1.1 基本介紹:光伏設(shè)備分為硅料硅片設(shè)備、電池設(shè)備、組件設(shè)備三大領(lǐng)域
光伏設(shè)備主要包括硅料硅片設(shè)備、電池設(shè)備、組件設(shè)備三大領(lǐng)域。光伏發(fā)電的基本 原理是利用太陽(yáng)光照射光伏半導(dǎo)體產(chǎn)生的光電效應(yīng)來(lái)發(fā)電。太陽(yáng)能電池中存在大量的 PN 結(jié),在太陽(yáng)光照射下,電池 PN 結(jié)上形成電位差,光伏電池將光能轉(zhuǎn)換為電能,因此光伏 電池的質(zhì)量決定著光電轉(zhuǎn)換效率,是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心元器件。光伏電池中最重要 的部分是 PN 結(jié)。采用不同的摻雜工藝,將 P 型(摻硼)半導(dǎo)體和 N 型(摻磷)半導(dǎo)體 制作在同一塊基片上,它們的交界面形成的空間電荷區(qū)就稱作 PN 結(jié)。當(dāng)太陽(yáng)照射到光伏 電池上時(shí),由于光伏電池內(nèi)部的載流子濃度的不同,在 PN 結(jié)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由 N 指向 P 的 內(nèi)部電場(chǎng),同時(shí) PN 結(jié)附近的電子吸收能量成為自由電子,而電子原來(lái)的位置則形成了空 穴。在內(nèi)部電場(chǎng)的作用下,自由電子會(huì)向 N 區(qū)移動(dòng),而空穴會(huì)向 P 區(qū)移動(dòng),當(dāng)外部電路 連接電池的正負(fù)極形成閉合的回路時(shí),自由電子在閉合回路中移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游為硅料、硅片生產(chǎn),中游為電池片生產(chǎn),下游為組件生產(chǎn)以及光伏 發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施。
單、多晶硅片的加工流程工藝的不同造成了光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本差異,單、多晶硅 片的加工過(guò)程中,后段工序腐蝕、清洗基本相同,主要是前段工序有些差異。
單晶拉棒需要在多晶硅的基礎(chǔ)上進(jìn)行深加工,需要在單晶爐里面生成單晶拉棒,將 單晶拉棒用外圓切割機(jī)進(jìn)行切割,這種切割機(jī)通常刀片邊緣為金剛石涂層,比普通的切 割機(jī)速度快,操作方便。單晶硅切割完成后,對(duì)單晶硅進(jìn)行外徑滾圓,由于單晶硅生長(zhǎng) 時(shí)的熱振動(dòng)、熱沖擊造成單晶硅的直徑有一些起伏不均勻,因此為了使得單晶硅的直徑 達(dá)到統(tǒng)一,對(duì)單晶硅進(jìn)行外徑滾圓操作。單晶硅外徑滾圓操作完成后,對(duì)單晶硅進(jìn)行切 片操作,切片的目的是對(duì)單晶硅進(jìn)行厚度控制。單晶硅切片完成后,為了防止硅片邊緣 破裂和晶格缺陷產(chǎn)生,需要對(duì)硅片進(jìn)行倒角操作。單晶硅倒角后,由于硅片在切片后表 面會(huì)產(chǎn)生線痕,需要對(duì)單晶硅進(jìn)行研磨來(lái)改善單晶硅的翹曲度、平坦度。單晶硅研磨完 成后,硅片切片后通常存在機(jī)械損傷和雜質(zhì)污染,需要對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)腐蝕,腐蝕后進(jìn) 行化學(xué)清洗來(lái)清除硅片表面的污染源。單晶硅片清洗完成后進(jìn)行分選檢測(cè)即可包裝入庫(kù)。
多晶硅片的加工工藝主要是前段工序與單晶硅片有區(qū)別,多晶硅首先進(jìn)行截?cái)嗵幚恚?硅錠截?cái)嗪笱刂嗑Ч杈w生長(zhǎng)的方向,將硅錠切割成一定尺寸的長(zhǎng)方形硅塊。由于多 晶硅進(jìn)行開方后會(huì)產(chǎn)生線痕,為了改善多晶硅表面的平坦度、平行度及損傷,需要對(duì)多 晶硅進(jìn)行磨面處理。多晶硅進(jìn)行磨面處理后為了防止硅片邊緣破裂、晶格缺陷等需要進(jìn) 行倒角處理,工藝后段的切片、腐蝕、清洗、分選檢測(cè)和單晶硅片類似。
P 型電池與 N 型電池的差別主要是原材料和制備技術(shù)。P 型電池是由 P 型硅片(摻 雜硼)制作而成,N 型電池是由 N 型硅片(摻雜磷)制作而成。P 型電池的主要的制備 技術(shù)是鋁背場(chǎng)技術(shù)(AI-BSF)和現(xiàn)在的主流技術(shù) PERC 技術(shù)。PERC(發(fā)射極及背面鈍化) 是一種高效電池技術(shù),PERC 電池技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單,成本較低的特點(diǎn),從開始導(dǎo)入就迅 速在中國(guó)光伏企業(yè)普及,在 2021 年 PERC 電池的市場(chǎng)占有率達(dá)到 91.2%。隨著技術(shù)水平 的不斷提高,PERC 電池的效率逐漸逼近理論極限 24.5%,N 型電池逐漸成為下一代電池 的主流方向。N 型電池具有雙面率高、無(wú)光衰、弱光效應(yīng)好、轉(zhuǎn)換效率高、溫度系數(shù)低、 載流子壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。N 型電池技術(shù)路線中,現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模量產(chǎn)(>1GW)的技術(shù) 路線有 TOPCON、HJT、IBC 三種路線,其他技術(shù)路線還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。
對(duì)于常規(guī)的鋁背場(chǎng)電池技術(shù)(BSF),由于到達(dá)鋁背層的輻射光只有 60%-70%能夠被 反射,導(dǎo)致產(chǎn)生較多的光電損失,所以鋁背場(chǎng)電池技術(shù)具有先天的局限性,而 PERC 技 術(shù)通過(guò)在電池的背面添加鈍化層,可以較大程度上減少反射導(dǎo)致的光電損失,提高電池 的轉(zhuǎn)換效率。BSF 的工藝主要是清洗制絨、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕、制備減反射膜、絲網(wǎng)印刷、 燒結(jié)、分選七道工序,而將 BSF 產(chǎn)線改造為 PERC 產(chǎn)線不需另開產(chǎn)線,只需要增加鈍化 疊層、激光開槽兩道工序就可以將 BSF 產(chǎn)線改造為 PERC 產(chǎn)線,相應(yīng)增加 PECVD 和激 光開槽設(shè)備,這也是 PERC 電池技術(shù)從量產(chǎn)導(dǎo)入后能夠在光伏企業(yè)中迅速普及的原因。
2013 年在第 28 屆歐洲 PVSEC 光伏大會(huì)上,德國(guó) Fraunhofer 太陽(yáng)能研究所首次提出 了 TOPCON 電池結(jié)構(gòu)概念,即隧穿氧化層鈍化接觸電池。由于 PERC 電池的金屬電極和 硅襯底直接接觸,半導(dǎo)體與金屬的接觸界面產(chǎn)生能帶彎曲,并且產(chǎn)生大量的少子復(fù)合中 心,對(duì)太陽(yáng)能電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。但是,通過(guò)在電池方案中用薄膜將金屬和硅襯 底隔離的方法減少少子復(fù)合,再在電池背面增加一層超薄氧化硅,沉積一層摻雜硅薄層, 形成鈍化接觸結(jié)構(gòu),超薄氧化硅讓多子電子隧穿多晶硅層,阻止少子空穴的復(fù)合,可以 降低金屬接觸復(fù)合電流,提升電池的轉(zhuǎn)換效率。前幾年 PERC 電池技術(shù)路線處于降本增 效的周期段,TOPCON 的工藝復(fù)雜,產(chǎn)線良率低等問題突出,PERC 在性價(jià)比上明顯好 于 TOPCON。然而經(jīng)過(guò)這幾年龍頭企業(yè)的推動(dòng),TOPCON 技術(shù)迎來(lái)了大的發(fā)展,目前 TOPCON 的量產(chǎn)效率在 24-24.3%,相比 PERC 優(yōu)勢(shì)明顯,并且有望進(jìn)一步降低成本及提 高效率。
TOPCON 與 PERC 技術(shù)路線工藝流程進(jìn)行對(duì)比,TOPCON 相比 PERC 增加了硼擴(kuò)散 設(shè)備、LPCVD/PECVD 設(shè)備、離子注入機(jī)、退火爐、濕法刻蝕設(shè)備,其余設(shè)備和 PERC 產(chǎn)線基本一致。目前把 PERC 產(chǎn)線改造成 TOPCON 產(chǎn)線的改造成本是每 GW 在 0.6 億元 左右,在 TOPCON 產(chǎn)線設(shè)備價(jià)值量中,擴(kuò)散設(shè)備、PECVD 設(shè)備、印刷設(shè)備占整個(gè)產(chǎn)線 的價(jià)值量分別是 33%、17%、15%,每道工序設(shè)備價(jià)值量相差不是很大。 TOPCON 提效路徑相對(duì)清晰,25-26%的量產(chǎn)效率可期。光伏提效的技術(shù)路線從兩個(gè) 大的方向來(lái)看,一方面是電學(xué)性能的改善,電學(xué)性能的改善方法主要包括鈍化優(yōu)化等。
另一方面是光學(xué)性能的提升,光學(xué)性能的效率提升可以從材料吸光特性、柵線變細(xì)等方 面著手。 目前隆基在 TOPCON 實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率上達(dá)到了 25.21%,隆基的 TOPCON 技術(shù)在行 業(yè)領(lǐng)先。隆基對(duì) TOPCON 實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)換效率和理論效率做了歸因分析,發(fā)現(xiàn)效率損失的 原因主要是遮光、復(fù)合等因素引起的,因此提效路徑清晰,隆基在 TOPCON 效率方面對(duì) 柵線、陷光缺陷、高質(zhì)量硅片、增透膜、SE 等方面做了優(yōu)化,優(yōu)化效果明顯。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), SE 工藝的添加對(duì)效率提升非常明顯,PERC 技術(shù)路線中 SE 采用的是 ns 綠光,然而 ns 綠 光能量過(guò)大會(huì)對(duì)硅片造成損傷,所以光源方案的選擇對(duì) TOPCON 的 SE 很重要。從隆基、 晶科等行業(yè)龍頭的 TOPCON 優(yōu)化方案中可以看出,柵線、SE、高質(zhì)量硅片已經(jīng)成為了行 業(yè)公認(rèn)的提效發(fā)力點(diǎn),未來(lái)幾年提效路徑清晰。
TOPCON 的降本空間比較大,目前 TOPCON 技術(shù)的改造成本相比 HJT 更容易讓有 歷史產(chǎn)能的下游企業(yè)接受認(rèn)可,目前 PERC 現(xiàn)有存量在 300GW 以上,可能有相當(dāng)一部分 需要升級(jí)到 TOPCON,短期上量的規(guī)模更大,TOPCON 有望因規(guī)模效應(yīng)而進(jìn)一步降低成本。 TOPCON 的銀漿耗量相比 PERC 高出 20%以上,未來(lái)有望隨著多主柵組件串焊機(jī)的使用 而進(jìn)一步降低銀漿耗量,目前 TOPCON 的石英管耗材 3-6 個(gè)月需要更換一次,未來(lái)有望 隨著工藝優(yōu)化而進(jìn)一步降低耗材成本。
異質(zhì)結(jié)(HJT)電池本名是本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池。HJT 最開始是由日本三洋公司在 1990 年研發(fā)出來(lái)的,在正面是透明導(dǎo)電氧化物膜(TCO)、P 型非晶硅膜及本征富氫非晶 硅薄膜;在背面是 TCO 透明導(dǎo)電氧化物膜,N 型非晶硅薄膜及本征非晶硅膜。異質(zhì)結(jié)電 池的制造工藝流程比較簡(jiǎn)單,首先對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行清洗制絨,然后在正反面沉積非晶 硅薄膜、TCO,再經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷或者電鍍工藝在電池兩面制作出金屬電極,最后經(jīng)過(guò)低溫 固化工藝完成異質(zhì)結(jié)電池的制造。HJT 技術(shù)成熟,電池光電轉(zhuǎn)換效率高,HJT 高雙面率、 低衰減、低溫系數(shù)等技術(shù)特征,使得全生命周期的發(fā)電比 PERC 更具優(yōu)勢(shì)。異質(zhì)結(jié)工序中,非晶硅膜沉積及 TCO 膜沉積兩道工序設(shè)備價(jià)值量占到整條生產(chǎn)線的 75%,是產(chǎn)線設(shè) 備價(jià)值量最高的部分。HJT 的優(yōu)勢(shì)是工序少、工藝簡(jiǎn)單、良率高、較高的轉(zhuǎn)換效率。
HJT 后續(xù)的提效路徑相對(duì)清晰,優(yōu)化提效方法包含非晶硅晶化率、靶材及銀漿材料 優(yōu)化、無(wú)主柵設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。在非晶硅的晶化率方面,一旦非晶硅的晶化率提高,它 的電導(dǎo)率就會(huì)相應(yīng)地提高,自吸率就會(huì)相應(yīng)下降,從而減少 ITO 橫向的電導(dǎo)壓力,實(shí)現(xiàn) 非晶硅更好的鈍化效果。在靶材及銀漿材料方面,靶材的選擇對(duì)薄膜的光電特性有重要 的影響,影響到電池轉(zhuǎn)換效率。TCO 鍍膜技術(shù)包含 PVD 和 RPD 技術(shù),PVD 采用 ITO 或 者 SCOT 靶材,現(xiàn)在 ITO 靶材技術(shù)相對(duì)成熟,其中 ITO 靶材中的錫含量越低,電池的轉(zhuǎn) 換效率就越高。而 RPD 技術(shù)中,RPD 主要采用 IWO 和 ICO 靶材技術(shù),新型的 ICO 靶材 載流子遷移率高于 IWO 的載流子遷移率,有望優(yōu)化薄膜的性能,提高電池轉(zhuǎn)換效率。HJT 的低溫銀漿電阻率相對(duì)較高,PERC 電池中采用的高溫銀漿在燒結(jié)過(guò)程中部分熔融形成電 阻低的銀電極,而目前的 HJT 電池工藝中的成型溫度達(dá)不到銀粉熔融的要求,因此 HJT 的電阻較高,后續(xù)可以通過(guò)低溫銀漿的材料優(yōu)化降低電阻率。一方面,銀粉的尺寸、形 貌在銀漿中達(dá)到好的密度堆積狀態(tài),減少固化后的銀漿內(nèi)部孔洞的密度。另一方面,銀 含量的提升及電極固化后的體積變化率。這些措施都可以降低銀漿的電阻從而提高 HJT 的電池效率。無(wú)主柵技術(shù)方面,無(wú)主柵技術(shù)保留傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷,通過(guò)將垂直于細(xì)柵的 柵線覆蓋在細(xì)柵上,形成交叉的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),用金屬線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接帶實(shí)現(xiàn)電池互聯(lián), 從而提升光照面積并且降低電阻。
HJT 的降本空間很大,HJT 的降本方式有硅片減薄、銀漿耗量下降、低溫銀漿國(guó)產(chǎn) 化、靶材國(guó)產(chǎn)化、設(shè)備疊加腔體及增大載板等。在硅片減薄方面,基于對(duì)稱結(jié)構(gòu)和低溫 工藝,HJT 比 PERC 電池更易于實(shí)現(xiàn)薄片化,而薄片化有望使得硅料用量下降。在銀漿 耗量方面,電池端可以通過(guò)銀包銅等技術(shù)降低單片銀漿耗量。在低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化方面, 現(xiàn)在低溫銀漿提供商以國(guó)外廠商為主,然而隨著蘇州晶銀、常州聚和等國(guó)產(chǎn)廠商也在不斷 追趕,未來(lái)隨著低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化及規(guī)模上量后,低溫銀漿的價(jià)格有望降低。在靶材國(guó)產(chǎn) 化方面,目前先導(dǎo)薄膜、壹納光電等國(guó)產(chǎn)廠商有望突破國(guó)外廠商的技術(shù)壟斷,未來(lái)隨著 驅(qū)動(dòng)靶材國(guó)產(chǎn)替代加速,靶材價(jià)格有望降低。在設(shè)備降本方面,HJT 價(jià)值量高的環(huán)節(jié)主 要在非晶硅薄膜沉積和透明導(dǎo)電層的設(shè)備,其降本的方式主要是設(shè)備產(chǎn)能的提升,可以 通過(guò)疊加腔體、增大載板、連續(xù)鍍膜等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備產(chǎn)能的提升。
組件:具有內(nèi)部聯(lián)結(jié)及封裝的、能單獨(dú)提供直流電輸出的最小不可分割的太陽(yáng)電池 組合裝置稱為太陽(yáng)電池組件。光伏組件作為光伏系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的組成部分,其質(zhì)量嚴(yán) 重影響到光伏系統(tǒng)的工作年限。只有封裝可靠,才能使電池受到更少的外界影響,體現(xiàn) 其自身價(jià)值。 太陽(yáng)能組件主要有電池片、互聯(lián)條、匯流條、鋼化玻璃、EVA、背板、鋁合金、硅 膠、接線盒這九大核心組成部分。(報(bào)告來(lái)源:未來(lái)智庫(kù))
1.2 硅片、電池片和組件市場(chǎng)變化趨勢(shì)
硅片朝大尺寸方向發(fā)展:光伏的硅片尺寸大小影響到下游的電池片及組件的尺寸大 小,目前市面上有幾種主流尺寸,比如 156.75mm、158.75mm、166mm、182mm、210mm。 硅片可以通過(guò)增大尺寸面積來(lái)攤薄各個(gè)環(huán)節(jié)的加工成本,但是結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈的配套情況, 硅片尺寸存在最大上限。 硅片薄片化趨勢(shì):硅片變薄優(yōu)勢(shì)很多,一方面可以增加出片率,減少硅料的損耗, 在硅料漲價(jià)的背景下很有意義;另一方面薄硅片柔韌性好,給柔性電池及組件增大了可 能性。
切割線母線直徑變化趨勢(shì):切割線母線直徑越細(xì),切割縫隙越小,導(dǎo)致切割時(shí)產(chǎn)生 的硅料損失也越少,從而降低硅料損耗,有助于硅片的薄片化發(fā)展。切割線母線的細(xì)化, 在單位硅料內(nèi)可以增加硅片的產(chǎn)出,同時(shí)可以降低非硅成本,然而隨著切割線母線直徑 越來(lái)越細(xì),對(duì)母線的抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能提出了非常大的要求,后續(xù)細(xì)線化技術(shù)的突破 有賴于切割線母線材料方面的創(chuàng)新。 向高效電池片方向發(fā)展:隨著 PERC 轉(zhuǎn)換效率理論極限的不斷逼近,TOPCON 和 HJT 未來(lái)幾年預(yù)計(jì)是電池片主流技術(shù)路線,從今年目前來(lái)看,TOPCON 的進(jìn)展比 HJT 好,HJT 的成本下降速度較慢,目前低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化及銀包銅的技術(shù)突破還有待觀察。
隨著主流電池片尺寸增大:隨著硅片尺寸變大成為降本的趨勢(shì),下游的電池片及組 件尺寸相應(yīng)變大也是一個(gè)大的趨勢(shì)。 漿料消耗量逐步減少: 現(xiàn)在電池銀漿主要是低溫銀漿和高溫銀漿兩種,PERC 電池 技術(shù)路線和 TOPCON 技術(shù)路線主要是用的高溫銀漿,而 HJT 電池技術(shù)路線是用的低溫銀 漿,隨著未來(lái)幾年主柵技術(shù)和減少細(xì)柵寬度的技術(shù)進(jìn)展,正銀消耗量有望不斷減少。 向雙面組件方向發(fā)展:雙面組件并不是最近提出的,然而直到 2019 年雙面組件才出 現(xiàn)大幅增長(zhǎng),隨著光伏組件安裝的增多,人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙面組件與跟蹤器一起使用,雙面 組件功率更大、衰減更低、發(fā)電量更平穩(wěn)、增益更多。
向半片/疊片組件發(fā)展:半片組件與疊片組件相比全片組件可以提升組件的功率,同 時(shí)可以提高發(fā)電量,在抗熱斑性方面,半片組件相比全片組件有更好的抗熱斑性,這可 以提高高分子材料的可靠性,在熱損耗效應(yīng)方面,由于半片組件更能夠節(jié)省熱損耗,在 輻照好的地區(qū),半片組件比雙面組件的發(fā)電量要多。 組件朝大尺寸方向發(fā)展:大尺寸組件具有非常好的可靠性及效率優(yōu)勢(shì),可以提升光 伏系統(tǒng)的安全性,同時(shí)可以降低度電成本,大尺寸組件裝機(jī)量逐年遞增,成為行業(yè)發(fā)展 的趨勢(shì)。
1.3 光伏的技術(shù)迭代對(duì)設(shè)備的影響
硅片尺寸對(duì)設(shè)備的影響:大尺寸趨勢(shì)已成為行業(yè)未來(lái)重要的發(fā)展趨勢(shì),隨著相關(guān)技 術(shù)研究越來(lái)越深入、制程越來(lái)越精益、差異化越來(lái)越明顯,未來(lái)市場(chǎng)會(huì)對(duì)設(shè)備制造商提 出更多、更高的要求。后續(xù)的技術(shù)進(jìn)步主要圍繞拉晶、加工設(shè)備的優(yōu)化升級(jí),對(duì)于企業(yè) 而言被不同技術(shù)路線替代的可能性目前來(lái)看較低,具有大規(guī)模投資的基礎(chǔ)。硅片大尺寸 與薄片化已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí),目前硅片大尺寸有“182”與“210”兩條技術(shù)路線,大 尺寸會(huì)產(chǎn)生新的硅片設(shè)備和存量設(shè)備更新需求。硅片生產(chǎn)主要包括長(zhǎng)晶、截?cái)嗲蟹?、測(cè) 試分選幾個(gè)環(huán)節(jié),長(zhǎng)晶和切片是核心制造環(huán)節(jié),目前主流的單晶爐熱屏內(nèi)徑在 270mm, 然而 M12 硅片的外徑卻達(dá)到 295mm,現(xiàn)有的長(zhǎng)晶設(shè)備無(wú)法滿足新的大尺寸需求,因此會(huì) 產(chǎn)生大尺寸長(zhǎng)晶設(shè)備需求。大尺寸硅片薄片化過(guò)程中導(dǎo)致碎片率更高,相應(yīng)的切片機(jī)也 需要更新。在電池片生產(chǎn)設(shè)備方面,擴(kuò)散、沉積在密封的管道中操作,對(duì)應(yīng)的設(shè)備尺寸 需擴(kuò)大,另一方面,制絨、鍍膜等工藝環(huán)節(jié)均勻度會(huì)更高,因此設(shè)備需要更新迭代。在 組件生產(chǎn)設(shè)備方面,相應(yīng)的層壓機(jī)和串焊機(jī)也需要變長(zhǎng)變寬,同樣組件設(shè)備也需要更新 迭代。
電池片技術(shù)迭代對(duì)設(shè)備的影響:TOPCon 主要是進(jìn)一步增加了低壓力化學(xué)氣相沉積 設(shè)備(LPCVD)/等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備(PECVD)。目前 TOPCon 最大的任務(wù) 是簡(jiǎn)化工藝降低成本,從目前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)展看,LPCVD 是目前主流的工藝技術(shù)路線。 主要包括三種工業(yè)流程: 方法一:本征+擴(kuò)麟。LPCVD 結(jié)合傳統(tǒng)的全擴(kuò)散工藝制備多晶硅膜。這個(gè)工藝相對(duì) 成熟并且耗時(shí)短,并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn),然而還有一些不足,比如成膜和繞鍍速度 慢是目前存在的問題,這個(gè)技術(shù)是目前 TOPCON 廠商中的主流技術(shù)路線。 方法二:直接摻雜。LPCVD 結(jié)合擴(kuò)硼及離子注入磷工藝制備多晶硅膜。目前離子注 入技術(shù)摻雜離子時(shí)不需要繞鍍,然而擴(kuò)硼工藝比擴(kuò)磷工藝的難度要大,并且擴(kuò)散爐和 LPCVD 的投入量更多導(dǎo)致成本更高,相應(yīng)的良率也更高。 方法三:原位摻雜。PECVD 通過(guò)原位摻雜工藝來(lái)制備多晶硅膜。這個(gè)技術(shù)路線的優(yōu) 點(diǎn)是沉積的速度快、溫度低、簡(jiǎn)化工藝流程、降本幅度大,缺點(diǎn)是氣體爆膜的問題導(dǎo)致 良率偏低,穩(wěn)定性差,目前的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程比較慢。組件技術(shù)迭代對(duì)設(shè)備的影響:向雙面組件方向發(fā)展會(huì)帶來(lái)新的組件設(shè)備更新量。
下面對(duì)宇晶股份、晶盛機(jī)電、上機(jī)數(shù)控等十二家設(shè)備廠商從成長(zhǎng)能力、盈利能力、 研發(fā)實(shí)力、客戶結(jié)構(gòu)、訂單情況多個(gè)維度進(jìn)行比較。
2.1 成長(zhǎng)能力:以營(yíng)收與人員擴(kuò)張衡量,邁為股份、奧特維成長(zhǎng)能力突出
2017-2021 年,選取的十二家主要光伏設(shè)備行業(yè)收入合計(jì)從 100.36 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 399.35 億元,CAGR 高達(dá) 41.15%,行業(yè)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。其中增長(zhǎng)最為迅速的三家公司分別為上機(jī)數(shù)控(營(yíng)收從 2017 年的 6.33 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 109.2 億元,CAGR 為 103.80%)、帝爾激光(營(yíng)收從 2017 年的 1.65 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 12.57 億元,CAGR 為 66.15%)、邁為股份(營(yíng)收從 2017 年的 4.76 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 30.95 億元,CAGR 為 59.67%),從數(shù)據(jù)看過(guò)去四年光伏設(shè)備行業(yè)飛速發(fā)展,行業(yè)持續(xù)高景氣。
2017-2021 年,選取的十二家主要光伏設(shè)備行業(yè)利潤(rùn)合計(jì)從 25.94 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 75.36 億元,CAGR 高達(dá) 30.49%,行業(yè)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),同時(shí)也說(shuō)明行業(yè)凈利 率是逐年降低的。
員工人數(shù)快速擴(kuò)張反映行業(yè)高景氣。2017-2021 年,選取的十二家光伏設(shè)備廠商人員均實(shí)現(xiàn)一定程度的擴(kuò)張。其中發(fā)展最為迅速的三家廠商分別為:上機(jī)數(shù)控(員工人數(shù)從 2017 年的 369 人增長(zhǎng)至 2021 年的 5370 人,CAGR 為 95.31%),邁為股份(員工人數(shù)從 2017 年的 511 人增長(zhǎng)至 2021 年的 2736 人,CAGR 為 52.09%),帝爾激光(員工人數(shù)從 2017 年的 177 人增長(zhǎng)至 2021 年的 643 人,CAGR 為 38.03%)。
2.2 盈利能力:業(yè)內(nèi)設(shè)備廠商毛利率大多下滑,晶盛機(jī)電、奧特維毛利率維持 穩(wěn)定
從毛利率情況我們看出,多數(shù)光伏設(shè)備廠商毛利率呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。2017 年主 要光伏設(shè)備公司毛利率平均為 45.83%,2021 年主要光伏設(shè)備公司毛利率平均為 33.6%, 主要光伏設(shè)備公司過(guò)去 5 年平均毛利率下降比較明顯,其中晶盛機(jī)電和奧特維的毛利率 在過(guò)去四年保持穩(wěn)定,晶盛機(jī)電和奧特維在長(zhǎng)晶爐和串焊機(jī)中市占率高,處于行業(yè)壟斷 地位,競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)較好,毛利率保持穩(wěn)定。
從凈利率情況我們看出,光伏設(shè)備廠商凈利率延續(xù)了毛利率的態(tài)勢(shì),逐年遞減。行 業(yè)平均凈利率從 2017 年的 22.67 %下降至 2021 年的 16.83%。光伏設(shè)備公司中 2021 年凈 利率高于 20%的有晶盛機(jī)電、邁為股份、帝爾激光、美暢股份。從 2017 年到 2021 年中, 凈利率逐年遞增的有晶盛機(jī)電、高測(cè)股份、奧特維。
2.3 研發(fā)實(shí)力:行業(yè)整體研發(fā)費(fèi)用率較高,晶盛機(jī)電、邁為股份、上機(jī)數(shù)控比 較突出
2021 年,在研發(fā)投入上,晶盛機(jī)電、上機(jī)數(shù)控、邁為股份的研發(fā)投入最大,2017-2021 年,邁為股份和上機(jī)數(shù)控的研發(fā)增速非???,總體而言,研發(fā)投入大和研發(fā)投入增速快 的公司技術(shù)領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力更加顯著。
從研發(fā)人員數(shù)量、研發(fā)投入總額占營(yíng)業(yè)收入比例、公司平均薪酬來(lái)看,龍頭廠商也 均保持較高水平。2021 年邁為股份、帝爾激光、金辰股份研發(fā)投入總額占營(yíng)業(yè)收入比例 最高,分別達(dá)到 10.71%、8.24%、8.07%。2021 年從研發(fā)人員數(shù)量來(lái)看,邁為股份、晶盛 機(jī)電、京山輕機(jī)的研發(fā)人員最多。(報(bào)告來(lái)源:未來(lái)智庫(kù))
2.4 客戶結(jié)構(gòu):與光伏上游大廠綁定
從各個(gè)光伏設(shè)備企業(yè)與下游客戶的合作情況來(lái)看,宇晶股份、晶盛機(jī)電、上機(jī)數(shù)控、 高測(cè)股份、連城數(shù)控、捷佳偉創(chuàng)、邁為股份、金辰股份、帝爾激光、京山輕機(jī)、美暢股 份、奧特維都和下游全球性光伏巨頭有深度的業(yè)務(wù)合作;從晶盛機(jī)電的公告中獲悉,晶盛機(jī)電持有下游巨頭中環(huán)股份子公司中環(huán)領(lǐng)先 10%的股份,連城數(shù)控和隆基股份也有交 叉持股關(guān)系,也就是晶盛機(jī)電、連城數(shù)控和下游巨頭綁定更深。
2.5 訂單情況:廠商存貨、合同負(fù)債與預(yù)收款比較,晶盛機(jī)電表現(xiàn)亮眼
從存貨水平看,2021 年末行業(yè)平均同比增速為 50.31%,2021 年末存貨增速表現(xiàn)較 好的公司是晶盛機(jī)電、上機(jī)數(shù)控、高測(cè)股份,存貨增速分別為 134%、245%、64%;從合 同負(fù)債和預(yù)收款來(lái)看,宇晶股份、晶盛機(jī)電、上機(jī)數(shù)控表現(xiàn)較好,2021 年末合同負(fù)債和 預(yù)收款增速分別為 178%、147%、164%。
2.6 中短期業(yè)績(jī)確定性角度綜合分析
從新增訂單、存貨、合同負(fù)債來(lái)看,奧特維、晶盛機(jī)電、邁為股份表現(xiàn)亮眼,中短 期業(yè)績(jī)確定性較強(qiáng),以下對(duì)三個(gè)公司進(jìn)行綜合分析。
3 投資分析
3.1 奧特維:光伏組件串焊機(jī)龍頭、新增訂單超預(yù)期
無(wú)錫奧特維科技股份有限公司公司成立于 2010 年,一共擁有員工 2200 多名,是橫 跨光伏、鋰電和半導(dǎo)體多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知名智能設(shè)備制造商。公司的主要產(chǎn)品多主柵串 焊機(jī)、硅片分選機(jī)擁有很好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,并且得到了行業(yè)龍頭企業(yè)客戶的高度認(rèn)可, 市場(chǎng)占有率較高。公司 2021 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 20.47 億元,同比增加 78.93%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 3.71 億元,同比增長(zhǎng) 138.63%,實(shí)現(xiàn)扣非歸母凈利潤(rùn) 3.26 億元,同比增長(zhǎng) 138.26%,公 司業(yè)績(jī) 2021 年實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
公司的業(yè)績(jī)持續(xù)超預(yù)期,目前在手訂單飽滿支撐業(yè)績(jī)繼續(xù)高速增長(zhǎng)。2022Q1 業(yè)績(jī)繼 續(xù)高速增長(zhǎng),根據(jù)公司目前的披露,2022Q1 實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 6.25 億元,同比增長(zhǎng) 70.25%;歸 母凈利潤(rùn) 1.07 億元,同比增長(zhǎng) 109.49%。根據(jù)公司披露,2022Q1 公司新簽訂單 14.40 億 元,同比增長(zhǎng) 84.62%,訂單飽滿支撐業(yè)績(jī)繼續(xù)高速增長(zhǎng);截至 2022Q1 末,公司在手訂 單 48.94 億元,同比增長(zhǎng) 77%。考慮到過(guò)往公司的訂單確認(rèn)周期在 12 個(gè)月左右,預(yù)計(jì) Q1 末的大部分在手訂單有望在 2022 年確認(rèn),而公司 2021 年?duì)I收 20.47 億元,如果在手 訂單中的大部分能夠在 2022 年確認(rèn),公司 2022 年?duì)I收將大幅增長(zhǎng)。同時(shí),而公司在手 訂單結(jié)構(gòu)基本以大尺寸多主柵新品為主,毛利率和凈利率有望維持在高位。預(yù)計(jì) 2022 年 公司業(yè)績(jī)有望持續(xù)高速增長(zhǎng)。
公司立足優(yōu)勢(shì)業(yè)務(wù)延伸發(fā)展,產(chǎn)品矩陣不斷擴(kuò)容豐富。公司在 2017 年以硅片分選機(jī)切入硅片設(shè)備環(huán)節(jié),同時(shí)公司通過(guò)收購(gòu)常州松瓷機(jī)電股權(quán)切入硅片單晶爐業(yè)務(wù),現(xiàn)在公 司已經(jīng)持續(xù)獲得宇澤批量訂單,并與晶科、晶澳等進(jìn)行合作。除了布局光伏業(yè)務(wù)之外, 公司在 2016 年并購(gòu)智能裝備公司切入了鋰電設(shè)備賽道,推出了圓柱模組 PACK 線、軟 包模組 PACK 線等鋰電設(shè)備產(chǎn)品。公司在 2018 年,公司再次切入半導(dǎo)體領(lǐng)域,立項(xiàng)研 發(fā)了鋁線鍵合機(jī)等產(chǎn)品。公司自主研發(fā)的半導(dǎo)體鍵合機(jī)通過(guò)了客戶驗(yàn)證,并且在 2021 年 獲得首筆鋁線鍵合機(jī)訂單,2022 年公司的官微發(fā)布了訂單消息,獲得通富微電批量鋁線 鍵合機(jī)訂單,說(shuō)明公司的產(chǎn)品在頭部客戶獲得了認(rèn)可,頭部客戶突破后公司的鋁線鍵合 機(jī)有望持續(xù)放量。
新的技術(shù)變革有望帶來(lái)串焊機(jī)更新需求。比如電池片 HJT、XBC 擴(kuò)產(chǎn)以及組件端 SMBB 等新技術(shù)均有望帶來(lái)串焊機(jī)的更新替換需求。預(yù)計(jì)在 2022 年串焊機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì) 擴(kuò)大提速,公司針對(duì)多種新技術(shù)都有儲(chǔ)備,一方面,TOPcon、IBC 和 HJT 開發(fā)了相應(yīng) 串焊技術(shù)并在客戶端批量驗(yàn)證;另一方面,SMBB 超細(xì)焊絲多主柵串焊機(jī)也已經(jīng)獲得了 頭部客戶大額訂單。公司在新技術(shù)迭代進(jìn)程中作為龍頭有望充分受益。 股權(quán)激勵(lì)彰顯發(fā)展信心。公司通過(guò)股權(quán)激勵(lì)綁定核心高管、技術(shù)骨干,重視人才隊(duì) 伍建設(shè)及技術(shù)研發(fā);業(yè)績(jī)考核的目標(biāo)設(shè)置的比較高彰顯發(fā)展信心。目前公司的業(yè)績(jī)考核 要求為以 2020 年凈利潤(rùn)為基數(shù),2021 年凈利潤(rùn)增長(zhǎng)率不低于 100%,2022 年凈利潤(rùn)增長(zhǎng) 率不低于 180%,2023 年凈利潤(rùn)增長(zhǎng)率不低于 290%,2024 年凈利潤(rùn)增長(zhǎng)率不低于 370%。 4 年凈利潤(rùn)復(fù)合增長(zhǎng)率 47.2%,這個(gè)目標(biāo)是非常高的,說(shuō)明公司高層管理團(tuán)隊(duì)對(duì)公司的未 來(lái)增速充滿信心。
3.2 晶盛機(jī)電:?jiǎn)尉t生產(chǎn)龍頭
浙江晶盛機(jī)電股份有限公司創(chuàng)建于 2006 年 12 月,目前是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料裝 備和 LED 襯底材料制造裝備的高新技術(shù)核心企業(yè),公司以“打造半導(dǎo)體材料裝備領(lǐng)先企 業(yè),發(fā)展綠色智能高科技制造產(chǎn)業(yè)”為使命,公司是晶體制造裝備領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。晶盛 機(jī)電以技術(shù)創(chuàng)新作為持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力源泉,在行業(yè)內(nèi)相繼開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的全自動(dòng)單晶生長(zhǎng)爐、區(qū)熔硅單晶爐、多晶鑄錠爐、藍(lán)寶石爐、碳化硅爐等晶體生長(zhǎng)設(shè) 備,同時(shí)開發(fā)并銷售晶體加工、光伏電池和組件等裝備,致力于打造光伏產(chǎn)業(yè)鏈裝備技 術(shù)和規(guī)模都領(lǐng)先的裝備龍頭企業(yè);目前公司在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn) 8-12 英寸大硅片制造用晶 體生長(zhǎng)及加工裝備的國(guó)產(chǎn)化方面,取得了半導(dǎo)體材料裝備的領(lǐng)先地位;在藍(lán)寶石方面, 公司成功掌握國(guó)際領(lǐng)先的 700kg 級(jí)超大尺寸泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)技術(shù),公司的藍(lán)寶石 材料業(yè)務(wù)具備較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力并逐步形成了規(guī)模優(yōu)勢(shì)。
公司在手訂單飽滿。目前公司在手訂單超過(guò) 200 億,2021 年?duì)I收 59.61 億元,相比 2021 年?duì)I收,訂單飽滿,中短期業(yè)績(jī)有支撐。2022 年 Q1 營(yíng)業(yè)收入 19.52 億,同比增長(zhǎng) 114.03%,凈利潤(rùn) 4.42 億元,同比增長(zhǎng) 57.13%。2022 年 Q1 新接訂單 40 億,公司未完成 設(shè)備合同總計(jì)達(dá)到 222.37 億元,其中未完成半導(dǎo)體設(shè)備合同 13.43 億元。公司存貨 81.25 億元,相比 2021 年底增加 20.74 億元。公司合同負(fù)債 55.61 億元,相比 2021 年 Q1 增加 31.7 億元。2018-2021 年,公司在手訂單逐年增加,合同負(fù)債同比大增,公司中短期業(yè)績(jī) 確定性比較強(qiáng)。
公司的多元化布局加快,平臺(tái)型企業(yè)初步形成。2021 年末公司未完成半導(dǎo)體設(shè)備合 同 10.68 億元,公司半導(dǎo)體設(shè)備增加明顯。新業(yè)務(wù)方面,公司半導(dǎo)體設(shè)備及碳化硅業(yè)務(wù)值 得期待?,F(xiàn)在半導(dǎo)體 12 英寸長(zhǎng)晶、切片、研磨、拋光等設(shè)備實(shí)現(xiàn)批量銷售;目前碳化硅 方面,公司已經(jīng)建設(shè) 6 英寸碳化硅晶體生長(zhǎng)、切片、拋光環(huán)節(jié)的研發(fā)試驗(yàn)線,研發(fā)產(chǎn)品 已經(jīng)通過(guò)下游部分客戶驗(yàn)證,今年公司半導(dǎo)體目標(biāo)為新簽訂單達(dá)到 30 億,彰顯公司對(duì)半 導(dǎo)體業(yè)務(wù)的信心,公司的第二業(yè)務(wù)增長(zhǎng)曲線有望形成。
晶盛機(jī)電是中環(huán)股份子公司中環(huán)領(lǐng)先的股東,深度綁定下游龍頭企業(yè)。據(jù)公開資料 顯示,中環(huán)股份子公司中環(huán)領(lǐng)先注冊(cè)資本為 90 億元,其中晶盛機(jī)電持有中環(huán)領(lǐng)先股份比 例為 10%,中環(huán)領(lǐng)先的控股股東為中環(huán)股份,持股比例為 60%。中環(huán)領(lǐng)先主要產(chǎn)品是半 導(dǎo)體硅片,是我國(guó)規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的半導(dǎo)體硅片企業(yè)之一。公司投資中環(huán)領(lǐng)先的 目的是向其銷售半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)設(shè)備、晶體加工設(shè)備、晶片加工設(shè)備等光伏相關(guān)的設(shè)備, 公司希望參股下游大客戶來(lái)擴(kuò)展公司業(yè)務(wù)。
公司主營(yíng)業(yè)務(wù)在行業(yè)地位突出。公司 2021 年?duì)I業(yè)收入構(gòu)成中,晶體生長(zhǎng)設(shè)備占比 58%,智能加工設(shè)備占比 19%,設(shè)備改造及服務(wù)占比 12%,藍(lán)寶石營(yíng)收占比 7%,其他占 比 10%。公司的主營(yíng)為晶體生長(zhǎng)設(shè)備,2021 年公司在非隆基股份晶體生長(zhǎng)設(shè)備市場(chǎng)占有 率超過(guò) 80%,處于市場(chǎng)壟斷地位,中環(huán)股份在公司硅片設(shè)備客戶中營(yíng)收占比超過(guò) 40%, 公司的業(yè)績(jī)與中環(huán)股份的硅片產(chǎn)能擴(kuò)張相關(guān)性較強(qiáng)。
3.3 邁為股份:絲網(wǎng)印刷和異質(zhì)結(jié)龍頭
蘇州邁為科技股份有限公司創(chuàng)建于 2010 年 9 月,是一家集機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣研制、軟 件開發(fā)、精密制造于一體的光伏高端裝備制造商,公司的主要產(chǎn)品包括全自動(dòng)光伏電池 絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線、異質(zhì)結(jié)高校電池制造整體解決方案、OLED 柔性屏激光切割設(shè)備、 Mini/Micro LED 晶圓設(shè)備、半導(dǎo)體晶圓封裝設(shè)備等,公司的光伏電池絲網(wǎng)印刷設(shè)備市場(chǎng) 占有率領(lǐng)先業(yè)內(nèi),相應(yīng)異質(zhì)結(jié)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)同行,有望抓住電池技術(shù)變革的行業(yè)機(jī)會(huì)。
海外訂單持續(xù)放量。公司在 2022 年上半年新簽印度信實(shí)工業(yè) 4.8GW 異質(zhì)結(jié)大訂單, 預(yù)計(jì)最新在手訂單達(dá)到 46 億。邁為股份子公司新加坡邁為獲得信實(shí)工業(yè)太陽(yáng)能異質(zhì)結(jié)電 池生產(chǎn)設(shè)備整線 8 條,產(chǎn)能 600MW/條 4.8GW,測(cè)算新訂單金額超 2021 年收入 50%約 19 億元,公司能夠獲得全球大客戶的訂單也進(jìn)一步說(shuō)明公司的異質(zhì)結(jié)技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先。如 果以信實(shí)工業(yè)購(gòu)買 4.8GW19 億元測(cè)算,HJT 在手訂單 11.6GW 計(jì)算,收入約 46 億元,而 2021 年公司營(yíng)收 30.95 億元,目前的訂單足以支撐公司中短期的業(yè)績(jī)。
公司異質(zhì)結(jié)技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先。光伏電池片技術(shù)處在技術(shù)路徑的變革迭代時(shí)點(diǎn),邁為在 異質(zhì)結(jié)時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯:HJT 設(shè)備國(guó)產(chǎn)化以推進(jìn)技術(shù)迭代、將本增效為核心, 邁為搶跑 HJT 設(shè)備,布局絲印、CVD 工藝及整線自動(dòng)化系統(tǒng),HJT 業(yè)務(wù)有望接力 PERC 時(shí)代的設(shè)備為公司業(yè)績(jī)?cè)倮m(xù)輝煌。邁為中標(biāo)宣城異質(zhì)結(jié)項(xiàng)目,中標(biāo)金額及設(shè)備參數(shù)均展 現(xiàn)了公司實(shí)力,同時(shí)驗(yàn)證了公司在異質(zhì)結(jié)時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)力。 股權(quán)激勵(lì)凝聚人心。邁為股份 2020 年進(jìn)行了第二期股權(quán)激勵(lì),向 188 名核心技術(shù)人 員定向發(fā)行了 46.65 萬(wàn)股股票期權(quán),發(fā)行價(jià)格是 261.34 元。設(shè)備行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)要素之 一是工程師,尤其是在技術(shù)迭代快的光伏行業(yè),技術(shù)人員的競(jìng)爭(zhēng)力非常重要,核心技術(shù) 人員在一定程度上決定了公司產(chǎn)品的技術(shù)水平、迭代速度等,從而某種意義上決定了公 司的競(jìng)爭(zhēng)力。邁為股份通過(guò)股權(quán)激勵(lì)綁定核心技術(shù)人員,有望進(jìn)一步保持公司技術(shù)先進(jìn) 性和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,確保公司在異質(zhì)結(jié)整線設(shè)備上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
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原標(biāo)題:光伏設(shè)備行業(yè)分析:行業(yè)技術(shù)迭代產(chǎn)生新機(jī)遇