新兴能源行业光伏大硅片系列报告1：210技术平台，打破光伏降本瓶颈

请务必阅读正文之后的免责条款部分 [Table_MainInfo] [Table_Title] 2020.01.16 210 技术平台，打破光伏降本瓶颈 光伏大硅片系列报告 1 徐云飞 分析师 庞钧文 分析师 0755-23976775 021-38674703 xuyunfeigtjas.com pangjunwengtjas.com 证书编号 S0880517030003 S0880517120001 本报告导读 纵览半导体硅片的发展脉络，光伏硅片大型化是趋势，大硅片能够打破当前光伏降本 瓶颈，助力行业在未来 2-3 年成本下降，维持行业“增持”评级。 摘要 [Table_Summary] 维持行业“增持”评级和细分子行业“增持”评级。 光伏硅片尺寸来自半导体，我们认为尺寸变大是趋势。 纵览半导体硅片发 展历程，尺寸在不断增加，原因是硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片 的生产成本。由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势，使得硅片环节 持续换代，有很明显的产品周期。换代往往意味着行业变革，抓住机遇的 厂商能够脱颖而出，夯实壁垒。光伏硅片看似奇怪的尺寸，其实是源自半 导体。从推进节奏上看，光伏硅片要落后于半导体硅片 1-2代，主要原因 是要解决硅单晶生长环节的成本问题，一旦新一代大硅片成本超越上一代 硅片，换代升级就会启动。 210 是全新的平台，能够带来各个环节 成本下降。 12寸硅片难点在于拉制 和成本，中环股份经过多年研发，成功将 210应用。 210是一个体系，会 带来几乎所有环节的成本下降，硅片变大后，将能够有效降低各个环节的 成本，提升各个环节的投资回报水平。根据我们的保守测算，成本端能够 有 0.03（硅片） 0.05（电池） 0.1（组件） 0.18元 /W的成本下降，同 时带来 0.2 元 /W 的额外溢价。因此整个产业链都将受益于 210 体系，所 有 210体系的参与方都将分享超过 0.38元 /W的价值。 210 体系能够打破光伏降本瓶颈，支撑光伏行业未来 3年成本下降，行业 先行者有望充 分受益。 光伏行业成本下降目前已到瓶颈期，各个环节除单 晶硅片环节外利润都已经挤压到微利的水平。 210体系的横空出世，能够 再大幅降低装机成本，有望带来装机成本 10的下降。我们预计未来 2-3 年行业将充分挖掘 210体系的价值，行业的先行者有望充分受益。目前行 业里相当体量的上下游企业已经参与到 210体系价值发现中来。 推荐标的。 中环股份、 ST爱旭、隆基股份、通威股份、晶盛机电。 风险提示。 光伏海外贸易风险、大尺寸遇到不可预测的工艺问题的风险。 [Table_Invest] 评级 增持 上次评级 增持 [Table_subIndustry] 细分行业评级 太阳能 增持 [Table_DocReport] 相关报告 新兴能源宁德时代、比亚迪和日韩企业的 锂电江湖 2019.12.23 新兴能源全球能源结构变化中的机会 2019.10.29 新兴能源细数特斯拉的五次盈利 2019.10.24 新兴能源诺奖背后蕴藏的锂电池投资机 会 2019.10.10 新兴能源 ETC 市场井喷，业绩弹性显著 2019.09.24 行 业 更 新 股 票 研 究 证 券 研 究 报 告 [Table_industryInfo] 新兴能源 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 12 目 录 1. 光伏硅片源自半导体硅片，尺寸变大是趋势 . 3 1.1. 半导体硅片尺寸增加能够带来成本降低 3 1.2. 硅片不断换代， 产品周期明显 3 1.3. 光伏硅片尺寸源自半导体硅片，取得成本优势后普及 4 2. 210 是全新技术平台，能够带来各个环节成本下降 6 2.1. 中环股份经过多年研发，成功将 210 应用 6 2.2. 各环节成本显著下降， ROIC 大幅提升 . 6 3. 210 体系打破瓶颈，支撑光伏成本再降 3 年 8 3.1. 光伏成本下降目前已到瓶颈期， 210 体系能打破瓶颈 . 8 3.2. 上下游积极参与， 210 体系推进速度超预期 . 9 4. 风险提示 11 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 12 1. 光伏硅片源自半导体硅片，尺寸变大是趋势 1.1. 半导体硅片尺寸增加能够带来成本降低 半导体硅片的发展过程中，尺寸不断增加。 1918 年前苏联科学家切克劳 斯基 Czochralski建立起了直拉式晶体生长方法（ CZ 法），从而奠定了硅 单晶的主要生长方法，从 1965 年的 2 寸晶体（寸为英寸，描述的是直拉 晶体的直径），到近年来的 12 寸晶体，单晶硅片的尺寸持续增加。 图 1 硅片尺寸从 1965 年的 2 寸增加到 2000 年的 12 寸 数据来源 SEMI 硅片尺寸增加可以显著降低半导体芯片的生产成本。 半导体芯片采用光 刻逻辑电路的生产工艺，硅片面积越大，一次性生产出的芯片数量就越 多，而且硅片面积增加，芯片装上缺陷的概率也会降低，因此会显著提 升芯片的产出，从而大幅降低成本。 1.2. 硅片不断换代，产品周期明显 由于更大的硅片对下游来说更具有成本优势，导致硅片环节持续换代， 有很明显的产品周期。 从历史来看，一旦新一代硅片出现后，新一代硅 片的份额开始快速提升，老一代硅片的份额就会开始逐渐下降，原因就 是更大的硅片对客户更有成本优势，新建的半导体工厂在硅片规格上往 往选择更大的硅片。老的半导体工厂往往就变成了存量产能，逐渐退出。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 12 图 2 硅片产品周期十分显著，新一代推出，老一代衰落 数据来源 Rose Associates 1978 to 1995； SEMI SMG 1995 to 2012 换代往往意味着行业变革，抓住机遇的厂商能够脱颖而出，夯实壁垒。 总结了发展规律，如何生产出合格的更大尺寸的硅片就成了半导体硅片 企业始终重点关注的问题。我们看到曾经的龙头由于在产能变革期落后 了，导致新的龙头信越、 SUMCO 份额的上升。 表 1信越和 SUMCO 崛起于 12 寸硅片产品周期，成为新的龙头企业 公司 12 寸硅片产能（千片 /月） 市占率 Shin Etsu（信越） 1400 30 Sumco 1300 30 Siltronic 600 14 MEMC 700 10 LG Siltron 550 10 SAS 150 6 数据来源 SEMI、国泰君安证券研究 1.3. 光伏硅片尺寸源自半导体硅片，取得成本优势后普及 光伏硅片看似奇怪的尺寸，其实是源自半导体硅片。 我们观察光伏硅片 的对边距（相对的两条边的距离），尺寸从 100mm、 125mm、 156mm 不 等，为什么会是一些比较奇怪的尺寸呢主要原因就是光伏硅片源自半 导体硅片， 5 寸棒、 6 寸棒、 8 寸棒切下来形成的光伏硅片的对边距恰好 分布在 100mm、 125mm、 156mm 附近。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 12 图 3 光伏硅片尺寸由半导体直拉单晶尺寸得来 计算公式 d2（ r/√2） c/2 注 d 为对边距， r 为硅棒半径， c 为倒角长度 带入可得 r62.5mm（ 5 寸）， c11.6mm， d100mm 带入可得 r75mm（ 6 寸）， c13.9mm， d125mm 带入可得 r100mm（ 8 寸）， c14.5mm， d156mm 数据来源国泰君安证券研究 从推进节奏上看，光伏硅片要落后于半导体硅片 1-2 代，主要原因是要 解决硅单晶生长环节的成本问题。 半导体硅片在整个成本中占比较低， 成本主要凝聚在芯片制造环节，因此一旦更大的硅片面世，行业会快速 进入导入期。而光伏硅片不同，硅片在成本中占比较高，如电池环节， 硅片成本占比超过 50。因此大硅片如果要取代上代产品，必须在经济 性上超越上代产品。而生产更大的硅片对于硅片企业来说难度会大幅上 升，生产的效率也会下降，因此需要相当长的时间改进工艺提升生产效 率才可行。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 12 表 2光伏硅片从时间脉络上落后半导体 1-2 代 型号 年代 尺寸（英寸） 对边距（ mm） 小尺寸 1981-2012 5-6 100-125 M0 2012-2015 8 156 M1 2015- 8 156.75 M2 8 156.75缩小倒角 G1 2018- 9 158.75方片 M4 2018- 9 161.7 M6 2019- 9 166 数据来源国泰君安证券研究 2. 210 是全新技术平台，能够带来各个环节成本下降 2.1. 中环股份经过多年研发，成功将 210 应用 光伏 12 寸硅片有两个难点，一个难点在于硅棒的拉制，另一个难点在 于成本的下降。 中环股份在实现 12 寸硅棒拉制后，又用了 2 年时间提 升生产效率，终于在单晶硅的生长环节超越了传统的 8 寸技术，实现了 成本的降低。我们预计中环股份生产 12 寸晶体，单炉产出有望较生产 8 寸晶体提升 50。 图 4 中环股份经过多年研发成功量产 12 寸晶体 数据来源中环股份 816 大硅片发布会 2.2. 各环节成本显著下降， ROIC 大幅提升 210 是一个体系，会带来几乎所有环节的成本下降。硅片变大后，将能 够有效降低各个环节成本，提升各个环节的投资回报水平。 硅片端硅片的生产速度大幅提升，预计单炉产出提升 50，单炉年产 能提升到 15MW 左右。相应的，设备投入、坩埚、气体、人工、动力等 并不是呈等比例增加，相应的单位成本就会大幅降低。根据我们的测算， 预计非硅成本相较于 8 寸片提升 50，硅片瓦数提升 80，假设 8 寸片 非硅成本为 0.8 元 /片，则 210 硅片非硅约为 1.2 元 /片，单 W 非硅可降 低 0.03 元 /W，相当于硅片环节毛利率提升 5以上。 电池端电池片环节是最受益 210 体系的环节。因为电池片是通量的概 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 12 念，面积越大，产能越大。以爱旭科技为例，原工厂设计产能为 3.8GW， 改为生产 210 后，产能可以提升到 5GW 以上（我们测 算实际产能或超 过 5GW），原因就在于硅片面积增加产出增加。相应的，折旧、人工、 动力等成本都会下降。在常规电池厂中，折旧成本约 0.05 元 /W，人工 0.05 元 /W，动力 0.05 元 /W，在不考虑其他变化的情况下，这三块成本 有望降低超过 30，非硅成本总计有望下降 0.05 元 /W。由于目前头部 电池片企业单位净利润仅为 0.05-0.07 元 /W， 0.05 元 /W 的成本下降带来 的是净利率的大幅提升，将显著提升 ROIC 水平。 图 5 210 体系会带来转换效率的提升，实现 500W 甚至 600W 组件 数据来源爱旭科技官方网站 组件端 210 体系由于采用方片，同时更大硅片带来更少的片间距占比， 组件端转换效率有望提升 1。意味着面积不变的情况下 440W 的组件 可以提升到 460W。相应的，组件除电池以外的成本均被摊低。同时生 产 M2 组件改为生产 G12 组件，组件厂产出也大幅度提升。根据测算组 件端成本降低将达到 0.1 元 /W 以上。 图 6 中环股份官方测算数据更优于我们的测算 数据来源中环股份 816 大硅片发布会 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 12 BOS 环节组件端效率提升 1，意 味着相同的电站拥有更高的功率， 目前电站的单位装机成本为 4 元 /W 左右，组件效率提升 1，意味着带 来 0.2 元 /W 的额外价值。 根据我们的保守测算，成本端能够节省 0.030.050.10.18 元 /W 的成本 下降，同时带来 0.2 元 /W 的额外溢价。因此整个产业链都将受益于 210 体系，所有 210 体系的参与方都将分享超过 0.38 元 /W 的价值。 图 7 降本叠加溢价， 210 体系有充分的价值有待挖掘 数据来源中环股份 816 大硅片发布会 3. 210 体系打破瓶颈，支撑光伏成本再降 3 年 3.1. 光伏成本下降目前已到瓶颈期， 210 体系能打破瓶颈 光伏行业要求成本必须逐年下降，但目前已经到达了一个瓶颈期。 虽然 行业非硅成本每年都在进步，但缺乏跨越式的成本下降，目前硅料、电 池、组件环节盈利能力均较差，硅料环节目前电价高于 0.3 元 /kWh 的产 能基本处于亏损状态，甚至包括海外的两家单晶料主力供应商德国瓦克 和韩国 OCI；电池片环节最优质的产能也仅能实现 0.050.07 元 /W 的净 利润，旧 PERC 产能基本亏损；组件环节利润率更为低下，净利率仅为 1左右。目前仅有硅片环节利润较为 丰厚，后续成本下降路径主要依赖 硅片降价，但如果硅片环节利润也挤出，行业难觅新的降本手段。新的 电池技术如 IBC 尚在提效降本阶段，无法形成有效的量产，行业进入降 本瓶颈期。 210 体系的横空出世，能够再大幅降低装机成本。 210 体系之所以重要， 是因为这个体系的可行性、可靠性、可量产性最强，主要涉及的是硅片 规格和尺寸的变化，并不涉及光伏电池的生产工艺变化，是看得见摸得 着的技术。根据测算， 210 体系总计带来的价值高达 0.38 元 /W，相当于 目前装机成本的 10，是一次较为重大的技术体系，打破了当前的瓶颈 期。预计在未来 2-3 年内，行业逐渐将 10的成本下降发掘出来，取得 光伏度电成本的下降。 2-3 年后，也许 IBC 等高效电池技术成熟，将接 力 210，继续助推光伏行业降低成本。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 12 3.2. 上下游积极参与， 210体系推进速度超预期 210 体系已经引起了产业链的重视，推进速度较快。 硅片环节 中环股份 2019 年 8 月 16 日正式发布 G12 即 210 大硅片，将建设中环 五期拉晶产能，生产 210 大硅片。根据规划， 2020 年出货量有望达到 16GW，根据我们的测算，中环股份在 2021 年底将形成 36GW 以上的大 硅片产能。 隆基股份目前主推 166 大硅片，隆基股份 2015 年以后的单晶炉有能 力生产 210 大硅片，将根据客户需要生产销售。 图 8 中环股份计划 2020 年出货 16GW 大硅片 数据来源中环股份 816 大硅片发布会 电池片环节 爱旭科技天津一期目前有 3.8GW 的 166 产能，义乌二期有 5GW 的 210 产能。后续爱旭科技产能将在 2022 年底扩充至 45GW，我们认为后续扩 充的产能均以 210 产能为主。 通威股份目前已经形成 3.8GW 的 166 产能，预计在 2020 年 3 月底形 成 5GW 的 210 产能。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 12 图 9 爱旭科技全球首发 210 电池片，面积大幅增加 数据来源爱旭科技官方网站 组件环节 天合光能在中环股份 816 发布会后，天合光能研发团队便投入研发 210 组件，确认三分片结合多主栅（ MBB）技术将会是未来 3-5 年更优选的 组件技术解决方案，预计天合光能将建设 5GW210 组件产能， 2020 年有 望看到天合光能 210 组件大批量出货。 东方日升 2019 年 12 月 12 日宣布与环欧国际达成战略合作，并全球首 发 500WG12 组件。预计 2020 年将形成 3GW210 组件产能，并争 取在 2020 年 Q2 实现批量出货。 表 3 推荐标的盈利预测及估值 代码 公司名称 收盘价 EPS PE 评级 2019E 2020E 2021E 2019E 2020E 2021E 002129 中环股份 14.20 0.54 0.73 1.09 26 19 13 增持 600732 ST 爱旭 8.96 0.33 0.54 0.66 27 17 14 增持 601012 隆基股份 28.68 1.33 2.19 2.65 22 13 11 增持 600438 通威股份 14.19 0.78 1.00 1.21 18 14 12 增持 300316 晶盛机电 17.45 0.74 0.88 0.98 24 20 18 增持 数据来源盈利预测来自我们发布的研究报告、股价日期 2020/01/15、国泰君安证券研究 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 12 4. 风险提示 光伏海外贸易风险。 海外已经成为重要的光伏装机区域，但如果出现贸 易风险会影响行业需求。如果出现贸易风险如惩罚性关税等会对需求和 盈利产生不利影响。 大尺寸遇到无法克服的工艺问题的风险。 大硅片尤其是 210 大硅片属于 新生事物，虽然可靠性可行性已经较高，但仍然存在小概率的工艺风险， 假如遇到无法克服的工艺问题，大硅片路线推进将受到影响。 行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 12 本公司具有中国证监会核准 的证券投资 咨询 业务资格 分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析 逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或 影响，特此声明。 免责声明 本报告仅供国泰 君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司 的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。 本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及 推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应 作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告 所含信 息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修 改。 本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见 均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投 资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决 策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。 本公司利用信息 隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情 况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公 司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所 提到的公司的董事。 市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告 作 为作出投资决策的 唯 一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。 在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。 本报告 版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进 行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、 删节和修改。 若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的 投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的 投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。 评级说明 评级 说明 1.投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。 以报告发布后的 12 个月内的市场表现 为比较标准，报告发布日后的 12 个月 内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅 相对同期的 沪深 300 指数涨跌幅为基 准 。 股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5～ 15之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于 -5～ 5 减持 相对沪深 300 指数下跌 5以上 2.投资建议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的 公司股价 （或行业指数） 的涨跌幅相对同期的沪 深 300 指数的涨跌幅。 行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究 所 上海 深圳 北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广 场 20 层 深圳市福田区益田路 6009 号新世界 商务中心 34 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融 街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话 （ 021） 38676666 （ 0755） 23976888 （ 010） 83939888 E-mail gtjaresearchgtjas.com