光伏玻璃需求有望维持高增长大型化与薄片化应用场景或将分化

时间: 2024-07-15 07:05:03 |   作者: 江南APP官方网站登录

  光伏玻璃指的是被专门应用于光伏组件的透光面板。1)晶硅组件封装的光伏玻璃是指主要是采用压延法生产的超白压花玻璃;2)薄膜组件封装的光伏玻璃是指主要是采用浮法生产的超白浮法玻璃。

  光伏玻璃具有高强度、高透光率、高耐候性的特点。为提高光电转换效率,晶硅光伏电池要求封装面板玻璃在保护晶硅电池的同时,具有较高的透光率,其中钢化玻璃要达到 91.5% 以上,镀膜玻璃要达到 93.5%以上。在制备光伏玻璃过程中为达到高强度、高透光和高耐候性的特点,需采用钢化、镀膜和镀釉等工艺。 相较于普通玻璃,光伏玻璃的含铁量更低、承受温度更高、透光性、抗冲击能力与耐腐蚀性更强。

  光伏玻璃是光伏组件必不可少的重要辅材之一。光伏组件可分为单玻与双玻两种,单玻组件的背板材料大部分为不透光的复合材料。双玻组件是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层,电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。相比普通的单玻组件,双玻光伏组件寿命更加长,发电效率更加高,此外双玻组件的玻璃耐磨性、绝缘性也优于传统单玻组件。

  第一阶段:2000-2005 年,我国光伏玻璃行业处于萌芽期,主要由外资企业主导。法国圣戈班、英国皮尔金顿、日本旭硝子及日本板硝子四家外资企业垄断了光伏玻璃市场,彼时国内光伏组件生产需高价进口光伏玻璃,国内光伏玻璃制造尚处于起步阶段。

  第二阶段:2006-2012 年,我国光伏玻璃行业开始起步。由于国外光伏需求迅速增加,带动了一批国内光伏玻璃制造公司进行产能扩张,以福莱特为代表的领先玻璃企业大举投入研发技术和引进先进的技术,投建光伏玻璃生产线,实现了光伏玻璃国产化。到 2011 年,中国已发展成为最大光伏玻璃生产国,占据全球光伏玻璃约一半的生产份额。

  第三阶段:2013 年-至今,我国光伏玻璃行业持续发展壮大。在欧美“双反”调查的背景下,2013 年开始我国政府陆续出台了一系列鼓励性产业政策,进一步支持光伏产业链上下游企业的发展。到 2016 年前后,国内光伏玻璃行业通过十年左右的时间,从依赖进口发展到全球领先,国外企业纷纷退出光伏玻璃市场。发展至今,国内大型玻璃企业已开始在海外建厂,中国已发展成为全世界第一大光伏玻璃生产国,2020 年中国光伏玻璃产能占全球 90% 以上份额。

  双面组件的渗透率提升,带动光伏玻璃需求增速超行业增速。根据 CPIA,2022 年随着下游应用端对于双面发电组件发电增益的认可,双面组件市场占比达到 40.4%。预计到 2024 年,双面组件将超过单面组件成为市场主流。双面组件前后均使用玻璃盖板,渗透率的提升将带动光伏玻璃需求增速超光伏行业增速。

  光伏玻璃向薄片化发展。根据 CPIA,前盖板玻璃厚度主要有 1.6mm、2.0mm、3.2mm 和其他规格,其中厚度为 2.0mm 的玻璃大多数都用在双玻组件。2022 年,由于市场对双面组件需求的增加,厚度 2.0mm 的前盖板玻璃市场占有率达到 39.7%,厚度 3.2mm 的前盖板玻璃市场占有率下降至 59.3%。

  行业向 N 型、大尺寸发展。根据 CPIA,2022 年 N 型硅片占比增长至 10%,随着行业 N 型技术进步,N 型硅片市场占比将逐步扩大。另一方面,硅片规格朝着 182/210mm 的大尺寸发展,根据 CPIA,2022 年 166mm 尺寸占比由 2021 年的 36%降至 15.5%,且未来市场占比将进一步缩小;2022 年 182mm 和 210mm 尺寸合计占比由 2021 年的 45%迅速增长至 82.8%,未来占比或将进一步提升。

  技术迭代的重要方向之一为薄片化。从生产和成本层面来看,假定3.2mm、2.5mm、 2mm、1.6mm 玻璃的原片平均成品率分别为 84%、82%、80%、75%,加工平均成品 率分别为97%、95%、95%、93%,当玻璃公称厚度从3.2mm 分别降到2.5mm、2.0mm 和 1.6mm 时,目前同样窑炉的玻璃产能分别可提升17%、41%和60%。同时,随着薄玻璃成品率的提升和厚度控制得更为精准,薄玻璃的产能优势有望得到进一步提升。

  技术迭代的另一重要方向为大型化。由于大尺寸硅片可以在不改变组件尺寸的情况下提高单片功率,摊低 BOS 成本,因而硅片尺寸大型化是当前市场的主要流行趋势。由于光伏组件中硅片尺寸与玻璃尺寸需匹配,因而光伏玻璃大型化亦是大势所趋。

  受性能限制,光伏玻璃薄片化与大型化兼得的难度较大。随着厚度的减小,超白压延玻璃及浮法玻璃的抗冲击强度与抗弯强度逐渐减小,而大型化会导致玻璃受荷力矩增大,因此两者相结合会对光伏玻璃的力学性能产生更为不利的影响。这也能够适用于解释当前分布式2mm双玻组件最大单片组件功率可超过600瓦,但分布式1.6mm双玻组件功率仅能达到 400 多瓦。

  因此我们大家都认为,大尺寸光伏玻璃与超薄光伏玻璃的应用场景将出现分化,前者因较高的单片功率将更多地应用于集中式光伏电站与受力条件较优的分布式电站;后者因更轻的质量(若按 1.6mm+1.6mm 双玻组件与 2mm+2mm 双玻组件作对比,单平米相差重量约为 2kg,约占整体光伏系统重量的 10%)将更多地应用于受力条件稍差的分布式电站。

  薄片化的壁垒高,在光伏玻璃上市公司研发费用率整体上升的背景下,存在出现兼具薄、大特点的差异化爆款产品可能。光伏玻璃大型化需要对现有生产线进行升级改造,壁垒主要在于资金层面而非技术层面,因此产品同质化情况仍然难以改变。而光伏玻璃薄片化为提升良品率,需要自动化程度更高的生产线对全过程进行更为精细的操控,对熔化时的气泡控制、成型时的平整度控制、产品的强度控制都提出了更高的要求,叠加大尺寸面板对力学性能的更严格要求,技术端壁垒较高。但考虑到近年来光伏玻璃相关上市公司研发费用率呈上涨的趋势,且薄片化为其中的重要研发方向,因此我们大家都认为要重点关注兼具薄、大特点的差异化产品研发进展。

  TCO 导电膜玻璃亦是技术迭代的重要方向。TCO 导电膜玻璃即透明导电氧化物镀 膜玻璃,是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜。TCO 导电膜玻璃具有对可见光的高透过率和高的导电率,是第二代的碲化镉薄膜电池和第三代的钙钛矿电池组件的重要配件。由于在线设备需定制+浮法生产线的改造复杂+工艺参数需尝试,在线镀膜竞争壁垒较高。

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