太阳能是一种什么样的能源,它和地球上的其他能源有什么关系?它有哪些用途?我们应该怎样利用它?

太阳能是一种什么样的能源,它和地球上的其他能源有什么关系?它有哪些用途?我们应该怎样利用它?,第1张

太阳能发电产业分析(2011-02-07 11:34:37)转载标签: 日本太阳能发电太阳能电池尚德电力p型半导体财经

2007年下旬,国际油价已上升至100美元一桶;虽说美元疲软、中东政局不稳是其中不可轻视的诱因,但世界能源日益短缺是更不能逃避的问题!有研寒报告指出:石油会在41年后枯竭,天然气会在67年后耗尽;煤矿是比较丰富的资源,还可用192年;但煤却是三者之中二氧化碳排放量最多的,是温室效应的最大元凶。

其实能源短缺已不是今天才发生的事,具有远见的国家,例如日本及德国,它们居安思危,除了意识到能源枯竭的问题外,更考虑到石油这种资源是地区性的:地球上只在有限的几个地区才拥有石油这种珍贵的资源,而这种珍贵的能源其实是掌握在某几个国家手中的。为了尽早摆脱依赖产油国的状况,它们早在数十年前已着手开发新能源,并选择了再生能源②为发展的重点。到了近20年,各国在研究再生能源上都取得了成果,其中太阳能发电产业的发展更是一日千里。所谓太阳能发电,就是把光能转化为电能的一种技术。太阳能发电或许在现今还未能十分普及,但我们发现,它有着无限的潜力。现今的石化能源价格日渐昂贵,加上石化能源所排放的污染物正不断威胁我们居住的环境;而太阳能用之不竭,几乎不产生任何污染。我们预计太阳能在未来将会是其中一种最有效及最常用的能源。

从2000年开始,基于太阳能发电技术的日趋成熟,人们生态环保的意识亦渐渐增强,加上各国政府政策上的推动,太阳能发电产业正步入高速增长期。根据调查显示,太阳能发电产业在过去五年的平均增长率超过40%!借这个太阳能发电产业的春风,各国企业都如雨后春_般跑到这个朝阳行业来;其间企业与企业之间的竞争、并购过程非常激烈。我们对太阳能发电行业的产业链进行了仔细研究,通过剖析原材料生产、加工、制造、装嵌、推广以至销售等等,我们发现太阳能发电产业的行业本质是如何把太阳能发电技术融入生活。先介绍太阳能发电行业的概况,然后会从太阳能发电技术的发展及供应链管理去详细剖析行业的本质——解释龙头企业如何应用及发展太阳能发电技术,从而把太阳能带进我们的生活;接着,我们以不同的企业去印证太阳能发电行业的本质;最后,我们将为这个行业的研究做个总结。

一、太阳能发电的优势

太阳能属于再生能源。目前常见的再生能源主要有风能、水能、太阳能和地热,其中,太阳能是总体上最可利用的再生能源。与风能相比,太阳能稳定性较强,受季节、季风影响较小。与水能相比,太阳能地理位置局限性较小。地热跟水能一样,受到位置的局限性,而且有足够的地热可以发电地方并不多。

太阳能发电还有以下优点:属于可再生能源,不必担心能源枯竭。太阳能本身并不会给地球增加热负荷。运行过程稳定、低污染、无噪声。所产生的电力既可供家庭单独使用,也可并入电网供大众使用。太阳能发电产品用途广泛,例如,可安装于建筑物、衣服和运输工具上使用。

二、太阳能发电产业的历史及现状

利用太阳能的发展自2000年起慢慢起步,过去5年世界平均年增长超过40%。其中日本的发展尤为迅速,太阳能的利用在该国受到很大的重视。

在20世纪90年代初期,全世界太阳能电池的产量在100MW之下。当时日本已经是全球最大的太阳能电池生产国,1990年的年产量为16.8MW,占全球产量的:36.1%,紧随其后的是美国和欧洲,分别占全球产量的31.8%及21.9%。我们可以推断,早在20年前,日本已大力推广太阳能发电技术了。到了20世纪90年代末,太阳能电池的全球产量已飙升至287.7MW,比1990年的产量足足增长了6倍,年均增长率达20%!更惊人的是,从2000年至2006年这6年间,太阳能电池的年产量又增加了9倍:从2000年的287.7MW到2006年的2500MW,年均增长率超过40%!要留意的是,时至今日,日本依然是全球最大的太阳能电池生产国,在2006年占全球产量的37.1%。由此可见,日本仍保持着20年前的领先地位,而且其领先地位更加稳固了,与其他国家相比,优势愈来愈大。相比之下,美国就给人以原地踏步的感觉:1990年它的市场占有率为31.8%,到了2006年已缩减至8.1%。从这个现象我们可以知道,各国政府对太阳能发电产业有着不同的态度和目标。而事实上,在国家政策上,我们发现日本的资助计划的确比美国更加全面。日本在太阳能发电产业的领导地位可以说是毋庸置疑。

太阳能发电产业链分上、中、下游三个部分。上游事业包括提炼太阳能级硅、制造硅棒和硅碇、切割硅片;中游企业负责制造电池;下游则着重装嵌电池模块及销售太阳能发电系统。太阳能发电产业是典型的金字塔模式:即上游的企业数量比较少,从事中游业务的企业数量比上游多,而下游企业的数目也最多。原因很简单:在产业的上、中、下游三个部分中,上游业务所需要的技术、成本都是最高的。正因为如此,进人上游业务的门坎相对中游及下游业务要高得多。图3-3显示了典型的金字塔模式。

在最顶的部分是晶体硅(在这里我们用多晶硅来做例子)的制造,属于最上游的业务。从事多晶硅提炼的企业全球大概有8家,而其中前5强的企业产量占整个行业的85%!从事硅片制造的企业大概有18家,其中前5强的企业产量占整个行业的60%。太阳能电池制造商超过85家,前5强企业的产量占全行业的55%。太阳能电池模块制造商更多,超过130家,前5强企业的产量占整个行业的比例只有50%。最后,系统安装商无疑最多,可达数百家。所以,我们说太阳能发电产业的确是典型的金字塔模式。

就提炼太阳能级硅来说,美国HSC和挪威REC是其中的佼佼者;硅棒和硅碇制造及硅片切割的代表则有日本京瓷(Kyocem)和日本夏普(SHARP);而日本夏普更是制造太阳能电池的龙头企业,紧随其后的是德国Q-Cells和日本京瓷。而下游的市场则比较分散,除了德国SMA占整个下游的不足20%外,其余企业的市场占有率都不太突出。我们会集中讨论中游部分:太阳能电池制造商。

根据2006年的资料,太阳能电池制造商五强依次是日本夏普、德国Q-Cells,日本京瓷、中国尚德电力(Suntech Power)及日本三洋(Sanyo)。我们看到,2006年的五强中日本企业占了3家,这正印证了日本在太阳能发电产业领导群雄的地位。我们以日本夏普、德国及中国尚德电力作为本章的重点案例。为了集中讨论世界的太阳能发电行业,而不要变成只研究日本太阳能发电行业的报告,我们把日本京瓷公司的内容从本章剔除。而我们的确从不同国家的企业身上找到它们符合行业本质的线索,而这就是它们从竞争激烈的行业中脱颖而出的原因。日本夏普的业务涉及硅棒、硅碇的制造,太阳能电池的制造及装嵌;德国Q-Cells把资源集中在太阳能电池的制造;而中国尚德电力则主要是制造太阳能电池及模块装嵌。我们会仔细研究它们在企业策略上的取向,了解它们成功之处。在本章的最后部分,我们将以日本夏普、中国尚德电力及德国Q-Cells作为案例,让读者能从案例中了解太阳能发电行业的本质。

三、太阳能发电技术

太阳能发电技术是将太阳能转化为电力的技术。当太阳光照射在P型半导体和N型半导体之间时,基于物理效应,电极之间就会产生电压。只要把P型半导体和N型半导体连接起来,就能把得到的电流传送到其他地方(即发电)。虽说太阳能电池的设计日新月异,但硅系太阳能电池都是运用了这一基本原理。电池主要分为数层,其中最要紧的是N型及P型半导体,其他的涂层主要作用是保护、支持电池。目前,太阳能发电技术的应用有联网和离网两类。联网意即与地方电网连接,将所产生之电力供应给地方电网。这使得依赖太阳能发电的地方需要24小时运作,因为晚间没有阳光,用电可向地方电网购买。这可解决太阳能技术在没有阳光时的难题。离网意即不与地方电网连接,通过与蓄电池连接,可将日间产生的电力储蓄起来供晚间使用。离网主要应用于偏远地区或固定电网未能到达的地区,这可使当地人过上拥有电力的生活。离网太阳能发电技术对中国偏远农村发展现代化农业具有重要意义。

国际能源处的数据显示,2006年世界前十大太阳能电池生产商中,日本生产商占4名、德国生产商占3名、中国占2名、英国占1名。这说明,在太阳能发电技术上,日本和德国占有领导地位。厂商方面,日本夏普占全世界生产份额的17.4%、德国Q-Cells占10.1%。中国尚德电力是唯一能进入前10名的中国内地公司。在2006年,它的市场份额占全世界的6.3%。到了今天,虽说太阳能发电行业正步人强劲的增长期,但太阳能还不能取代传统石化能源,原因是太阳能发电成本太高。以我国为例:以煤发电,每度电成本为0.2~0.3元人民币;水力发电每度电成本为0.2元人民币;太阳能发电每度电成本为2元人民币,故降低成本是推广太阳能发电技术的关键。

行业本质

太阳能行业的本质是融入生活。在解释行业本质前,让我们先了解这个行业特别的产业链在整条产业链上,各厂商利用整合生产开发(IPD)和整合供应链(ISC)去追随这个行业的本质,最终达到行业领先的地位。现以整合生产开发和整合供应链两方面去分析行业本质及其重要性。

—、整合生产开发(IPD)1.IPD的概念

首先我们看看什么是整合生产开发(Integrated Product Development,IPD)。在传统的产品开发过程当中,各部门各自运作。产品设计部门开发出来的产品不一定完全符合市场需要,釆购部门对新产品所需的材料不一定有完善的供应计划,生产部对于新产品不一定有一套完整的工序。产品设计部设计出来的“新”产品,到了消费者手中,可能已是一种完全不同的产品了。IPD的概念在美国最先兴起,目的是为了优化开发新产品的流程。IPD针对各部门在开发新产品中不协调的情况,把产品开发的程序与市场需要、企业策略以及材料供应相结合。推行IPD首先确认市场需要,如以太阳能发电行业为例,各企业认定市场的要求是融入生活;然后制定企业策略,如日本夏普推行自家的技术研究,德国Q-Cells则着重与其他企业合作或通过并购取得技术;最后把生产程序以及材料供应等等元素加入设计新产品的过程当中,从而使新产品面世后既能符合市场需要,又能以最短的时间生产并拿到消费者手中。

2.太阳能发电的困难及未来

让我们想一想,太阳能发电至今为止都需要政府进行各种补贴,其中一个最大的原因是发电成本极高。如前所述,在现今国内,太阳能发电的平均成本为每度电2元人民币,水电及火电每度电却只需要0.2~0.3元人民币。消费者现在所付出的电费为0.6~0.8元人民币。太阳能发电需要如此巨大的成本,如果没有政府的补贴,消费者到底要付多少钱呢?

虽说各国政府已意识到发展新能源的迫切性,并实行了一系列的补贴计划以推动太阳能发电。但归根结底,太阳能发电之所以尚未普及,很大程度上是因为技术不够成熟,发电成本还不足以使太阳能发电融入社会每个阶层的生活。在太阳能发电产业价值链中的每一个阶段、每一个制造程序,尤其是属于上游的硅材料提炼阶段,成本仍然偏高。成功的太阳能发电企业当然意识到这个症结所在,于是为了降低成本,各大企业研发的研发,并购的并购,务求在最短的时间里得到最新的技术,在众多的企业中领先其他对手,以获得支配整个行业的地位。以下,我们把太阳能发电的技术、困难以及未来逐一进行探讨。太阳能发电技术可分为四代,简介如下:第一代为硅系太阳能电池,现有产品为单晶硅和多晶硅太阳能电池,其转换效率(即将太阳能转化为电力的效率)最高。由于第一代电池的发展技术已相当成熟,故现在市场上超过90%之太阳能发电均使用第一代技术。

第二代为多元化合物薄膜太阳能电池,现有产品为:非晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉、砷化镓III-V化合物和铜铟镓硒。由于其厚度比传统太阳能电池薄,故原料需求量少。由于这是新技术,故普及程度不高。

第三代太阳能电池包括:聚合物多层修饰电极型电池、光电化学电池、聚合物、纳米晶、染料敏化太阳能电池。此技术的特点是不依赖于传统的PN结分离光生电荷,但相比第二代技术,第三代技术的普及程度更低。

第四代太阳能电池包括:纳米晶化学太阳能电池、多光谱太阳能电池。多光谱太阳能电池能吸收红外线光谱部分热量使太阳能电池更有效。但此新技术仍在实验室试验阶段。

(1)第一代太阳能电池的问题

第一代的太阳能电池主要以硅为材料,而硅料则是由石英砂提炼而成。第一个步骤是把石英砂通过数个程序制成晶硅。晶硅主要可分为单晶硅及多晶硅,在提炼过程中进行晶体提拉可形成单晶硅,进行晶体铸造可形成多晶硅。单晶硅和多晶硅两者都是硅,只是晶体间的排列方式不同罢了。单晶硅的组成原子均按照一定的规则周期性地排列;多晶硅的硅原子堆积方式不止一种,它是由多种不同排列方向的单晶所组成。制成晶硅以后,再加热把晶硅制成晶圆、硅锭,然后进行切割切成一块块薄薄的硅片。有了硅片,就有了太阳能发电的基础。太阳能电池生产商把薄薄的硅片加以排列、加工、合成以制成太阳能电池。到了这里,以后的程序就比较简单了。模块生产商把太阳能电池组成不同的排列,加上转换器等装置,制成电池模块。太阳能电池模块已是能独立运作的“小型系统”了,如果把大量的小型系统连合起来,就是用来发电的大型联网系统。这个制造流程是现今最常见、最成熟的生产技术,可以说是第一代的太阳能电池制造技术。但它的缺点就是太阳能电池不能普及的最大障碍:提炼成本昂贵!

为什么昂贵呢?在生产“晶硅”的过程当中,需要加热至1900℃以加速相应的化学作用;接下来的晶圆制造,亦需要额外加热至1400℃。单单是头两个工序已经极其消耗能源!以现今技术来说,一片晶圆直径大概为200μm(微米),即0.0002m。但当中只有2μm有发电的效应。换句话说,一片晶圆中只有1%的硅材料有用,其余99%的硅材料都是浪费掉的!此外,太阳能电池模块体积又大又笨重,由此可见,太阳能发电的应用范围亦会比较狭窄。在种种不同的条件限制下,加上不断上升的硅材料价格,第一代太阳能电池的制造成本居高不下。

(2)第一代太阳能电池的演变

看过了第一代太阳能电池的制造流程,我们发现,如要减低成本,可以从三方面着手:减低在生产太阳能电池过程中所损耗的材料;改善太阳能电池设计以提升转换效率;研发新的太阳能发电技术。A.减少耗材发电效应只在晶圆表面2μm的地方进行,所以晶圆厚度愈少,所浪费的硅材料也就愈少。根据德国Q-Cells的年报,它们的晶圆厚度已由2003年的300μm,改进到2006年的200μm。而在未来数年,晶圆的厚度可望进一步减少。其次是使用新研发的技术减少硅材料的消耗。例如德国Q-Cells通过与Evergreen Solar合组企业EverQ GmbH,获得了的丝带状硅晶提拉技术。如前文提及,常规生产硅片技术是基于能源密集型铸造、加工和切割大型硅块的技术,制造过程并不环保而且会消耗硅材料。丝带状硅晶提拉技术可帮助减低在加热时所消耗的能源及硅料的浪费。它的制造工艺是从一个小型硅熔炉(图3-8的下部)中提拉硅片,从而制成200μm~300μm厚的晶硅薄片,然后再切成小段硅片。故此,省去了硅棒切片的步骤,显然,这种新研发的技术可减少硅材料的损失。况且此技术只需小规模加热即可,因此可以减少能源消耗。

丝带状硅晶技术是源自自然科学的“表面张力”概念。简单来说,制作一个丝带状硅晶就像制作一个肥皂泡——水的表面张力将冼剂液制成泡泡。Evergreen Solar用两条耐热平行金属线垂直通过一个小型硅溶炉,其中间形成一层薄的硅晶,并向上提拉。过程是连续的,提拉出来的丝带状硅晶可切成小段,然后进一步加工成太阳能电池。这是小型硅熔炉实际情况,两片丝带状硅晶正在提拉中。提拉速度是每分钟约1英寸。将来提高产能的发展是可同时提拉多条硅晶带。

B.提升太阳能发电转换效率

另一项有效减低成本的方法便是改善太阳能电池的设计,继而提升太阳能发电的效率。例如中国尚德电力研究出了专利“PLUTO”技术。在2006年测试生产中,单晶硅太阳能电池的转换效率已达18%~19%,并可望于2008年达到20%,与实验室中的极限25%愈来愈近。然而,转换效率的提升如何帮助太阳能电池融入生活当中?作为最终使用太阳能发电技术的终端客户,要使太阳能发电系统安置到我们家中,最直接的方法是让我们消费者能够清楚计算出太阳能发电可替我们节省多少金钱。毕竟,能否节省金钱对消费者来说最容易理解,亦最有说服力!在此我们首先介绍还付期的计算,并从转换效率对还付期进行灵敏度分析去证明转换效率的重要性。“还付期”是指一个太阳能发电系统需要运作多少年时间,才能让节省下来的电费总和与整个系统的安装成本相等。方程式是这样的:

还付期=太阳能发电系统成本/每年节省的电费举个例子:美国加州旧金山某住宅的太阳能发电系统价格为16357美元,每年所节省的电费为1070美元。那么还付期大约是15年。由于目前已运作的太阳能发电系统中,太阳能电池转换效率普遍为15%,因此我们从15%的转换效率开始分析,如转换效率每增加1%,在其他条件保持不变的情况下,还付期会有怎样的改变呢?这代表当转换效率在增加的时候,还付期是会相对减少的。如果太阳能电池制造商能把转换效率由15%提升至化%,那还付期则可减少0.9年。所以中国尚德电力利用“PLUTO”技术把太阳能电池转换效率由15%增加至20%,那还付期便能由15年缩减至11.3年,下降达25%。如果转换效率由15%增强至30%,那么还付期会减少50%,从15年缩短至7.5年。如未来有技术突破,能把能量转换效率提升至50%,那么,还付期更能骤减至4.5年!根据研究所得,消费者一般可以接受3至5年的还付期。无可置疑,还付期的减少是吸引更多的消费者使用太阳能发电系统的关键。另一方面,利用光学技术也能提升转换效率至35%。我们将简略介绍这方面的技术。

在太阳能电池顶部加上菲涅尔透镜,将80%~90%的太阳光线聚焦于太阳能电池上,使每个太阳能电池能接受更多光能,而太阳能电池则使用了一种被称为“III-V化合物”的材料去增加转换效率。太阳能电池转换效率高达35%,相比普通太阳能电池转换效率增加了2倍。因为新增的透镜是普通光学玻璃,所以额外增加的成本是非常低的。这种技术可以有效地提升转换效率。然而,这技术亦有弊端,它不能使用分散的阳光,即是它要求光线垂直射于菲涅尔透镜上。为了使太阳能电池能持续并直接接受太阳光的照射,它需要一个机械跟踪系统使太阳能电池系统能调整到能与太阳精确对应的位置。这将增加整个系统的维修成本和造成额外的维修问题。另一方面,当太阳能电池在高能量光线下工作的时候,会产生高温,因此需要散热片去说明散热,但这额外装置将令成本进一步增加。同时,由于太阳能电池长时间在高温之下运作,令电池加速老化,对电池的可靠性造成问题,这将显著减低太阳能电池的寿命。所以说,没有更新的技术突破,提高太阳能发电转换效率是不容易的。

C.研发新技术

第一代太阳能电池技术是硅片型太阳能电池,如前所述,所需的能源和材料都很多。因为近年硅料的暂时短缺,迫使厂商利用其他可减少使用硅的技术,甚至是不用硅做原料的太阳能电池技术。因而我们开始使用第二代太阳能电池技术——薄膜技术。

a.薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池是在便宜的基板上(如廉价的玻璃、不锈钢或塑料)沉积一层可产生太阳能发电效应的薄膜,厚度只需数微米。目前薄膜太阳能电池从材料上可分为三类:硅基薄膜电池、化合物半导体薄膜电池和染料敏化的光化学太阳能电池。其中又只有非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)已商业化。非晶硅(a-Si)是硅基薄膜电池,而碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒则是化合物半导体薄膜电池。非晶硅在众多薄膜技术中研究时间最长,市场占有率达64%,市场份额最大。在其余的两种化合物薄膜技术中,碲化镉有26%的市场份额并正在急剧增加。铜铟镓硒也占有10%的份额市场。但铟及碲是稀有金属,蕴藏量有限;镉是有毒物质,并且研究时问尚短,故采用这两种技术的电池制造商很少。

类型 2005年薄膜市场份额 特点

非晶硅(a-S) 64% 它的研究进行时间最长,可能是3个技术中最为人所能理解的材料,商业化的时间也是最长的。碲化镉(CdTe) 26% 虽然镉是有毒的,但其市场份额正在急剧增加。该产品商业化的时间也较长。铜铟镓硒(CIGS) 10% 在理论上是最具潜力的,转换效率也较髙,但现阶段技术掌握不足,因此开发商较少非晶硅是指硅原子的排列非常紊乱,它是以电浆式化学气相沉积法,在玻璃等的基板上成长厚度约1μm的非晶硅薄膜。它对于可见光谱的吸光能力很强,所以只需要薄薄的一层非晶硅就可以把光子的能量有效地吸收。第一代传统太阳能电池所用的晶圆厚度要200~300μm,非晶硅太阳能电池硅材料节省达200倍!可是非晶硅的太阳能发电转换效率非常低,只有6%~7%,而且长时间光照会令转换效率大幅降低,导致电池可靠性不高。不过,以多结式(Mulitjunction)结构为基础的太阳能电池可改善非晶硅太阳能电池的缺点。

如今,日本夏普就在制造多结式薄膜太阳能电池。夏普在传统迭式两层薄膜电池(一层非晶硅加上一层微晶硅)的基础上,成功开发了新的迭式三层薄膜电池(两层非晶硅加上一层微晶硅),并能大量生产。这新结构令薄膜电池的转换效率从11%增加到13%,模块转换效率从8.6%增加到10%。另一方面,碲化镉和铜钢镓硒并不是以硅作原材料,它们都是化合物半导体。碲化镉目前在实验室中的转换效率可达16%,而商业成品的转换效率大约是11%。但是因碲的天然蕴藏量有限,未必能支持太阳能电池的需求量。镉是各国管制的高污染性重金属,因此,该技术的发展受到限制。铜铟镓硒在实验室的转换效率亦很高,可达19%。但与碲一样,铟的天然蕴藏量也很有限。

薄膜技术不仅具有减少甚至不倚赖硅料的优点,而且不需要经过高耗能的提炼过程,亦可以减少能源的损耗。关于耗能,在太阳能发电产业中,很多时候都用EPBT(能源回收期,Energy Pay-Back Time)来量化制造太阳能电池所损耗的能源。EPBT的意思是,需要多少年的时间才可让该太阳能发电系统所产生的能量与制造该系统所消耗的能量相等。

太阳能电池技术 EPBT/年 系统生产能源比制造该系统所需能源/倍

单晶硅 2.7 10

多晶硅 2.2 12

丝带晶硅 1.7 16

碲化镉 1 27

如果各类电池所能生产的能源都是相同的,那么最短的能源回收期是碲化镉薄膜电池,为期1年。而最长则是单晶硅的能源回收期,为2.7年。第三列的数字代表该系统可产生的能源是制造该系统所需能源的多少倍。单晶硅的太阳能发电系统可生产的全部能量只是制造该系统所用能量的10倍;而碲化镉最高可达27倍。这代表制造碲化镉的能源消耗是最少的,而制造单晶硅的能源所需是最多的。这是因为,单晶硅在提炼硅料及提拉晶体时都要耗费大量能源。

薄膜技术还有其他好处,它能以卷动的形式生产大面积太阳能电池。如图3-12,薄膜技术以好像是打印的方式将感光材料沉积在大面积的塑料上,因而可生产大面积的太阳能电池,几乎可以满足任何形态的产品使用。如可在不锈钢上喷上薄膜;将之安装在汽车外壳;也可把薄膜涂在玻璃上,既作装饰,又能发电;更广泛的应用是把薄膜配搭在建筑物料上或将其预先融入建筑物料中。图3-13显示的是太阳能电池结合地面砖照明(MPV)。虽然它的太阳能转换效率远比第一代硅系太阳能电池低,基于薄膜太阳能电池的种种优点,仍有不少研究单位和厂商在进行新材料或生产流程的研发,期望能改善薄膜技术种种的缺点。无论如何,它的用途及灵活性足以使它成为未来太阳能发展的新方向。

b.第三代和第四代太阳能电池

第三代和第四代太阳能电池多在研究阶段,还未能够完全商业化。但第三代及第四代的太阳能电池的概念却非常清楚:把太阳能发电效应推广至更多材料中,使得太阳能发电不受原料限制,能将其融入社会不同阶层的生活中。

C.各大企业的技术取向

我们知道提升太阳能电池技术是产业本质,可大大帮助减低成本,实现太阳能发电的低价格化,使更多消费者愿意利用太阳能发电。但怎样达到提升技术的目标,各大企业却各显神通:业界的龙头日本夏普自行研发客户所需技术,例如BIPV,把薄膜技术融入到建筑材料里。德国Q-Cells着重从控制及并购其他公司而得到不同的技术,例如和瑞典Silbro AB合组公司取得铜铟镓硒薄膜技术。而中国尚德电力集中资源去提升太阳能电池转换效率:发展“PLUTO”专利技术,期望单晶硅的发电效率在2008年达至20%。各大企业的取向或许不一样,但殊途同归,都是为了提高太阳能电池技术,把太阳能发电成本降低,争取让太阳能发电融入生活。

二、整合供应链(ISC)

前面,我们谈过了太阳能发电产业的IPD,并得出这样的结论:技术改进是最重要的。但在太阳能发电产业里,除了技术的稳固,还需要供应链的灵活性以实践融入生活。整合供应链便是从整个供应链中选取最重要的步骤并加以管理,提高工作效率从而使企业得益.

我从大学毕业后就就职于一家半导体生产企业,岗位是工程师。在这家单位我一直工作了将近8年时间。在第8年的时候我换了一份工作,背井离乡去了另一个城市,新单位所属的行业是光伏行业,也就是太阳能发电。一年后,因为个人的原因,我重新回到了家乡,又一次投入到了集成电路行业。

作为一个在半导体行业和光伏行业都曾有过涉猎的人,我乐于比较两个行业之间的优劣势,也希冀以这两大高新技术行业为缩影,折射出中国高新技术产业整体的发展现状。

严格上来说光伏技术可以算得上是半导体学科的一个分支,所以如果你是从半导体行业转到光伏行业,适应的时间比从其他行业转过来的要短的多的多。但是光伏行业又独立于半导体行业之外,因为它首先是新能源行业的一个分支,无论从最终的产品外形,用途还是其服务的终端领域都与半导体行业有着天壤之别。人们谈起光伏行业,更愿意强调的是太阳能发电是一种清洁可靠的新型发电方式,而不会有多少人在意其实太阳能发电的原理只是运用到了半导体物理中最基础的光电转换理论。在我看来,这更像是科学家在研究半导体物理时,突发奇想地,或者是不经意间地,想出来的点子。因此其技术复杂度还远不能与半导体行业相媲美。当然术业有专攻,近些年光伏行业也在不断挑战更高的技术壁垒,研究的方向也涉及到从上游晶硅到下游组件生产乃至最终的发电成套。所以单纯地讨论光伏行业和半导体行业孰优孰劣并没有太大意义。

单从发展前景来看,光伏行业可以算得上是现在为数不多的几个“朝阳产业”之一。当今世界,能源紧缺是所有国家共同面临的严峻问题,光伏行业可谓是顺应形势而生,太阳能“取之不竭,用之不尽”,可谓是大自然赐予人类最好的馈赠之一,没有理由不好好利用,况且光伏产品符合人们对于新能源的几大要求:低碳环保,可持续发展等,因此它能取得广泛的关注也在情理之中,在过去的20年间,光伏行业得到了突飞猛进的发展,这其中以中国大陆的光伏行业发展最为引人注目。

事物都有两面性,在光伏行业发展过程中,也出现了很多违背规律的现象和全球性的不平衡,主 要表现在:

1,人们在谈及太阳能发电时,往往夸大了最终的光伏产品组件的清洁无污染性,但有意无意地却都选择性忽视了以下事实:在整个产品生产链中,从上游的多晶硅生产到中游的电池片,都是一个高污染高能耗的生产过程,由于工艺的不成熟和法律法规的不完善,违规排放污染源的现象屡见不鲜。和半导体产业相比,虽然光伏行业生产使用到的气体、酸、碱等化学品种类要少一些,但是其对于污染源排放前的处理还很不规范。这一切都使得这个头顶着“清洁能源”光环的行业显得严重名不符实。明知污染严重,然而中国各地的光伏产业园仍然“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,最高峰时全国单生产电池片的厂家就有1000多家。究其原因,众所周知就是背后的经济利益在推动。因为在光伏行业曾经的巅峰时期,由于欧洲国家政府对光伏发电的大力支持,使得中国国内生产商的订单源源不断,厂商的利润率高的令人咋舌。高利润带来了高税收收入,因此各地政府在招商引资时也几乎完全忽视了背后的污染,这也埋下了一定的隐患。2011年晶科新能源的污染事件终于让人们开始警醒,也让普通民众开始关注这个行业背后存在的污染真相。

2,各地一拥而上的过度投资显然已经违背了经济发展规律。客观上来看,各地的投入和支持使得中国涌现了一大批在世界上都位列前茅的大型光伏企业如英利、赛维、尚德、天合光能等等,这也使得中国在光伏领域取得了在其他行业少有的世界领先的行业地位。但是大部分的投资显得功利性太强,目的性单一,缺乏高瞻远瞩的目光。由于不像半导体那样动辄十几二十亿的投资,投资一条小型的光伏电池片生产线往往只要上千万,但其收益率以及资金回收周期远优于半导体行业,极好的迎合了资本逐利的本性,这就导致很多资金从其他领域纷纷涌入,甚至连很多江浙一带原本是从事传统行业的私营业主也打破脑袋想要进入。但是这些人都忽视了一个问题:光伏市场的面还不够广,在国内市场没有充分打开的前提下,只有过度依赖欧美市场,这样带来的后果就是,所有中国企业都在分食同一块大蛋糕,由于选择面越来越广,欧美国家有了更多的底气与中国企业谈判,定价的话语权完全掌握在别人手里,而中国的企业能做的只是内耗。当然这还不是最严重的问题,更严重的是,由于对欧洲市场的严重依赖,所以当欧洲出现了百年一遇的金融危机时,我们的企业似乎完全没有了招架能力。2011年年中开始,德国西班牙意大利等一些欧洲国家就纷纷宣布将不再对光伏上网提供补贴,这也使得欧洲的订单锐减,美国却在这时候落井下石地提出了针对中国光伏企业的“反倾销反补贴”的所谓“双反”诉讼(另据了解近期欧洲国家也仿效美国提出了双反诉讼),反观国内市场却迟迟未能打开,这一切都使得整个光伏行业彻底陷入了有史以来最深的谷底。在这样的背景下,之前过度投入所导致的产能过剩效应很快显现,一些本来就是投机大于投资的小企业,因为没有技术上的优势,很快就面临了没有订单的困境,光浙江就有三分之二的小企业早早倒闭。大企业的日子同样不好过,在景气时期盲目的产能扩充竞赛,终于到了秋后算账的时候了。据悉目前排名靠前的几大光伏巨头的资本负债率最少的也在50%以上,赛维LDK的负债率甚至已经超过100%,到了崩盘的边缘。这一切的恶果,很大一部分原因都归咎于当初热昏了头的投资。

3,光伏产业的发展还存在着全球不平衡性。之所以说是全球不平衡,是因为高污染高能耗的产业链上中游都集中在以中国为代表的发展中国家,而真正最终的无污染的清洁应用大部分都在欧美等发达国家,所以虽然中国的光伏企业在这一轮光伏大潮中收获了一定的经济利益,但是从长远的眼光来看,真正获益的无疑是欧美国家,因为他们巧妙地将污染的源头转移到了中国,而将真正的清洁能源带到了自己国家,在未来的几十年里,这些静静地躺在山坡上或是屋顶的光伏组件将为这些国家带来源源不断的电力,而他们为此付出的仅是一张支票。而作为产品输出国的中国,他们的居民很长一段时间内仍然不得不面对火力发电厂里冒出的浓烟。这种不平衡在很长一段时间内都不会被打破,因此需要我们去深思如何去转换思路打破这种不平衡。

尽管中国的光伏行业面临了前所未有的危机,但危机也何尝不是机遇。有人认为,光伏行业危机反而给了整个行业反思和洗牌的机会,淘汰落后产能,整合优质资源是当务之急。此外危机也催生了光伏巨头们对于新技术研发的更大关注和投入,这在以前是不可想象的,光伏企业们逐渐意识到,只有研发出更高发电效率的电池组件,才能占领市场的制高点,才能存活下去。这种技术上的竞争是政府乐于看到的,这也更符合这个行业的发展规律。国家也注意到了光伏行业存在的困境,尽管在光伏行业的最高峰时,国家已经发出过了警惕光伏行业投资过热产能过剩的警告,但是当时没有多少人响应,现在这个时候光伏企业确实需要国家的帮助了。在国务院发布的十二五规划中,明确提出了光伏发电装机容量的目标,这也算是给飘摇中的光伏行业送去了一丝希望。所有光伏企业都在期待着。我也一直在关注着这个行业的新动向。不管怎样,光伏行业始终是一个前景光明的行业,现在经历的一个阵痛期只是它必然会经历的一个阶段,只要度过了这个艰难的时期,必将重新焕发生机。

说完了光伏产业,我再来说说我更为了解的半导体行业,也叫集成电路产业。这个行业也分上中下游,所不同的是上游是集成电路设计,这一点是光伏行业所没有的,光伏行业的所谓上中下游,纯粹是针对于生产而言。中游是芯片生产,下游是封装测试,中下游都偏向于生产制造,所不同的是芯片生产的技术含量更高。本人不才,没有能力进入要求更高,待遇更好的设计类企业,而是从事的是中游芯片生产相关的工作。

半导体芯片的生产过程与光伏产业中电池片的生产颇为类似,都是在硅基片上(也有一些光伏电池片不是以硅片为基础的,但不是主流)掺入一些杂质,然后对硅片进行一些处理,利用硅这种半导体的特性,实现各种电学表现。所不同的是,光伏电池片的处理工艺较为简单,往往10几个步骤就可以完成整套流程的生产,而半导体芯片的生产工艺要复杂的多得多,往往一颗芯片的生产步骤要多达几百上千步,可以说两者不是在一个数量级上的。而且半导体工艺的复杂程度之高,对产品和环境要求之苛刻,对于工作人员的要求之严格,涉及到的相关学科之多是光伏行业远远不能比拟的。这里面的细节无法用一片短短的文章就可以细说,感兴趣的同学可以自己去了解。

正是因为有了以上特点,半导体行业的软硬件投入是十分惊人的,需要大量的资金,因此它也可以算得上是“有钱人玩的游戏”。当下投资一个8英寸芯片厂所需要的资金在10亿美元左右,而投资一个12英寸芯片厂所需要的资金则将高达30亿美金。这远远不是一般投资人可以承受的。半导体行业对于电子工业来说是源头,因此历来各个国家都非常重视,针对其投入大的特点,一般各国政府都会以各种形式的补贴来表示支持。

虽然投资巨大,但是半导体行业的利润率却远远不及巅峰时期的光伏行业。事实上,半导体行业也曾有过辉煌的年代。在20世纪70年代,当台湾张仲谋创立了世界上第一家以纯晶圆代工模式为主的半导体工厂台湾积体电路有限公司(台积电)时,半导体工业迎来了一个发展的高峰,这种全新的模式解放了设计公司,因为他们无需再烦心于要投入巨资建立生产线,却又没有足够的量而导致机台利用率低的窘境,因此受到了极大的欢迎,订单源源不断。当时台积电的利润率大概与光伏行业相似,员工的待遇也是惊人的好,曾有年终晚会抽奖送出一亿元股票的故事。当年台湾年轻人都以进台积电赚大钱为目标。在台积电取得了巨大成功后,半导体代工厂如雨后春笋般在台湾地区出现,继而也发展到了世界其他国家,这也必然使得市场被分摊,各家的竞争也愈加激烈,因此利润率的下降也是情理之中的事情。从这点上来说,半导体行业也曾经历过和光伏行业目前所面临的一样的历史阶段。但两者在相似中又有一些本质上的区别。

首先半导体行业由于前文所讲到的原因,从一开始就注定它是一个高投入的产业,因此投资这个产业必然是慎之又慎的,必然是做了大量前期准备后的决定,而生产工艺的复杂性使得客户,也就是设计企业,不会轻易地转换供应商,因为这对于他们来说也是一个巨大的风险。这里再稍稍补充介绍一下,其实对于上游的相关设计企业来说,如何尽快将产品推向市场,占据市场先机是他们一直要考虑的问题,否则就很难在市场上立足。因此选择一个好的晶圆厂作为合作伙伴是一件非常重要的事情,而一旦这种合作关系稳固下来,就说明晶圆厂已经根据设计企业的要求做了从投片到最终出产品中间几百乃至上千道工艺的调试,保证了每一道工序都符合要求,这个过程需要花费漫长的时间,有的甚至要花几年的时间。因此如果突然中途更换合作伙伴,则意味着所以一切都要从头再来,而且还要背负着结果存在很大不确定性的风险。这对于以市场时机为导向的设计企业来说,将是灾难性的。而光伏行业的门槛低,除了几家光伏巨头之外,其他各家公司的背景可谓鱼龙混杂,产品技术相对简单,几乎每家的产品都没有太大的差异,工艺调整起来也没有那么复杂,因此客户更换供应商也更容易,这也是为什么光伏企业容易倒闭,而很少听到半导体企业特别是半导体晶圆制造厂倒闭的案例。

其次从市场需求的角度来说,半导体行业作为电子工业的源头,目前为止还没有其他可替代品,因此它的地位是稳固的,半导体产业通常都是一个国家的支柱产业,中国大陆在这方面的起步较晚,但是政府的重视程度却不亚于世界上任何一个国家,虽然和半导体发达国家还存在很大的差距,但在国家的强力支持下这种差距正在逐步缩小,也涌现出了像中芯国际这样世界级的大公司。当今正是各类电子产品层出不穷的年代,全球各大厂商如苹果,三星等公司推出的各类新潮产品不断这吸引着消费者的眼球,各种新技术推层出新,这也推动了半导体工业的发展,因为电子产品中最核心的各类芯片就是源自于半导体工业,这其中最著名的代表之一就是著名的半导体大厂英特尔。个人认为如果没有英特尔生产的CPU,世界的发展速度将至少减慢30年。半导体工业的发展也始终遵循着著名的摩尔定律,从当初的4英寸、6英寸,8英寸发展到现在的12英寸,18英寸,工艺节点也从0.25微米,0.13微米发展到了90纳米,45纳米,22纳米,并且还在向更高的原子级别迈进,除此之外,一些新技术如石墨烯等也如小荷初露角,因此可以预见的是,半导体仍将持续发展很长一段时间,直到更新的技术出现。而反观光伏行业,虽然从本质上来说,这是一种很有前景的行业,但是它并不具备半导体行业那种舍我其谁的行业地位,换句话说,光伏行业并不是新能源替代旧能源的唯一选择。除了太阳能,风能,生物能,核能以及近来比较热门的页岩气等都是比较有前景的能源。因此光伏行业如果想要脱颖而出,必须体现出技术优势,成本优势,环保优势,效率优势。而这些恰恰确实光伏行业目前所缺乏的。因此,如果不是欧美国家的巨大市场需求,以及日本地震对于核能的打击等一系列原因,光伏行业在中国的发展绝不会这么迅猛。高速发展掩盖了原本应该作为行业基石的技术的薄弱性,因此当受到猛烈冲击时,光伏行业外表光鲜亮丽的大厦崩塌离析也是必然的。

半导体在股市中是一个热门的板块,很多投资者都执着于买半导体的股票,帝科股份也属于半导体行业中的一员,并且走势良好。接下来就带着大家了解一下帝科股份究竟值不值得投资。在开始分析帝科股份前,先来瞅瞅半导体行业龙头股名单吧,点击就可以领取:宝藏资料!半导体行业龙头股一栏表

一、从公司角度来看

公司介绍:无锡帝科电子材料股份有限公司的主营业务为用于光伏电池金属化环节的导电银浆的研发、生产和销售。

公司凭借产品研发、客户服务以及精准的市场定位在市场中树立了"高效、稳定、可靠"的良好品牌形象,取得了2016年及2017年度"中国光伏品牌排行最佳材料商"、"2017年度光伏材料企业"、无锡尚德"2017年度优质供应商"等荣誉。

从简介里能发现帝科股份的实力还是很OK的,接下来我们通过好的地方解析帝科股份是否可以投资。

亮点一:光伏银浆龙头企业,经营稳健

公司的一款名为正面银浆的产品,其营收和毛利占比率都超过了90%,属于核心产品。从20016年开始,公司正面银浆销量增长激增,销量情况也比较良好,在逐步增长中。通威股份、晶科能源、天合光能、晶澳太阳能等具有代表性的电池片厂家都是销售对象。现在,公司正面银浆已经跻身于杜邦、贺利氏、三星SDI、硕禾等一线正面银浆供应商梯队,而且是我国的正面银浆最主要供应商之一。

亮点二:产能提升,盈利能力提高

公司募集到总计4.6亿元的资金用于满足生产的需求,用于投资年产500吨正面银浆搬迁及产能扩建项目、研发中心建设项目和补充流动资金。其中新增年产能255.20吨,有利于进一步提高公司的品牌影响力及市场占有率,另外,对提升规模效应也有利,提升公司在产业链中的议价水平,可以有效地下降采购资金,产品的利润率和盈利能力得已提高。

篇幅有一定限制,跟帝科股份有关的深度报告和风险提示,我还精心整理了,都在这篇研报当中点击就可以查看:【深度研报】帝科股份点评,建议收藏!

二、从行业角度看

光伏产业在全球正处于高景气周期,全世界能源结构不竭向新能源转型,中国制定"双碳目标"世界好几个国家先后多次制定政策促进光伏产业发展,为企业的光伏产业发展保驾护航。

作为光伏产业链中的正面银浆市场前景广阔,持续推进正银国产化有助于缓解国产正银的供给压力。正面银浆占太阳能电池片总成本约10%,在非硅成本占比超过三成,光伏产业升效降本得到实现,浆料国产化是降低成本的有效途径。

国产正银发展势头正猛,市场占比还将提升。帝科股份,它身为正面银浆的领头羊企业,在市场竞争中所面临的压力很小,在光伏行业持续发展的背景下,帝科股份所能做到了不止扩大市场份额,还能够进一步扩大市场优势抢占市场先机。

综合来说,正面银浆市场市场前景还是比较好的,帝科股份这一龙头企业受到市场青睐,拥有很大上升空间。但是文章具有一定的滞后性,如若想准确掌握帝科股份未来行情,则可以直接戳一下链接,有专业的投顾能帮忙诊股,让你知道帝科股份估值究竟是高估还是低估:【免费】测一测帝科股份现在是高估还是低估?

应答时间:2021-09-05,最新业务变化以文中链接内展示的数据为准,请点击查看


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