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光伏玻璃行业分析报告
2011年光伏玻璃行业分析报告
2011年2月
目录
一、太阳能电池简介4
1、太阳能电池分类4
2、太阳能电池发电原理5
二、超白压延玻璃将随晶硅市场增长5
1、超白压延玻璃介绍5
2、超白压延市场需求情况分析6
(1)全球光伏装机容量的测算6
(2)我国超白压延市场容量的测算8
3、超白压延玻璃市场供给情况分析8
(1)我国目前超白压延玻璃市场情况8
(2)明后两年国内超白压延玻璃厂商扩张情况10
4、超白压延玻璃市场供求情况对比分析11
三、TCO玻璃将随薄膜电池市场增长11
1、薄膜电池种类与结构介绍11
2、薄膜电池优劣势分析14
3、薄膜电池市场容量的测算15
3、TCO玻璃市场容量仅约70亿元16
四、TCO玻璃生产状况分析17
1、TCO玻璃镀膜原理介绍17
2、TCO玻璃制造工艺比较18
3、TCO玻璃厂家及工艺选择20
五、超白浮法玻璃生产状况分析21
六、相关公司简况22
1、南玻A22
2、金晶科技24
3、中航三鑫25
4、秀强股份26
一、太阳能电池简介
1、太阳能电池分类
在目前主流的光伏电池中,大致可分为晶体硅与薄膜电池。
晶体硅电池是光伏产品中的主流技术,在2009年全球的光伏组件中,约有80%为晶硅光伏组件。
晶硅电池又分为多晶硅与单晶硅电池。
薄膜在目前光伏市场中占比约20%,主要包括非晶硅薄膜、铜铟镓硒与碲化镉三种。
非晶硅薄膜电池是其中工艺比较成熟的产品;但近年来碲化镉电池发展迅速,它是目前全球最大的薄膜产商为FirstSolar的产品。
两类电池所需太阳能玻璃有所不同。
前者主要使用超白压延玻璃作为盖板;后者使用TCO玻璃作为前电极,而TCO玻璃以超白浮法玻璃作为基板。
2、太阳能电池发电原理
太阳能电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电能的器件,其工作的基本原理是光生伏特效应。
能产生此效应的材料有多种,比如硅系材料与化合物材料。
当适当波长的光照射到半导体系统上时,系统吸收光能后两端产生电动势,称为半导体的光生伏特效应;如果将其与外电路接通,那么就会有电流流过电路。
二、超白压延玻璃将随晶硅市场增长
1、超白压延玻璃介绍
超白压延玻璃也称为超白绒面玻璃,它具有高太阳能透过比、低吸收比、低反射比、低含铁量与高强度等性能。
它专用做晶体硅电池组件的盖板玻璃,起覆盖保护作用,可以减少太阳能电池受到的外面侵蚀与冲力,同时又能保证电池较高的光电转换率。
从制作方法上看,它是采用特制的压花辊,在超白玻璃表面压制特制的金字塔花纹而制成的超白玻璃。
从含铁量上看,超白压延玻璃由于含有较低的杂质铁含量,可带来较高的太阳能透过率。
一般来说,超白压延玻璃含铁量在0.015%-0.02%间,而普通浮法玻璃铁含量一般在0.7%以上。
应用广泛的3.2mm玻璃的阳光透射率就达到了90%-92%。
目前,有部分产商开始在超白压延上镀减反膜,可以增加超白压延玻璃的透光率约2-3个百分点。
2、超白压延市场需求情况分析
(1)全球光伏装机容量的测算
超白压延玻璃是晶体硅电池重要的组成部分之一,而目前光伏电池规模较大的市场都集中在欧美国家。
由于光伏行业明显依赖于各国的政策,因而超白压延的需求量很大程度上也受制于外国的光伏补贴政策。
2009年全球公布的光伏装机容量为7.2GW。
根据市场调研机构isuppli最新数据,2010年全球装机容量增长约120.5%,接近16GW。
这很大部分原因来自于安装商赶在政府补贴下降前扩大业务的行为。
对于2011年,isuppli预测上半年新装量增长会出现季节性减缓,从而使组件价格下降,进而刺激全年量的增长。
预计全年装机量将达到22.2GW,同比增长39%。
美国与意大利将会成为全球增长的两大动力。
意大利市场目前太阳能投资内部收益率约为15%-18%,即使未来补贴有所下调,但仍高于其它地区,预计2011年新安装量仍会快速上涨。
虽然今年市场总体上乐观,但部分欧洲国家市场政策变化仍将成为光伏市场的重要制约因素。
比如全球第一大市场德国光伏补贴的进一步下滑、西班牙、法国与捷克等国的资金减少、税收增加等。
市场大量赶在政策扶持幅度下降前进行装机,在一定程度上透支了未来需求。
未来几年光伏市场增速将会减缓,预计至2014年全球新增装机容量达到38GW,对应年均复合增长率约15%。
(2)我国超白压延市场容量的测算
从产量上看,我们已经连续成为全球最大的光伏组件生产国,2009年产量达4GW,预计2010年接近8GW,占全球产量50%。
对于未来的需求情况,在产量维持全球50%、晶硅电池在光伏中占比90%的假设前提下,我们预测2011年晶硅电池产量将接近10GW。
由于每100W电池组件约使用1㎡的压延玻璃,则我国2010年需求超白压延玻璃为7440万㎡。
2011年10GW的晶硅电池量则需1亿㎡玻璃,预计2014年需求量将增至1.43亿㎡。
3、超白压延玻璃市场供给情况分析
(1)我国目前超白压延玻璃市场情况
在国际上,圣戈班、旭硝子、皮尔金顿、PPG等公司是市场的主导者。
但由于技术进步及需求量增加,我国企业进行超白压延玻璃生产的日益增多。
不仅能够满足国内光伏组件厂的需求,部分还用于出口。
目前,我们技术较成熟的厂家有十来家,主要的厂商包括南玻A、浙江福莱特、信义玻璃等,其所占市场份额超过一半。
据我们的初步统计,截止2010年底,国内主要的超白压延玻璃生产线共有17条,日熔量达到3900吨,折合年产量约1.06亿㎡。
(2)明后两年国内超白压延玻璃厂商扩张情况
2010年国外光伏行业的高景气使国内超白压延玻璃的价格上扬。
在高利润的刺激下,国内厂商投资热情高涨。
进入2011年,各大厂商均有较大规模的产能扩张计划,且绝大部分产能均会实现翻番。
经核实,目前已确定投资的共有9条生产线,新增日熔量达4600吨,折合年产量为1.15亿㎡。
4、超白压延玻璃市场供求情况对比分析
在全球光伏市场保持约15%增速的情况下,超白压延玻璃需求量也将随着稳定增长。
然而,今年国内产能的翻番在短期上可能给市场带来一定压力。
从新增量上看,2011年新增供给量1.15亿㎡,可满足的晶体硅电池为11.5GW,相当于全球新装机容量的一半。
从另一角度看,我们测算的国内今年2550万㎡的新增需求量,对于消化新增的1.15亿㎡产能,需要一定时间。
三、TCO玻璃将随薄膜电池市场增长
1、薄膜电池种类与结构介绍
目前,主流的薄膜电池技术主要包括硅基薄膜与化合物半导体电池,后者则主要包括碲化镉与铜铟镓硒。
按照硅基薄膜太阳能电池本征层采用的材料,可分为非晶硅电池、微晶硅电池与硅锗合金电池。
其中,非晶硅电池技术发展最早,目前已经能够实现大规模的生产,但非晶硅电池由于材料问题会出现光致衰退现象,而且期带隙较宽限制了对波长较长阳光的利用。
相对来说,微晶硅电池的带隙较窄,可充分吸收波长较长的光,而且其材料稳定性高,电池基本不出现衰退,因而更具应用潜力。
为了更充分利用太阳光谱,可不同带隙的硅基薄膜组合,形成多结叠层结构。
目前国际公认的非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池就是硅薄膜电池的下一代技术,是薄膜电池新的产业化方向。
铜铟镓硒(CIGS)在发达国家技术也趋于成熟,实验转换效率也接近20%。
由于该类电池的吸收层CIGS薄膜是一种多元化合物多晶半导体材料,具有敏感的元素酷复杂的多层结构,其制造工艺和设备均十分严格。
目前全球能够开发大面积电池组件的厂家仅有几个,包括美国GlobalSolar,日本的Honda,ShowaShell等公司。
碲化镉(CdTe)电池的能隙宽度与太阳光谱有很好的匹配,在较高的温度下仍然能够工作;由于CdTe为二元化合物,相对于CIGS容易控制,制备工艺相对简单。
因此,CdTe电池应用前景广阔,尤其适合于高原与荒漠电站、外太空及深空间电源,及用处聚光电池。
目前,美国可再生能源国家实验室(NREL)的小面积碲化镉电池的转换效率已达到16.5%的最高纪录,优于非晶硅电池。
虽然镉为有毒金属,但在生产过程中其污染相对可以控制,因而在发达国家碲化镉电池的产业化技术一直得到很好发展。
全球最大薄膜产商FirstSolar的产品就是碲化镉电池。
在2009年薄膜产量中,碲化镉电池占据着薄膜电池63%的比例。
薄膜电池的结构:
从下到上分别是覆盖玻璃、封装材料、金属导电层、窗口层、吸收层、TCO与衬底玻璃,其发电原理与晶硅电池类似。
TCO玻璃即透明导电氧化膜镀膜玻璃,是指在平板玻璃表面通过物理或化学方法镀上一层透明的导电氧化物薄膜。
它通过在原来导电能力很弱的本征半导体中加入其它微量元素,提高半导体的导电能力。
由于非晶硅薄膜电池中,非晶硅几乎没有横向导电功能,通过在玻璃面上镀TCO,可以有收集电池的电流。
TCO在薄膜电池中作为正极。
TCO玻璃的光谱透过率、光谱雾度以及表现电阻直接影响了薄膜电池最终的发电效率,因而薄膜电池对TCO玻璃的各项性能要求较高。
TCO一般以超白浮法玻璃作为基板。
2、薄膜电池优劣势分析
相对于晶硅电池来说,薄膜电池最大的优势是投资金额与成本低,但转换率低下成为制约其发展的最大缺点。
薄膜电池有如下优势:
①能源及硅原料消耗量小。
晶硅电池制造工序复杂,耗电量远高于薄膜电池。
另外,非晶硅电池薄膜层很薄,所需硅材料仅为晶硅光伏组件的1%-2%。
②设备投资金额小。
根据Solarbuzz资料,2009年晶硅电池厂房产能的扩张投资超过170亿美元,而同等级别薄膜厂房与厂能扩张投资仅为38.9亿美元。
③适应性强。
在高温及低光度等若干环境中,某些类型的薄膜电池能量产出要高于晶硅电池。
薄膜电池有如下劣势:
①转换效率低。
截至209年底,Firstsolar薄膜的转换效率为11.1%,市场薄膜电池平均转换效率仅为5.6%,而晶硅电池已达到14.6%。
由于转换效率会影响每瓦的成本影响,因此造成薄膜电池竞争力下降。
当然,这也说明了薄膜转换效率仍有较大的提升空间。
②需额外安装空间。
由于转换效率低,薄膜电池生产同样电力需要更大空间,导致总安装成本高于晶硅电池。
由于目前薄膜电池的技术局限仍没有得到根本解决,而晶硅电池转换效率也仍有提升空间。
因而,我们认为短期内晶硅电池仍会占据光伏市场的主导地位。
长期看,晶体硅电池所耗资源多,成本可能上涨,给薄膜电池市场占有率上升提供了空间。
3、薄膜电池市场容量的测算
过去几年薄膜电池量的年增速均保持在100%以上,但其产量仍远低于晶硅电池。
2009年全球薄膜电池产量为1.644GW,占光伏总产量比例为22%。
在国内,薄膜电池占比仅为4%,这表明TCO玻璃的需求大部分仍来源于国外。
我们预计未来几年全球薄膜电池占比将逐步增至25%,则2014年全球薄膜电池产量将达到9.5GW,对应的薄膜市场年复合增长率将达到34%。
2011年,以全球22.2GW的装机容量计算,全球薄膜电池产量将达到4.66GW。
3、TCO玻璃市场容量仅约70亿元
以100w薄膜电池对应1.5㎡的TCO玻璃计算,2011年4.66GW薄膜电池所需TCO玻璃接近7000万㎡。
以100元/㎡的价格计算,2011年全球TCO市场容量约为70亿元,市场容量并非特别大。
四、TCO玻璃生产状况分析
1、TCO玻璃镀膜原理介绍
目前TCO玻璃镀膜主要有两种工艺,化学气相沉积法(APCVD)与磁控溅射法(PVD)。
化学气相沉积法又分为在线化学气相沉积法、离线化学气相沉积法与低压化学气相沉积法。
在线化学气相沉积法是目前光伏TCO镀膜的主要方式,它就是在浮法玻璃生产线锡槽的上方安装镀膜设备
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