Investigación sobre la industria de módulos fotovoltaicos: cuál es la principal dirección de desarrollo

La cadena de la industria fotovoltaica se divide principalmente en la cadena de la industria principal y la cadena de la industria de materiales auxiliares.

La principal cadena industrial incluye principalmente materiales de silicio, obleas de silicio y células, módulos fotovoltaicos y centrales fotovoltaicas. Nuestro sitio web ha clasificado 10 principales fabricantes de centrales fotovoltaicas y presenta el desarrollo de la industria de centrales fotovoltaicas. La cadena de la industria de materiales auxiliares se clasifica según diferentes eslabones de producción. Este artículo se centrará en los módulos fotovoltaicos enlace al final de la cadena de la industria principal de fabricación.

Introducción a los módulos fotovoltaicos

Definición de módulo fotovoltaico

Los módulos fotovoltaicos son el núcleo de los sistemas de generación de energía fotovoltaica. Los módulos fotovoltaicos son los dispositivos combinados de células fotovoltaicas más pequeños e indivisibles que pueden proporcionar salida de corriente continua por sí solos, con encapsulado y conexión interna, y también son el soporte directo de los terminales aguas abajo.

El procesamiento de los módulos fotovoltaicos consiste en procesos de soldadura, laminación, enmarcado, pruebas y otros. El nivel de la tecnología afecta directamente a la calidad y el grado de los módulos. Los distintos procesos del eslabón de procesamiento de módulos fotovoltaicos están estrechamente relacionados. Los módulos fotovoltaicos tienen propiedades ToB y ToC, y la fase posterior es el sistema de la central fotovoltaica.

Los módulos fotovoltaicos se sitúan al final del proceso de fabricación de la cadena de la industria fotovoltaica, directamente frente al mercado de aplicaciones terminales, y aguas abajo se encuentra el sistema de centrales eléctricas fotovoltaicas. En función de la diferente capacidad instalada, la tensión de red, etc., las centrales fotovoltaicas pueden dividirse en centralizadas (centrales terrestres a gran escala, etc.) y distribuidas (industriales y comerciales, domésticas, etc.).

La estructura de los módulos fotovoltaicos

Según las diferentes funciones, la estructura de los módulos fotovoltaicos puede dividirse en cuatro partes: componentes principales, dispositivos de conexión eléctrica, materiales de embalaje y materiales auxiliares de embalaje:

● Componente central - célula: Desde un punto de vista funcional, una célula es una lámina semiconductora obtenida mediante el procesado de obleas de silicio que puede convertir la energía luminosa del sol en energía eléctrica, lo que determina la capacidad de generación de energía del sistema fotovoltaico.

● Dispositivo de conexión eléctrica - cinta de soldadura y caja de conexiones: Desde el punto de vista funcional, la cinta de soldadura se divide en la cinta de soldadura de interconexión para conectar los trozos de batería en serie y la cinta de soldadura de bus para conectar la cadena de baterías y la caja de conexiones. Se utiliza para recoger la corriente convertida por las células y es el componente de conexión eléctrica central del módulo.

● Materiales de encapsulación - vidrio fotovoltaico, placa base: Desde un punto de vista funcional, el vidrio fotovoltaico es un vidrio especial que puede utilizar la radiación solar para generar electricidad y extraer corriente, y es también el panel de encapsulado transmisor de luz más externo del módulo. Desempeñan principalmente la función de transmisión de luz y protección.

● Materiales auxiliares de embalaje - película de EVA, marco de aluminio: Desde el punto de vista funcional, la lámina fotovoltaica tiene una excelente adherencia, durabilidad y propiedades ópticas. Se adhiere principalmente al cristal y a la placa posterior para proteger la batería y aislar el aire.

Clasificación de los módulos fotovoltaicos

Desde el punto de vista de los materiales de las células, los módulos fotovoltaicos pueden dividirse en dos categorías: módulos de silicio cristalino y módulos de capa fina. Los módulos de silicio cristalino están formados por el encapsulado de células fotovoltaicas de silicio cristalino, que tienen las ventajas de la alta generación de potencia de un solo módulo y la baja inversión en equipos. En la actualidad, el desarrollo de la tecnología es relativamente maduro, y ha ocupado una posición dominante en el mercado de módulos fotovoltaicos.

La cuota de mercado de los módulos de capa fina alcanzó en su día unos 30% en la década de 1980, pero la generación de energía ha sido incapaz de superar el cuello de botella, y ha disminuido gradualmente después de que la tecnología de silicio cristalino madurara gradualmente y formara una ventaja a gran escala. La cuota de mercado en 2021 será de sólo 3,8%.

Desde el punto de vista de los materiales de la placa base, los módulos de silicio cristalino pueden dividirse en módulos de vidrio simple y módulos de vidrio doble. Los módulos de vidrio simple utilizan materiales compuestos opacos (TPT, TPE, etc.) como placa base, mientras que los módulos de vidrio doble utilizan vidrio en lugar de placas base compuestas, y ambos lados están encapsulados con vidrio.

Características de los módulos fotovoltaicos

En comparación con otros eslabones de la cadena industrial, la industria de módulos fotovoltaicos presenta las características de activos ligeros + alta rotación + bajo ROE. Seleccionar las principales empresas representativas de cada eslabón de la cadena de la industria fotovoltaica para compararlas con las principales empresas de módulos fotovoltaicos. Específicamente:

● Activo-ligero: Desde el punto de vista de la estructura de los activos, los activos corrientes de las empresas de módulos fotovoltaicos son relativamente elevados en comparación con otros eslabones, al nivel de 50%-65%, pero inferiores a los de los inversores y las láminas de plástico, y la estructura global de los activos es relativamente ligera.

● Elevada rotación: Desde el punto de vista de la rotación de activos, las empresas de módulos fotovoltaicos en su conjunto tienen una rotación total de activos superior a la de otros sectores como materiales de silicio, obleas de silicio, inversores y vidrio fotovoltaico.

● Bajo ROE: Desde la perspectiva del ROE diluido, el ROE global de las empresas de módulos fotovoltaicos en 2021 será relativamente bajo en comparación con los materiales de silicio, las películas, el vidrio fotovoltaico y otros eslabones.

Módulos fotovoltaicos lado de la demanda

Las instalaciones fotovoltaicas mundiales crecen rápidamente

El proceso mundial de neutralización del carbono se está acelerando, y la energía limpia es la tendencia general del futuro. La capacidad fotovoltaica mundial instalada sigue aumentando, y se espera que la nueva capacidad instalada alcance los 270-330GW en 2025. Según los datos de IRENA, en el contexto de la aceleración de la neutralidad global del carbono, el coste de la generación de energía fotovoltaica superpuesta sigue disminuyendo, y la economía sigue mejorando.

La capacidad fotovoltaica mundial instalada ha pasado de 17,46 GW en 2010 a 132,81 GW en 2021. Según las previsiones de la CPIA, la nueva capacidad fotovoltaica instalada en el mundo alcanzará los 270-330 GW en 2025. Desde la perspectiva de la distribución de la capacidad instalada mundial, la tendencia a la descentralización es más evidente.

Y se ha pasado gradualmente de un liderazgo europeo a una situación en la que mercados como China, Brasil, India y Estados Unidos están creciendo juntos. Según datos de la AIE, en 2021 al menos 20 países añadirán más de 1 GW de nueva capacidad fotovoltaica, 15 países tendrán una capacidad instalada acumulada de más de 10 GW y cinco países tendrán una capacidad instalada acumulada de más de 40 GW.

Las políticas lideran el rápido aumento de la demanda fotovoltaica distribuida en China

Afectada por la transición energética mundial, la capacidad instalada en el mercado global se ha disparado. Como el mayor exportador de módulos fotovoltaicos, China ha seguido ampliando la escala de exportación de módulos fotovoltaicos. Según los datos de CPIA, en términos de volumen de exportación, el volumen de exportación en 2018 fue de 41,0GW, y ha alcanzado 98,5GW en 2021, con una CAGR de 33,9% en 2018-2021. Las exportaciones de módulos en 2022H1 alcanzaron 78,6GW, +74,3% a/a. Europa, India y Brasil son actualmente los tres mayores mercados para las exportaciones de componentes de mi país.

En 2022H1, la nueva capacidad fotovoltaica instalada en China fue de 30,88GW, un fuerte aumento de 137,4% interanual, y la proporción de fotovoltaica distribuida superó a la de fotovoltaica centralizada. En un contexto de escasez de materiales de silicio y de subida de los precios de los módulos, la demanda de capacidad instalada de algunas centrales terrestres se ha retrasado, mientras que la fotovoltaica distribuida ha seguido aumentando su demanda debido a su menor sensibilidad a los precios, representando 63,8%.

La demanda de los hogares ha crecido rápidamente, y la nueva capacidad instalada por hogar ha aumentado significativamente. La fotovoltaica doméstica, como fuerza importante para que China logre los objetivos de neutralidad de carbono y alcance el pico de emisiones y aplique la estrategia de revitalización rural según lo previsto, se ha convertido en un tipo crucial de capacidad fotovoltaica de nueva instalación en la fotovoltaica distribuida en los últimos dos años. Impulsado por políticas favorables, el mercado fotovoltaico doméstico de todo el país ha empezado a recuperarse rápidamente.

Estructura de la demanda de módulos fotovoltaicos

Como una de las principales tecnologías de generación de energía en la industria energética, la industria fotovoltaica, la reducción de costes y la mejora de la eficiencia es el tema principal del desarrollo tecnológico en toda la industria. Como último eslabón del extremo de fabricación de la cadena principal de la industria fotovoltaica, la tendencia de desarrollo de la demanda de módulos fotovoltaicos está directamente relacionada con la tendencia de desarrollo de los eslabones anteriores de la cadena de la industria. En la actualidad, los puntos centrales de la reducción de costes y la mejora de la eficiencia de los módulos fotovoltaicos se concentran principalmente en tres eslabones principales: obleas de silicio, células y embalaje/conexión de módulos:

En el segmento de las obleas de silicio, las ventajas de los copos de gran tamaño para reducir costes y mejorar la eficiencia son significativas, y se acelera la disposición pertinente de cada eslabón de la cadena industrial. En la cadena de la industria fotovoltaica, las obleas de silicio son un eslabón importante que conecta los materiales de silicio anteriores y las células posteriores. La tendencia de los cambios de tamaño de la corriente principal afecta directamente a la tendencia de desarrollo del tamaño de las células y módulos de la corriente descendente.

En el sector de las pilas, cómo elegir batería solar de iones de litio o batería de módulo? Las pilas de tipo N tienen ventajas evidentes en eficiencia de conversión y se convertirán en la dirección de la tecnología de módulos de próxima generación. Las pilas de tipo P están cerca del límite de eficiencia de conversión, y las de tipo N tienen ventajas en muchos aspectos. En el futuro, con la reducción de los costes de producción y la mejora del rendimiento, las pilas de tipo N serán una de las principales direcciones de desarrollo de la tecnología de pilas modulares.

En el proceso de envasado, existe una fuerte demanda de componentes de alta potencia, y el envasado/conexión eficiente es la tecnología central. La tecnología de embalaje/conexión de componentes ha entrado en un periodo de rápido desarrollo y es el principal medio para aumentar la potencia de los componentes, además de la eficiencia de las baterías. Una buena tecnología de embalaje/conexión puede reducir eficazmente las pérdidas eléctricas/ópticas y aumentar la potencia de los componentes. Las actuales tecnologías de embalaje/conexión de alta eficiencia se orientan principalmente en tres direcciones: optimización eléctrica, optimización óptica y optimización estructural.

El volumen de licitación de módulos de alta potencia ha aumentado significativamente y se ha convertido en la demanda principal del mercado. Según las estadísticas, la demanda de licitación de módulos de alta potencia en 2022H1 representó 94,81%, un aumento de alrededor del 21% en comparación con 2021. Se espera que la cuota de mercado de los componentes de alta potencia aumente aún más con la puesta en marcha a gran escala de centrales eléctricas centralizadas en 2022H2.

Suministro de módulos fotovoltaicos

Historia del desarrollo de los módulos fotovoltaicos

En los primeros tiempos, las dificultades del equipamiento técnico eran difíciles. Tras entrar en el siglo XXI, la tecnología nacional de China se desarrolló de forma constante y consiguió sustituir las importaciones. Si echamos la vista atrás en la historia del desarrollo de la industria china de módulos fotovoltaicos, vemos que ha pasado por tres etapas: el periodo de fundición, el periodo de exploración y el periodo de madurez.

Después de 2018, a excepción de los equipos de prueba de potencia, los equipos de módulos fotovoltaicos de China han logrado básicamente la sustitución de importaciones, y la tasa de crecimiento de la producción de módulos ha seguido aumentando constantemente. Según los datos de CPIA, en 2022 H1, la producción de módulos fotovoltaicos de China ha alcanzado 123.6GW, un +54.1% interanual, cerca del nivel de producción de todo el año en 2020.

Panorama competitivo

La capacidad de producción de módulos fotovoltaicos de China lidera el mundo, impulsando el desarrollo sostenible de la industria. Con el continuo apoyo político de China a la industria fotovoltaica y la mejora continua de las tecnologías relacionadas, así como la mejora de la capacidad de producción a gran escala de las empresas chinas, la ventaja competitiva de los fabricantes chinos de módulos fotovoltaicos en el mercado internacional se ha ampliado gradualmente.

Tendencia de desarrollo de los módulos fotovoltaicos

El precio ascendente de la cadena industrial fluctúa mucho debido a la influencia de la oferta y la demanda, y la presión de los costes se transmite al eslabón de los componentes. La industria de materiales de silicio se caracteriza por un largo periodo de construcción para su expansión, que es de unos 18 meses. La capacidad de producción de obleas/células/módulos de silicio en sus eslabones posteriores se expande rápidamente, y la capacidad de producción anual de los eslabones posteriores es significativamente superior a la de los materiales de silicio.

En 2021, la expansión a gran escala de obleas y células de silicio provocará la escasez de suministro de materiales de silicio, y el precio de los materiales de silicio seguirá aumentando. Desde junio de 2022, la transmisión de precios de material de silicio-oblea-célula en la cadena industrial principal ha sido fluida, y la transmisión de precios de los módulos fotovoltaicos se ha visto obstaculizada en cierta medida, y la presión de los costes ha seguido creciendo.

La integración vertical puede retener los beneficios de la producción ascendente para los componentes descendentes y facilitar la competencia de componentes mediante el control de costes. En los dos últimos años, las empresas de primer nivel con capacidad de producción de módulos, ciertas capacidades de I+D y solidez financiera tienden a construir su propia capacidad de producción de células, e incluso a desplegarse en obleas de silicio y materiales de silicio. Forman así una capacidad de producción integrada verticalmente para obtener una ventaja en la distribución de beneficios de la cadena industrial.

Al mismo tiempo, se suprimirá el impacto de las fluctuaciones de precios en la cadena industrial sobre la rentabilidad de los componentes terminales. La demanda del mercado mundial sigue expandiéndose, y los canales de venta globalizados son una condición necesaria para formar una ventaja competitiva. En la actualidad, la generación de energía fotovoltaica se ha vuelto gradualmente económica sin subvenciones en todo el mundo. En los dos últimos años, la proporción del mercado mundial en capacidad fotovoltaica instalada ha aumentado a más de 60%, y se espera que siga aumentando en el futuro.

Los escenarios de las aplicaciones downstream siguen ampliándose y cambiando, y el negocio de la BIPV tiene amplias perspectivas. Con el cambio de la tecnología de las aplicaciones posteriores, el negocio BIPV ofrecerá nuevas oportunidades a los fabricantes de componentes. Con el continuo avance de la tecnología de los módulos fotovoltaicos, los escenarios de las aplicaciones posteriores de la fotovoltaica también se están ampliando, y la demanda de productos de módulos fotovoltaicos también es diversa.

Fabricantes relacionados disposición módulos fotovoltaicos

A partir del sistema de productos de módulos existente de los principales fabricantes de módulos fotovoltaicos: Desde la perspectiva del tipo de batería, la tecnología de células PERC está relativamente madura y es actualmente la corriente principal de la industria, y cada empresa de módulos tiene una gran cantidad de categorías de productos de módulos de tipo P. En cuanto a la tecnología de tipo N, como la tecnología TOPCon entra en la fase inicial de industrialización, varias empresas han lanzado sucesivamente sus propios componentes TOPCon de tipo N.

Algunos de top 10 fabricantes de baterías solares del sector en implantar la tecnología TOPCon de tipo N. Trina Solar lanzó los módulos i-TOPCon de tipo N en enero de 2020 y alcanzó la producción en masa. En la actualidad, los productos Vertex Extreme tipo N de la empresa tienen una potencia de 690W+. LONGI lanzó el primer módulo TOPCon de tipo N Hi-MON en junio de 2021. JinkoSolar lanzó la serie TigerNeo de módulos de tipo N con cobertura de potencia total en noviembre de 2021. JA SOLAR también lanzó un nuevo módulo de tipo N de la serie DeepBlue 4.0 X con una potencia máxima de 625 W en mayo de 2022.

Desde la perspectiva del tamaño de los componentes, la cuota de mercado de los productos de tamaño 166 mm se ha ido reduciendo en los últimos años y el mercado la ha ido eliminando gradualmente. La antigua línea de tamaño 166mm puede ser compatible con el tamaño 182mm. Sin embargo, el tamaño de 210 mm no puede producirse transformando la línea de producción existente de tamaño de 166 mm, que se ha convertido en la elección de los nuevos participantes en algunas industrias. Bajo la tendencia de integración acelerada del tamaño de 182 mm y el tamaño de 210 mm, con el fin de aprovechar aún más el mercado, algunas empresas también han comenzado a diseñar otro tamaño.

Desde la perspectiva de la estructura de los módulos fotovoltaicos, los módulos de chip completo han sido básicamente eliminados por el mercado. En la actualidad, los productos de módulos de varias empresas son básicamente de estructura de media célula, y Trina Solar tiene un pequeño número de productos de versión de tres piezas. Con la rápida reducción de la diferencia de precios con los módulos de una sola cara, en los últimos años se han lanzado a gran escala productos de módulos de doble cara. En general, para adaptarse a los distintos entornos de uso y a las necesidades de los usuarios, todos los fabricantes de módulos de la corriente dominante cuentan actualmente con productos de módulos de una cara y de dos caras.