光伏設(shè)備深度報告:異質(zhì)結(jié),光伏電池片未來5年重大技術(shù)變革!| 附報告下載

來源:浙商證券,作者:邱世梁、王華君
根據(jù)測算,2025 年 HJT 設(shè)備市場空間有望達(dá) 412 億元,2020-2025 年 CAGR=80%,如凈利率保持 20%(80 億凈利潤),給予 25 倍 PE,測算 HJT 設(shè)備行業(yè)合理總 市值 2000 億元!行業(yè)龍頭市占率有望超 50%,未來有望超 1000 億元市值。
未來 2 年 HJT 設(shè)備行業(yè)“百花齊放”、多技術(shù)路線設(shè)備共存,國內(nèi)設(shè)備廠已紛紛在 HJT 不同工序布局。HJT 技術(shù)壁壘高、成本優(yōu)化空間大, 只有將設(shè)備做到極致的企業(yè)能最終勝出,行業(yè)可能成為幾家寡頭壟斷的競爭格局。
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光伏電池片:未來5年迎重大技術(shù)變革!
設(shè)備受益迭代需求
光伏行業(yè):由政策+技術(shù)驅(qū)動,行業(yè)發(fā)展猶如“長江后浪推前浪”,伴隨每一代技術(shù)進(jìn)步,中國出現(xiàn)了尚德、英利、協(xié)鑫、隆基、通威等一批又一批的光伏行業(yè)龍頭。

未來 5 年:電池片是光伏產(chǎn)業(yè)鏈重大技術(shù)變革環(huán)節(jié),設(shè)備受益迭代需求。
技術(shù)發(fā)展史:鋁背場 BSF 電池(1 代, 2017 年以前)→PERC 電池(2 代,2017 年 至今)→PERC+/TOPCon(2.5 代)→HJT 電池(3 代)→HBC 電池(4 代,可能潛 在方向)→鈣鈦礦疊層電池(5 代,可能潛在方向)。
光伏行業(yè)的核心是“降本+升效”、降低度電成本。單晶電池技術(shù)的不斷迭代,帶來 轉(zhuǎn)換效率從 2014 年的 19%上升至 2020 年的 23%-24%,預(yù)計未來有望邁向 30%。
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PERC:效率已近天花板;
HJT、TOPCon 將迎爆發(fā)
2.1. PERC 電池:效率瓶頸將至,HJT、TOPCon 迎市場升級迭代需求
PERC 為目前市場主流技術(shù)路徑,仍具備幾年生命期,但產(chǎn)線擴(kuò)張即將進(jìn)入尾聲。
1) 據(jù)不完全估計,2021 年主流 PERC 電池片廠商規(guī)劃的新增產(chǎn)能達(dá) 143GW、為歷史最高 值,主要因大尺寸技術(shù)迭代小尺寸所致。
2) 但 PERC 轉(zhuǎn)換效率已接近 24%的理論極限,未來提高空間有限。此外,PERC 電池存在 PID、LID、LeTID 等衰減,后期發(fā)電能力弱。
3) 預(yù)計 2021 年 PERC 擴(kuò)產(chǎn)潮將達(dá)到頂峰、此后各大廠商再擴(kuò) PERC 產(chǎn)能意愿有限,更多 精力將用于布局 HJT、TOPCon 等新技術(shù)路徑電池。
2.2. 復(fù)盤 PERC 歷史:重視技術(shù)變革帶來的產(chǎn)業(yè)機(jī)會!行業(yè)爆發(fā)力極強(qiáng)
復(fù)盤 PERC 電池的發(fā)展歷程,可基本分為三個階段。
1) 第一階段,PERC 電池尚處于技術(shù)驗證階段,技術(shù)路線可行性在此階段得到驗證,產(chǎn) 能規(guī)劃多為試驗產(chǎn)能擴(kuò)張,設(shè)備以進(jìn)口為主。
2) 第二階段,PERC 技術(shù)的成熟推動電池產(chǎn)能的擴(kuò)張,實(shí)現(xiàn) GW 級批量出貨,新型電池的 市占率逐步提升,國產(chǎn)設(shè)備開始發(fā)力。
3) 第三階段,國產(chǎn)設(shè)備的投資降本顯著提高 PERC 電池利潤,在高利潤的驅(qū)動下, GW 級擴(kuò)產(chǎn)項目爆發(fā)式增長,PERC 電池的市占率大幅提升,迅速取代 BSF 電池。

1) 2012-2014 年:PERC 電池小規(guī)模量產(chǎn),設(shè)備供應(yīng)由國外廠商主導(dǎo)
PERC 電池技術(shù)處于工藝驗證階段,逐步實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。2012 年,由中電光伏牽頭 的“863”專項的啟動標(biāo)志 PERC 電池正式在我國開啟產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。這一階段,PERC 電池轉(zhuǎn)換效率已提升至 20.4%,但由于技術(shù)尚未成熟,該階段的產(chǎn)能布局多為試驗產(chǎn) 能擴(kuò)張。
設(shè)備端:國外 PERC 電池設(shè)備供應(yīng)商占據(jù)主導(dǎo)地位,國產(chǎn)設(shè)備開始起步。這一時期, PERC 電池核心設(shè)備的供應(yīng)由國外廠商壟斷,國內(nèi)廠商開始推出國產(chǎn)設(shè)備的試驗與小 規(guī)模量產(chǎn),但此階段國產(chǎn)設(shè)備尚未涉及 PERC 電池背面鈍化,設(shè)備性能與國外相比仍 有較大差距。
2) 2015-2017 年:PERC 效率提升推動產(chǎn)能擴(kuò)張,國產(chǎn)設(shè)備技術(shù)逐步成熟
隨著 PERC 電池技術(shù)的成熟,至 2017 年底,PERC 電池的平均轉(zhuǎn)換效率提升至 21.3%。這一時期的技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了 PERC 電池產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)張。據(jù) CPIA 數(shù)據(jù),PERC 電池 的全球產(chǎn)能從 2015 年的 4.9GW 增長到 2017 年的 28.9GW,2017 年 PERC 電池的市場 占比提升至 15%。
設(shè)備端:國產(chǎn)設(shè)備工藝日趨成熟,逐步打破國外壟斷。以國內(nèi)設(shè)備商捷佳偉創(chuàng)為例, 通過在電池片設(shè)備領(lǐng)域的深耕,其 PECVD 設(shè)備性能不斷提升,2017 年價格已下降至 68.79 萬/管。國產(chǎn) PERC 電池設(shè)備的性價比日益凸顯,成功打破國外廠商對核心設(shè)備 供應(yīng)的壟斷。

3) 2018-2020 年:PERC 電池產(chǎn)能爆發(fā)式增長,核心設(shè)備完成國產(chǎn)替代
成本下降促進(jìn) PERC 電池產(chǎn)能激增,各大光伏企業(yè)布局 GW 級擴(kuò)產(chǎn)項目。由于轉(zhuǎn)換效 率的提升和設(shè)備價格的下降,PERC 電池產(chǎn)線的投資成本從 2018 年的 42 萬元/MW 下 降至 2019 年的 30.3 萬/MW,進(jìn)而推動了 PERC 電池產(chǎn)能的爆發(fā)式增長,隆基、晶科、 愛旭等標(biāo)桿企業(yè)均推出了 GW 級擴(kuò)產(chǎn)項目。2019 年,全球 PERC 電池片新增產(chǎn)能高達(dá) 59GW,同比增長 103%,總產(chǎn)能突破 126GW。
設(shè)備端:隨著國產(chǎn) PERC 設(shè)備的工藝基本成熟,高性價比的國產(chǎn) PERC 電池設(shè)備成為 主流,占據(jù)了市場 50%以上的市場份額。2019 年,通威向捷佳偉創(chuàng)采購 PECVD 設(shè)備 的總金額超 4 億元,標(biāo)志著國產(chǎn)設(shè)備受到電池龍頭的認(rèn)可。
復(fù)盤滲透率的表現(xiàn)來看,2017 年常規(guī) BSF 電池依然占據(jù)主流地位,市占率仍高達(dá) 83%。隨著 PERC 電池經(jīng)濟(jì)性得到產(chǎn)業(yè)認(rèn)可,PERC 市占率從 2017 年的 15%上升至 2020 年的 86%,短短 4 年時間滲透率提升近 6 倍、全面替代 BSF 電池、爆發(fā)力極強(qiáng),快速放量 成為市場主流的技術(shù)路線。
我們判斷,雖然未來 2-3 年 PERC 將仍為市場主流,但隨著 HJT、TOPCon 設(shè)備的成熟、 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性達(dá)到平衡點(diǎn),將復(fù)制 PERC 電池快速滲透的歷程,快速爆發(fā)、開啟下一代 電池片技術(shù)生命周期。

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異質(zhì)結(jié):“增效+降本”潛力巨大,
是光伏未來顛覆性技術(shù)
3.1. HJT 電池:產(chǎn)業(yè)化臨近、規(guī)劃產(chǎn)能超 60GW,將取代 PERC 成為第 三代電池片技術(shù)
晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池(HJT)是在晶體硅上沉積非晶硅薄膜,它綜合了晶體硅電池 與薄膜電池的優(yōu)勢,具有轉(zhuǎn)換效率高、工藝溫度低、穩(wěn)定性高、衰減率低、雙面發(fā) 電等優(yōu)點(diǎn),技術(shù)具有顛覆性。
對比 PERC 電池,HJT 潛力巨大,將成為第三代電池片技術(shù)主流。據(jù)我們綜合測算, HJT 在 25 年全生命周期綜合發(fā)電量較 PERC 高 15%-20%。
1) 轉(zhuǎn)換效率更優(yōu):HJT 效率潛力超 28%,遠(yuǎn)高 PERC 電池。受 P 型單晶電池自身材 料的限制,PERC 電池轉(zhuǎn)換效率已接近天花板,而 HJT 最高轉(zhuǎn)換效率已超 26%(日 本 Kaneka 曾創(chuàng) 26.63%,國內(nèi)最高為漢能的 25.1%),長期有望超 28%,效率優(yōu) 勢明顯。

2) 工藝流程更簡化,降本空間更大:HJT 為低溫工藝,在硅片成本(利于薄片化 和減少熱損傷)和非硅成本(燃料能源節(jié)約)上均更優(yōu)。同時,HJT 只需 4 道 工藝,相比 PERC(8 道工藝)和 TOPCon(9-12 道工藝)成本更低。
3) 光致衰減更低:HJT 電池 10 年衰減率小于 3%,25 年發(fā)電量下降僅為 8%,衰減 速度遠(yuǎn)低于 PERC 及 TOPCon 電池。
4) 低溫系數(shù)、穩(wěn)定性高:在 82 攝氏度環(huán)境下,HJT 光電轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)組件高出 13%。
5) 雙面率更高:HJT 為雙面對稱結(jié)構(gòu),雙面率有望提升至 93-98%(PERC 和 TOPCon 均在 80%附近,但很難再提升),可獲得 10%以上的年發(fā)電量增益。
回顧歷史:異質(zhì)結(jié)(HJT)電池最早由日本的三洋(Sanyo)公司于 1990 年研發(fā),專 利保護(hù)于 2010 年過期。在過去 30 年間,產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了萌芽期、實(shí)驗室階段、初步的 商業(yè)化階段和逐步的產(chǎn)業(yè)化階段。
據(jù)不完全統(tǒng)計,目前 HJT 國內(nèi)規(guī)劃產(chǎn)能超 60GW,新老電池片廠商均有開始布局。安 徽華晟(500MW 量產(chǎn)線)、明陽智能(5GW 規(guī)劃)、金剛玻璃(1.2GW 規(guī)劃)、愛康科技 (3.4GW 招標(biāo)規(guī)劃)、潤陽集團(tuán)(5GW 規(guī)劃)等已紛紛開始布局,歷史包袱較輕。傳 統(tǒng)電池片廠商中,通威(金堂 1GW 量產(chǎn)線)、晶澳、東方日升、阿特斯、天合光能等 也已相繼進(jìn)入,加速從 PERC 向 HJT 的轉(zhuǎn)型。
展望未來:預(yù)計 2020-2021 年將成為 HJT 投資元年,行業(yè)擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到 10-15GW。隨著設(shè)備國產(chǎn)化、銀漿和靶材成本的降低、以及轉(zhuǎn)換效率提升帶來的“增效+降本” 效益凸顯,2022 年行業(yè)將進(jìn)入快速爆發(fā)階段、擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模有望達(dá) 30GW 以上。
3.2. HJT 設(shè)備:多技術(shù)路線“百花齊放”,國產(chǎn)設(shè)備廠將強(qiáng)力推動產(chǎn)業(yè)化 進(jìn)程
HJT 4 大工藝步驟:制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO 制備、電極制備,對應(yīng)的設(shè)備 分別為清洗制絨設(shè)備、PECVD 設(shè)備、PVD/RPD 設(shè)備、絲網(wǎng)印刷設(shè)備,在設(shè)備投資額占 比分別約 10%、50%、25%和 15%。

1)制絨設(shè)備:主要是利用化學(xué)制劑對硅片進(jìn)行清洗和表面結(jié)構(gòu)化,核心設(shè)備是濕式化 學(xué)清洗設(shè)備。
主要廠商:日本 YAC、德國 Singulus、德國 RENA。捷佳偉創(chuàng)的清洗設(shè)備已完成樣 機(jī)并交付。
2) PECVD(非晶硅薄膜沉積):該步驟取代了傳統(tǒng) PERC 工藝中的擴(kuò)散工藝,是構(gòu)造異 質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,難度、壁壘最高,價值占到全部設(shè)備的 50%,為異質(zhì)結(jié)設(shè)備的核 心。從技術(shù)路徑上:板式 PECVD 是目前主流,管式 PECVD、Cat-CVD 具潛力。國外廠商 包括:梅耶博格(已不對外提供)、應(yīng)用材料等。國內(nèi)廠商包括:邁為股份、金辰 股份、捷佳偉創(chuàng)、理想能源、鈞石能源等。
板式 PECVD:將多片硅片放置在一個石墨或碳纖維支架上,放入一個金屬的沉積 腔室中,腔室中有平板型的電極,與樣品支架形成一個放電回路,在腔室中的工 藝氣體在兩個極板之間的交流電長的作用下在空間形成等離子體,分解 SiH4 中的 Si 和 H,以及 NH3 中的 N 形成 SiNx 沉積到硅表面。優(yōu)勢:技術(shù)最成熟,易實(shí)現(xiàn)大 面積均勻性,材料缺陷態(tài)密度低。
管式 PECVD:使用像擴(kuò)散爐管一樣的石英管作為沉積腔室,使用電阻爐作為加熱 體,將一個可以放置多篇硅片的石墨舟插進(jìn)石英管中進(jìn)行沉積。優(yōu)勢:相比板式 PECVD,成本端有更大的下降空間。
CAT-CVD:源氣體分子在真空室中通過加熱的催化劑進(jìn)行催化裂化反應(yīng)分解,并將 裂解的物質(zhì)輸送到基材上形成薄膜。優(yōu)勢:相比傳統(tǒng) PECVD,轉(zhuǎn)換效率提升潛力 大,對于源氣體的利用率在 80%以上。且 Cat-CVD 理論上可在熱絲兩側(cè)同時沉積, 生產(chǎn)速度更快。

3)TCO 薄膜設(shè)備-PVD/RPD:技術(shù)壁壘低于 PECVD,主要包括 RPD 和 PVD 兩種的技術(shù) 路徑設(shè)備。目前主流技術(shù)路線是用 PVD(物理氣相沉淀),相較于 PVD,RPD 的效率和 質(zhì)量更高,但是受制于日本住友公司對設(shè)備和靶材的壟斷,成本較高。
國外廠商包括:瑞士 Meyerburger、德國 Vonardenne、德國 Singulus、日本住 友等。
國內(nèi)廠商包括:邁為股份 PVD(MUP8K)設(shè)備已達(dá)到 8000 片/小時產(chǎn)能。捷佳偉 創(chuàng)通過與日本住友合作也具備了 RPD 設(shè)備的供應(yīng)能力,工藝成熟,并推出了 PAR (RPD+PVD)二合一設(shè)備、在轉(zhuǎn)換效率和成本端取得平衡。鈞石能源、理想萬里 暉均有 PVD 設(shè)備布局。
4)絲網(wǎng)印刷機(jī):包括絲網(wǎng)印刷(包括絲網(wǎng)印刷機(jī),燒結(jié)爐,分選機(jī))和電鍍銅電極 兩種技術(shù)路線,目前以絲網(wǎng)印刷為主流。電鍍銅電極相較而言更便宜,但是工序較 多、工藝復(fù)雜、有廢水處理難等問題,目前參與廠商較少。
國外廠商包括 Baccini(AMAT 的子公司)等。
國內(nèi)廠商:邁為股份占主導(dǎo)地位,捷佳偉創(chuàng)、金辰股份也推出了相關(guān)產(chǎn)品。
目前,HJT 設(shè)備 4 大環(huán)節(jié)均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。國內(nèi)電池設(shè)備廠商(邁為、捷佳、金辰、 鈞石、理想)已紛紛在 HJT 不同工序環(huán)節(jié)布局,實(shí)現(xiàn)小批量訂單銷售,推動 HJT 電 池行業(yè)加速前進(jìn)。
HJT 技術(shù)壁壘高、成本優(yōu)化空間大,只有將設(shè)備做到極致的企業(yè)能最終勝出。行業(yè)可 能類似 PERC 時代,形成 2-3 家寡頭壟斷的競爭格局。
3.3. 展望未來:成本降低是核心!預(yù)計 2022 年將具備產(chǎn)業(yè)化性價比、行 業(yè)將爆發(fā)
電池片核心看單 W 成本:我們預(yù)計各項成本均有望在未來下滑,預(yù)計到 2022 年 HJT 將達(dá)到與 PERC 旗鼓相當(dāng)?shù)某杀緟^(qū)間。4 大降本方向分別為:
1) 硅片:目前 N 型硅片對比 P 型具有約 8%左右的溢價空間,未來有望通過 2 方面降本。
HJT 為低溫工藝,利于硅片的薄片化(從 170um 降低至 120-130um)。預(yù)計硅片 每減薄 20um 價格可下降 10-15%,對應(yīng)組件價格降低 5-6 分/瓦。
隨著未來 N 型硅片需求起量,規(guī)模效應(yīng)將縮小 N 型與 P 型硅片之間的溢價空間。
2) 設(shè)備折舊:隨著國產(chǎn)設(shè)備的“降本+提效”,目前 4-5 億/GW 的設(shè)備投資額仍有較大的 降本空間。
3) 漿料:HJT 需使用低溫銀漿,目前主要依賴進(jìn)口,有望通過 4 大方向降本。
無主柵、多主柵技術(shù)在 HJT 電池、組件上的應(yīng)用,使得銀漿的耗量快速減少。
“銀包銅技術(shù)”商業(yè)化量產(chǎn),將降低銀漿耗量 30%。
通過對串焊設(shè)備精度的提升,減小銀漿主柵上焊接點(diǎn)的大小(銀漿主柵上耗銀 量較高的部分),從而節(jié)省主柵上的銀漿耗量。
國產(chǎn)低溫銀漿起量(常州聚和、蘇州晶銀、浙江凱盈等),打破日本壟斷,相比 高溫漿料的溢價將大幅消失。
4) 靶材:目前主要被日本住友壟斷,未來將通過提升靶材利用率、規(guī)模化回收、背面 AZO 替代和國產(chǎn)化(廣東先導(dǎo)、壹納光電等)降本等方式解決。
據(jù)測算,對比 PERC 電池目前約 7 毛/瓦的不含稅總成本,HJT 電池仍有 2 毛/W 的成 本劣勢。預(yù)計隨著設(shè)備廠商的技術(shù)進(jìn)步(如轉(zhuǎn)換效率和節(jié)拍的提升)、銀漿、靶材的 國產(chǎn)化(已有多家國產(chǎn)廠家布局)、硅片的薄片化(N 型硅片厚度降至 120-130μm), 將共同推動 HJT 技術(shù)的真實(shí)降本,使得經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步凸顯,預(yù)計到 2022 年 HJT 將達(dá) 到與 PERC 旗鼓相當(dāng)?shù)某杀緟^(qū)間。
伴隨 HJT 電池產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)性逐步接近、超越 PERC 電池,預(yù)計 2021 年將有 10-15GW 的 HJT 擴(kuò)產(chǎn)潮,2022 年將迎來 30GW 以上擴(kuò)產(chǎn)潮,產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)入加速期。
3.4. 市場空間:預(yù)計 2025 年 HJT 設(shè)備市場空間超 400 億,龍頭企業(yè)市值 將超千億
我們對 2020-2025 年 HJT 市場空間進(jìn)行測算,假設(shè):
1) 全球電池片產(chǎn)量從 168GW 增長至 490GW,CAGR=24%,產(chǎn)能利用率為 75%,產(chǎn)能從 224GW 增長至 653GW。(2019 年全球電池片產(chǎn)量為 140GW,yoy+23%,產(chǎn)能利用率 為 66%);
2) 未來 5 年 HJT 在行業(yè)滲透率從 3%提升至 55%;
3) 設(shè)備投資額從 5 億,以 15-20%的年降幅下降至 2.5 億元。
測算得出,2025 年 HJT 設(shè)備市場空間有望達(dá) 419 億元,2020-2025 年 CAGR 達(dá) 80%,其中 PECVD 設(shè)備規(guī)模達(dá) 210 億元,市場將迎來爆發(fā)式增長。
通用設(shè)備行業(yè)具有較強(qiáng)的“先發(fā)優(yōu)勢”特征,在技術(shù)未成熟的初期,設(shè)備公司需要與 下游客戶進(jìn)行不斷的工藝磨合、驗證。雖然前期成本較高,但一旦驗證通過,將拿下 絕大多份額,且不容易被其他競爭對手所替代。
對比 PERC 工藝,由于 HJT 單工藝步驟難度較大(更偏向于半導(dǎo)體工藝)、前期研發(fā)投 入成本更高,當(dāng)行業(yè)進(jìn)入成熟期,我們預(yù)計會類似半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)(應(yīng)用材料+泛林半 導(dǎo)體),由 2-3 家占據(jù) 90%以上市場份額。
我們對 2025 年 HJT 設(shè)備 400 億市場空間,進(jìn)行合理市值空間測算:
1) 假設(shè) HJT 設(shè)備凈利率 20%(參考捷佳 PERC 設(shè)備在 2017-2018 年左右的盈利表現(xiàn), 40%毛利率,20%凈利率,HJT 設(shè)備技術(shù)壁壘較 PERC 更高,盈利能力預(yù)計不弱于 PERC 設(shè)備),對應(yīng)約 80 億利潤;
2) 給與設(shè)備行業(yè) 25 倍 PE 估值(邁為、捷佳上市以來 PE TTM 基本在 30-35 倍 PE 以 上),對應(yīng)支撐 2000 億市值。
3) 基于設(shè)備行業(yè)集中度較高的特征(通常 2-3 家占據(jù) 90%以上市場份額),假設(shè)行業(yè) 基本面沒有大的變化,市場將有望誕生千億市值公司!
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TOPCon:后 PERC 時代的延伸技術(shù),
有望接力放量
4.1. PERC 電池效率瓶頸將至,TOPCON 將迎存量市場升級需求
TOPCon 太陽能電池-Tunnel Oxide Passivated ContactPassi 是一種使用超薄氧化 層作為鈍化層結(jié)構(gòu)的太陽能電池。由德國 Fraunhofer 研究所的 Frank Feldmann 博 士在 2013 年稱的電池概念,近 2 年開始逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
TOPCon 原理:在電池的背面制備一層超薄的隧穿氧化層和高摻雜的多晶硅薄層。兩 者共同形成的鈍化接觸結(jié)構(gòu),為硅片的背面提供了良好的表面鈍化。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進(jìn)入多晶硅層時租到少子空穴復(fù)合,進(jìn)而電子在多晶硅層橫向傳 輸被金屬收集,從而降低了金屬接觸復(fù)合電流,提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCon 結(jié)構(gòu):電池基板以 N 型為主,使用一層超薄的氧化層和摻雜的薄膜硅鈍化電 池的背面。背面氧化層厚度為 1.4nm,采用濕法化學(xué)生長,隨后在氧化層上,沉積 20nm 摻磷的非晶硅,之后經(jīng)過退火重結(jié)晶加強(qiáng)鈍化效果。
TOPCON 將為 PERC 打開天花板。從未來 2-3 年的維度來看,因存量 PERC 電池體量較 大(2021 年底 PERC 產(chǎn)能將超 300GW)、且絕大多為近 2 年新上產(chǎn)能,有較強(qiáng)的升級 需求,疊加 HJT 設(shè)備投資短期不具備性價比等因素。存量電池片廠商將更優(yōu)先選擇 通過對原有 PERC 工藝進(jìn)行技術(shù)升級(即升級 TOPCON),來提升電池的轉(zhuǎn)換效率。
TOPCon 幾大核心優(yōu)勢:
1) 兼容性:與傳統(tǒng) PERC 電池產(chǎn)線具有兼容性,可直接升級。由于 TOPCon 電池和 PERC 電池的制作工藝流程相似,因此大部分設(shè)備可以和 PERC 產(chǎn)線共用,只需增加硼擴(kuò)散 設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備和去繞鍍環(huán)節(jié)清洗設(shè)備。
2) 轉(zhuǎn)換效率:提升潛力遠(yuǎn)高于PERC電池。據(jù)知名太陽能研究所ISFH分析,理論上TOPCon 電池的效率極限遠(yuǎn)高于 P 型 PERC 電池(TOPCON 極限達(dá)到 28%以上),具有更高的提 升潛力。就目前量產(chǎn)效率而言,TOPCon 電池的量產(chǎn)效率已提升至 24%附近,而 PERC 電池的量產(chǎn)效率在 23.5%以內(nèi)。
3) 設(shè)備投資額:有望持續(xù)降低,性價比凸顯。由于與 PERC 產(chǎn)線兼容,TOPCon 單 GW 設(shè) 備投資額較 PERC 僅增加 20-30%。隨著核心設(shè)備的 LPCVD 國產(chǎn)化,TOPCon 設(shè)備投資 額已下降至目前的 2.1-2.3 億元/GW(相當(dāng)于基于 PERC 老產(chǎn)線,增加 5000-7000 萬 投資),性價比逐步凸顯。
目前 PERC 產(chǎn)線擴(kuò)張即將進(jìn)入尾聲,而 HJT 技術(shù)仍存在設(shè)備成本較高的問題(單 GW 投資成本為 4-5 億元左右)。
據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國內(nèi) PERC+/TOPCon 電池計劃產(chǎn)能已達(dá) 75GW。
4.2. TOPCon 多技術(shù)路徑并存,2022-2024 年迎行業(yè)爆發(fā)期
在 TOPCon 核心的薄膜沉積工藝設(shè)備中,LPCVD 為目前市場主流。我們判斷,未來管 式 PECVD 可能成為行業(yè)趨勢,ALPVD 具一定潛力。
1) LPCVD:可一站式完成隧穿氧化層和 poly 層的制備。熱氧和淀積 poly 層兩個工藝二 合一能夠大幅提高產(chǎn)能,降低設(shè)備成本。熱氧工藝完成后在低壓狀態(tài)下進(jìn)行淀積 poly 層,除節(jié)約時間外,更重要的是能夠?qū)Τ⊙趸鑼悠鸬奖Wo(hù)作用,一方面使氧化 層不會在出舟過程中被進(jìn)一步氧化,失去隧穿效應(yīng);另一方面氧化層也不會在空氣 中被污染。優(yōu)勢:相比 PECVD 和 ALPVD 技術(shù)較為成熟,可靠性高,厚度均勻性好。
2) 管式 PECVD:在一定溫度下,通過高壓放電(通常在反應(yīng)爐周圍施加混合頻率的 RF 電 磁場),使得原材料其它發(fā)生電離,產(chǎn)生自由電子、等離子體、中性粒子混合態(tài)。多 種粒子混合態(tài)中,電離導(dǎo)致化學(xué)基團(tuán)活性增強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)所需要的環(huán)境溫度降低;同時電離導(dǎo)致粒子密度增加,各種離子之間的碰撞概率增加,從而也促進(jìn)氣體的反 應(yīng)以及薄膜沉積。優(yōu)勢:沉積速度快、沉積溫度低(200℃),相比 LPCVD 成本更低。
3) PEALD:是一種化學(xué)氣相沉積技術(shù),最初被用于生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的結(jié)緣體和薄膜電致發(fā) 光顯示器的硫化鋅發(fā)光層??梢詫⑽镔|(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的 方法。優(yōu)勢:相比 LPCVD 和 PECVD 穩(wěn)定性、適用性高。
目前,在 TOPCon 設(shè)備領(lǐng)域布局的主要企業(yè)包括:金辰股份、捷佳偉創(chuàng)、拉普拉斯、 江蘇微導(dǎo)等,多技術(shù)路徑廠家并存。
金辰股份:管式 PECVD 布局領(lǐng)先,以累計獲 3 家客戶導(dǎo)入。
1) 繼 6 月 SNEC 光伏展后,公司管式 PECVD 技術(shù)獲重要客戶晶科引入,標(biāo)志著公司 TOPCon 技術(shù)獲市場進(jìn)一步驗證。目前,晶科已具備 GW 級 TOPCon 量產(chǎn)布局,量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率 達(dá) 24.5%。5 月底,晶科 TOPCon 研發(fā)效率達(dá) 25.25%,創(chuàng)下大面積 N 型單晶鈍化接觸 電池效率世界紀(jì)錄。
2) 此前,公司 TOPCon 技術(shù)已導(dǎo)入晶澳、東方日升 2 家客戶。東方日升平均效率已≥24%+ (經(jīng)過半年時間),晶澳已進(jìn)入中試提效階段(經(jīng)過一年半時間)。
3) 2019 年起,公司與中科院寧波材料所合作研發(fā) TOPCon,目前已實(shí)現(xiàn)管式 PECVD 設(shè)備、 “超薄氧化硅+原位摻雜非晶硅”核心材料制備,在抑制非晶硅爆膜、防止電場導(dǎo)通 等取得重大突破。
捷佳偉創(chuàng):具 TOPCon 整線設(shè)備供應(yīng)能力,在行業(yè)保持技術(shù)領(lǐng)先地位。
1) 公司核心布局 LPCVD,設(shè)備性能已達(dá)到海外領(lǐng)先水平。公司持續(xù)研發(fā) LPCVD 硼擴(kuò)散 等設(shè)備,自主研發(fā)的 LD-320 型號已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)(適用于 156 尺寸),針對 TOPCon 電池 的大口徑 LD-420 型 LPCVD 設(shè)備樣機(jī)已完成裝配,處于調(diào)試階段。
2) 同時,公司已布局管式 PECVD 技術(shù)進(jìn)行 TOPCon 電池的摻雜和隧穿層制備,目前進(jìn)展 較好,有望解決 LPCVD 設(shè)備鍍膜產(chǎn)生的繞鍍問題。
3) 截至 2021 年 2 月 22 日,公司 PERC+/TOPCon 在手訂單達(dá) 0.75 億元。因 TOPCON 設(shè)備 的下游客戶與 PERC 設(shè)備基本重合,公司作為傳統(tǒng) PERC 設(shè)備龍頭,我們預(yù)計有望占 據(jù)較大的市場份額。
深圳拉普拉斯:覆蓋 TOPCon 全工藝流程設(shè)備,LPCVD 設(shè)備布局領(lǐng)先。主要產(chǎn)品線包 括:
1) 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜系統(tǒng) PECVDTwinLPE430/10:可應(yīng)用于各種高效電池 AlOx 和 SiNx 生長工藝,為各類太陽能電池生產(chǎn)和研發(fā)的核心工藝設(shè)備。
2) 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積水平鍍膜系統(tǒng) PECVDVEGALVG400/0X:可應(yīng)用于各種高效電 池 AlOx 和 SiNx 生長工藝,為各類太陽能電池生產(chǎn)和研發(fā)的核心工藝設(shè)備。
3) 低壓水平化學(xué)氣相沉積鍍膜系統(tǒng) LPCVDLLP370/05:可應(yīng)用于 N-TOPCon 電池的隧穿 氧化層與非晶硅生長工藝,為下一代高效 N-TOPCon 電池的核心工藝設(shè)備。
4) 低壓水平硼擴(kuò)散系統(tǒng) LRB370/05:可應(yīng)用于 P 型摻雜,N-PERT 和 N-TOPCon 電池的 P 型發(fā)射極工藝,為下一代高效 N-TOPCon 太陽能電池的核心工藝設(shè)備。
江蘇微導(dǎo):采用適用于 TOPCon 技術(shù)的 ALD 設(shè)備,已進(jìn)入量產(chǎn)階段
1) 夸父系列原子層沉積鍍膜系統(tǒng)(ALD):采用自主知識產(chǎn)權(quán)的反應(yīng)腔體設(shè)計和先進(jìn)的 薄膜沉積技術(shù),確保為晶硅太陽能電池表面鈍化提供高質(zhì)量超薄三氧化二鋁鈍化膜。產(chǎn)能為 4000(片/小時,10nm)
2) 后羿系列板式化學(xué)氣相沉積/原子層沉積鍍膜系統(tǒng):微導(dǎo) HY4000 系統(tǒng)結(jié)合了空間 CVD 和 ALD 技術(shù)和專有的上下料自動化可進(jìn)行自動在線三氧化二鋁薄膜鈍化層工藝。專 用于大批量生產(chǎn)單面鈍化層,后羿系統(tǒng)可提供高質(zhì)量的鈍化膜和低生產(chǎn)成本。產(chǎn)能 為 4000(片/小時,10nm)
3) 以上兩種工藝設(shè)備均用于鍍膜步驟中的生成三氧化二鋁鈍化薄膜層工藝,可顯著提 高良率降低成本。
TOPCon 核心市場需求在于 PERC 存量市場的升級,我們對 2020-2025 年 TOPCon 產(chǎn)能 進(jìn)行進(jìn)一步測算。

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