧美考察谈感受
后记
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第一部分
薄膜电池行业平价上网已不再遥不可及
O金融危机的爆发使得整个光伏电池链条各个环节价格急剧暴跌,当然这短期内对于上市公司的业绩无疑是极为不利的,但从长期来看,对整个行业的发展是有利的,因为这毕竟带来了成本的降低,从而提升了行业的竞争力水平,一个行业不可能依靠政府补贴获得大力发展,最终依靠的还是行业自身的竞争力水平。
O海外市场需求的恢复使得人们看到了光伏行业复苏的新希望,而国内光伏补贴政策出台就像一个导火索,触发了人们对于光伏行业的热情,我们可以预测,2008 年我们打破先前“两头在外”的原材料在外的格局,2009 年我们将打破市场在外的格局,未来光伏行业最大的市场在国内。
O 晶体硅电池产业链从上游多晶硅到硅棒、硅片、电池、组件,整个链条非常清晰,一个上游环节的产品即是下游环节的原材料,而薄膜电池的产业链条并不象晶体硅电池那样纵深,设备以及原材料采购后在薄膜电池厂商统一加工制造完成。薄膜电池具有转换效率低的劣势,却也同时具备成本低廉的优势。 O First Solar 的薄膜电池成本已经跌破1 美元/瓦,“这将使太阳能成为可接受的能源解决方案的里程碑”。未来三到五年薄膜电池实现平价上网的可能性极大,还是原先的观点,一旦实现平价上网,需求将是指数级的增长。
日本、德国、西班牙等各国相继实施太阳能补贴政策导致近10 年来全球光伏电池行业无论是产量还是装机容量均超过40%的复合增长率,但当人们把下一个庞大的需求市场寄望于美国时,金融危机恰好爆发,在需求急剧萎缩的悲观预期下,很多电池厂商甚至中间贸易商开始了去库存化的过程,其结果便是整个光伏电池链条各个环节价格的急剧暴跌,电池组件的价格由4 美元/瓦降低到2 美元/瓦左右,而曾经暴利的多晶硅也由最高点的400 多美元/公斤暴跌到80美元/公斤,产品价格暴跌的最直接后果便是我们看到的很多公司2008 年
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第四季度开始亏损,很多光伏上市公司的股价纷纷打3 折甚至2 折。我们的观点是,产品价格的暴跌短期内对于上市公司的业绩无疑是极为不利的,但从长期来看,对整个行业的发展是有利的,因为这毕竟带来了成本的降低,从而提升了行业的竞争力水平,一个行业不可能依靠政府补贴获得大力发展,最终依靠的还是行业自身的竞争力水平。
而时间转到 2009 年的4月份,一方面可能由于行业去库存化接近尾声,另一方面我们也确实看到了需求恢复的曙光。奥巴马上台后对于新能源行业尤其是光伏行业的扶持力度引发了市场对于摆脱危机的新希望;日本政府决定从2009 年4 月份开始重新恢复太阳能设备购买补贴,每千瓦太阳能电池板补贴7 万日元,以促进太阳能的使用;作为国内第三个(前两个分别是鄂尔多斯和崇明岛)也是迄今为止最大的敦煌10MW 光伏项目招标中标价为0.69 元的超低价,当然这与当初的风电特许权招标很类似,我们也认为按照目前的设备和系统安装造价,0.69 元的价格水平实现盈利相当困难,根据我们的测算,目前上网电价为1.6 元左右基本可以实现盈利,我们认为,这起码代表了成本下降的趋势,较之前两个项目4 元的上网电价已经前进了一大步。恰逢此时,国内出台光伏行业的补贴方案。2009 年3 月26 日,财政部出台《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,《补助资金暂行管理办法》中指出2009 年补助标准原则上定为20 元/Wp,该补贴标准不可谓不大,因为就我们了解到实际情况是,目前光伏建
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造的成本(包括后续系统安装成本)大约为27 元-30 元/瓦。而且我们预期该补贴方案仅仅是开始,后续还将有进一步的扶持政策出台,我们可以大胆的预测,2008 年我们打破了先前“两头在外”的原材料在外的格局,2009 年我们将打破市场在外的格局,未来光伏行业最大的市场在国内,一场轰轰烈烈的光伏行业投资大幕就此拉开。
一、2008 年光伏行业数据分析
图 1:历年来全球电池产量及其同比增长
图2:2008 年全球前25 家电池厂商产量
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2008 年全球光伏电池的产量为6.4GW,同比增长60%,延续了多年以来的高增长态势,而我国俨然已经成为全球最大的光伏电池生产大国,大陆地区产量占据全球产量的30%左右,台湾地区10%左右,合计我国电池产量占据全球光伏电池产量的40%左右。其中2008 年世界前25 家光伏企业,中国占8 家,合计产量1821MW,台湾占3 家,总产量为723.5MW
图 3:历年来全球累计装机容量及年新增装机容量
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从装机容量的角度来看,2008 年全球安装光伏电池5600MW,同比增长134%。从国别角度来看,西班牙由于补贴政策的原因取代德国成为全球最大的新增光伏电池安装国家,2008 年新增安装量为2.66GW,占全球总安装量的47.5%,其次为德国,占据24.6%,美国和日本分别为7.1%和5.4%,我国2008 年安装量仅为40MW,仅占0.7%,从这个角度来说,我国光伏电池安装的市场仍然很小,当然也可以说我国光伏电池安装的市场仍未启动,市场潜力十分巨大。
表1:全球光伏电池国别分布
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二、薄膜电池的特点及发展现状
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图 4:光伏电池分类
图5:薄膜电池分类
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太阳能电池分为硅基太阳能电池、薄膜太阳电池和新型太阳电池。具体细分来看,硅基太阳电池分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池;薄膜太阳电池又分为非/微晶硅薄膜电池、CIGS 薄膜电池和CdTe 薄膜电池;新型太阳电池细分为Ⅲ-Ⅴ族太阳电池、有机太阳电池和其它太阳电池。其中,新型太阳电池主要由稀有元素作为原材料,价格昂贵,一般应用在太空领域,而我们经常谈论的电池种类基本就是硅基太阳电池和薄膜太阳电池。我们探讨的薄膜电池也基本就是非/微晶硅薄膜电池、CIGS 薄膜电池和CdTe 薄膜电池三种。
图 6:硅基薄膜电池的技术发展史
薄膜电池的发展历史由来已久,以硅基薄膜电池的发展为例,1968 年a-Si、uc-Si 开始出现,1976年,a-Si 电池发明出现,当时的转换效率只有2.4%,1977 年即发现S-W 效应,即光致衰减效应,1980 年a-Si 电池开始产业化,a-SiGe 电池开始出现,2000 年以后,uc-Si
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技术开始成熟,大面积的产业化逐步开始实施。
图7:1990-2007 年各类商品化光伏电池所占比例
由于转换效率和稳定性的原因,薄膜电池在光伏电池中的比例一直不是很高,2007 年该比例为12.6%,其中CdTe、CIGS 和非/微晶硅电池的比例分别为4.7%、0.1%和5.2%。2008 年薄膜电池的比例有所上升,达到13.9%。但薄膜电池的基数较低,本身的成长速速是明显超过晶体硅电池的,2008 年全球薄膜电池的产量达到890MW,同比增长122%。从全球前10 大薄膜电池厂商来看,大部分企业采用非\\微晶技术,而全球第一大薄膜电池厂First Solar 采用的是CdTe 技术,其产量基本占到全球薄膜电池产量的一半左右。
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图8:薄膜电池产量及其同比增长
表2:全球前10 大薄膜电池厂商
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三、薄膜电池比较分析
图9:薄膜及晶体硅电池产业链比较
晶体硅电池产业链从上游多晶硅到硅棒、硅片、电池、组件,整个链条非常清晰,每一个上游环节的产品即是下游环节的原材料,而薄膜电池的产业链条并不象晶体硅电池那样纵深,设备以及原材料采购后在薄膜电池厂商统一加工制造完成。从转换效率来看,晶体硅电池转换效率较高,一般为14-19%,其中,单晶硅效率最高,而薄膜电池的转换效率为6-12%左右。从成本来看,薄膜电池显然具有优势,当然晶体硅电池价格也在跌,(在此,我们认为多晶硅是整个晶体硅电池产业链中技术壁垒最为复杂的一环,但长期的高净利率水平必然不会
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长期维持,而现在多晶硅价格出现暴跌,市场一度十分悲观,但我们还是坚持,多晶硅仍然有技术壁垒,不会仅仅过了一年便成为人人可做的大众商品,即便亏损也将是暂时的,维持整个晶体硅产业链条中的多晶硅环节的高毛利水平仍然是可以期待的。)但与薄膜电池比较仍然有差距。
图 10:薄膜及晶体硅电池比较
图 11:非/微晶光捕获示意图
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图12:各类电池实验室转换效率
表3:3 种最主要薄膜电池比较
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图13:各类薄膜电池转换效率比较
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在薄膜电池中,具体来看,GIGS 的转换效率最高,约为10-12%,CdTe 的转换效率次之,约为8.5%-10.5%,非/微晶电池最低,一般为6-8%;但从原材料的可获取性来看,非/微晶电池的原材料为硅烷,最为普遍,而另外两种电池的原材料中均包含稀有元素化合物,可获取性较低,当然这也就造成了非/微晶电池具有光致衰减效应而另外两种电池没有。一般的制造方法包括气相沉积法(CVD)、溅射法(sputter)和蒸镀法(Evaporation)。
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四、薄膜电池上下游产业链
图 14:各类薄膜电池构成
薄膜电池的主要原材料包括导电玻璃、EVA 胶膜、特殊气体以及镀膜靶材(ZnO 丶Al)等导电玻璃(FTO, SnO2)供应量相对有限。主要生产商有日本旭硝子(Aasahi)丶板硝子(NSG)与美国AFG;国内目前虽有中国科技CTDC投入FTO生产,但仅够满足以源畅光电本身的需求,短期来看,在中国科技还没站稳脚根丶稳定发展之前,华基光电应该不会也没有多余的设备制造产能,去扶植第二家的FTO 玻璃供应商。目前 TFT-LCD 面板需求不断增加,主要的面板厂如Sharp 丶Chimei 丶AUO 丶Samsung 丶LG都有扩厂计划,同时也有愈来愈多的薄膜厂加入量产,相信会加大对导电玻璃的需求。我们认为导电玻璃很可能会象2008 年年初的多晶硅成为晶体硅电池发展的瓶颈一样成
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为薄膜电池的发展瓶颈,而国内薄膜厂由于需求不大丶尺寸规格特殊,所以议价空间小,进货价格将会非常高,甚至有钱也不一定买的到货。导电玻璃很可能重现当初多晶硅的发展历程,出现由暴利恢复到平均利润的过程。
光伏玻璃—衬底沉积和组件封装
光伏玻璃分为衬底沉积用及组件封装两种,衬底沉积的主要采用超白玻璃,组件封装用玻璃,则视各家工艺的要求而有所不同,或用一般玻璃、钢化玻璃、硼硅玻璃。目前世界上主要的超白玻璃供应商,有美国PPG 丶加迪安丶英国Pilkington(已被日本NSG 收购)丶法国圣戈班丶日本旭硝子(已并购比利时格拉威宝玻璃集团)。国内的企业,如金晶集团丶中玻太仓丶常熟耀皮丶南京圣韩丶杭州和合,都是与上述国外企业合资生产,其馀如河南裕华丶信义超白丶东莞南玻丶常州亚玛顿等,则是企业自主研发而成。组件封装用玻璃较为普通,比较容易获得。 EVA 胶膜
乙烯醋酸乙烯共聚物树脂,目前属于寡头市场,美国杜邦占有五成份额,且因太阳能产业需求不断成长,供应呈现缺货状态。国内至少有八家企业生产 EVA 胶膜,包括浙江杭州福斯特(产能:360 万平米/年)、浙江诸暨枫华(产能:200万平方米/年)、浙江化工、温州瑞阳、深圳斯威克、东莞永固、台湾暘益科技、 台湾塑胶工业。 特殊气体
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沉积非晶硅薄膜所用特气,包括本征用四氢化硅(SiH4)丶搀杂用PH3&TMB 丶改良用CH4&H2及其它用Ar&N2。由於SiH4 为最主要的原料,所占成本最大。目前世界最大的 SiH4 特气原料供应商为REC Group,占有世界超过八成的市场份额,其余为日本三井化学丶法国Air Liquide 及美国MEMC。由于国内没有厂商能够制造高纯度 SiH4 特气,主要都是是从国外进口,然后再分装贩卖。虽然目前国内各家薄膜厂的产能来看,对SiH4 的需求不大,但各家都有扩产计划,新加入的竞争者也愈来愈多,况且SiH4 是LCD 丶半导体通用原料,产业需求量亦大,故未来难保供应不会出现紧缺状况。 镀膜靶材(ZnO 丶Al)
靶材市场和其它原料一样,目前为欧丶美丶日少数几家大厂寡占,目前全球靶材最大供应商为德国HERAEUS,市占率达 60%,国内能够自主生产的企业屈指可数,多数为进口。
五、薄膜电池未来前景广阔
图 15:First Solar 转换效率及其成本变化
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薄膜电池行业最大的优势就是成本,2009 年2 月24 日, First Solar 宣布公司2008 年四季度太阳能组件的制造成本降至0.98 美元/瓦,第一次打破了1 美元/瓦的障碍,“这将使太阳能成为可接受的能源解决方案的里程碑”。该公司预计到2012 年,制造成本降至0.65 美元/瓦。如果我们按照0.98 美元的成本价格来计算,日照小时数高的地区上网电价测算已经高出传统电价并不多,如果2012 年降低至0.65 美元/瓦的制造成本,平价上网将没有问题。当然这里面有两个地方需要说明,第一, First Solar 宣告的是成本价,实际的售价应该高于此,由此测算的实际上网电价也高于此;我们也对国内老牌光伏薄膜电池厂家拓日新能进行调查,他们成本也降到了1美元,销售价在1.2美元每瓦。
第二,First Solar 使用的是自制设备,其固定资产折旧自然低,这也是其成本下降非常块的很重要的原因。但无论如何,这代表了一种趋势,根据AMAT 的预测,未来两年薄膜电池的成本可以继续下降40%。
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成本的下降和效率的提高是同时的,我们预计到2015 年左右,非/微晶电池的转换效率将达到15%,成本将达到1.28 美元/瓦,CIGS 电池的转换效率将达到15%,成本将达到1美元/瓦,CdTe 电池的转换效率将达到13%,而成本将达到0.7 美元/瓦。成本的降低必然带来需 要求的提升,市场的普遍预测2012 年薄膜电池的占比将达到30%,我们认为这并不重要,薄膜电池与晶体硅电池并不存在谁完全替代谁的问题,谁的成本降的更快,将来就有可能获得更多的市场份额,短期内来看,薄膜电池更有潜力,一旦实现平价上网,需求将是指数级别的增长。
图 16:非/微晶硅成本下降路线
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图17:薄膜电池成本与转换效率预测
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图18:薄膜电池2012 年将占据30%的市场份额
图19:各类薄膜电池具体产量预测
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第二部分
薄膜电池与晶硅电池的经济性分析
一 发电成本分析
太阳能发电要具备长期的竞争力必须在成本上出现突破,因此其成本到底是多少?什么时候能降到与火电持平甚至低于火电成为判断行业发展阶段的重要指标;
在这篇报告中我们来测算太阳能发电的实际成本。计算太阳能发电成本需要四组数据:组件和系统的价格、日照时间、维护成本、折旧期限,前两者是最重要的;
根据计算,目前的组件销售价格情况下,国内发电成本最低的拉萨,每度电成本为0.61~0.68 元/kwh;发电成本最高的贵阳,其发电成本为1.321~1.42 元/kwh
按照美国日照较好地区的 2100 小时计算,度电成本为0.12/kwh(包含$0.01/kwh 的维护成本),比重油与燃气发电成本略高;若按照日照条件较差的美国北部州或者德国的水平,发电成本在$0.25/kwh。
从成本未来变化趋势看,日照时间和折旧年限不存在变化,未来下降的主要是系统价格,根据目前情况看,组件价格存在较大的下降空间;
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晶硅电池的成本下降主要依赖于转化率提高、硅片厚度降低以及原材料价格的下跌;
与晶硅电池相比,薄膜电池成本下降空间更大,主要有下面几个因素影响:规模经济、转化率提高、设备价格下降、原材料成本降低等。
我们认为随着组件成本的下降,在全球日照条件较好的地区,太阳能发电成本在三年之内能够部分达到甚至低于火电成本,这为行业长期增长提供了坚实的基础。
图20:重点公司估值表
结论:中国约1 元/kwh、欧美低者仅$0.12/kwh
计算方法:系统成本与日照时间影响最大
计算太阳能发电成本需要以下数据:组件价格、其他系统成本、维
护成本、折旧期限、日照时间;
组件价格和其他系统成本构成了系统安装成本,这是最主要的部分;维护成本占比不高;目前晶硅电池的使用寿命超过25 年,薄膜电池的质保条款亦规定20 年,现在新进入的厂家如杜邦、新奥、正
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泰等质保期也承诺到25年,与晶硅电池一样。结合火电站的折旧政策,通常按照20 年折旧计算;
日照时间与各地日照条件相关,是影响成本的第二个重要参数; 因此太阳能发电成本的计算公式就如下所示,其中,太阳能发电成本为元/kwh,组件价格和其他系统成本单位均为元;日照时间为kWH/kWp
中国的发电成本:0.61 元/kwh~1.42 元/kwh
由于中国是全球第一大太阳能电池生产国,且目前电池环节产能利
用率低,从理论和实际的情况看,国内组件与其他成本均低于海外销售价格,我们按照13 元/w 的组件价格和17 元的其他系统成本(含维护成本),20年折旧可以计算出每年的折旧成本为1.5 元; 由于中国不同地区的发电小时数差异较大,最高的拉萨达到平面2200 小时/30°倾角2453,而最差的贵阳同样的数字仅有平面1055/30°倾角139,因此我们分别计算各地成本
图21:各省省会太阳能发电成本比较
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根据计算,目前的组件销售价格情况下,国内发电成本最低的拉萨,每度电成本为0.61~0.68 元/kwh; 发电成本最高的贵阳,其发电成本为1.321~1.42 元/kwh。
《实施意见》明确提到:“在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范”,现在薄膜电池通过在膜上点刻工艺,可以做成可见光透过的类似镀膜玻璃,光伏幕墙未来将会是薄膜电池的独占市场。 20 元/Wp 的补贴金额较大,使得薄膜电池推广应用成为可能。
对于偏远地区小型光伏发电站:20 元/瓦的补助标准是相当丰厚的,目前薄膜电池系统投资成本可以压缩至30 元/瓦以下(组件13元/瓦+附加成本20 元/瓦),甚至可以降低至30 元/瓦(产业链一体化企业可以提供10 元/瓦组件仍可盈利),每瓦实际投资成本仅10 元,如果按20 年折旧,西部地区日照小时以2000 小时/年计算(西部典型区域日照小时在2000-3000 小时/年),则每瓦发电成本可在0.25元,应该说经济效益还是比较明显的,因此我们从经济上评价,晶硅电池和薄膜电池已经进入商业化运用时代,由于薄膜电池已完成市场的导入期,和2003年的晶硅电池一样将进入高速增长期,市场份额逐步增大。
表 3:20 元/瓦补贴对各地光伏发电度电成本的影响估算
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欧洲与美国的发电成本:低者仅$0.12/kwh,接近燃气燃油发电成本
欧美与中国的发电成本有差异,主要表现在组件价格和其他系统成本上。
美国组件的销售价格目前看高于中国水平,参照欧洲市场价格,按照$2.2/wp 计算,其他系统成本为$2.6/wp,系统成本为$4.8/wp; 按照美国日照较好地区的2100 小时计算,度电成本为0.12/kwh(包含$0.01/kwh 的维护成本),比重油与燃气发电成本略高;若按照日照条件较差的美国北部州或者德国的水平,发电成本在$0.25/kwh;
我们认为,随着太阳能发电成本接近火电(燃油、燃气)成本,资源禀赋的差异将在很大程度上影响当地的光伏产业发展,从这个角度上看美国的潜力非常大。
晶硅电池组件成本下降空间仍然很大:超过50%,晶硅电池的成本下降空间仍有50%以上:转化率+硅片厚度+原材料价格
晶硅电池的成本下降主要依赖于转化率提高、硅片厚度降低以及原材料价格的下跌,其中前两者是可靠下降的,原材料价格则存在波动的可能;
转化率方面,目前商业化的多晶硅电池转化率为 16%左右,实验室转换率纪录接近21%,有30%的提升空间,这也意味着成本能够下降30%(背接触及HIT 电池等厂商较少,不做计算)
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图22:实验室转化率纪录
硅片厚度方面,目前晶硅电池所用的硅片厚度为 160~180μm
左右,未来
仍有下降空间,从目前看下降10~20%的空间是存在的;另外,线锯的粗细也在降降低,这意味着损耗的硅料相应减少
图23:硅片厚度降低趋势明显
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多晶硅价格方面,虽然多晶硅供应量近年大幅放大,但如果下
游需求迅速复苏,硅料未见得能够在目前60~80 万元/吨的基础上再次大幅下跌;
因此,从目前的技术角度看,即使不考虑硅料价格下跌、周边成本下降晶硅电池成本在目前基础上仍有50%左右的成本下降空间,这将降低发电成本30%左右。
薄膜电池:三年内成本下降50%可以期待
与晶硅电池相比,薄膜电池成本下降空间更大,主要有下面几个因
素影响:规模经济、转化率提高、设备价格下降、原材料成本降低等;
图24:薄膜电池的成本下降路线
规模经济的影响可以从 First Solar 和其他诸多薄膜企业的成本
比较中看出端倪,尽管两者之间存在技术水平的差异,但规模经济的影响也是不可忽视的,FSLR 的GW 规模的生产成本已经低于$1/W,而多数其他企业的成本仍维持在$1.5/W 左右;根据目前了解的情况,非晶微晶叠层电池若也能达到GW 规模,成本下降幅度也将超过50%,
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低至$0.7/w 的水平;
转化率提高对薄膜电池的意义比晶硅更大,因为薄膜电池的商业化转化率与实验室转化率之间差异至少是100%,这就意味着薄膜电池若达到实验室转化率,成本至少下降50%;
图25:非晶薄膜转化率提高趋势明显
设备方面,目前主要以交钥匙工程为主,价格较高,随着设备
国产化进程
的开始,预计将有大幅下降;原材料方面,随着原材料供应商的规模化和国产化,成本下降幅度亦不可小觑;
总之,薄膜电池尽管目前成本低于晶硅电池,但未来成本下降空间仍高于晶硅电池,预计三年内降至$0.5/w 的可能性很大,这意味着1500 小时的地区,太阳能发电成本降$0.08/kwh;若日照时间达到2000 小时,成本更低至$0.05/kwh 的水平。
日照时间:部分地区能达到2000 小时以上,沿海1500 小时左右
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中国的日照资源
中国的日照资源最好的地区主要分布在西藏与新疆南部、蒙西一部,这里是中国日照资源最好的地区,其中拉萨的平面日照时间接近2200 小时,是中国最好的地区;如果考虑倾角摆放,日照时间则更高;若加装追踪器,发电量亦可增加15%~20%;
根据倾角日照时间我们把全国各省区省会的日照资源进行了排序,
图26:全国各省会倾角年日照小时
图27:国内日照分布图
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美国的日照时间:部分地区超过2100 小时
从图28中可以看出,美国的日照资源相当丰富,是北半球发达国家
中禀赋最好之一;
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从上表可以看到,美国日照条件最好的州包括加州的南部、亚
利桑那、犹他和新墨西哥州等,这些地区的日照时间超过了2100 小时,是全球日照最好的区域之一;
因此美国的资源较好地区日照按照 2100 小时计算。
图29:全球日照资源分布图
欧洲总体日照资源一般、西班牙和地中海沿岸条件尚可
在此之前太阳能发展最快的欧洲,其日照资源一般,目前全球太阳
能装机第一大存量市场德国,日照时间仅为1000 小时左右,相当于中国和美国最差的地区的水平;
欧洲日照条件最好的地区是西班牙和地中海沿岸,前者是最近两年增长最快的市场,也是去年的全球装机第一大市场;后者则是欧洲未来新增装机潜力最大的区域,包括意大利希腊等地区。
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图表30:欧洲的日照条件分布
二.晶硅电池和薄膜电池不能相互取代
晶硅电池在屋顶和电站方面具有优势,薄膜电池应用集中于BIPV 和沙漠光伏站
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薄膜电池具有组件成本低的优点,但弱点是转换效率低,同等功率面积约为晶体硅电池的-3 倍,在光伏电站应用方面占地成本和附加配件成本偏高,因此不是主流应用,但是在漠
光伏电站应用具有优势;另外BIPV(光伏建筑一体化)是薄膜电池重要应用,是晶体硅不能替代的。
图31、典型的BIPV 应用
BIPV 应用——预计2020 年欧美、日本、中国的市场容量将达12.75GW
我们设计如下模型测算全球BIPV 用薄膜电池需求。以日本为例,2009 年最新光伏政策要求到2020 年日本70%以上新建建筑应用BIPV;根据日本国土资源及运输部的统计数据,日本年新增建筑面积维持在6000 万平方米左右,也就是,按照要求,平均每年新增BIPV 建筑面积至少要达到4200 万平方米以上。一般情况下门窗所用面积约占建筑面积的20%,墙体外侧面积约占建筑面积60%(不考虑屋顶),即使只考虑日本新建住宅的需求,并保守假设安装薄膜电池的墙体及窗户占总建筑面积30%,计算得到日本新建住宅2020 年薄膜电池市场容量为1260 万平方米,约合750MW(以7%转换效率估算)。
图32、1998-2006 年日本历年竣工建筑面积情况
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欧美大部分实施光伏购电法的国家,给予BIPV 更高的上网电价刺激建筑用太阳能需求,具体情况如下表所示。我们认为这些国家的发展目标即使不能达到日本要求的70%,但达到50%以上是可能的,欧美年新增竣工建筑面积约6 亿平方米,类似算法,欧美新建住宅2020 年薄膜电池的市场容量将达9000 万平方米,合5.4GW。
表4、2008 年部分国家对BIPV 的光伏上网电价情况
中国极有可能在1-2 年内实施太阳能发电的上网电价法,BIPV需求将立即释放,目前中国年商品房竣工面积约6 亿平米(我们此假设保守,中国目前年新增房屋建筑面积20 亿平方米以上),考虑到2020 年约10%的新增商品房为BIPV,则中国2020 年新增建筑薄膜电池的市场容量将达3.6GW。
实际上,我们认为发展BIPV 将是全球建筑行业的一个重要趋势,对于光伏建筑一体化:目前商业楼宇主要是用Low-e 节能玻璃,Low-e
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中空玻璃价格在200-300 元/平米,我们如果按照7%左右的转换率来测算,现在薄膜电池组件成本在715 元/平米,如果考虑财政补,那么成本将降为250-350 元/平米,而且未来成本还有进一步下降空间,未来其在建筑发电上应用的空间十分广阔如果考虑存量建筑的改造,BIPV 的空间将更加巨大,由于旧建筑的BIPV 改造需求较难估计,我们保守预测到2020 年该部分的市场容量为3GW
沙漠光伏电站——更广阔的市场、潜力巨大
首先需要指出,薄膜电池的光伏电站应用并不只局限于沙漠,
因为薄膜电池组件
售价低于晶体硅电池组件 0.5 到1 美元/瓦,弥补了转换效率偏低的不足,因此仍有与晶体硅电池争夺市场的能力。沙漠光伏电站将成为薄膜电池的主战场,极具光照条件的沙漠搭配政策支持,需求将快速爆发,实际上中东国家的薄膜电池需求08 年已开始启动,大量薄膜电池厂商的订单都是来自中东地区。全球沙漠总面积约3400 万平方公里,前十大沙漠面积总计约2000 万平方公里,考虑到需求释放的次序,中东地区、澳大利亚需求因国家的政策支持最先快速释放,其次是中国新疆,再次是北非及其他地区,下表列示了各大沙漠的需求容量和我们预期的开发量,开发潜力十分可观。
表4、主要沙漠地区的光伏需求容量预测
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目前启动的市场集中在中东地区,未来100 年开发其总容量的千分之三是比较合理的假设,则中东地区年均新增需求5260MW;预计到2020 年,主要沙漠陆续进入光伏电站开发期,仅考虑十大主要沙漠的需求,按照100 年连续开发计算,年均新增需求有望达到30GW。
薄膜电池市场发展阶段评判:即将迎来快速增长的黄金十年
我们认为薄膜电池需求发展可分为四个阶段,各阶段将呈现不同的特征,目前正逐渐步入黄金十年:
1、2009 年前——萌动期,供应产能极其有限与技术不成熟问题共存,厂商数量稀少,无法满足需求;
2、2009 年至2013 年——第一轮增长期,供应瓶颈逐渐突破,技术日趋成熟,交钥匙生产线供应商崛起解决产能严重不足的问题,全球各国可再生能源推动加大使需求呈现大幅增长态势;
3、2013 年至2020 年——第二轮增长期,在各国陆续实现平价上网成为需求持续增长的关键;
4、2020 年后——平稳期,薄膜电池需求呈现平稳特征。
图33、薄膜电池市场容量预测(单位:MW)
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第三部分
超白玻璃—紧抓薄膜发展机遇,未来业绩高速增长
一超白玻璃概况
超白玻璃又称无色玻璃、高透明玻璃、高洁净玻璃,由于超白玻璃的含铁率低,因而其透光率能达到92%。超白玻璃技术门槛高,较成熟的技术主要掌握在PPG、圣戈班、皮尔金顿(目前是日本板硝子控股)
图34、超白浮法玻璃应用领域拓宽的过程
薄膜电池企业将更倾向于选择:直接采购超白玻璃
薄膜电池生产商可以分为两大类,一类是自主开发生产线的厂商
如 Sharp、Kaneka,另一类就是从交钥匙生产线供应商美国应用材料、
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瑞士欧瑞康、日本真空(ULVAC)采购交钥匙生产线的大批企业,如Ersol、天威薄膜、宇通光能等。供应商也可以分为两类,直接提供TCO 玻璃的日本板硝子和旭硝子,提供超白玻璃的厂商如金晶、南玻、PPG、圣戈班等。
图35、薄膜电池生产涉及环节与相关厂商情况
从技术角度可以看出,除了超白玻璃以外、TCO、非晶硅、微晶硅镀膜工艺技术路线相似,自主研发设备类厂商很多具备TCO 镀膜设备开发能力,交钥匙生产中欧瑞康也提供前段TCO 镀膜设备、AMAT 和ULVAC 都在开发前端的TCO 镀膜设备,预计在一两年内也将具备供应成熟TCO 镀膜设备的能力,届时多数薄膜电池厂商将更倾向于采购超白玻璃。
表5、薄膜电池交钥匙生产线供应商的前段TCO 镀膜环节情况
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图36、欧瑞康的TCO 镀膜设备——TCO1200
超白玻璃十年十倍,2020 年市场容量将达1 亿重箱!
我们的观点:
1、薄膜与晶体硅电池并非完全竞争关系,二者在较长时间内都将在各自的应用领域快速成长;
2、晶体硅电池以其高度成熟的工艺和高转换效率在传统光伏电站应用方面仍将处于优势地位,未来需求年均增速大约在30%到40%之间; 3、薄膜电池受益于BIPV(光伏建筑一体化)和沙漠光伏电站需求的快速增长,且基数很低,增长速度高于晶体硅电池。
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图37、2003 年-2007 年晶体硅电池与薄膜电池市场份额比较(单位:MW)
目前薄膜电池供应仍有很大缺口,因为薄膜电池制造属于资金密集型和技术密集型行业,进入壁垒高,厂商数量及产能都不大,随交钥匙生产线等厂商产能快速增长,薄膜电池供应将得到缓解,如下图所示,2010 年和2011 年硅薄膜电池厂商产能将分别增长2GW 和2.5GW。
表6、薄膜电池厂商产能扩张计划(单位:MW)
关于超白玻璃需求预测的假设:
1、2009 年、2010 年、2011 年硅薄膜电池平均转换效率为6%、7%、8%。每MW薄膜电池需要超白玻璃21.7 千平方米、18.6 千平方米、16.3 千平方米,或3800、3260、2860 重量箱;
2、假设当年薄膜电池产量=上一年产能75%-80%。2009、2010、2011
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年薄膜电池产量约1062MW、2216MW、4058MW;
我们对薄膜电池用超白玻璃的需求预测:2009 年-2011 年,薄膜电池用超白玻璃需求分别为400 万、700 万、1160 万重量箱,年复合增速约55%。若延长至2020 年估算,超白玻璃的市场容量可望达到1 亿重量箱
图38、薄膜电池用超白玻璃市场容量预测(单位:万重量箱)
国内超白玻璃厂商凭借成本优势,将垄断国内薄膜电池用超白
玻璃市场超白玻璃及TCO 玻璃的供应形成三大阵营:金晶科技为代表的国内超白玻璃厂商,PPG、圣戈班为代表的超白玻璃国外厂商、以旭硝子、板硝子为代表的TCO玻璃供应商。在2009年5月6--8日的上海光伏太阳能展上,我们也看到江苏秀强玻璃工艺有限公司使用金晶科技的超白玻璃生产TCO玻璃。
表7、超白玻璃及TCO 玻璃生产厂商情况
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国内超白玻璃市场及重点公司介绍
我们先了解一下金晶科技建筑超白玻璃的市场拓展过程,2005 年公司超白玻璃下线后金晶超白玻璃定价只有进口超白玻璃的一半,然而金晶的品质与进口相当甚至还有优势,经过两年的市场拓展,进口超白玻璃基本从国内市场消失。我们以此来推导薄膜电池用超白玻璃的市场拓展,调研了解到,PPG、圣戈班的超白玻璃售价在100 元/平方米左右,相比国内厂商的40-50 元/平方米左右的售价明显偏高,竞争处于劣势,我们认为国内薄膜电池用超白玻璃市场将由国内厂商垄断。旭硝子和板硝子的TCO 玻璃价格在200 元/平方米以上各大交钥匙生产线均加紧推出前段的 TCO 玻璃生产线后,其在竞争上也将处于劣势。
国内超白玻璃厂商为数不多,金晶在技术、市场上处于领先地位国内超白玻璃厂商还包括南玻、耀皮,我们了解到这两家厂商的产品与金晶科技尚有差距,虽然这些厂商希望通过降价争取客户,但大部分客户更愿意购买金晶的产品。为何客户倾向于购买金晶的产品?因为超白玻璃在薄膜电池中成本比重不高,但它是决定薄膜电池转换效率、品质、售价的一个重要环节。实际上除了要求超白玻璃有很高太阳光谱透过率以外,还要求具有非常高的物理质量要求,比如无表面缺陷(尤其是气泡问题的解决),低弯曲度等,这些恰是金晶产品的优势。撇开气泡等物理瑕疵不提,以光谱透过率进行分析,下表数据
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显示:其他条件不变的情况下(以典型的单层硅薄膜电池为例),超白玻璃透过率每提高1 个百分
点,每平方米薄膜电池可以多卖7 元,而每平方米超白玻璃价格只是
50 元左右,选择优质产品的效益非常明显!
表8、同等条件下超白玻璃光谱透过率对盈利能力影响的敏感性分析
金晶科技公司的客户情况:
第一类客户,采购欧瑞康生产线的厂商如天威薄膜、正泰太阳能等,这些公司具备TCO 镀膜能力,是公司直接客户,也是抓紧开拓的重要客户,形成销售可能性非常大,实际部分厂商已经向公司表达了比较明确的采购意向;第二类客户,采购应用材料生产线的厂商如廊坊新奥、Best Solar、无锡尚德等,这些公司暂时不具备TCO 镀膜能力,但预期在1 年左右时间内直接采购超白玻璃的意愿强烈,是公司非常重视的潜在客户,该部分客户暂时外购TCO 玻璃;第三类客户,TCO 镀膜企业(不是薄膜电池生产商)及其他薄膜电池企业,这部分客户没有超白玻璃生产能力,但具备TCO 镀膜技术,主要是台湾企业,据了解最终多是销售给台湾地区的薄膜电池公司。国内江苏秀强也推出他们的TCO玻璃产品。
图39、国内超白玻璃供应商与薄膜电池厂商分布情况示意图(单位:MW)
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图40. 2010 年全球薄膜电池产能分布情况
表9国内超白浮法玻璃厂商的产能情况
除了产品质量这一重要因素外,金晶科技公司在薄膜电池用超白玻璃领域的先发优势将进一步奠定公司的行业地位和市场份额,目前金晶科技公司的样品正在美国、欧盟做第三方认证,从下游个别的薄膜厂商反馈信息,对其各项指标评价很高,届时公司有望快速取得下游客户的订单,也将对公司后续市场开发产生积极有利的影响。
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表10、国内厂商超白浮法玻璃产能情况
薄膜电池行业有一个特点,就是生产基地主要在中国、台湾及日本(如图),但目前消费地主要在欧洲等国家,我们认为金晶薄膜电池用超白玻璃的竞争力将明显高于其建筑超白玻璃(建筑超白要到国 外竞争对手的家门口竞争,而薄膜电池用超白则集中在金晶科技的家门口竞争)。我们预计金晶科技公司2009 年有希望取得的订单包括天威薄膜、蓝星泰瑞、正泰、新奥等,我们预计2009 年销售76 万重量箱。
表11、金晶科技2009 年薄膜用超白玻璃销量预测
表 12、日本、台湾、大陆三大地区主要薄膜电池产能扩张情况(单位:MW)
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尽管国内其它超白玻璃厂商在技术、市场上落后于金晶,考虑到他们的技术进步,可能也将获得一定的市场份额,我们预计2010-2011 年金晶科技公司占据大陆市场40%份额;金晶超白玻璃的成本优势也十分明显,其建筑超白玻璃出口到欧盟比其它厂商低10%左右,借鉴金晶超白玻璃在国际市场成功拓展的经验,我们认为其能够占据亚太、日本、台湾地区30%份额;综合来看,预计2010-2011 年销量分别达到232 万、472 万重量箱。
表13、我们对金晶科技超白玻璃业务盈利预测
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说明;由于从去年第四季度开始光伏行业进入调整,金晶科技低价处理了一批存货导致超白玻璃毛利率出现下降,到了42%,但随着2009年国内越来越多的薄膜电池线的投产,我们预计毛利率仍然会回升到50%的水平。
后记
欧美考察归来谈感受
美国考察的感受
2009年4 月29 日至5 月1 日莫尼塔(北京)投资有限公司一行前往美国加州进行新能源产业调研,主要考察了太阳能公司,公共电力公司,新能源风险投资公司,第二代生物乙醇公司和新能源汽车公司。他们还拜访了加州伯克利大学Lawrence 国家能源研究室,综合了解了一下美国当前的新能源政策和未来的发展方向。综合了解了一下美国当前的新能源政策和未来的发展方向。综合和他们交流,我们认为以下几点值得关注:
美国新能源市场参与者发生变化:联邦政府将30%的投资税收抵免政策扩大到大型电力公司。该项优惠措施被延长至2017年。到2010 年底之前投资的项目还可以直接领取现金来代替税收抵免额度。此外,
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能源部还为新能源项目提供了80%的贷款担保。
各州政府都紧锣密鼓地推出了新能源发电的最低比例计划:例如加州政府计划到2013 年将新能源发电比例由现有的12%提高到20%,到2020 年前提高到33%。联邦政府下半年也很有可能通过全国范围内的新能源计划,到2012 年由07 年的3%提高到10%,2020 年达到25%。要想实现各级政府的目标,电力公司未来将大规模投资新能源发电项目。
加州占全美太阳能装机容量一半以上。由于太阳能电池成本下降,而且太阳能发电效率最高的时候对应用电高峰(供电成本最高),因此加州电力公司目前投资太阳能领域的步伐大大加快。相对于多晶硅,薄膜电池由于成本优势短时间内更加受到青睐。
目前美国的低碳经济法案正在众议院的能源和贸易委员会讨论,如果该法案未来得以通过,不仅传统的高耗能行业(火电,汽车)成本会提高,而且所得的收益会直接用来补贴新能源发展。
据他们调研了解,美国相关企业正处于大规模申请政府贷款阶段,随着未来新能源项目不断批准,我们预计新能源需求将很快得到释放。
欧洲考察的感受
2009年4月15到4月25日,5月3日到12日,宁波地区从事
太阳能光伏行业的企业家分2次到欧盟进行太阳能商务考察。他们分别考察了德国、西班牙、意大利、卢森堡等国。归来我们进行了交流。他们看到德国等国家太阳能电站开始已开始大规模施工。德国政府前
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几年大规模实施的“屋顶计划”今年放缓,但德国开始大规模建设太阳能电站,今天的安装总量需求会超过去年的1.4G瓦。而意大利,投资商热情很高。现在正在和黑手党在进行利益谈判,一旦达成一致,则大规模的电站将开始兴建,其安装量会大大超过去年的150M瓦。西班牙是受危机影响恢复最慢的国家,今年需求量会低于去年的2.6G瓦水平。但法国卢森堡的国家的需求量会超过去年,弥补西班牙市场的降幅。由于美国市场的启动,我们认为今年全球的市场会超过去年。在考察中有一个令市场振奋的消息,就是美国高盛开始投资欧洲光伏电站,并准备将电站包装成金融产品,向投资者出售。原来欧洲光伏行业的投资需要10年收回投资,原材料和组件价格下降,现在只需要不到8年的时间。这合乎我们本报告中的关于太阳能行业已具备长期投资价值的观点。同时表明美国把新能源行业作为启动经济的新引擎已付诸行动。
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