光伏设备行业专题报告：国产设备厂商深度参与PERC并助推HIT发展-20190429-国泰君安-23页.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2019.04.29 国产设备厂商深度参与国产设备厂商深度参与 PERC 并助推并助推 HIT 发展发展 光伏设备行业专题报告光伏设备行业专题报告 韦钰（分析师）韦钰（分析师）黄琨（分析师）黄琨（分析师）021-38032029 021-38674935 证书编号 S0880519010002 S0880513080005 本报告导读：本报告导读：光伏是目前我国新兴产业中为数不多的具有全球竞争力的细分领域，国内的装备企业通过不断创新降低光伏发电成本，助推全球电池片行业的进步。光伏是目前我国新兴产业中为数不多的具有全球竞争力的细分领域，国内的装备企业通过不断创新降低光伏发电成本，助推全球电池片行业的进步。摘要：摘要：结论：结论：国内的光伏产业几经曲折，目前已经形成成熟且有竞争力的光伏产业链，成为我国为数不多的、可同步参与国际竞争并在产业化方面取得领先优势的新兴产业之一。光伏设备企业深度参与当下的 PERC 高效电池片投资浪潮，并有望推动下一阶段国内 HIT 电池的发展。重点推荐：捷佳伟创、迈为股份、先导智能。国内光伏产业达到世界领先，电池片环节持续降本增效提升竞争力：国内光伏产业达到世界领先，电池片环节持续降本增效提升竞争力：从产业规模看，2007 年起国内光伏各环节产业规模连续多年保持世界第一。多晶硅/硅片/电池片/组件等在全球的产量占比分别达到 58%、85%、70%、70%；从技术水平看，我国光伏产业化技术处于全球先进水平，前沿技术也开始加速布局。而光伏设备企业与光伏制造企业相互扶持，在发展清洁能源的大背景下，依旧有较为广阔的成长空间；电池片的光电转换效率是太阳能发电系统技术水平的关键指标，关键技术工艺水平不断提升，促进电池片转换效率持续增加。我们参考全球和国内权威机构的统计，判断下一阶段 PERC 和 HIT 电池的发展最值得重点关注。PERC 正当时，PECVD/ALD 各有优势PERC 正当时，PECVD/ALD 各有优势：在晶硅太阳能电池的制造历史中，科学家们采用了许多措施来提高太阳能电池的光电转换效率。综合考虑转换效率、投资成本、量产稳定性等因素，PERC 电池是当下最佳选择。2019年全球 PERC 电池产能将突破 120GW；PERC 电池相对于传统电池产线需要额外增加钝化膜沉积设备和开槽设备。其中钝化膜沉积可选择 ALD 或PECVD。相比之下，ALD 成膜质量好，TMA 消耗少，PECVD 二合一成本低；在 PECVD 领域，目前梅耶博格领先，国产厂商捷佳伟创、丰盛装备开始加速突破。在 ALD 领域，国产厂商江苏微导和理想能源处于领先地位。HIT 就在街角，设备企业迎来发展新时机：HIT 就在街角，设备企业迎来发展新时机：展望未来，HIT 电池最具有长期潜力，但短期发展有一定瓶颈。未来 HIT 电池的发展依赖银浆、靶材等关键材料及生产设备等成本的降低；目前多家企业已有 HIT 产能规划，其中国内厂商更为积极。随着各环节成本的降低、产能释放后规模效应的提升，HIT 产业化脚步会越来越近；与 PERC 生产工艺相比，HIT 生产工艺步骤更为简单，只需四个主要环节。但是这四个环节工艺难度大，且产线与传统电池不兼容，设备资产投资较大；目前在清洗制绒环节已有充分的国产设备方案。非晶硅镀膜、TCO 镀膜环节以国外供应为主，国内厂商正在加速研发。金属化环节已有国产设备厂商开始参与。风险因素：风险因素：行业政策变化风险、应收账款坏账风险 评级：评级：增持增持 上次评级：增持 细分行业评级 相关报告 专用设备制造业：国内存储芯片的设备供应链格局解析 2019.04.11 专用设备制造业：中微半导体完成科创板上市辅导，设备行业多点开花 2019.03.28 专用设备制造业：京东方OLED项目公告，国内设备商加速突破 2018.12.26 专用设备制造业：10 月用电量同比增长6.7%，煤价持续下行 2018.11.18 专用设备制造业：维信诺OLED项目公告，国内设备商加速突破 2018.10.23 行业深度研究行业深度研究专用设备制造业专用设备制造业 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 23 目目 录录 1.国内光伏产业达到世界领先，电池片环节持续降本增效提升竞争力 3 1.1.国内光伏产业整体处于世界领先水平.3 1.2.太阳能电池处于光伏行业中游，晶体硅电池为主流.3 1.2.1.太阳能电池处于光伏产业链的中游环节.3 1.2.2.晶体硅电池是当前太阳能电池的主流.4 1.3.关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率.5 1.3.1.电池片技术路线变化带来产品结构变化.5 1.3.2.重点关注 PERC 和 HIT 电池的进展.6 2.PERC 正当时，PECVD/ALD 各有优势.7 2.1.综合考虑效率和成本，PERC 电池是当下最佳选择.7 2.1.1.PERC 电池能够有效提升转换效率.7 2.1.2.PERC 电池的投资新增成本相对较低.8 2.1.3.2019 年全球 PERC 电池产能将突破 120GW.9 2.2.钝化膜沉积设备的具体分析：ALD vs PECVD.9 2.2.1.氧化铝是背面首选的钝化材料.9 2.2.2.沉积氧化铝可选择 ALD 或 PECVD.10 2.2.3.ALD 成膜质量好，TMA 消耗少，PECVD 二合一成本低 12 2.2.4.捷佳伟创：管式 PECVD 国产设备领先者，新推出二合一设备 13 2.2.5.江苏微导：管式 ALD 设备国产领先者.14 2.2.6.理想能源：板式 ALD 设备领导者.14 3.HIT 就在街角，设备企业迎来发展新时机.15 3.1.HIT 近在街角，2019 年或成为发展元年.15 3.1.1.HIT 电池具有长期潜力，但短期发展有一定瓶颈.15 3.1.2.HIT 电池的发展依赖关键材料及设备等成本的降低.16 3.1.3.多家企业已有 HIT 产能规划，国内厂商更为积极.17 3.2.设备将进一步趋向多元化和国产化.18 3.2.1.HIT 设备与 PERC 设备有明显区别.18 3.2.2.设备国产化有望推动 HIT 加速发展.19 3.2.3.未来三年，从 HIT 到 HIT+.20 4.结论及投资建议.21 5.风险因素.22 5.1.行业政策变化风险.22 5.2.应收账款坏账风险.22 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 23 1.国内光伏产业达到世界领先，电池片环节持续降本国内光伏产业达到世界领先，电池片环节持续降本增效提升竞争力增效提升竞争力 1.1.国内光伏产业整体处于世界领先水平国内光伏产业整体处于世界领先水平 回顾历史，自上世纪五十年代美国贝尔实验室三位科学家研制成功单晶硅电池以来，光伏电池技术经过不断改进与发展，目前已经形成一套完整而成熟的技术。随着全球可持续发展战略的实施，该技术得到了许多国家政府的大力支持，在全球范围内广泛使用。中国的光伏产业几经曲折，目前已经形成成熟且有竞争力的光伏产业链，成为我国为数不多的、可同步参与国际竞争并在产业化方面取得领先优势的新兴产业之一。从产业规模看，从产业规模看，2 2007007 年起国内光伏各环节产业规模连续多年保持世界第年起国内光伏各环节产业规模连续多年保持世界第一。一。根据中国光伏行业协会在 2019 年年会上发布的数据，2018 年，我国多晶硅产能超过 25 万吨，同比增长超过 3.3%，全球占比超 58%；硅片产量达到 109.2GW，同比增长 19.1%，全球占比超 85%；电池片产量约为87.2GW，同比增长 21.1%，全球占比近 70%；组件产量约 85.7GW，同比增长 14.3%，全球占比超 70%；光伏新增装机量超过 43GW，占比超 40%。图图 1 1：国内光伏各环节产业规模连续多年保持世界第一国内光伏各环节产业规模连续多年保持世界第一 数据来源：中国光伏行业协会、国泰君安证券研究 从技术水平看，我国光伏产业化技术处于全球先进水平，前沿技术也开从技术水平看，我国光伏产业化技术处于全球先进水平，前沿技术也开始加速布局。始加速布局。一方面，以晶科、隆基为代表的国产厂商持续打破 P 型单晶 PERC 电池转换效率记录；另一方面，包括阿特斯、中来、钧石等在内的国产厂商持续布局 TOPcon、HIT 等前沿高效电池技术。国内的光伏企业在全球近 20 个国际或地区建厂，产品出口至全球近 200 个国家或地区。我们认为，产业链的进步离不开设备企业的努力。国内的光伏设备企业与光伏制造企业相互扶持，在发展清洁能源的大背景下，依旧有较为广阔的成长空间。1.2.太阳能电池处于太阳能电池处于光伏光伏行业中游，行业中游，晶体硅电池为主流晶体硅电池为主流 1.2.1.太阳能电池处于光伏产业链的中游环节太阳能电池处于光伏产业链的中游环节 太阳能光伏发电是太阳能发电的重要分支，主要是指利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能，而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换。简单来说，太阳光照在半导体 p-n 结上，形成 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 23 新的空穴-电子对，在 p-n 结内建电场的作用下，光生空穴流向 p 区，光生电子流向 n 区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。从流程上看，在整个太阳能光伏发电产业链中，一共包括硅料、铸锭/硅棒、硅片、电池片、电池组件、光伏应用系统等 6 个环节。其中上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。从全球范围来看，产业链 6 个环节所涉及企业数量依次大幅增加，光伏市场产业链呈金字塔形结构。1.2.2.晶体硅电池是当前太阳能电池的主流晶体硅电池是当前太阳能电池的主流 按照光伏电池片的材质，太阳能电池大致可以分为两类，一类是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；另一类是薄膜太阳能电池，主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓硒太阳能电池等。目前，以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品，所占的比例在 80%以上。图图 2 2：太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理 数据来源：国泰君安证券研究、太阳能电池的结构和基本原理 图图 3 3：太阳能电池处于光伏产业链的中间环节：太阳能电池处于光伏产业链的中间环节 数据来源：捷佳伟创招股说明书、国泰君安证券研究 正面电极（-）减反射膜N-型层(P+)P-型层(B-)背面电极（+）光电流太阳光晶体硅原料硅片/硅棒/硅锭光伏电池光伏组件光伏系统应用产品上游中游下游冶金级工业硅太阳能级多晶硅材料硅矿单晶硅棒多晶硅锭单晶硅片多晶硅片单晶硅电池多晶硅电池光伏电池组件光伏发电系统光伏应用产品 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 23 图图 4 4：晶体硅太阳能电池是主流产品，占比：晶体硅太阳能电池是主流产品，占比 8 80 0%以上以上 数据来源：国泰君安证券研究 1.3.关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率 1.3.1.电池片技术路线变化带来产品结构变化电池片技术路线变化带来产品结构变化 在晶体硅太阳能发电系统中，实现光电转换的最核心步骤之一是将晶体硅加工成实现光电转换的电池片的工序，因而电池片的光电转换效率也成为了体现晶体硅太阳能发电系统技术水平的关键指标。图图 5 5：单晶硅电池近年来发展最：单晶硅电池近年来发展最稳稳，H HITIT 电池电池这两年发展最快这两年发展最快 数据来源：NERL 根据 NREL 对于各类电池转换效率的统计（2019 年 4 月 11 日的数据，best-research-cell-efficiencies），近年来以 PERC 等技术为代表的单晶硅电池转换效率提升最为稳定（上图蓝色实心方格），最新的转换效率达到了 26.1%，因而在这两年得到了大规模推广，成为最主流的高太阳能光伏电池晶硅太阳能电池（80%+）单晶硅电池P型单晶电池PERC P型电池（转换效率21.8%）常规工艺P型电池（转化效率20.4%）N型单晶电池IBC N型电池（小批量24.7%）HJT N型电池（小批量23.0%）PERT N型电池多晶硅电池PERC 多晶电池（转换效率20.3%）多晶黑硅（转换效率19%）常规工艺多晶硅电池（转换效率18.7%）薄膜太阳能电池硅基薄膜电池化合物半导体薄膜电池其他新型电池 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 23 效电池片发展方向。而异质结电池 HIT（上图蓝色实心圆圈）自 2001年后异军突起，转换效率提升迅速，在 2016 年就达到了 26.7%的转换效率，因而可能是下一阶段行业发展的可能方向。1.3.2.重点关注重点关注 PERC 和和 HIT 电池的进展电池的进展 我们参考全球和国内权威机构的统计，判断我们参考全球和国内权威机构的统计，判断 P PERCERC 和和 H HITIT 电池最值得重电池最值得重点关注。点关注。一方面，根据彭博新能源财经发布的2018 PV Manufacturing Overview：From Polysilicon to Module预测，从 2018-2021 年，判断全球 P 型单晶 PERC/PERL、P 型多晶 PERC 电池片占比将呈现快速增长趋势，挤占传统的 P 型单多晶铝背场 Al-BSF 电池份额。同时，N 型单晶异质结 HIT 和 N 型单晶 PERT 也将取得一定增长。另一方面，根据中国光伏行业协会 2019 年初发布的 中国光伏产业发展路线图，2018-2021年，判断国内 PERC+N 型 PERT 电池占比将从 38.5%提升至 75.8%，成为光伏电池片的主流，而传统 BSF 电池占比将从 60.0%降低至 17.3%，逐渐被高效电池替代。除此之外，N 型异质结 HIT+背接触 IBC 电池占比也将缓步提升。因此，我们下文将针对 PERC 和 HIT 两大类电池做详细剖析，探寻这两类电池的发展给设备企业带来的机会。我们重点想探讨以下几点问题：1）PERC 电池的背钝化技术中，ALD 和 PECVD 的路线选择带来哪些投资机会？2）HIT 电池发展有多快？核心发展阻碍与提升方向在哪里？3）HIT 电池给设备企业带来哪些发展机会？图图 6 6：全球范围内，全球范围内，PERC/PERLPERC/PERL/PERTPERT 占比快速增长占比快速增长 图图 7 7：国内市场中，国内市场中，P PERCERC/PERTPERT 电池占比快速增长电池占比快速增长 数据来源：Bloomberg、国泰君安证券研究 数据来源：CPIA N型单晶IBCN型单晶HITN型单晶PERTP型单晶PERC/PERLP型单晶Al-BSFP型多晶PERCP型多晶Al-BSF高低转换效率 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 23 2.PERC 正当时，正当时，PECVD/ALD 各有优势各有优势 2.1.综合考虑效率和成本，综合考虑效率和成本，P PERCERC 电池是电池是当下当下最佳选择最佳选择 2.1.1.PERC 电池能够有效电池能够有效提升转换效率提升转换效率 一般来说，制约太阳能电池转换效率提升的因素主要有两类，一类是光学损失、一类是电学损失。其中光学损失包括主要包括电池前表面反射损失、接触栅极的阴影损失以及长波段的非吸收损失；电学损失主要包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的体电阻以及金属-半导体接触(欧姆接触)电阻损失。图图 8 8：制约转换效率制约转换效率提升提升的因素主要有光学损失的因素主要有光学损失和和电学损失电学损失 数据来源：国泰君安证券研究 因此，在晶硅太阳能电池的制造历史中，科学家们采用了许多措施来提高太阳能电池的光电转换效率，主要的路线有：1）降低光电子的表面复合，如降低表面态等；2）降低入射光的表面反射，用多种太阳光减反射技术，如沉积减反射层、硅片表面织构技术、局部背表面场技术，最大限度地减少太阳光在硅表面的反射；3）电极低接触电阻和集成受光技术，如激光刻槽埋栅技术和表面浓度扩散技术，使电极接触电阻低和增加硅表面受光面积；4）降低 P-N 结的结深和漏电；5）采用高效廉价光电转换材料等。在以上所有的解决路线中，综合考虑转换效率在以上所有的解决路线中，综合考虑转换效率、投资成本投资成本、量产稳定性、量产稳定性等因素等因素，P PERCERC 电池脱颖而出。电池脱颖而出。具体而言，由于传统的 Al-BSF 电池背面金属铝膜层中的复合速度无法降至 200cm/s 以下，因此到达铝背层的红外辐射光只有 60-70%能被反射，产生较多光电损失；而钝化发射极和背面电池（PERC）通过在电池背面附上介质钝化层，可大大减少这种光电损失、增加光吸收几率、显著降低背表面复合电流密度，且具有成本较低、与现有电池生产线相容性高的优点，因此成为了高效太阳能电池的主流方向。制约转换效率提升的因素光学损失反射损失短波损失透射损失电学损失（光生空穴-电子对在各区的复合）表面复合（前表面和后表面）材料复合 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 23 2.1.2.PERC 电池的投资新增成本相对较低电池的投资新增成本相对较低 PERC 技术全称是发射极及背面钝化电池技术（Passivated Emitter Rear Cell），是晶硅电池领域最为可行的技术升级方案之一，仅需要增加两台额外的设备（氧化铝沉积和激光设备）就可以对原有的常规生产线进行升级。此外，基于湿式化学工作台的边缘隔离工序需要针对背面抛光稍做调整。由于 PERC 电池的投资具有较强的便捷与兼容性，自 2016 年起，全球范围内背面钝化（PERC）技术产业化进程明显加快。根据 Solarwit 等机构综合统计，2016、2017 年全球 PERC 产能分别达到 10-15GW、28.7-35.6GW。从下游厂商统计来看，我们认为到 2018 年底，全球 PERC 电池总产能达到预计达到了 65-70GW，而我国 PERC 电池产能预计达到了 50-55GW。判断到 2019 年底，我国 PERC 电池产能有望达到 80-85GW。图图 9 9：相比于传统工艺，：相比于传统工艺，P PERCERC 技术新增了氧化铝沉积和激光设备技术新增了氧化铝沉积和激光设备 数据来源：索比光伏网 表表 1 1:综合考虑效率和成本，综合考虑效率和成本，PERCPERC 电池是最佳选择电池是最佳选择 研发效率研发效率 量产效率量产效率 量产量产情况情况 CAPEX&CAPEX&成本分析成本分析 AIAI-BSFBSF（铝背场）（铝背场）多晶约 19.2%单晶约 20.5%多晶仍以 AI-BSF 为主，部分公司已升级为 PERC。湿法黑硅成主流 单晶将全面升级为 PERC PERCPERC 多晶约 20.6%单晶约 22%设备（ALD、PECVD 管式、板式）、LDSE、热氧技术成热 成本低于 AI-BSF，是当前兼具高效和低成本的最佳选择 TOPConTOPCon N 型 25.7%（Fraunhofer）P 型 26.1%（ISFH）22.5-23%部分公司开始中试/量产；工艺流程长，量产性待检验；更适合 N 型；设备投资较 PERC 增加 30-50%电池成本较 PERC 增加 10%HJTHJT（异质结）（异质结）25.6%（Panasonic）22.5-23.5%目前约 2.1GW 产能 目前国内外较多公司投入试产；设备投资是 PERC 的 2-3 倍 电池成本较 PERC 高 IBCIBC（背接触）（背接触）n.a.23-25%目前约 1.6GW 产能（SunPower&LG)设备投资和制造成本都非常高 HBCHBC（异质（异质结背接触）结背接触）26.6%（Kaneka)n.a.仍处于研发/中试（Kaneka)n.a.数据来源：Canadian Solar Inc、国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 23 2.1.3.2019 年年全球全球 PERC 电池产能电池产能将将突破突破 120GW 综合 Energy Trend、PV Infolink、国内光伏行业协会统计，2016 年底，全球的 PERC 电池产能还仅有 15GW，经过 2017-2019 年三年间的迅速发展，预期至 2019 年底全球的 PERC 电池产能将达到 120GW 左右。表表 2 2:综合考虑效率和成本，综合考虑效率和成本，PERCPERC 电池是最佳选择电池是最佳选择 全球总产能全球总产能 国内总产能国内总产能 国内国内 PERCPERC 产能产能 全球全球 PERCPERC 产能产能 20162016 年年 110.67 51 10.2-13.3 15 20172017 年年 125.9-146.99 72 25.0-28.9 30-35 20182018 年年 E E 142.8-167.96 90-95 50.0-54.0 65-70 20192019 年年 E E 156.2-198.74 120+80.0-85.0 110-120 数据来源：Energy Trend、PV Infolink、光伏行业协会、国泰君安证券研究 2.2.钝化膜沉积设备的具体分析钝化膜沉积设备的具体分析：A ALD LD vsvs PECVDPECVD 2.2.1.氧化铝氧化铝是背面是背面首选首选的的钝化材料钝化材料 上文提到，PERC 电池相对于传统电池产线需要额外增加钝化膜沉积设备和开槽设备（可采用激光或化学蚀刻方法）。本节先来讨论钝化膜沉积设备。在常规工艺电池的生产中，氮化硅是最为可靠的钝化材料，因为它有优秀的抗反射性，且能提供很好的场钝化效应，并能较好地弱化界面电子态。因此，说到背面钝化的理想材料，人们自然把目光锁定到氮化硅上。然而，虽然氮化硅已证明能够对电池正面进行化学钝化，但却不适用于电池背面。如果氮化硅应用于 P 型表面，由于固定正电荷密度极高（高达 1013/cm3)，会在膜下面形成一个反转层。如果该反转层与基层接触，就会导致寄生分流，引发额外短路电流密度损耗。因此，业界在评估了各种不同电介质用于背钝化的效果后，发现氧化铝最为符合所有要求。表表 3 3:在评估了不同电介质用于背钝化的效果后，发现氧化铝最符合所有要求在评估了不同电介质用于背钝化的效果后，发现氧化铝最符合所有要求 电介质电介质 使用晶使用晶硅类型硅类型 量产适用沉量产适用沉积工艺积工艺 后续工后续工序中的序中的稳定性稳定性 场效应场效应钝化质钝化质量量 化学化学钝化钝化质量质量 整体整体钝化钝化质量质量 加工加工费用费用 PERC PERC 应应用量产用量产情况情况 局限局限 氧化铝氧化铝 单晶 多晶 PECVD,ALD,APCVD,溅射 优 极优 优 极优 优 极优 新型材料，需使用昂贵前驱体 TMA 热生长热生长氧化硅氧化硅 单晶 高温热生长 可用*不可用 极优 极优 可用 可用 沉积极薄薄膜可行，但因自身钝化效果不充分，需外覆氧化铝和氮化硅叠层 氮氧化氮氧化硅硅 单晶 PECVD 极优 不可用 优 优 极优 优 金属化工序需要特别仔细优化，仅仅适用于单晶硅 碳化硅碳化硅 单晶 多晶 PECVD 优 不可用 优 不可用 极优 不可用 高密度固定正电荷形成反转层 非晶硅非晶硅 单晶 多晶 PECVD 可用*极优 极优 极优 极优 可用 不适用于一般加工环境，而低温加工可以获得极佳效率(例如 HIT)氮化硅氮化硅 单晶 多晶 PECVD 极优 不可用 优 不可用 极优 不可用 高密度固定正电荷形 数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 23 说明：*直接覆铝后环境温度高于 500 摄氏度时不稳定，需覆膜隔离；*高于 450 摄氏度时不稳定 除沉积氧化铝外，还需覆盖一层氮化硅膜层除沉积氧化铝外，还需覆盖一层氮化硅膜层。一方面，在实际生产过程中，无论使用何种材料和沉积方法，介质层都不能单独满足背面钝化的需要。因此需要在介质层表面覆上一层保护膜，使其与金属铝 BSF 浆料隔离；另一方面，综合考虑内反射作用的要求、前驱体费用、产量、机械强度、抗起泡度等因素，要求沉积的氧化铝膜的厚度必须足够薄，但又不能降低其光学性能。因此，最有效的解决方法就是沉积较薄的氧化铝膜，并同时覆以氮化硅膜层。用于沉积的方法可以选择同正面一样，都是 PECVD。2.2.2.沉积氧化铝可选择沉积氧化铝可选择 ALD 或或 PECVD 沉积氧化铝的量产可行方案可在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）与原子层沉积（ALD）之间选择。前者已在氮化硅沉积上久经考验，后者源自半导体工业。原则上，其他技术如溅射（Sputtering）和 APCVD 也可用于氧化铝的沉积，但市场上目前还没有基于这些技术且可用于光伏工业的量产设备。1 1）PECVDPECVD：梅耶博格领先，捷佳伟创、丰盛装备加速突破梅耶博格领先，捷佳伟创、丰盛装备加速突破 从逻辑上来说，沉积氧化铝和沉积氮化硅对于 PECVD 来说沉积原理并无变化，即在低压下用射频来分解前驱体，从而在反应室内的基片上形成沉积膜。然而截至 2018 年中，只有领先的 PECVD 供应商 Meyer Burger和 Centrotherm 成功实现了氧化铝沉积。国内的捷佳伟创与丰盛也正在做积极努力。相比于 ALD，PECVD 的优势是能够在同一设备中沉积氧化铝及封盖氮化硅，这意味着整个后钝化过程只需一次完成。和氮化硅沉积系统一样，PECVD 作为氧化铝沉积系统也分为两类直接等离子系统和远程等离子系统。前者的代表厂商有 Semco、Singulus、Centrotherm、丰盛和捷佳伟创。在直接等离子系统中，载体属于等离子激发电极的一部分。后者的代表厂商有 Meyer Burger。在远程等离子系统中，等离子体在远处生成，待加工的基片通过载体从等离子环境中穿过。此外，Manz 研发了一款集两种系统优势为一体的混合沉积平台。图图 1010：PECVDPECVD 分为直接法和间接法两类分为直接法和间接法两类 数据来源：国泰君安证券研究 从市场份额来看，截至 2018 年底，Meyer Burger 是氧化铝沉积工具领域的龙头，市场份额估计在 60-70%。PECVD直接法平板炉：Semco等管式炉：Centrotherm、捷佳伟创等间接法平板型：Meyer Burger等 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 23 表表 4 4:目前梅耶博格在目前梅耶博格在 P PECVDECVD 领域具有较大优势领域具有较大优势 厂商厂商 PECVDPECVD 类型类型 原理原理 硅片传硅片传输方向输方向 在线嵌在线嵌入式入式 非真空非真空沉积沉积 无环绕沉无环绕沉积现象积现象 二合一二合一沉积沉积 三合一三合一沉积沉积 最大吞吐量最大吞吐量（片片/小时小时）UptimeUptime Meyer Meyer BurgerBurger 远程等离子 线性兆瓦级等离子 水平 6,000 96%CentrothCentrothermerm 直接等离子 LF-等离子 垂直 4,800 97%丰盛丰盛 直接等离子 LF-等离子 垂直 4200 97%数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 2 2）ALDALD：江苏江苏微导微导和和理想能源处于领先地位理想能源处于领先地位 江苏微导在管式 ALD 领域具有一定优势。微导的 ALD 平台可以同时处理一批 800 片晶圆，实现了 6000 片/小时的高吞吐量。该工艺在 150-300下进行，所得薄膜具有良好的均匀性，晶圆内部的额定偏差小于 1%，同一批次和不同批次的晶圆的额定偏差均小于 2%。此外，微导的 ALD 系统能够做到高达 96%的 uptime，且额定破损率较低，为 0.1%。理想能源在板式 ALD 领域具有一定优势。理想的 ALD 从外部看起来就像Meyer Burger 公司的 PECVD，但它是根据 spatial ALD 原理运行的。要处理的硅片位于一个载体中，该载体通过在不同的反应区移动，实现单侧沉积。公司的混合平台结合了 ALD 的高效潜力和 PECVD 的操作优势，将硅片放入载体的方法也可以减少可能的破损。理想的 ALD 吞吐量为每小时 5400 片，可以在 150-300的温度下完成工作，但所得到的薄膜质量均匀度稍低，在所有情况下(晶圆内部、晶圆与晶圆之间以及批次与批次之间)的厚度偏差均为 3%。理想的 ALD 的 uptime 为 96%。表表 5 5:国内的微导与理想能源处于领先地位国内的微导与理想能源处于领先地位 公司公司 ALDALD 类型类型 原理原理 硅片传硅片传输方向输方向 在线嵌在线嵌入式入式 非真空非真空沉积沉积 无环绕沉无环绕沉积现象积现象 二合二合一一 三合一三合一 最大吞吐量最大吞吐量 （片（片/小时）小时）UptUptimeime LevitechLevitech 空间区隔式 加热 ALD 水平 4800 95%SoLayTecSoLayTec 空间区隔式 加热 ALD 水平 3600 95%NCDNCD 基于加工时间式 加热 ALD 垂直 4500 95%理想能源理想能源 空间区隔式 加热 ALD 水平 4500（单腔）6000（双腔）95%江苏江苏微导微导 基于加工时间式 加热 垂直 6000 96%江苏江苏微导微导 空间区隔式的CVD 和 ALD 加热 水平 5400 96%数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 23 2.2.3.ALD 成膜质量好，成膜质量好，TMA 消耗少，消耗少，PECVD 二合一成本低二合一成本低 在探讨不同技术路线的沉积设备之间的差距时，我们重点关注薄膜厚度、前驱体消耗和正常运行时间三个指标。在薄膜厚度方面，与 PECVD 方法相比，ALD 方法满足钝化效果所需沉积的厚度最小；在 TMA 消耗量方面，由于膜的厚度直接影响对 TMA 的消耗，因此 ALD 系统对 TMA 的消耗量通常较低。从正常运行时间来看，无论 PECVD 还是 ALD，市场上大多数钝化设备与电池片制造流程中所需的其他设备相比，其 uptime 更短。图图 1111：ALDALD 设备生成的氧化铝更薄（单位：设备生成的氧化铝更薄（单位：mmmm）图图 1212：ALDALD 设备设备的的 TMATMA 消耗量消耗量更更少少（单位：（单位：mgmg）数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 总的来说，ALD 系统的沉积膜质量最好，TMA 前驱体使用效率最高。PECVD 技术具有时间最长的量产经验，并且氧化铝和氮化硅沉积可二合一完成，降低 PERC 电池的投资成本。表表 6 6:ALDALD 成膜质量好，成膜质量好，TMATMA 消耗少，消耗少，PECVDPECVD 二合一成本低二合一成本低 沉积方法沉积方法 已投入量产已投入量产 烧结工艺烧结工艺 二合一二合一 整体钝化质量整体钝化质量 光伏产业累积经验光伏产业累积经验 TMATMA 使用效率使用效率 吞吐量吞吐量 ALDALD 极优 极优 不使用 极优 可接受 极优 优 PECVDPECVD 极优 极优 极优 优 极优 优 优 数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 因此，在 ITRPV 的最新报告中估计(2019 年发布)，2018 年 PECVD 的市场份额超 80%，ALD 的市场份额高于 15%，可以看到 PECVD 仍处于领先地位，市占率在未来几年仍将保持 70%以上，但 ALD 的市占率预计将逐步提高，未来 10 年将比去年 15%的水平增长 1 倍，达到 3 成以上占比。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 23 图图 1313：PECVDPECVD 保持市场领先地位，保持市场领先地位，A ALDLD 份额有望提升份额有望提升 数据来源：TaiyangNews、国泰君安证券研究 就中国市场而言，由于 ALD 设备能够做到更好的钝化质量，正受到越来越多的关注。2018 年 PECVD AlOx 市场占比在 67.5%左右，而随着 ALD 沉积设备的国产化突破，ALD AlOx+技术的市场占比将提高至一半以上。图图 1414：国内市场对国内市场对 A ALDLD 份额的预测更为乐观份额的预测更为乐观 数据来源：CPIA 2.2.4.捷佳伟创：管式捷佳伟创：管式 PECVD 国产设备领先者国产设备领先者，新推出二合一设备，新推出二合一设备 公司的主打产品为管式公司的主打产品为管式 P PECVDECVD，在正面减反射膜环节市占率较高，在正面减反射膜环节市占率较高。公司的产品采用平行石墨舟片和低频激发等离子体放电，在低压和高温条件下，等离子体在石墨板之间激发，反应生产物沉积在衬底上形成均匀的薄膜。由于是直接等离子体，成膜后的致密性高、界面质量好。公司在正面减反射膜领域深耕已久，目前的市占率达到 40%左右，具有较强竞争优势。捷佳已于捷佳已于近期推出了管式近期推出了管式P PECVDECVD镀氧化铝膜设备。镀氧化铝膜设备。经过两年的持续努力，公司在管式 PECVD 镀氮氧化硅膜基础上，自主研制成功了管式 PECVD 镀10%0%20%40%30%50%80%70%60%100%90%201820292019202120232026ALD批式ALD AlOx+单独盖层单面ALD AlOx+单独盖层直接等离子体PECVD AlOx+集成盖层远程等离子体PECVD AlOx+集成盖层 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 23 氧化铝膜设备，并且实现了同一台设备镀两种膜的工艺，并且近日已在客户端验证，电池转换效率超过 22%。而捷佳伟创的相关技术具有自主知识产权，已申请并取得了相关专利。判断捷佳的新产品相比于已有的板式判断捷佳的新产品相比于已有的板式 P PECVDECVD 具有较强优势具有较强优势。首先，由于捷佳伟创采用了直接等离子沉积，相比板式间接等离子沉积拥有更好的致密性；其次，公司产品生成的膜厚只有 9-12mm，远低于板式 PECVD 的氧化铝厚度，TMA 耗量更低；最后，公司的产品相比进口产品拥有更好的性价比及更快的服务响应。我们认为，上述产品的成功推出，进一步丰富了捷佳伟创在 PERC 电池工艺设备的产品线，进一步巩固了捷佳伟创在 PERC 电池工艺设备领域的国内领先地位。2.2.5.江苏微导：江苏微导：管式管式 ALD 设备国产领先者设备国产领先者 公司目前主打的微导全自动高级夸父系列 ALD 系统在提供超高产能的同时,可降低设备的运营成本，为客户提供可靠的量产解决方案。相比与PECVD，公司的产品拥有几个优势。1）钝化层更薄，精确到原子层级的厚度控制，钝化质量较好；2）批量型设备成熟，生产成本大大降低；3）对 N 型、topcon 等新型电池适应性强。但其也仍存在一定的改进空间，比如说其对生