光伏设备行业专题：平价脚步渐进技术进步引领行业格局变化-20190218-国泰君安-52页 (2).pdf

平价脚步渐进，技术进步引领行业格局变化2019年2月18日 光伏设备专题PPT行业评级：增持姓名：韦钰（分析师）邮箱：电话：13022128047证书编号：S0880519010002姓名：黄琨（分析师）邮箱：电话：13817464111证书编号：S0880513080005证券研究报告诚信 责任 亲和 专业 创新2请参阅附注免责声明01全球光伏行业稳定发展，国内是最快增长极，2019年有望成为平价上网元年0203技术进步持续推动光伏行业进步重点推荐：捷佳伟创、迈为股份2.12.22.3目录2.4硅片：硅片环节设备主要包括前道长晶设备和后道切片设备，前道设备主要有单晶硅生长炉（拉棒）和多晶硅铸锭炉（铸锭），工艺较为稳定，未来降本是发展方向；后道设备主要有切片机和金刚线，未来薄片化切割为发展趋势。电池片：电池片经历了从BSF到PERC到HIT的三代技术进步。二代PERC工艺带来背钝化沉积和激光设备需求，2.5代SE、MWT、PERT、TopCon等带来掺杂、激光、印刷、LPCVD等设备需求。而HIT为全新工艺路线技术，预计会带来设备格局的重大改变。组件：半片、叠瓦、多主栅(MBB)、双面等组件技术进入规模化应用。其中半片组件新增切片设备和串焊机需求，叠瓦组件采用全新的焊接方式，使用专用的叠瓦设备，包含点胶/丝印/叠串等核心工艺步骤。装机：在技术进步及生产自动化、智能化改造的共同推动下，多晶硅、硅片、电池片、组件等各环节生产成本下降，价格整体处于向下通道，判断2019年国内光伏系统成本预期累计降价空间在0.4-0.5元/W。光伏产业近年来的快速发展离不开技术驱动降本提效。上一轮技术变革主要由拉棒环节和切片环节驱动，而目前组件和电池片环节的技术变化最为明显。展望2019年，在发电成本持续下降、政策持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下，预计全年全球新增装机量将达到110GW，而我国将保持在40-45GW之间。诚信 责任 亲和 专业 创新3请参阅附注免责声明前言产业链总览00工业硅太阳能高纯晶体硅单晶硅棒多晶硅铸锭硅片太阳能电池太阳能电池组件光伏系统还原炉硅料提炼设备单晶硅生长炉多晶硅铸造炉开方机切片机切割线切割刃料切割液等清洗设备制绒设备扩散炉刻蚀机PECVD/ALD印刷设备分选设备组件及专用材料生产设备层压机自动焊接机光伏逆变器支架太阳能玻璃封装背板捷佳伟创、迈为股份、帝尔激光、北方华创、罗博特科、先导智能、大族激光等上机数控、宇晶股份、京运通、岱勒新材、三超新材、东尼电子等晶盛机电、北方华创、精工科技、京运通等金辰股份、先导智能、京山轻机、康跃科技、博硕光电、奥特维、大族激光、迈为股份等数据来源：国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新4请参阅附注免责声明1.1 全球光伏产业规模稳中有升，中国市场占比三分之一1.太阳能是全球发展最快的可再生能源。2018年全球太阳能光伏新增装机市场达110GW，创历史新高；总装机量达到512GW，同比增长27%；2.2018年，我国新增装机量达到44.4GW，虽同比下滑，但仍保持高位。总装机量达到175GW，占全球总装机量的三分之一；3.展望2019年，在发电成本持续下降、政策持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将保持在较高水平，预计全年全球新增装机量将达到110GW，而我国将保持在40-45GW之间。全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01单位：GW全球总装机全球新增装机全球乐观预期中国总装机中国新增装机中国乐观预期2008年15.7 6.2 6.2 0.2 0.2 0.2 2009年22.9 7.2 7.2 0.7 0.5 0.5 2010年40.0 17.1 17.1 0.9 0.2 0.2 2011年71.0 31.0 31.0 3.5 2.6 2.6 2012年100.0 29.0 29.0 6.5 3.0 3.0 2013年139.0 39.0 39.0 19.4 12.9 12.9 2014年177.0 38.0 38.0 28.1 8.6 8.6 2015年228.0 51.0 51.0 43.2 15.1 15.1 2016年303.0 75.0 75.0 77.4 34.2 34.2 2017年402.0 99.0 99.0 130.3 52.8 52.8 2018E512.0 110.0110.0174.63 44.444.42019E619.0 107.0120.0219.6 45.050.02020E744.2 125.2150.0269.6 50.060.0表 中国光伏总装机量达到全球的三分之一数据来源：国家发改委、BP、国泰君安证券研究0501001502002012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年6.519.428.143.277.4130.3174.667.1100.6全国累计装机其中：光伏电站其中：分布式光伏图 国内光伏装机量持续快速增长数据来源：国家发改委、国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新5请参阅附注免责声明1.2 国内企业在产业链各环节具有较强优势，未来海外市场的拓展速度加快1.2017年我国多晶硅、硅片、电池和组件等产业链主要环节的全球市场占比已分别达到55%、83%、68%和71%，市占率位居世界前列，为全球光伏制造大国，光伏产业已成为我国可参与国际竞争的优势产业之一；2.随着欧盟对我国长达5年的“双反”政策结束，欧洲光伏市场开始打开，对乌克兰、西班牙的组件出口大幅增长，并形成传统市场与新兴光伏市场的多元市场格局，持续拉动光伏需求。全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01数据来源：WIND、国泰君安证券研究27.130.923.28.19.98.0105104.5129.92016年2017年2018年硅片出口额（亿美元）电池片出口额（亿美元）组件出口额（亿美元）表 2018年光伏产品出口额同比增长10.9%表 光伏组件出口形成传统市场与新兴市场结合的多元市场格局数据来源：CPIA、国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新6请参阅附注免责声明1.3 电池片环节增长稳定，高效光伏电池片供不应求1.装机持续增长的同时，我国和全球太阳能电池片的产量都保持了持续增长的态势；2.2018年，我国电池片产量再次攀升，达到87.2GW，同比增长21.1%以上。高效电池片更是供不应求，专业化电池厂商开始崛起。全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01数据来源：国家发改委、BP、国泰君安证券研究全球总产能国内总产能国内PERC产能2016年110.6751.010.2-13.32017年125.9-146.9972.025.0-28.92018年E142.8-167.9690-9550.0-54.02019年E156.2-198.74120+80.0-85.02020年E164.4-214.62图 2018年上下半年电池片增长几乎不受影响表 国内电池片扩产正当时数据来源：Energy Trend、PV Infolink、国家发改委、国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新7请参阅附注免责声明1.4 全球多地已实现平价上网，2019年有望成为我国平价上网元年1.在技术进步及生产自动化、智能化改造的共同推动下，我国多晶硅、硅片、电池片、组件等各环节生产成本下降，价格整体处于向下通道；2.2018年全年，我国硅料价格下降50%、硅片价格下降40-50%、电池片价格下降30-40%、组件价格下降25-30%，整体装机成本下降30%。全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01数据来源：国家发改委、国泰君安证券研究金属硅（79元/kg）单晶硅棒硅片（单晶3.1元/瓦，多晶2.0元/瓦）电池片（单晶0.95元/瓦，多晶0.87元/瓦）组件（单晶2.1元/瓦，多晶1.7元/瓦）光伏系统项目成本及占比组件2.4（41%）安装0.92（16%）汇流箱等主要一次设备0.47（8%）电网接入0.42（7%）前期开发（含管理费）0.4（7%）支架0.31（5%）一次性土地成本0.33（6%）电缆0.28（5%）逆变器0.25（4%）通讯、监控等二次设备0.14（2%）项目成本占比电池片58-65%铝边框9-12%镀膜玻璃7-9%背板5%接线盒3-5%EVA3-4%焊带2-3%人工2%其他5-10%项目占比硅片70%银浆10%辅助设施及其他5%电力4%人工4%化学试剂/气体/网版2-4%铝浆1%设备折旧及其他2-3%项目占比硅料55-65%坩埚5-10%金刚线5-8%冷却液5-7%拉棒电力4%切片电力3%石墨热场3%拉棒设备折旧3%切片设备折旧1%拉棒人工2-4%拉棒其他2%其他3%项目占比金属硅21%电力44%蒸汽11%其他3%人工4%折旧16%图 各环节成本组成诚信 责任 亲和 专业 创新8请参阅附注免责声明1.4 全球多地已实现平价上网，2019年有望成为我国平价上网元年1.目前光伏发电成本在全球多个国家或地区接近甚至低于常规能源，如2018年在墨西哥和沙特的几个电站招标中，投标价格多低于0.2元/瓦，推动越来越多全球光伏市场的增长；2018年12月29日，国内大型平价上网光伏项目在青海格尔木正式并网发电，开创了国内光伏平价上网的先例；2.往更长期看，行业的成长逻辑在于未来实现平价上网之后对于传统能源的替代，以及能源需求的自然增长。全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01数据来源：国家发改委、国泰君安证券研究图 格尔木项目平均电价低于青海省火电脱硫标杆上网电价0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.002014-04-042015-04-042016-04-042017-04-042018-04-04多晶硅价格指数硅片价格指数电池片价格指数组件价格指数图 技术进步带来转化效率提升，各环节成本持续下降诚信 责任 亲和 专业 创新9请参阅附注免责声明1.4 全球多地已实现平价上网，2019年有望成为我国平价上网元年全球光伏行业稳定发展，国内成为最快增长极01数据来源：国家发改委、国泰君安证券研究按照平价上网推进的部分项目时间地点投资商规模MW状态2018.8.30山东省东营市亨通光电300实施中2018.9.28内蒙古鄂尔多斯市中节能太阳能股份有限公司200备案2018.11.19吉林省朝阳县国家电投集团中国电力国际有限公司500签约2018.12.3江苏省灌云县西安隆基清洁能源有限公司700签约2019.1.10黑龙江省泰来县九州电气40备案名称中标企业中标规模MW中标电价（元/kWh）并网时间名称中标企业中标规模MW中标电价（元/kWh）并网时间渭南国家电投1000.522018年12月20日并网发电寿阳国家电投1000.482018年12月30日并网发电三峡+阳光电源1000.54晶科+国开新能源1000.46晶科+陕西华工1000.51晶科+京能1000.44晶科+陕西华工1000.49晶科+国开新能源1000.47国家电投1000.48北控1000.48宝应北控1000.472018年12月28日并网发电德令哈青海国资+协鑫1000.352018年12月29日并网发电国家电投1000.47青海国资+协鑫1000.32中广核1000.46青海国资+协鑫1000.32中广核1000.48华能+拓日新能1000.35晶科电力1000.49中广核+海西发投1000.36诚信 责任 亲和 专业 创新10请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步02数据来源：国泰君安证券研究工业硅太阳能高纯晶体硅单晶硅棒多晶硅铸锭硅片太阳能电池太阳能电池组件光伏系统转换效率持续提升：BSFPERCHIT传统：BSF铝背场工艺P型高效：PERC、黑硅技术；N型高效：PERT、HJT、IBC技术等提升单位面积内的功率，摊薄每瓦组件成本半片、叠瓦、MBB、大硅片等技术开始规模化应用，组件生产成本已降至1.4元/瓦硅耗大幅下降金刚线切割技术代替砂浆切割；通过大装料、高拉速、多次拉晶等技术提升效率；通过大切速、降线耗、切割细线化和切割薄片化来降低成本改良西门子法工艺成熟，平均综合能耗仍有下降空间多晶硅生产平均综合能耗下降至80KWh/kg，部分企业已低于70KWh/kg；多晶硅全成本降至6美元/kg系统装机成本降至5-6元/瓦，部分分布式装机甚至降至5元/瓦以下1.展望2019年，技术进步仍将是产业发展的主题。新技术、新工艺带来更低的建设成本、更高的生产效率、更好的产品性能；2.上一轮的技术变革主要由以下两因素驱动：（1）拉棒环节由Cz向RCz向CCz过渡，通过多次装料拉晶以及高拉速提高了单炉投料量和拉晶效率，进而降低了拉棒成本；（2）切片环节由砂浆切割向金刚线切割转换，通过减少损耗、减薄硅片来提高出片率，从而降低切片成本；3.目前正在发生的变化有：（1）电池片环节PERC技术快速推广，通过提高转换效率来降低单瓦成本；（2）半片、叠瓦、MBB、大硅片等技术开始规模化应用，提升组件功率，降低度电成本。诚信 责任 亲和 专业 创新11请参阅附注免责声明2.1硅片：前道生长环节设备工艺较为稳定，后道切片环节金刚线切割已成主流2.2电池片：PERC成为当前主流，N型PERTHJT蓄势待发；设备加速国产化2.3组件：半片、叠瓦、多主栅(MBB)、双面等组件技术进入规模化应用2.4装机：2019年国内光伏系统成本预期累计降价空间在0.5元/W技术进步持续推动光伏行业进步02诚信 责任 亲和 专业 创新12请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步硅片022.1.1 前道生长环节设备工艺较为稳定，降本是发展方向1.硅片环节设备主要包括前道长晶设备和后道切片设备，前道设备主要有单晶硅生长炉（拉棒）和多晶硅铸锭炉（铸锭），工艺较为稳定。参与厂商包括晶盛机电、北方华创、精工科技、京运通等；2.在单晶拉棒环节，可以通过优化拉晶炉热场结构、提高投料量、提升拉速等技术降低单晶拉棒生产成本；在多晶铸锭环节，可以通过技改升级为G7、G8机型铸锭炉配合全熔高效工艺降低生产成本；3.2018年，拉棒和铸锭环节设备投资额分别为6.5万元/吨（包括机加环节）和2.8万元/吨，由于市场对单晶硅片的需求不断增加，单晶拉棒设备投资额未呈现明显下降，多晶铸锭设备的投资额则与2017年的4万元/吨相比大幅下降。工业硅高纯晶体硅多晶硅铸锭单晶硅片单晶硅棒多晶硅片单晶硅生长炉多晶硅铸锭炉图 硅片环节设备主要包括前道长晶设备和后道切片设备图 2018年单晶拉棒设备投资额稳定，多晶铸锭设备投资额下降数据来源：CPIA、国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新13请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步硅片022.1.2 后道切片环节金刚线切割已成主流1.后道设备主要有切片机和金刚线；切片设备参与公司包括上机数控、宇晶股份等；金刚线供应公司有岱勒新材、三超新材、东尼电子等；2.与传统砂浆切割线对比，金刚石切割线技术具有效率高、材料损耗少、出片率高、成本低和污染小等优势；根据中国光伏产业发展路线图的数据，在单晶硅领域，金刚线已全面取代砂浆切片技术。在多晶硅领域，金刚线切割需要解决铸锭过程中形成的碳化硅硬质点和电池工艺的制绒技术问题。2018年多晶硅片切片也基本从砂浆切向金刚线切转换，预计2019年将全面被取代；3.未来在切片环节，薄硅片趋势有利于提升出片量，降低硅耗和电池成本。图 后道切片环节金刚线切割已成主流数据来源：CPIA诚信 责任 亲和 专业 创新14请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片022.2.1 关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率1.在光伏产业链中，太阳能电池片的生产过程是将硅片生产为能够实现光电转换的太阳能电池片的过程，该生产过程对光伏下游应用端产品的性能、成本等关键指标起着至关重要的作用。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；2.目前市场上的存量电池片中，常规工艺电池片（即BSF工艺电池片）占比最高。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图 PERC技术推动下，国内电池片转换效率持续提升数据来源：国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新15请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02技术名称优势提升转换效率设备变化铝背场结构(AL-BSF)最传统的技术路线背面钝化（PERC）技术成本较低，且与现有电池生产线相容性高新增背钝化和激光开槽PERT双面N型电池成本较低，更易实现产业化正面扩散从磷扩散设备调整为硼扩散设备，背面的磷扩散主要采取离子注入TOPCon电池N-PERT电池的升级技术核心设备是LPCVD湿法黑硅（MCCE）技术成本低，能够实现多晶硅片的成本下降金属穿透（MWT）技术可以适用于更薄的硅片，提升组件效率提高0.3%-0.5%在清洗制绒前增加镭射打孔全背电极接触晶硅光伏电池（IBC）技术带来更多有效发电面积，也有利于提升发电效率，外观上也更加美观SunPower研发的POLO-IBC电池转换效率达到26.1%异质结太阳能电池（HIT）有非常好的钝化效果，电池的开路电压高达710mv，批量生产的转换效率也达到 20%最高纪录26.6%表 多种技术发展推动电池片行业持续进步图 PERC电池转换效率一再突破2.2.1 关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率1.由于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；2.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，已经成为高效太阳能电池的主流方向；3.异质结（HJT）电池转换效率高、降本潜力大，多家企业正在中试布局，实际产能约2GW。数据来源：TaiyangNews数据来源：国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新16请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片022.2.1 关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率1.跟据中国光伏产业发展路线图预计，2019年我国PERC-P型单晶电池的平均量产效率分别为22.1%、BSF多晶黑硅、PERC多晶黑硅电池的平均效率分别为19.4%、20.5%；2.2019年伊始，隆基股份宣布其单晶双面PERC电池经国家光伏质检中心(CPVT)测试，正面转换效率达到了24.06%，是商业化尺寸PERC电池效率首次突破24%，就此打破了行业此前认为的PERC电池24%的效率瓶颈，体现出PERC电池的发展潜力。数据来源：中国光伏产业发展路线图、国泰君安证券研究表 各类电池片转换效率仍在提升之中分类2018年2019年2020年2021年2023年2025年多晶BSF P型多晶黑硅电池平均转换效率19.20%19.40%19.70%19.90%20.20%20.50%PERC P型多晶黑硅电池平均转换效率20.30%20.50%20.80%21.10%21.30%21.60%PERC P 型准单晶电池平均转换效率*21.60%21.80%22.20%22.40%22.60%22.80%P 型单晶PERC P型单晶电池平均转换效率21.80%22.10%22.40%22.60%22.80%23.00%N型单晶N-PERT+TopCon 单晶电池平均转换效率（正面效率）21.50%22.00%22.50%23.00%23.50%24.00%硅基异质结N型单晶电池平均转换效率22.50%23.00%23.50%24.00%24.50%25.00%背接触N型单晶电池平均转换效率*23.40%23.60%23.80%24.30%24.60%25.00%诚信 责任 亲和 专业 创新17请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片022.2.1 关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率1.根据统计，在已经实施的第三批领跑者项目中，PERC高效组件的应用占比达到74%，N-PERT组建应用占比达19%；2.随着大批光伏企业积极参与PERC生产，电池效率正在生产车间得以迅速提升，特别是单晶电池，最佳效率与量产效率之间的差距在缩短。数据来源：国泰君安证券研究排名公司名称地区2016年产能（MW）2017年产能（MW）2018E（MW）2019E（MW）1通威股份大陆04009600110002阿特斯大陆240500600060003韩华太阳能韩国25002600500050004润阳悦达大陆540200045005爱康/爱旭大陆9002500500098006乐叶光伏大陆10002000450045007晶科大陆1002500350042008晶澳太阳能大陆7002500280042009东方日升大陆010002000400010天合光能大陆7008002000400011平煤隆基大陆020004000950012苏民新能源大陆003000300013潞安光伏大陆5002500250014浙江鸿禧大陆0200015中利腾晖大陆5007002000200016协鑫集成大陆02001600160017阳光中科大陆0150018东方环晟大陆7607601500150019顺风光电大陆1204801500150020中环股份大陆120012001200表 大批光伏企业积极参与PERC生产（部分）诚信 责任 亲和 专业 创新18请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片022.2.1 关键技术工艺水平不断提升电池片转换效率1.在初代PERC技术的基础上，可以改进/叠加至SE（新增激光掺杂）、MWT（新增激光镭射打孔）、双面（双面印刷）、PERL、PERT（双面掺杂、双面钝化）、TopCon（LPCVD）等技术；2.相对于以上，HIT为全新工艺路线技术，预计会带来设备格局的重大改变。数据来源：英利能源、国泰君安证券研究图 在初代PERC技术基础上，PERT、HIT等技术持续发展国内电池片总产量PERC产能多晶黑硅产能BSF产能占比PERC产能占比N-PERT占比异质结占比背接触占比2016年51.010.2-13.32017年68.025.0-28.97.383.3%15.0%1.5%0.2%0.0%2018年87.250.0-54.017.259.8%33.5%5.0%0.7%0.1%2019E115+80.0-85.039.4%50.6%8.0%1.0%0.2%2020E30.0%55.7%10.0%3.0%0.5%表 判断到2019年底，我国PERC电池产能有望达到80-90GW诚信 责任 亲和 专业 创新19请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片022.2.2 PERC工艺进行时，异质结技术蓄势待发1.一般来说，常规电池片生产工艺包括制绒清洗、扩散制结、刻蚀、镀膜、丝网印刷、烧结、分选七大工艺过程；2.相比于传统工艺，PERC技术新增了氧化铝沉积和激光设备；3.相比于传统工艺，HJT核心工艺为清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、导电膜沉积、印刷电极与烧结。生产工序内容关键工艺设备制绒清洗用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去；再用化学溶液对硅片进行化学处理，在硅片表面制备出用于减反射绒面；最后进行干燥处理。制绒清洗设备扩散制结把硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在高温下使用氮气将掺杂物质带入石英容器进行反应。经过一定时间，掺杂物质通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成PN结。扩散炉刻蚀通过化学腐蚀法去除掺杂后的硅片边缘的PN结和表面的磷硅玻璃层。刻蚀设备制备减反射膜通过在电池正面生长减反射膜减少光的反射。管式PECVD、连续式PECVD印刷电极通过“丝网印刷”制备前后电极。丝网印刷设备烧结通过高温烧结形成良好的欧姆接触。快速烧结炉自动分选对不同转换效率的电池片进行分档。自动分选机图 常规电池片工艺包含七大工序图 PERC技术新增了氧化铝沉积和激光设备数据来源：索比光伏网、国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新20请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：Taiyang News、国泰君安证券研究图 PECVD可在同一设备中完成沉积氧化铝及封盖氮化硅，ALD具有很好的阶梯覆盖性、对TMA的消耗量较低、可以处理非常薄的薄膜沉积方法已投入量产烧结工艺中的稳定性支持二合一 方式整体钝化质量光伏产业累积经验TMA使用效率吞吐量ALD PECVDAPCVD Sputtering 不适用 2.2.3 PERC工艺：背钝化带来PECVD与ALD设备增量需求1.PERC概念的核心就在于为常规光伏电池增加全覆盖的背面钝化膜。在评估了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；2.沉积氧化铝的量产可行方案有等离子体增强化学气相沉积PECVD与原子层沉积ALD。前者已在氮化硅沉积上久经考验，后者源自半导体工业；3.PECVD可以将氧化铝与保护膜沉积二合一完成，降低了技术升级的复杂性和资本支出，而ALD拥有较低的TMA消耗率，具有降低制造成本的潜力。诚信 责任 亲和 专业 创新21请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：Taiyang News、国泰君安证券研究图 PECVD可在同一设备中完成沉积氧化铝及封盖氮化硅，ALD具有很好的阶梯覆盖性、对TMA的消耗量较低、可以处理非常薄的薄膜厂商PECVD类型原理加工细节硅片传输方向在线嵌入式非真空沉积无环绕沉积现象二合一沉积三合一沉积最大吞吐量（硅片/小时）设备开机保障率Centrotherm直接等离子LF-等离子硅片载具为等离子体激发电极的一部分垂直480097%Meyer Burger远程等离子线性兆瓦级等离子载具携硅片穿过远程载具携硅片穿过远程水平600093%丰盛装备直接等离子LF-等离子硅片载具为等离子体激发电极的一部分水平420097%Levitech空间区隔式加热ALD加工腔室较长；硅片单向传输穿过不同加工区域水平480095%SoLayTec空间区隔式加热ALD硅片前后运动穿过不同处理区域，多个反应室并联达到所需吞吐量水平360095%NCD基于加工时间式加热ALD不同前体交替注入反应腔体；可用臭氧作为氧化剂代替通常的水蒸气垂直450095%理想能源空间区隔式加热ALD结合了在线嵌入式PECVD与空间区隔式的优点；硅片在载具中经过多个不同低压加工区域水平4500；600095%微导基于加工时间式加热ALD不同前体交替注入反应腔体；一次处理800片垂直600096%微导空间区隔式CVD和ALD加热ALD结合了空间区隔式CVD与ALD的优点水平540096%2.2.3 PERC工艺：背钝化带来PECVD与ALD设备增量需求1.PERC概念的核心就在于为常规光伏电池增加全覆盖的背面钝化膜。在评估了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；2.沉积氧化铝的量产可行方案有等离子体增强化学气相沉积PECVD与原子层沉积ALD。前者已在氮化硅沉积上久经考验，后者源自半导体工业；3.PECVD可以将氧化铝与保护膜沉积二合一完成，降低了技术升级的复杂性和资本支出，而ALD拥有较低的TMA消耗率，具有降低制造成本的潜力。诚信 责任 亲和 专业 创新22请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：CPIA、国泰君安证券研究2.2.3 PERC工艺：背钝化带来PECVD与ALD设备增量需求1.就国内市场而言，由于PECVD AlOx技术采用相对成熟的PECVD沉积设备，当前应用比较多，2018年市场占比在67.5%左右；ALD沉积工艺有更精确的层厚控制和更好的钝化效果，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；2.目前国内主流的PECVD供应厂商包括梅耶博格、Centrotherm、丰盛装备、捷佳伟创等；ALD设备供应商包括微导、理想能源等。图 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诚信 责任 亲和 专业 创新23请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：帝尔激光、大族激光、国泰君安证券研究图 激光设备广泛应用于在光伏电池片生产中2.2.4 PERC工艺：开槽工艺带来激光设备增量需求1.一方面，由于金属铝需要与钝化层下的硅片基体建立接触，因此需要为金属铝和硅基的接触建立通道。通常的做法是去除背面某些地方的钝化叠层，当前的主流技术是使用激光；激光在光伏行业中应用很广，可选择的激光技术有很多。目前行业主要关注的是激光烧蚀法；2.另一方面，对于含SE结构的PERC电池，可利用电池正面的残余PSG进行高能量激光掺杂实现SE；3.大部分提供激光解决方案的供应商都提供背面钝化层开槽设备，既有专业的激光设备公司，如大族激光、帝尔激光；也有光伏设备供应商，如Schmid、Manz；此外，包括迈为股份在内的公司也正向激光设备积极布局。图 PERC电池新增激光开槽（opening）和激光掺杂设备（doping）诚信 责任 亲和 专业 创新24请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：大族激光、COHERENT、国泰君安证券研究2.2.4 PERC工艺：在PERC基础上向2.5代技术进化-SE1.SE（选择发射极）技术是指在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样既降低了硅片和电极之间的接触电阻，又降低了表面的复合，提高了少子寿命；与常规电池相比，激光掺杂SE太阳电池的开路电压和短路电流都有明显的提升；2.SE技术处理过的电池相比传统太阳电池有0.3%的效率提升，SE技术跟PERC技术相结合，可以使电池的量产效率轻易突破22%；3.SE工艺与常规产线的工艺及设备兼容性很高，只需增加掺杂用激光设备（400万），参与企业包括帝尔激光与迈为股份。图 可通过激光掺杂实现SE图 PERC电池新增背点接触/正面SE激光设备SiNx诚信 责任 亲和 专业 创新25请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：展宇、天合光能、国泰君安证券研究2.2.4 PERC工艺：在PERC基础上向2.5代技术进化-双面PERC1.普通的PERC电池只能正面发电，PERC双面电池是将普通PERC电池不透光的背面铝（全面印刷，不透光）换成局部铝栅线（局部印刷，透光），实现电池背面透光，同时采用2.5mm厚透明玻璃背板，制成PERC双面组件，这样来自地面等的反射光就能够被组件吸收；2.双面PERC电池在组件端会较常规PERC产品提升一档，即5W左右，叠加双面组件系统端增加1025%发电量；3.双面PERC与现有产线兼容性也较高，主要是对丝网印刷设备进行改造。图 单晶双面PERC电池结构图 双面PERC主要是在丝网印刷环节有一定变化诚信 责任 亲和 专业 创新26请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：英利能源、国泰君安证券研究2.2.4 PERC工艺：在PERC基础上向2.5代技术进化N型PERT1.常规P型电池由于使用硼掺杂的硅衬底，长时间光照后易形成硼氧键，在基体中捕获电子形成复合中心，导致34%的功率衰减；而N-PERT电池使用N型硅衬底，磷掺杂的基体使得电池几乎无光致衰减；2.N-PERT电池产业化的关键技术有两个，一个是双面掺杂，另一个是双面钝化。对应在设备环节端，主要是扩散设备和镀膜设备的变化。其中正面扩散设备进口为主，国产厂商有捷佳伟创。背面扩散主要采用离子注入的方式，设备进口为主。镀膜环节主要还是PECVD设备。图 N-PERT电池在扩散掺杂和镀膜环节有一定变化诚信 责任 亲和 专业 创新27请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：光伏前沿、摩尔光伏、国泰君安证券研究2.2.4 PERC工艺：在PERC基础上向2.5代技术进化TOPcon1.TOPcon电池可看做N-pert电池的又一进化。该技术在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流；2.TopCon结构无须背面开孔和对准，也无须额外增加局部掺杂工艺。相较于N-PERT电池，TOPCon技术只需要增加薄膜沉积设备，能很好地与目前量产工艺兼容，便于产线升级。因此，TopCon电池的核心设备是LPCVD，目前主要以进口为主，北方华创、捷佳伟创有所布局。图 TOPcon电池可看做N-pert电池的又一进化图 TOPcon结构无须背面开孔和对准诚信 责任 亲和 专业 创新28请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：国泰君安证券研究图 HIT电池在未来更具开发性2.2.5 HIT工艺：产业化势头明显，部分企业已有布局1.虽然PERC电池在工艺的复杂程度、产线的兼容性以及现阶段工艺成熟度上胜于HIT电池，但固有的光衰问题与转化率问题限制了它的发展，而HIT电池因其无光衰、高效的特性，在未来更具开发性；与传统单晶硅太阳能电池相比，HIT电池具有较高的转换效率，而且无需高温炉管制备，可降低生产耗能并缩短制备时间。具备正反面受光照后都能发电、低温制造工艺保护载流子寿命、高开路电压、温度特性好等优势；2.目前异质结电池的最高效率纪录已经达到26%，理论上来说有比其他电池技术更高的效率提升潜力。另外，异质结电池的双面发电特性也符合当下双面发电的大趋势。随着设备国产化、硅片减薄、低温银浆用量等成本降低，未来HIT电池有望取得长足发展。优点现阶段瓶颈结构对称的N型单晶双面电池，工艺简单对硅片的质量要求高高温环境下的发电量提高制绒后硅片表面洁净度控制较难低温工艺，最高工艺温度不超过200度高粘度浆料的连续印刷的稳定性控制难无光致衰减，无Staebler-Wronski效应焊带拉力的稳定性控制难双面发电，提升转换率设备不成熟，成本高适用于薄片化效率有待进一步提升表 HIT电池具有较明显的有点，但发展仍存在瓶颈PERC电池工艺装备解决方案与技术特点HIT电池工艺装备解决方案与技术特点减压扩散炉Al2O3钝化膜工艺设备工艺复杂可与常规产线兼容，设备成本相对低工艺相对成熟光衰转化率较低PECVD设备RPD设备工艺制程简单与常规产线兼容性低，设备成本相对高工艺成熟度较低无光衰转化率较高可薄片化，省硅料允许廉价衬底数据来源：国泰君安证券研究诚信 责任 亲和 专业 创新29请参阅附注免责声明技术进步持续推动光伏行业进步电池片02数据来源：光伏前沿、国泰君安证券研究2.2.5 HIT工艺：产业化势头明显，部分企业已有布局1.典型的异质结电池结构以n型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的n型c-Si正面依次沉积厚度为510nm的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:H）、p型非晶薄膜（p-a-Si:H），从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为510nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜（n-a-Si:H）形成背表面场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜（TCO），最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极；2.目前已经量产或计划量产HJT电池的企业有近20家，其中大多尚处于中试阶段。目前全球规划产能已超10GW，实际产能在2GW左右。2018年以来，彩虹集团、爱康科技、通威太阳能等企业纷纷宣布投资GW级异质结项目，而国内布局较早的晋能、中