N型接棒开启电池发展新阶段.docx

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1、目录技术迭代推动降本增效，N型电池技术发展提速1技术迭代推动提效降本，PERC电池产能占86%1N型电池技术优势显著，有望替代P型成为主流3TOPCon :延长PERC产线周期具备性价比的路线5效率上限高+设备成本低，产业化发展提速5兼容PERC产线设备，多技术并进加速降本8增效降本加速量产，进一步打开设备市场空间11HJT :国产化降本空间大有望成下一代主流技术 12HJT电池优势显著，正处在产业爆发期12工艺、设备及材料共同推动异质结降本14HJT产业化持续推进，龙头设备产商受益16IBC、钙钛矿及叠层技术，是长期电池技术路线20旧C产业化偏慢，工艺提升与成本下降潜力大20钙钛矿是长期技术

2、路线，叠层有更高极限效率23风险因素24投资建议25行业观点25投资策略25插图目录图1:光伏电池片技术路线1图2： PERC电池与常规铝背场电池原理对比2图3：典型的PERC太阳电池生产线布局图2图4： PERC电池转换效率发展梳理3图5： PERC太阳电池产业化工艺的改进3图6：近年来PERC太阳电池最高效率的增长情况3图7：光伏电池技术及效率演进发展史4图 8： TOPCon 电池结构小意图6图9： TOPCon电池产能及规划情况7图10：2021SNEC展会上展出的TOPCon产品 8图11：TOPCon三条主要工业化路线 10图12：TOPCon电池成本构成11图13：2020-20

3、30年各种电池技术市场占比变化趋势11图15：HJT电池结构示意图12图16：HJT效率明显优于PERC与TOPCon电池13图17：主流产业化晶硅电池极限效率模拟13图18： HJT电池工艺流程及相关设备13图19：不同电池的温度系数 14图20：HJT电池温度系数低14图21：HJT电池成本构成15图22：HJT电池设备价值量分布15图23：HJT经全生命周期发电溢价修正后的成本16图24：安徽华晟异质结电池量产效率/产量趋势图18图25：通威股份HJT中试线量产效率 18图26：通威股份HJT中试线产品良率 18图27：迈为股份HJT电池效率测试报告 19图28：旧C电池结构示意图 20

4、图29： IBC电池工艺流程较传统工艺有较大的变化 21图30：近年来部分旧C太阳电池光电转换效率 21图31： HBC太阳电池结构示意图22图32： POLO-IBC电池结构示意图 22图33： POLO-旧C电池结构及效率水平 23表格目录表1：不同类型电池技术和成本等重要参数对比 4表2： TOPCon电池技术进展与效率提升的历史梳理6表3：现有企业TOPCon研发与产业布局梳理 7表4： TOPCon与PERC电池技术工艺及设备改造情况9表5： TOPCon的LPCVD与PECVD路线对比 10表6：预计到2022年，HJT技术成本下降明显15表7： HJT电池现有与规划产能情况 17

5、表8： HJT产线所用设备均己实现国产化替代19表9：部分HBC和POLO-IBC太阳电池光电转换效率22表10：重点公司盈利预测、估值及投资评级25I技术迭代推动降本增效，N型电池技术发展提速晶硅电池技术是以硅片为衬底，根据硅片的差异区分为P型电池和N型电池。其中P型电池主要是BSF电池和PERC电池，N型电池目前投入比较多的主流技术为HJT电池和TOPCon电池4)P型电池，传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术(川-BSF),目前主流的P型单晶电池技术为PERC电池技术，该技术制造工艺简单、成本低，叠加SE (选择性发射技术)提升电池转换效率；2) N型电池，随着P型电池逐渐接近其转

6、换效率极限，N型将成为下代电池技术的发展方向。N型电池具有转换效率高、双而率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点，主要制备技术包括PERT/PERL、TOPCon IBC、异质结(HJT)等。图1：光伏电池片技术路线资料来源：PV InfoLink,技术迭代推动提效降本，PERC电池产能占86%过去五年，PERC代替AI-BSF成为目前主流电池技术。P型电池技术主要经历了AI-BSF (传统铝背场)到单面PERC再到双面PERC技术的发展路线。根据CPIA数据，2015年之前，铝背场电池是主流的电池技术，市占率度超过90%, 2015年开始随时PERC电池技术的推广，BSF

7、电池市占率开始下降并在2020年市占率降至8.8%。PERC电池技术的推广主要得益于单晶硅片的大规模推广，设备国产化率快速提升等因素。根据CPIA数据，2020年新建量产产线仍以PERC电池为主，PERC电池市场占比达到86.4%。1) AI-BSF电池技术。为改善太阳能电池效率，在P-N结制备完成后，在硅片的背光面沉积层铝膜，制备P+层，称为铝背场电池。铝背层主要进行表面钝化，降低背表面复合速率，增加光程，提升效率。但红外辐射光只有60-70%能被反射，产生较多的光电损失，在转换效率方面有明显的局限。2) PERC电池技术。通过在电池背面附上介质钝化叠层三氧化二铝和氮化硅作为背反射器，增加长

8、波光的吸收，同时增大P-N极间的电势差，降低电子复合，提升光电转换效率，还可以做成双面电池。随着工艺成熟，设备国产化和成本降低，逐渐成为市场主流电池技术。图2： PERC电池与常规铝背场电池原理对比常规铝背场(BSF)电池犯得城BSFPERC收化物;50%-70%再利用；30%Y0%损失PERC电池正0金属电极ARC及不化籁”曲敬发射破同情阳曲$,损失Source。FMyanfNewt /，7统化的海流升标处形俄的局触却随场图3：典型的PERC太阳电池生产线布局图丝网印刷机烧结炉消融机方阳检测机蚀刻清洗机冽绒上、下料机岁败上下料机平板Pl CVI)上、下料机测试分选机|I I丝网印刷激消碱，上

9、、下料机上.下料机|脱绒机| |打散炉管式PECVI) * PECVD上,下料机自动倒片机资料来源：晶体硅太阳电池研窕进展(中国可再生能源学会光伏专业委员会)，资料来源：TaiyangNews,AI-BSF改造为PERC产线并不复杂,但效率提升明显。从产线改造角度看，铝背场电池技术的生产工艺主要包括清洗制绒、扩散制结、蚀刻、制备减反射膜、印刷电极、烧结及自动分选七道工序和关键设备，而PERC电池技术的生产工艺无需另开产线，只需在铝背场基础匕增加钝化叠层和激光开槽这两道工序即可完成，所需设备包括增加PECVD和激光开槽设备，相关设备也均实现国产化。而从效率提升角度看，根据CPIA数据，截至202

10、0年,PERC电池平均转换效率22.8%,而传统铝背场的转换效率则不足20%,效率提升是加速PERC产能占比提升的核心因素之一。蚀刻l上，下背曲钝化料机I平板PIXA DPERC技术产业化时间不长，电池效率提升速度较快。从PERC电池技术的发展到成为主流路线的时间并不长，核心原因在F电池技术快速发展推动行业的降本提效。从1989年PERC电池技术的首次提出，到2010年进行背面/叠层钝化改造推动大尺寸电池的产业化进程，产业界用了 10年时间将其效率提升和成本下降发挥到了极致，成为目前全球电池的主流技术。隆基乐叶在2019年发布的PERC电池技术效率记录为24.06%,目前PERC电池的量产效率

11、已经突破23%o图4： PERC电池转换效率发展梳理新南威尔士大学Martin Green课题组提出PERC电池技术，在FZ硅片上制备4cm ,转换效率23.1%Thomas等将三氧化二畦和氮化硅用在背面/叁层钝化,促进大尺寸PERC电池的产业化进程哈梅林太阳能研究所的大面积 156mmX156mm 的PERC电池，效率达到21.2%；天合光能同尺寸单晶PERC电池，转换效率达214%隆基乐叶刷新效率记录至 22.71%隆基72型双面半片组件正面功率突破450W,再次刷新世界纪录G.Agostinelli 等人利用ALD技术在P型单晶联表面沉积A12O3薄膜，将表面复合速率降低至约10cm/s

12、Schott Solar报道其单晶PERC电池效率达到21%天合光能：2015年刷新PERC电池效率22.13%,2016年刷新至22.61%隆基乐叶将其记录刷新至24.06%.此后再少有其PERC效率的官方报道资料来源：CPIA,相关公司公告,单晶PERC电池平均量产效率超22.8%，已逐渐接近24.5%极限效率。从目前电池效率看，隆基24.1%的转换效率已经接近PERC电池极限效率，电池厂，商研发重心已经逐步转向新的技术,PERC技术正式进入变革后周期。为了进一步提升PERC电池转换效率，在传统的PERC电池工艺基础上不断增加新的工艺，包括SE技术优化:多主栅电极、氧化层增强钝化、背面碱抛

13、及光注入或电注入再生等技术工艺的改进。通宣技术工艺的不断改进，目前单晶PERC电池的产业化平均效率达到22.8%+,已经在逐渐接症其极限效率。图5： PERC太阳电池产业化工艺的改进图6：近年来PERC太阳电池最高效率的增长情戒资料来源：晶体硅太阳电池研究进展（中国可再生能源学会光伏专业委员会），资料来源：晶体硅太阳电池研究进展（中国可再生能源学会光伏专业委员会），N型电池技术优势显著，有望替代P型成为主流N型电池转换效率高,有望替代P型电池成为发展主流。从目前技术发展来看，P型PERC电池已经迫近效率天花板，降本速度也有所放缓。而N型电池效率天花板较高，电池工艺和效率提升明显加快，未来效率提

14、升空间大，随着国产化设备成本不断降低，预计将成为未来主流的电池技术路线。目前实现小规模量产（1GW）的新型高效电池主要包括TOPCon. HJT和IBC三种，HBC、叠层电池暂时还处于实验室研发阶段。同时，N型电池技术组成的叠层电池，转换效率将有进步提升的空间。图7：光伏电池技术及效率演进发展史Best Research-Cell Efficiencies164Z4036028201612840加晔，rj”呷mowUMS IA*-COS193519901 眈20W20152020资料来源：NREL针对PERC、TOPCon和HJT这几种主流的技术路线,我们从效率、成本及工艺等多个角度对比：1）从效率角度看,TOPCon电池的极限理论效率达到28.7%,高于HJT的27.5%和PERC的24.5%。而从目前量产效率看,PERC已经达到23%附近,TOPCon和HJT已经超过24%,但距极限效率仍有一定差距，效率提升的空