PERC和HJT光伏电池设备行业分析报告.docx

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PERC和HJT光伏电池设备行业分析报告

2019年PERC和HJT光伏电池设备行业分析报告

2019年10月

PERC和HJT是光伏电池技术的未来。

PERC技术成熟、性价比高，叠加SE进一步提升效率，预计到2020年前依然是高效电池扩产的主流技术。

HJT相对PERC效率提升明显，且工序少、国内已有企业量产，成为高效电池未来的发展方向。

PERC产能快速扩充，带来电池设备企业高速增长。

2020年前PERC依然是电池扩产的主流。

2019-2021年PERC电池设备累计市场空间为315亿元。

其中工艺设备市场空间为221亿元。

目前国内设备企业都取得了快速的进步，市场占有率快速提升，在各自的优势领域占据了较高的市场占有率，预计市场格局将趋于稳定。

随着下游电池企业的持续扩产，设备企业将获得持续的快速增长。

HJT产业化和设备国产化加速推进。

HJT的优势明显，工艺步骤简单、转换效率高、发电性能优异，将是未来高效电池的发展方向。

未来的重点是降低成本和加快产业化，设备的国产化是重要一环。

目前国内已经有量产实绩，国内企业加大布局，已经规划了33.3GW的产能，设备市场空间为333亿元。

目前HJT电池设备以国外为主，国产企业加速布局，在其中最重要的PECVD、RPD和PVD设备，国内企业都已经有产品推出，并且在下游客户应用。

随着下游客户电池产业化的持续推进，实现国产化突破的设备企业将获得新的成长空间。

光伏平价上网带来光伏行业新一轮向上周期，平价上网要求行业降本增效，光伏电池设备在促进技术进步发挥中坚力量。

PERC电池新建产能有望持续维持高位，国产化设备企业有望获得大量订单。

HJT电池产业化加快，国产设备逐步布局，HJT电池将为设备提供翻倍以上的设备市场空间。

在PERC有核心竞争力，并且已经获得大量订单，在HJT快速布局，并且有望实现国产化应用突破的设备企业，将获得持续的成长动力。

一、PERC和HJT是电池技术的未来

光伏电池技术路线。

目前晶硅类电池的技术方向包括单晶和多晶。

多晶电池逐渐向黑硅方向升级。

单晶包括P型和N型。

P型电池中PERC技术逐渐成为主流，叠加SE（选择性发射极）技术，电池效率逐渐提升。

但是P型电池有其转换效率的极限，而N型电池成为未来高转换效率的方向，目前包括PERT、TOPCon（隧穿氧化钝化接触）、IBC（全背电极接触）、HJT（异质结）四种技术路径。

下面将分别对各种技术路径进行讲解。

1）PERC目前技术比较成熟、性价比比较高，技术相对容易，设备完成了国产化，最高效率达到22%，成为这两年高效电池主要扩产的技术，叠加SE（选择性发射极）技术，预计到2020年前依然是光伏电池主流技术。

2）N-PERT可实现量产，技术难度容易，设备投资较少。

但是与双面P-PERC相比没有性价比优势，已经证明为不经济的技术路线。

3）HJT效率可达23%-24%，工序少、可实现量产，目前已经有松下、晋能、中智、钧石等公司布局。

但是其设备贵、投资成本高，成为阻碍其大规模产业化的一点。

4）TOPCon背面收光较差，量产难度很高，目前有布局的企业包括：

LG、REC、中来等。

5）IBC效率最高，可以达到23.5%-24.5%，技术难度极高，设备投资高，成本高，国内尚未实现量产，目前布局的企业包括LG、中来、sunpower。

从以上的对比来看，PERC和HJT技术将是未来光伏电池技术的发力方向，也是目前企业产能重点布局的地方。

传统光伏电池的生产工艺。

目前常规的电池是P型电池。

传统的电池生产流程，包括从硅片出发经历清洗制绒、扩散制结、刻蚀、去除磷硅玻璃、PECVD镀反射膜、丝网印刷、烘干烧结、分类检测等工艺，完成电池的制造。

PERC电池工艺介绍。

与常规单晶电池工艺相比，PERC单晶电池主要增加了背面钝化和激光打孔两道工艺。

背面钝化工艺在硅片背面沉积三氧化二铝和氮化硅，对硅片背面进行钝化。

三氧化二铝由于具备较高的电荷密度，可以对P型表面提供良好的钝化；氮化硅主要作用是保护背部钝化膜，并保证电池背面的光学性能。

激光打孔工艺是利用一定脉冲宽度的激光去除部分覆盖在电池背面的钝化层和氮化硅覆盖层，以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片形成有效接触，从而使光生电流可以通过Al背场导出。

HJT电池结构。

HJT电池以N型单晶硅（c-Si）为衬底光吸收区，经过制绒清洗后，其正面依次沉积厚度为5-10nm的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:

H）和掺杂的P型非晶硅（p-a-Si:

H），和硅衬底形成p-n异质结。

硅片的背面又通过沉积厚度为5-10nm的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:

H）和掺杂的N型非晶硅（n-a-Si:

H）形成背表面场。

最后电池的两面沉积TCO（透明氧化物导电薄膜），然后用丝网印刷的方法在TCO上制作Ag电极。

HJT电池工艺介绍。

HJT电池工艺主要包括制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝网印刷。

非晶硅沉积主要使用PECVD方法。

TCO薄膜沉积目前有两种方法：

RPD（反应等离子体沉积）和PVD（物理化学气象沉积）。

住友重工拥有RPD的专利，而PVD技术发展成熟，提供给设备的厂家较多。

电池技术迭代是促进行业降本增效的动力。

PERC技术成熟、设备国产化率高，叠加SE（选择性发射极）进一步提升效率，预计到2020年前依然是高效电池扩产的主流技术。

N型电池是未来高效电池的发展方向，其中N-PERT技术与双面PERC电池对不性价比不明显，TOPcon量产难度高，而IBC技术虽然转换效率较高，但是未有量产实绩，HJT由于工序少、国内已有企业量产，成为高效电池未来的发展方向，但是其目前的阻碍是设备投资较贵。

从以上的对比来看，PERC和HJT技术将是未来光伏电池发展的主要方向，也是企业重点进行产能布局的地方。

我们认为在PERC和HJT技术布局的设备企业最终将走出来，成为成长性的公司。

二、PERC产能快速扩充，带来电池设备企业高速增长

1、市场空间：

PERC大量扩产，带来订单

高效电池产能依然处于紧平衡的状态。

光伏要实现平价上网，要光伏各个环节的降本增效，主要通过各个环节的技术创新进步。

在电池片环节，我们认为高效电池是未来的方向，目前光伏高效电池主流技术包括PERC和N型技术。

我们来观察高效电池是否能满足下游的需求。

以2018年来看，PERC+N型合计产能为72GW，不能满足全球103GW的装机需求。

到2020年PERC+N型合计产能为132GW，依然处于一个紧平衡的状态。

如果按照2021年，中国实现平价上网，全球光伏新增装机有望达到200GW，高效电池产能远远不能满足需求，未来PERC+N型的产能会持续扩充中。

PERC由于只需要在传统电池工艺基础上增加两个工序即可提升效率，升级方便，是目前高效电池的主流技术。

国内以通威、爱旭、隆基等电池片龙头企业依然在大幅度扩产PERC产能。

2020年前PERC依然是电池产能的扩产主流。

参考隆基宁夏乐叶年产5GW的PERC电池项目设备工具购置费用明细。

我们可以看到1GW的PERC电池需要的设备投资额大约为4.97亿元，其中工艺设备为3.53亿元，检测设备为0.26亿元，自动化设备1.08亿元。

单独来看，背钝化投资额最大，1GW投资额为1.08亿元；管式PECVD第二，1GW需要设备数量为11台，投资额0.46亿元；制绒1GW需要设备5台，投资额0.34亿元；印刷线1G需要设备5台，投资额为0.58亿元。

其他设备包括扩散、激光掺杂、刻蚀、退火、激光开槽、印刷线、烧结炉等。

2019-2021年PERC电池设备累计市场空间为315亿元。

参考宁夏隆基乐叶年产5GW的PERC电池项目设备工具购置费用明细，暂不考虑设备降价的因素，测算得出到2019-2021年PERC电池设备累计市场空间为315亿元。

其中工艺设备市场空间为221亿元，检测设备市场空间为16亿元，自动化设备市场空间为63亿元。

具体到细分设备，2019-2021年市场空间：

制绒设备21.4亿元、扩散设备13.9亿元、刻蚀设备9.5亿元，退火设备13.9亿元，背钝化设备63亿元、PECVD设备28.4亿元、印刷线36.5亿元、激光开槽设备10.7亿元、激光掺杂设备10.1亿元。

2、PERC电池设备企业国内竞争力强，预计未来设备格局将趋于稳定

目前国内设备企业在各个PERC电池设备都具备了竞争力，与国外企业的技术相比不相上下甚至超过。

下面对重点设备进行介绍。

（1）制绒设备

制绒是利用碱对单晶硅表面的各向异性腐蚀，工业生产中一般采用成本较低的氢氧化钠或氢氧化钾稀溶液来制备绒面。

利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成3-6微米的金字塔结构。

理想的绒面效果：

金字塔大小均匀，覆盖整个表面，相邻金字塔之间没有空隙，具有较低的表面反射率。

单晶硅的绒面制备，能够有效地提高电池转换效率，由于市场的变化，对绒面质量的要求也变的越来越高。

如何做出高质量的绒面，不仅仅是工艺技术的问题，还需要与优异的设备进行配合，而设备的相关性能也决定了工艺的效果。

目前制绒设备技术指标控制严格的包括：

工艺温度、溶液均匀性、产能等。

为了保证反应条件的一致性，温控精度要在±1℃；溶液均匀性和产能也是重要的考察点。

目前国内外的设备厂家包括RENA、施密德、捷佳伟创、晶洲装备等。

国内以捷佳伟创为代表的设备企业在产能、控温精度、自动配补液精度等方面的性能已经达到世界先进水平。

（2）扩散设备

扩散主要是电池片制PN结的过程，扩散工艺的好坏直接影响电池片效率的多少。

扩散的方法包括：

三氯氧磷（POCl3）液态源扩散、喷涂磷酸水溶液后链式扩散、丝网印刷磷浆料后链式扩散。

目前国内多采用第一种方法：

三氯氧磷（POCl3）液态源扩散，其具有稳定、可控性强等优点。

POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换。

POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

扩散设备的核心技术指标是扩散方阻均匀性，其他指标包括控温精度和稳定性、工艺时间等。

扩散炉的提供厂家包括Tempress、Centrotherm、捷佳伟创、丰盛装备、北方华创、电科48所等。

（3）钝化和PECVD设备

传统PECVD工艺主要是镀反射膜：

制作减少硅片表面反射的氮化硅薄膜。

高效PERC电池工艺中增加了背面钝化工艺，背面钝化工艺在硅片背面沉积三氧化二铝和氮化硅，对硅片背面进行钝化。

目前PERC电池中钝化工艺包括两种方式：

一种是使用PECVD（等离子体化学气相沉积）设备一次性完成三氧化二铝和氮化硅膜的层叠；二是使用ALD（原子层沉积）设备完成三氧化二铝镀膜；PECVD完成氮化硅镀膜。

ALD工艺过程中，将不同的反应前驱物以气体脉冲的形式交替送入反应室中，因此并非一个连续的工艺过程。

相对于传统的沉积工艺而言，ALD在膜层的均匀性、阶梯覆盖率以及厚度控制等方面都具有明显的优势。

ALD（原子层沉积）设备独立完成三氧化二铝镀膜，ALD镀膜具有低温沉积、速度慢、膜质好等优点，但是稳定性待检验；设备厂家包括：

solaytec、理想能源、江苏微导等。

PECVD分为板式PECVD和管式PECVD。

板式PECVD钝化膜生长及氮化硅覆膜集成一体，设备及工艺相对稳定，市场暂时领先，MeyerBurger公司优势突出。

管式PECVD：

用石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。

其膜质较好，有增加氮化硅提升钝化效果潜力，少量试产，损伤及绕镀现象待检验，设备厂家包