Recherche sur l'industrie des modules photovoltaïques - quels sont les principaux axes de développement ?

La chaîne de l'industrie photovoltaïque se divise principalement en deux parties : la chaîne de l'industrie principale et la chaîne de l'industrie des matériaux auxiliaires.

La principale chaîne industrielle comprend les matériaux en silicium, les plaquettes de silicium et les cellules, modules photovoltaïques et les centrales photovoltaïques. Notre site web a trié les 10 premiers fabricants de centrales photovoltaïques et a présenté le développement de l'industrie des centrales photovoltaïques. La chaîne industrielle des matériaux auxiliaires est classée en fonction des différents maillons de production. Cet article se concentre sur le maillon des modules photovoltaïques à la fin de la chaîne de fabrication de l'industrie principale.

Introduction aux modules photovoltaïques

Définition du module photovoltaïque

Les modules photovoltaïques sont au cœur des systèmes de production d'énergie photovoltaïque. Les modules photovoltaïques sont les plus petits dispositifs indivisibles de combinaison de cellules photovoltaïques qui peuvent fournir un courant continu seul, avec encapsulation et connexion interne, et sont également le support direct pour les terminaux en aval.

Le traitement des modules photovoltaïques comprend le soudage, le laminage, la stratification, l'encadrement, les essais et d'autres processus. Le niveau de technologie influe directement sur la qualité et la classe des modules. Les différents processus de traitement des modules photovoltaïques sont étroitement liés. Les modules photovoltaïques ont des propriétés ToB et ToC, et l'aval est le système de la centrale photovoltaïque.

Les modules photovoltaïques sont situés à la fin du processus de fabrication de la chaîne de l'industrie photovoltaïque, directement face au marché des applications terminales, et l'aval est le système de la centrale photovoltaïque. En fonction de la capacité installée, de la tension du réseau, etc., les centrales électriques photovoltaïques peuvent être divisées en centrales centralisées (centrales au sol à grande échelle, etc.) et distribuées (industrielles et commerciales, domestiques, etc.).

La structure des modules photovoltaïques

Selon les différentes fonctions, la structure des modules photovoltaïques peut être divisée en quatre parties : les composants principaux, les dispositifs de connexion électrique, les matériaux d'emballage et les matériaux auxiliaires d'emballage :

● Composant central - cellule : D'un point de vue fonctionnel, une cellule est une feuille semi-conductrice obtenue par le traitement de tranches de silicium qui peut convertir l'énergie lumineuse du soleil en énergie électrique, ce qui détermine la capacité de production d'électricité du système photovoltaïque.

● Dispositif de raccordement électrique - ruban à souder et boîte de jonction : D'un point de vue fonctionnel, le ruban de soudure est divisé en ruban de soudure d'interconnexion pour connecter les tranches de batterie en série et en ruban de soudure de bus pour connecter la chaîne de batterie et la boîte de jonction. Ils sont utilisés pour collecter le courant converti par les cellules et constituent le principal composant de connexion électrique du module.

● Matériaux d'encapsulation - verre photovoltaïque, fond de panier : D'un point de vue fonctionnel, le verre photovoltaïque est un verre spécial qui peut utiliser le rayonnement solaire pour produire de l'électricité et tirer du courant, et c'est également le panneau d'encapsulation transmettant la lumière le plus à l'extérieur du module. Il joue principalement un rôle de transmission de la lumière et de protection.

● Matériaux auxiliaires d'emballage - film EVA, cadre en aluminium : D'un point de vue fonctionnel, le film photovoltaïque présente d'excellentes propriétés d'adhérence, de durabilité et d'optique. La batterie est principalement collée au verre et à la plaque arrière pour la protéger et l'isoler de l'air.

Classification des modules photovoltaïques

Du point de vue des matériaux cellulaires, les modules photovoltaïques peuvent être divisés en deux catégories : les modules au silicium cristallin et les modules à couche mince. Les modules au silicium cristallin sont formés par l'encapsulation de cellules photovoltaïques au silicium cristallin, qui présentent les avantages d'une production d'énergie élevée pour un seul module et d'un faible investissement en équipement. À l'heure actuelle, la technologie est relativement mûre et occupe une position dominante sur le marché des modules photovoltaïques.

La part de marché des modules à couche mince a atteint environ 30% dans les années 1980, mais la production d'électricité n'a pas pu surmonter le goulot d'étranglement, et a progressivement décliné après que la technologie du silicium cristallin a progressivement mûri et a formé un avantage à grande échelle. La part de marché en 2021 n'est que de 3,8%.

Du point de vue des matériaux de la plaque arrière, les modules de silicium cristallin peuvent être divisés en modules à verre unique et modules à double verre. Les modules à verre unique utilisent des matériaux composites opaques (TPT, TPE, etc.) comme fond de panier, tandis que les modules à double verre utilisent du verre à la place des fonds de panier composites, et les deux côtés sont encapsulés avec du verre.

Caractéristiques des modules photovoltaïques

Par rapport aux autres maillons de la chaîne industrielle, l'industrie des modules photovoltaïques présente les caractéristiques suivantes : actifs légers, chiffre d'affaires élevé et faible rendement des capitaux propres. Sélectionnez les principales entreprises représentatives de chaque maillon de la chaîne industrielle photovoltaïque pour les comparer aux principales entreprises de modules photovoltaïques. En particulier :

● Légèreté des actifs : Du point de vue de la structure des actifs, les actifs actuels des entreprises de modules photovoltaïques sont relativement élevés par rapport aux autres maillons, au niveau de 50%-65%, mais inférieurs à ceux des onduleurs et des films plastiques, et la structure globale des actifs est relativement légère.

● Un taux de rotation élevé : Du point de vue de la rotation des actifs, les entreprises de modules photovoltaïques dans leur ensemble ont une rotation totale des actifs plus élevée que d'autres secteurs tels que les matériaux en silicium, les plaquettes de silicium, les onduleurs et le verre photovoltaïque.

● Faible ROE : Du point de vue du rendement des capitaux propres dilués, le rendement global des capitaux propres des entreprises de modules photovoltaïques en 2021 sera relativement faible par rapport aux matériaux en silicium, aux films, au verre photovoltaïque et à d'autres liens.

Modules photovoltaïques côté demande

Les installations photovoltaïques mondiales augmentent rapidement

Le processus mondial de neutralisation du carbone s'accélère et l'énergie propre est la tendance générale de l'avenir. La capacité photovoltaïque installée dans le monde continue d'augmenter, et l'on s'attend à ce que la capacité nouvellement installée atteigne 270-330 GW en 2025. Selon les données de l'IRENA, dans le contexte de l'accélération de la neutralité carbone mondiale, le coût de la production d'énergie photovoltaïque superposée continue de baisser et l'économie continue de s'améliorer.

La capacité photovoltaïque mondiale installée est passée de 17,46 GW en 2010 à 132,81 GW en 2021. Selon les prévisions de l'ACIP, la nouvelle capacité installée de l'énergie photovoltaïque mondiale atteindra 270-330 GW en 2025. Du point de vue de la répartition de la capacité installée mondiale, la tendance à la décentralisation est plus évidente.

Elle est progressivement passée d'une position de leader européen à une situation où des marchés tels que la Chine, le Brésil, l'Inde et les États-Unis progressent de concert. Selon les données de l'AIE, en 2021, au moins 20 pays ajouteront plus de 1GW de nouvelle capacité photovoltaïque, 15 pays auront une capacité installée cumulée de plus de 10GW et cinq pays auront une capacité installée cumulée de plus de 40GW.

Les politiques conduisent à une augmentation rapide de la demande d'énergie photovoltaïque distribuée en Chine

Sous l'effet de la transition énergétique mondiale, la capacité installée sur le marché mondial a bondi. En tant que premier exportateur de modules photovoltaïques, la Chine a continué à étendre l'échelle d'exportation des modules photovoltaïques. Selon les données de l'ACIP, en termes de volume d'exportation, le volume d'exportation en 2018 était de 41,0 GW, et il a atteint 98,5 GW en 2021, avec un TCAC de 33,9% en 2018-2021. Les exportations de modules en 2022H1 ont atteint 78,6GW, +74,3% en glissement annuel. L'Europe, l'Inde et le Brésil sont actuellement les trois plus grands marchés pour les exportations de composants de mon pays.

En 2022H1, la capacité photovoltaïque nouvellement installée en Chine était de 30,88 GW, soit une forte augmentation de 137,4% en glissement annuel, et la proportion de photovoltaïque distribué a dépassé celle du photovoltaïque centralisé. Dans un contexte de pénurie de matériaux à base de silicium et de hausse des prix des modules, la demande de capacité installée de certaines centrales au sol a été retardée, tandis que les centrales photovoltaïques distribuées ont continué à augmenter leur demande en raison de leur plus faible sensibilité aux prix, représentant 63,8%.

La demande des ménages a augmenté rapidement et la capacité nouvellement installée par ménage s'est accrue de manière significative. Les installations photovoltaïques domestiques, qui constituent une force importante pour permettre à la Chine d'atteindre les objectifs de neutralité carbone et de mise en œuvre de la stratégie de revitalisation rurale comme prévu, sont devenues un type crucial de capacité photovoltaïque nouvellement installée dans le domaine des installations photovoltaïques distribuées au cours des deux dernières années. Stimulé par des politiques favorables, le marché de l'énergie photovoltaïque domestique dans tout le pays a commencé à se redresser rapidement.

Structure de la demande de modules photovoltaïques

L'industrie photovoltaïque est l'une des principales technologies de production d'électricité. La réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité constituent le thème principal du développement technologique dans l'ensemble de l'industrie. En tant que dernier maillon de la chaîne de fabrication de l'industrie photovoltaïque, la tendance de développement de la demande de modules photovoltaïques est directement liée à la tendance de développement des maillons en amont de la chaîne industrielle. À l'heure actuelle, les points essentiels de la réduction des coûts et de l'amélioration de l'efficacité des modules photovoltaïques sont principalement concentrés dans trois grands maillons : les plaquettes de silicium, les cellules et l'emballage/la connexion des modules :

Dans le segment des plaquettes de silicium, les avantages des flocons de grande taille pour réduire les coûts et améliorer l'efficacité sont significatifs, et la mise en place de chaque maillon de la chaîne industrielle s'accélère. Dans la chaîne de l'industrie photovoltaïque, les plaquettes de silicium constituent un lien important entre les matériaux de silicium en amont et les cellules en aval. La tendance des changements de taille du courant principal affecte directement la tendance du développement de la taille des cellules et des modules en aval.

Dans le secteur des batteries, comment choisir batterie solaire lithium-ion ou une batterie de module ? Les batteries de type N présentent des avantages évidents en termes d'efficacité de conversion et deviendront l'orientation de la technologie des modules de la prochaine génération. Les cellules de type P sont proches de la limite de l'efficacité de conversion, et les cellules de type N présentent des avantages à de nombreux égards. À l'avenir, avec la réduction des coûts de production et l'amélioration du rendement, les batteries de type N seront l'un des principaux axes de développement de la technologie des modules de batteries.

Dans le processus d'emballage, il y a une forte demande pour des composants de haute puissance, et un emballage/connexion efficace est la technologie de base. La technologie d'emballage et de connexion des composants est entrée dans une période de développement rapide et constitue le principal moyen d'augmenter la puissance des composants en plus de l'efficacité des batteries. Une bonne technologie de conditionnement/connexion peut réduire efficacement les pertes électriques/optiques et augmenter la puissance des composants. Les technologies actuelles de conditionnement/connexion à haut rendement s'articulent principalement autour des trois axes suivants : l'optimisation électrique, l'optimisation optique et l'optimisation structurelle.

Le volume des appels d'offres pour les modules de haute puissance a considérablement augmenté et est devenu la principale demande sur le marché. Selon les statistiques, la demande d'appels d'offres pour les modules de haute puissance en 2022H1 représentait 94,81%, soit une augmentation d'environ 21% par rapport à 2021. On s'attend à ce que la part de marché des composants de haute puissance augmente encore avec le démarrage à grande échelle des centrales électriques centralisées en 2022H2.

Côté alimentation des modules photovoltaïques

Historique du développement des modules photovoltaïques

Dans les premiers temps, les difficultés liées à l'équipement technique étaient importantes. Après l'entrée dans le XXIe siècle, la technologie nationale chinoise s'est développée régulièrement et a permis de remplacer les importations. Si l'on se penche sur l'histoire du développement de l'industrie chinoise des modules photovoltaïques, on constate qu'elle est passée par trois étapes : la période de fonderie, la période d'exploration et la période de maturité.

Après 2018, à l'exception de l'équipement de test de puissance, l'équipement de modules photovoltaïques de la Chine a pratiquement remplacé les importations, et le taux de croissance de la production de modules a continué d'augmenter régulièrement. Selon les données de la CPIA, en 2022 H1, la production de modules photovoltaïques en Chine a atteint 123,6 GW, soit +54,1% en glissement annuel, ce qui est proche du niveau de production en année pleine en 2020.

Paysage concurrentiel

La capacité de production de modules photovoltaïques de la Chine est la première au monde, ce qui favorise le développement durable de l'industrie. Grâce au soutien politique continu de la Chine à l'industrie photovoltaïque et à l'amélioration constante des technologies connexes, ainsi qu'au renforcement de la capacité de production à grande échelle des entreprises chinoises, l'avantage concurrentiel des fabricants chinois de modules photovoltaïques sur le marché international s'est progressivement accru.

Tendance de développement des modules photovoltaïques

Le prix en amont de la chaîne industrielle fluctue fortement en raison de l'influence de l'offre et de la demande, et la pression des coûts est transmise au maillon des composants. L'industrie des matériaux en silicium se caractérise par une longue période de construction pour l'expansion, qui est d'environ 18 mois. La capacité de production de plaquettes/cellules/modules de silicium dans ses maillons en aval se développe rapidement, et la capacité de production annuelle des maillons en aval est nettement supérieure à celle des matériaux en silicium.

En 2021, l'expansion à grande échelle des wafers et des cellules en silicium entraînera une pénurie de matériaux en silicium, dont le prix continuera d'augmenter. Depuis juin 2022, la transmission des prix des matériaux en silicium - wafers - cellules dans la principale chaîne industrielle s'est faite sans heurts, et la transmission des prix des modules photovoltaïques a été entravée dans une certaine mesure, et la pression sur les coûts a continué d'augmenter.

L'intégration verticale permet de conserver les bénéfices de la production en amont pour les composants en aval et de faciliter la concurrence entre les composants grâce au contrôle des coûts. Au cours des deux dernières années, les entreprises de premier rang disposant d'une capacité de production de modules, de certaines capacités de R&D et d'une solidité financière ont tendance à construire leur propre capacité de production de cellules, voire à se déployer sur les plaquettes de silicium et les matériaux à base de silicium. Elles forment ainsi une capacité de production verticalement intégrée afin de bénéficier d'un avantage dans la répartition des bénéfices de la chaîne industrielle.

Dans le même temps, l'impact des fluctuations de prix dans la chaîne industrielle sur la rentabilité des composants de terminaux sera supprimé. La demande du marché mondial continue de s'étendre, et la mondialisation des canaux de vente est une condition nécessaire à l'obtention d'un avantage concurrentiel. À l'heure actuelle, la production d'énergie photovoltaïque est progressivement devenue économique sans subventions dans le monde entier. Au cours des deux dernières années, la part du marché mondial dans la capacité photovoltaïque installée est passée à plus de 60%, et elle devrait continuer à augmenter à l'avenir.

Les scénarios d'application en aval continuent de s'étendre et de changer, et l'activité BIPV offre de vastes perspectives. Avec l'évolution de la technologie des applications en aval, l'activité BIPV offrira de nouvelles opportunités aux fabricants de composants. Avec les progrès continus de la technologie des modules photovoltaïques, les scénarios d'application en aval du photovoltaïque s'étendent également, et la demande de produits de modules photovoltaïques est également diversifiée.

Fabricants apparentés disposition des modules photovoltaïques

A partir du système de modules existant des principaux fabricants de modules photovoltaïques : Du point de vue du type de batterie, la technologie des cellules PERC est relativement mûre et constitue actuellement le courant dominant de l'industrie, et chaque fabricant de modules dispose d'un grand nombre de catégories de produits de type P. En ce qui concerne la technologie de type N, comme la technologie TOPCon entre dans la phase initiale de l'industrialisation, plusieurs entreprises ont successivement lancé leurs propres composants TOPCon de type N.

Certains des 10 premiers fabricants de batteries solaires de l'industrie à déployer la technologie TOPCon de type N. Trina Solar a lancé des modules i-TOPCon de type N dès janvier 2020 et a réalisé une production de masse. À l'heure actuelle, les produits Vertex Extreme de type N de la société ont une puissance de 690 W+. LONGI a lancé le premier module TOPCon de type N Hi-MON en juin 2021. JinkoSolar a lancé la série TigerNeo de modules de type N avec une couverture de puissance complète en novembre 2021. JA SOLAR a également lancé un nouveau module de type N de la série DeepBlue 4.0 X d'une puissance maximale de 625 W en mai 2022.

Du point de vue de la taille des composants, la part de marché des produits de taille 166 mm a diminué ces dernières années et a été progressivement éliminée par le marché. L'ancienne ligne de production de la taille 166 mm peut être compatible avec la taille 182 mm. Toutefois, la taille 210 mm ne peut pas être produite en transformant la ligne de production existante de taille 166 mm, qui est devenue le choix des nouveaux entrants dans certaines industries. Dans le cadre de la tendance à l'accélération de la généralisation des formats 182 mm et 210 mm, certaines entreprises ont également commencé à mettre en place un autre format afin de s'emparer davantage du marché.

Du point de vue de la structure des modules photovoltaïques, les modules à puce entière ont été pratiquement éliminés par le marché. À l'heure actuelle, les modules produits par diverses entreprises sont essentiellement des modules à demi-cellule, et Trina Solar possède un petit nombre de modules à trois pièces. Avec la réduction rapide de l'écart de prix avec les modules à une face, les modules à deux faces ont été lancés à grande échelle ces dernières années. Dans l'ensemble, afin de s'adapter aux différents environnements d'utilisation et aux besoins des utilisateurs, tous les principaux fabricants de modules proposent actuellement des modules à une ou deux faces.