来源：源达
投资要点
碳中和背景下，随着光伏技术的进步以及度电成本的大幅下降，叠加能源结构转型的需求，我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW，同比增长40.5%，预计2025年全球光伏新增装机631.4GW，2023-2025年年均复合增速33.1%。在产业链降本增效的驱动下，光伏技术快速迭代，随着全球光伏装机规模持续提升，光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460.0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。
光伏正处于从P型向N型转换的大技术变革环节，短期TOPCon是承接PERC的扩产主力；中期随着HJT、BC电池成本降低，有望持续放量；长期钙钛矿等电池技术研究有望持续取得突破。技术变革过程中，建议把握各个环节核心生产设备的增量投资机会。
光伏新增装机不及预期的风险；新技术产业化推进不及预期的风险；行业产能过剩的风险。
一、工艺技术迭代&装机规模提升驱动光伏设备快速发展
1．光伏设备位于光伏产业链中游
光伏设备位于光伏产业链中游。光伏产业链主要包括上游硅料环节、中游硅片、电池片、组件制造环节以及下游集中式、分布式电站，其中光伏设备位于光伏产业链中游。
图1：光伏产业链示意图
资料来源：《当代多晶硅产业发展概论》，源达信息证券研究所
光伏制造设备是用于生产太阳能电池和太阳能电池组件的设备。这些设备涵盖了从原材料处理到最终产品组装的整个生产过程，通常包含多晶硅料生产设备、硅片制造设备、光伏电池片制造设备、以及光伏组件制造设备。
表1：光伏产业链主要生产设备概况
设备类型
设备种类
单位投资额
主要厂商
多晶硅料生产设备
多晶硅还原炉、冷氢化设施
0.6-0.7亿/千吨，一万吨硅料对应约3.5GW组件产出
双良节能、东方电热、森松控股、开原化工
硅片生产设备
开方机、切片机、检验测试设备、抛光研磨设备、清洗设备、自动分拣设备等
硅片设备单GW投资约1.5-2亿/GW，其中单晶炉价值量占比约65%-70%，切片机占比约15%
晶盛机电、金博股份、欧晶科技、高测股份、宇晶股份、美畅股份
电池片生产设备
制绒机、清洗机、扩散炉、背钝化设PECVD、烧结丝网印刷机、检测设备、激光开槽机、离子注入机
PERC设备单GW投资额约1.3-1.5亿元，TOPCon设备单GW投资额约1.5-1.8亿元，HJT单GW投资额约3.5-4亿元左右，BC设备投资额约3-4亿元/GW
捷佳伟创、北方华创、苏州聚晶、迈为股份、金辰股份
晶硅组件生产设备
层压机、白动焊接机、切割划线设备组框组角机、其他
0.6-0.7亿/GW
奥特维、金辰股份、先导智能、京山轻机
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
2．光伏技术快速迭代，技术升级驱动设备更新换代
降本增效驱动光伏技术快速迭代，技术迭代带来设备持续升级。光伏技术的快速迭代引发了光伏设备的持续升级，涵盖了太阳能电池板、逆变器、材料科技等方面。通过成本降低和性能提升，光伏技术得以更广泛地应用于能源行业，助力可再生能源实现更可持续的发展。
图2：单晶渗透率快速提升
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
大尺寸硅片可有效摊薄单瓦非硅成本，硅片大尺寸趋势不可逆。2015年前行业里硅片各种尺寸满天飞， 2015年隆基与中环联手定制边长156.75mm的M1、M2硅片， 边距156.75mm逐渐成为单晶硅片的主流尺寸，2018年，业内主流的单晶硅片全部采用M2标准，市占率高达85%。2019年M6（边距166mm）、G12（边距210mm）相继推出，2021年182mm和210mm尺寸占比增长至45%，未来其占比仍将快速扩大。
图3：大尺寸渗透率快速提升
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
电池片技术百花齐放，朝高转换效率和低成本升级。现有的电池片技术主要有P-Perc、N-Topcon、HJT、IBC和钙钛矿等，技术的升级方向主要朝着高转换效率和低成本进行，原有的P-Perc技术非常成熟，但其转换效率已达瓶颈；Topcon和HJT的转换效率也存在理论天花板；据中国科学报，钙钛矿室内用光伏组件转换效率超36%，具有极大的空间。
表2：不同电池片技术对比
P-Perc
N-Topcon
HJT
IBC
钙钛矿
平均效率
23%
24%
24.50%
25%
28%以上
技术优势
性价比高
可从Perc产线升级
工序少
转换效率较高
转换效率高
量产难度
非常成熟
已成熟
即将成熟
即将成熟
难度极高
设备投资
2亿/GW
2.5亿/GW
4.5亿/GW
3亿/GW
尚未量产
现存问题
后续提升空间小
工序多，良率难以提升
与现有设备不兼容，投资成本高
生产成本和投资成本较高
难度极高，成本也超其他技术
资料来源：Solarzoom，各公司公告，源达信息证券研究所
图4：晶硅技术发展趋势
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
组件封装技术由全片向半片转变。2016 年半片封装技术出现，激光沿垂直于电池主栅线方向将电池片切为相等的两个半片，进而将半片电池进行连接。半片电池由于切片后电压不变、电流减半，如采用常规串联结构设计，组件电压将是常规组件的2倍，从而增加系统成本和运行安全风险，因此为保证与常规组件整体输出的电压电流一致，半片组件一般会采用先串联、后并联的结构设计。薄片技术减少了内部电路和内耗，封装效率提高；另外组件工作温度降低，降低了热斑几率，提高了组件的可靠性和安全性。
图5：光伏组件封装技术发展趋势
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
3．受益技术迭代与装机规模提升，光伏设备需求高景气
碳中和背景下，随着光伏技术的进步以及度电成本的大幅下降，叠加能源结构转型的需求，我们预计2023年全球新增光伏装机376.4GW，同比增长40.5%，预计2025年全球光伏新增装机631.4GW，2023-2025年年均复合增速33．1%。
在产业链降本增效的驱动下，光伏技术快速迭代，随着全球光伏装机规模持续提升，光伏设备需求高景气。我们预计2025年硅料设备/硅片设备/电池片设备/组件设备投资额分别为340.0亿元/460．0亿元/619.0亿元/339.2亿元。2023-2025年年均复合增速分别为14.3%/8.3%/18.0%/25.7%。
表3：2023-2025年光伏设备市场空间
2021
2022
2023E
2024E
2025E
全球光伏新增（GW）
172.0
268.0
376.4
497.0
631.4
增速
19.4%
55.8%
40.5%
32.0%
27.1%
组件容配比
1.15
1.15
1.2
1.2
1.2
硅料设备产能利用率
97.1%
97.3%
97.5%
97.7%
97.9%
硅片设备产能利用率
70.0%
62.0%
65.0%
70.0%
75.0%
电池片设备产能利用率
67.0%
67.3%
67.6%
67.9%
68.2%
组件设备产能利用率
64.4%
64.6%
64.8%
65.0%
65.2%
硅料设备存量替换比率
5.0%
4.5%
4.0%
3.5%
3.0%
硅片设备存量替换比率
10.0%
9.0%
8.0%
7.0%
6.0%
TOPCon设备存量替换比率
10.0%
10.0%
10.0%
10.0%
10.0%
组件设备存量替换比率
30.0%
30.0%
30.0%
30.0%
30.0%
PERC新增渗透率
80.0%
35.0%
10.0%
0.0%
0.0%
TOPCon新增渗透率
12.0%
40.0%
57.0%
59.0%
51.0%
HJT新增渗透率
6.0%
15.0%
18.0%
21.0%
24.0%
BC新增渗透率
2.0%
10.0%
15.0%
20.0%
25.0%
硅料设备投资额（亿元）
77.4
227.7
272.4
305.0
340.0
硅片设备投资额（亿元）
121.9
361.9
419.6
440.6
460.0
PERC设备投资额（亿元）
53.8
80.4
27.0
0.0
0.0
TOPCon设备投资额（亿元）
44.8
147.1
208.5
218.3
199.1
HJT设备投资额（亿元）
10.8
92.3
129.9
167.7
212.9
BC设备投资额（亿元）
3.4
57.4
101.1
149.1
207.0
电池片设备投资额（亿元）
112.8
377.1
466.5
535.2
619.0
组件设备投资额（亿元）
82.6
170.8
227.3
280.2
339.2
资料来源：CPIA，源达信息证券研究所
二、技术变革正当时，把握核心生产设备增量机会
1．硅料设备：多晶硅还原炉为主工艺核心生产设备
多晶硅具有多种生产技术工艺。其中，物理法主要有冶金法，化学法主要有硅烷法、改良西门子法、流化床法、氟硅烷还原法、硅烷流化床法等，目前工业应用中，改良西门子法最为普遍、成熟且投资风险相对较小。
改良西门子法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子法指首先采用氮气与氢气为原料合成氯化氢，再以氮化氢与工业硅为原料在硫化床反应器中合成三氯硅烷。三氯硅烷在精馏塔中脱氢脱重，完成提纯，再在还原炉中实现三氯硅烷的还原。其中，副产物四氯化硅再重新与冶金级硅、氢气进行反应，进行氢化分离生产三氯硅烷完成回收利用。
图6：改良西门子法工艺图
资料来源：《当代多晶硅产业发展概论》，源达信息证券研究所
改良西门子法是当前生产多晶硅的主要工艺，多晶硅还原炉是还原工序的核心生产设备。改良西门子法通过在多晶硅还原炉内给硅芯/硅棒通电加热使其表面温度维持在1050~1100C，三氯氢硅和氢气在其表面进行反应，生成的硅沉积在硅芯/硅棒表面，形成多晶硅棒产品，其中钟罩式多晶硅还原炉是用于生产多晶硅的反应器，是改良西门子法的核心设备，其性能将综合体现多晶硅企业产品产量、质量、成本、能耗等关键指标。
图7：多晶硅还原炉反应器内部结构图
图8：多晶硅还原炉反应器外部结构图
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
资料来源：开原化工，源达信息证券研究所
2．硅片设备：单晶炉和切片机价值量占比高
光伏硅片的生产主要可以分为拉棒与切片两大工序流程。拉棒主要指通过将经过清洗后的多晶硅料投入单晶生长炉生长出单晶硅棒，切片环节主要指单晶硅棒经过截断、开方、磨削、切片、清洗分选检测后得到单晶硅片。
图9：硅料到硅片工序图
资料来源：源达信息证券研究所
表4：从硅料到硅片环节设备价值量占比
环节
项目
投资（亿元/GW）
价值占比
长晶环节
单晶炉
1.4
57%
切方加工设备
0.3
12%
其他辅助设备
0.05
2%
安装工程费及其他费用
0.7
29%
合计
2.45
100%
切片环节
切片机
0.4
50%
分选机
0.1
13%
清洗、脱胶等设备
0.05
6%
安装工程费及其他费用
0.25
31%
合计
0.8
100%
资料来源：隆基绿能公告，源达信息证券研究所
直拉法是生产单晶硅棒的主要方式，设备为单晶炉。拉晶是指在特定环境下，将多晶硅料生长成硅体的过程，目前硅棒生产主要以单晶硅棒为主。单晶硅棒主要采用直拉法或区熔法；多晶硅棒主要采用铸锭法形成多晶硅锭。
图10：单晶炉内部结构图
图11：单晶炉外部结构图
资料来源：国际太阳能光伏网，源达信息证券研究所
资料来源：国际太阳能光伏网，源达信息证券研究所
从硅棒到硅片：切片机为核心设备，金刚线为主要耗材。光伏切片机主要应用于切片环节将硅棒进行切割形成硅片，其作用原理为将金刚线压在硅材料表面，钢线基体上的金刚石颗粒在钢线带动下快速移动，将硅棒切割成硅片。超薄硅片的切片需要高精密切割设备与高质量金刚线辅以优异的切割工艺，硅片切割过程中，金刚线切片机超过300个部件需高精密协调配合工作，才能保证切片机高速、高精度、高稳定性地工作。
图12：金刚线切片机
图13：金刚线的微观结构示意图
资料来源：高测股份招股书，源达信息证券研究所
资料来源：高测股份招股书，源达信息证券研究所
3．电池片设备：新技术带来设备新增量
TOPCon目前技术成熟，具备一定经济型，是目前N型电池片扩产主力。1）目前TOPCon电池片成本端比PERC高约0.02元/W，结合目前TOPCon的市场售价，相比PERC，其溢价大概在0.06元/W，TOPCon电池具备一定的盈利能力。2）TOPCon与现有PERC产线具有较高的兼容性，从生产流程来看，通过新增多晶硅薄膜沉积等设备即可与现有PERC产线兼容。
图14：TOPCon较PERC电池存在溢价
资料来源：PVInfoLink，源达信息证券研究所
图15：PERC和TOPCon生产流程
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
HJT技术路线设备数量少但难度高，镀膜设备是核心设备。HJT是在晶体硅上沉积非晶硅得到的，工艺路径为全新。HJT工艺仅有四步：清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜制备和丝网印刷，对应的设备分别是湿法化学清洗设备、PECVD、PVD/RPD、丝网印刷/激光转印/铜电镀设备，技术成熟。
图16：HJT电池生产工艺图
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
经济性有待改善，HJT尚未大规模产业化。HJT成本主要由硅片、浆料、设备折旧和靶材构成，根据测算来看，单瓦成本高于PERC约0.12元，其高出部分主要来自于银浆和靶材。为实现降本的目标，HJT电池生产企业可从以下六方面努力：1）设备；2）浆料；3）工艺成本；4）效率；5）硅价格；6）ITO。
图17：HJT降本六大方向
图18：HJT电池成本构成
资料来源：《HJT电池技术发展现状及成本分析》，源达信息证券研究所
资料来源：《HJT电池技术发展现状及成本分析》，源达信息证券研究所
BC结构可与TOPCon、HJT结合，兼容性较好。与TOPCon、HJT、PERC等技术不同的地方在于，IBC主要通过背面图形化工艺将p+发射极、n+背场区以及银栅线放置于电池背面，是电池背面图形结构的变化。而其他三种电池技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构，实现效率以及其他特性的改变。因此，IBC电池在电池继续优化性能、提升效率的过程中可以与其他钝化电池技术相结合，例如将HJT非晶硅钝化技术与IBC相结合可开发HBC电池；也有将TOPCon钝化接触技术与IBC相结合可研发TBC电池。
图19：TBC电池结构
图20：HBC电池结构
资料来源：普乐科技，源达信息证券研究所
资料来源：普乐科技，源达信息证券研究所
BC电池：电池端增加多道激光工序，激光设备重要性显著提升。光伏电池中少数载流子运动的根本动力是PN结内建电场，为了让电极接收到载流子，结构中的PN接触只能由衬底/异型扩散层组成，例如TBC中有且只能由N型衬底/p-poly-Si成为PN结，杜绝n-poly与p-poly接触导致短路的行为是非常关键的，也是xBC电池被认为工艺难度大的主要原因。
常规镀膜、扩散工艺的对象是整面材料，第一道激光的目的是去除部分一次掺杂后的膜层，划分N/P区域；第二道激光在制作另一掺杂类型膜层以后，去除N型掺杂与P型掺杂区的接触部分，实现P/N隔离，在电池背面建立独立的电子/空穴传输通道；第三次激光去除部分SiNx，以保证金属浆料与硅形成直接接触，顺利导出载流子。
图21：BC电池的一种生产工艺
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
4．组件设备：串焊机和层压机为核心设备
光伏组件生产制造过程主要是将单片光伏电池片进行串联和并联连接后严密封装，以保护电池片表面电极和互联线等不受到腐蚀，另外封装也避免了电池片的碎裂，所以光伏电池组件生产过程其实就是组件的封装过程，因此组件线又叫封装线。
电池片焊接与组件层压是光伏组件生产环节中最重要的两个步骤，将直接影响组件的成品料、输出功率及可靠性。
表5：光伏组件生产步骤
步骤
介绍
核心设备
划片
划片机利用激光划过电池片背面，进行预分片，利用机械外力进行分片处理。
激光划片机
串焊
串焊机利用红外线的热效应，将汇流带为镀锡的铜带与电池片正背面主栅上的电极进行焊接，以达到将电池片串联成电池串的目的。
串焊机
层叠
电池片串接好后，利用人工/机台进行排版，头尾处焊接汇流条，将电池串进行连接。然后。将组件串、玻璃、切割好的 EVA 和背板按照一定的层次进行铺设，需保证电池串与玻璃间距
摆模板机
层压前测试
包括 LL、外观测试，通过对电池片通入正向电流，把电池片中处于基态的原子进行激发，使其处于激发态，处于激发态的原子不稳定进行自发辐射。通过滤波片的作用及底片的曝光程度来判断硅片中是否存在缺陷。同步检验组件外观缺陷，不良品返修后重测。
ELC测试仪
层压
层压机通过抽真空将组件内空气抽出，然后加热使 EVA 熔化与玻璃板和电池粘结到一起，冷却后组件取出。EVA 加热到一定温度时交联剂产生自由基，引发大分子间的反应，形成三维网状结构，使EVA胶层交联固化。
层压机
修边
层压后，使用削边机对组件边缘的多余背板、EVA 进行修整。
修边机
装框
在组件四边安装铝框，增加组件强度，进一步密封电池组件，延长电池使用寿命，边框与玻璃的缝隙之间用硅胶填充，边框间用角码连接。
/
安装接线盒
在组件背面引出线安装接线盒，接线盒主要作用为连接组件，传导组件所产生 的电流。
装框机
硅胶固化
将组件放入静置于固化房内，待组件内的硅胶固化，因化需控制在一定的温度、湿度环境下及固化时间。
/
表面清洗
检验组件表面，对组件表面进行脏污清洁。
/
EL测试
安规测试： 测试组件的耐压、绝缘和接地性能后道 EL 测试：测试组件的 EL 缺陷（如隐裂、虚焊、断栅等） ，并做出合格品的判定。组件测试：通过IV 测试仪测试STC标准光强下的组件的最大功率开路电压、短路电流、FF 以及其他电性能参数，确认组件功率档位。
lV测试仪、EL测试仪
检验包装
对组件整体外观进行检验，按照客户需求判定是否合格。利用托盘包装箱对组件进行打包处理，满足出货及道路运输需求。
/
资料来源：晶科能源招股书，源达信息证券研究所
图22：串焊机示意图
图23：层压机示意图
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
资料来源：OFweek，源达信息证券研究所
三、投资建议
1．捷佳伟创
光伏电池片设备龙头，多技术路线、各工艺环节全面覆盖。捷佳伟创成立于2003年，主要从事光伏电池制造设备研发、生产和销售，前期聚焦前道清洗制绒设备，2009年成功研制PECVD镀膜设备起，逐步向后道工序延伸并实现整线设备生产能力。截至目前，公司已经具备PERC电池、TOPCon电池、HJT电池智能生产线方案，各环节设备均自主研发且具有较高的技术壁垒，是全球光伏设备龙头厂商。
公司经营业绩持续稳步向好。2023年1-9月，公司实现营业收入64.05亿元，同比增长50.48%；归母净利润12.23亿元，同比增长48.96%。其中第三季度，公司营业收入23.22亿元，同比增长47.23%；归母净利润4.71亿元，同比增长50.51%，三季度开始TOPCon订单确认占比开始提高，推动业绩增长超预期。考虑到TOPCon路线效率提升路径明确，下游客户降本增效成果显著，预计后续公司TOPCon设备将继续受益于下游需求拉动和技术迭代升级，订单保持增长，业绩有望长期向好。
图24：2019-2023年前三季度捷佳伟创营业收入情况
图25：2019-2023年前三季度捷佳伟创归母净利润情况
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
资料来源：公司公告，源《米乐体育官方APP苹果》达信息证券研究所
2．奥特维
公司是全球领先的光伏设备制造商，串焊设备龙头。自动化工控起家，目前产品覆盖组件设备、电池片设备、硅片设备、锂电设备以及半导体设备领域。公司串焊机全球市占率70%+，工艺技术领先，下游客户覆盖组件出货量前十厂商，与晶科能源等龙头具有深厚的合作关系。公司研发实力雄厚，战略眼光独到，目前在单晶炉、半导体设备等业务方面已初显竞争力。
公司经营业绩高速增长。受益光伏行业高速增长，公司营收/利润近5年CAGR分别为44%/92%，毛利率、净利率整体呈现上升趋势。公司在手订单、新签订单持续增加，截止2023年9月30日，公司新签/在手订单89.92/114.83亿元（含税），同比增长75.93%/76.34%。
图26：2019-2023年前三季度奥特维营业收入情况
图27：2019-2023年前三季度奥特维归母净利润情况
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
3．晶盛机电
迈向泛半导体“设备+材料”平台型龙头、成长空间广阔。公司以半导体长晶技术起家，22年全球光伏单晶炉市占率约70%，同时公司半导体、碳化硅、蓝宝石等长晶技术领先。此外，公司光伏电池组件设备、碳化硅外延设备等泛半导体装备快速放量。依托长晶技术壁垒，公司在材料领域发力碳化硅衬底、蓝宝石、培育钻等，并向金刚线、石英坩埚等硅基材料配套耗材进军。
公司营收快速增长得益于下游光伏和半导体设备/耗材需求旺盛。2018-2022年，公司营收复合增速为43.12%，归母净利润复合增速49.70%。公司营收快速增长的原因是设备+材料收入均大幅增长。1）设备：受益于光伏硅片厂商积极扩产、半导体硅片设备国产化进程加速，公司光伏/半导体设备订单量快速增长，截至2023Q3，公司未完成晶体生长设备及智能化加工设备合同总计287.50亿元（含税）；2）材料：硅片厂商加速推进产能扩充，核心耗材（石英坩埚和金刚线）市场需求快速增长，2023H1材料业务营收18.83亿元，同比+244.17%。
图28：2019-2023年前三季度晶盛机电营业收入情况
图29：2019-2023年前三季度晶盛机电归母净利润情况
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
4．迈为股份
HJT电池设备供应商，受益于光伏电池新技术迭代。公司立足丝网印刷设备，自主研发核心真空镀膜设备，结合参股子公司逐步形成HJT整线供应能力。2022年公司HJT设备市占率约为80%，占据绝对领先地位，随着HJT降本拐点的到来，同时HJT在中长期的效率展望如钙钛矿HJT叠层等技术路径上均具备结构优势，公司设备龙头地位稳固。
光伏产业链维持高景气，营收净利维持高速增长。公司2018年至2022年营业收入由7.88亿元提升至41.48亿元，期间复合增速约51.47%，主要原因得益于国内光伏产业链快速发展，占据全球主要份额，而公司作为丝网印刷设备及HJT设备绝对龙头持续受益，同时随着光伏技术的不断迭代升级，公司异质结电池设备订单有望持续增加，未来业绩确定性高；公司2018年至2022年归母净利润由1.71亿元提升至8.62亿元，期间复合增速约49.84%。
图30：2019-2023年前三季度迈为股份营业收入情况
图31：2019-2023年前三季度迈为股份归母净利润情况
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
资料来源：公司公告，源达信息证券研究所
五、风险提示
新技术产业化推进不及预期：光伏行业持续进行工艺技术迭代，涌现诸多新技术、新工艺助力行业降本增效，但是新技术的导入仍需要工艺的持续磨合优化以及上下游产业链的积极配合，在发展过程中存在一定的不确定性，存在新技术产业化推进不及预期的风险。
行业产能过剩：目前光伏下游硅料、硅片，电池片、组件环节均在大幅扩产，如果装机需求增长速度低于下游产能扩张速度，则存在产能过剩风险，如果行业产能过剩，进而影响光伏设备行业公司发展。
责任编辑：刘万里 SF014
