2022年光伏电池片行业发展现状分析 光伏电池片设备厂商受益电池技术迭代

一、光伏电池片设备厂商受益电池技术迭代

电池片设备产业链分析 公司所处的晶体硅太阳能设备制造业系晶体硅太阳能光伏行业的 配套行业，受整个晶体硅太阳能光伏行业景气程度的影响较大。晶体硅太阳能光伏设备制造业包 含硅料生产设备、硅片生产设备、电池和组件生产设备、专用材料（铝浆、封装玻璃等）生产设 备、光伏系统支持部件生产设备等一系列设备的制造。

光伏行业助力“碳达峰”、“碳中和”，未来有望持续高景气 2020 年 9 月 22 日， 在第七 十五届联合国大会一般性辩论上，习近平总书记郑重宣告，中国“二氧化碳排放力争于 2030 年 前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。 2020 年 12 月 12 日，习近平总书记在气候雄 心峰会上强调： “到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65%以 上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立 方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。”在可以预见的未来，光伏行业将 为这一庄严宣告持续贡献产业力量，推动中国能源转型和能源发展。根据中国光伏行业协会统计， 2020 年全球新增装机量约为 130GW，在各国政策催化下，未来发展有望持续超预期。在这一背 景下，光伏电池片行业迎来高景气阶段，行业高景气周期叠加技术进步将是未来电池片发展主旋 律。

图：2011-2025 全球光伏新增装机预测

技术进步替代周期性成为光伏行业核心特征。 目前，随着我国光伏产业迅速发展，成本不断 下降，光伏实现“平价上网”，周期性逐渐减弱。从技术角度讲，目前降低成本主要通过提高晶 体硅太阳能电池的转换效率和减少硅用量两种方式，因此技术进步成为了光伏行业的核心特征。

电池片技术迭代带来设备更新需求 太阳能电池设备的市场需求主要取决于下游光伏电池 片的技术迭代，光伏电池片目前的发展阶段：从常规铝背板 BSF 电池（1 代）→PERC 电池（2 代） →PERC+电池（TOPCon）（2.5 代）→HJT 电池（3 代）→IBC 电池（4 代）等。每一次新技术迭 代，光伏电池行业都会迎来 2-3 年新一轮的扩产周期，进而带动代表新技术的电池设备的需求。

二、技术路线变革带来光伏电池片产业发展

PERC 技术，即钝化发射极背面接触，利用 SiNx 或 Al2O3 在电池背面形成钝化层，作为背 反射器，增加长波光的吸收，同时将 P-N 极间的电势差最大化，降低电子复合，以提升电池转 化效率。

BSF 产线改造升级 PERC 产线相容性高，改造仅需较少资本开支 PERC 技术对常规电池产线 来说有很好的兼容性，只需在常规电池的基础上增加背面的氧化铝+氮化硅的工艺+激光开槽的工 艺就能够实现 PERC 电池的升级。因此，PERC 技术改造只需较少的资本投入就可以获得效率较高 的提升。PERC 技术受到推崇主要是因为其改良的特征，新增设备投资相对背电极、 HIT 等 N 型 电池技术低得多，一般只需要在普通电池生产线基础上增加少量设备，转换效率则会有较大幅度 的提升。

PERC 替代 BSF 过程超预期 2019 年新建电池产线均采用 PERC 技术，并且部分电池企业对老 旧电池产线进行技改，使得 2019 年 PERC 电池技术迅速反超 BSF 电池，占据了超过 65%的市场， 2019 年 BSF 电池市场占比约为 31.5%，较 2018 年下降 28.5%。2020 年，PERC 电池电池片市场占 比超预期进一步提升至 86.4%，而常规电池片（BSF 电池）市场占比下降至 8.8％。PERC 电池技 术替代 BSF 电池技术超预期的原因有二，一是 PERC 电池片效率远超 BSF 电池片，二是 PERC 仅 需在 BSF 产线上进行改造升级。

图：2020 年各种电池技术占比趋势预测

隧穿氧化层钝化接触（tunnel oxide passivated contact，TOPCon）太阳能电池，是 2013 年在第 28 届欧洲 PVSEC 光伏大会上德国 Fraunhofer 太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触 太阳能电池。首先在电池背面制备一层 1-2nm 的隧穿氧化层，然后再沉积一层掺杂多晶硅，二者 共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的界面钝化。

TOPCon 工艺路径与 PERC 兼容性较好，理论极限效率最高 从工艺兼容性上看TOPCon 与PERC 兼容性较好，仅需在 PERC 产线上增加硼扩散、LPCVD（或 PECVD）以及湿法刻蚀机台。同时根据 ISFH 的测算，TOPCon 电池理论极限效率为 28.7%，十分接近单结电池的效率极限 29.43%。

TOPCon 相较 PERC 优势明显 TOPCon 电池技术目前电池效率相较于 PERC 高近 1%，同 HJT 目 前相当，组件功率比 PERC 高 15-20W。由于采用 N 型硅片和双面银浆，成本高于 PERC，随着电池 良率提高及高效率带来的组件成本降低，成本有望低于 0.1 元/W。性能上，TOPCon 技术的组件 双面率、温度系数等优于 PERC。同时 N 型 TOPCon 电池组件能与多主栅、半片、叠片技术相配合， 可以实现更高的组件效率。根据中国光伏协会数据，2020 年 PERC 设备投资额为 2.25 亿元 /GW,N-TOPCon 设备投资额为 2.7 亿元/GW,GW 级别设备的投资额相较于 PERC 仅增加 20%-30%。

HJT 国内进程迅速，未来有望超预期 HJT 最早在 1990 年由日本三洋公司成功开发，在国 内发展发展时间相对较短。根据南京航空航天大学沈鸿烈的划分可以分为五个阶段：

（1）自由探索期：2010 年之前，中科院电工所王文静教授团队、中科院研究生院刘丰珍团 队、南京航空航天大学沈鸿烈团队等解决异质结的基本科学问题。

（2）政府推动期：2010-2015 年，王文静、刘正新教授牵头承担 2 个中试规模的 863 项目。 杭州赛昂、宜兴上澎等公司开始 20-30MW 级异质结电池的研发与小规模量产，解决能不能做出产 品的问题。

（3）产业形成期：2016-2019 年，福建钧石、国电光伏、泰州中智和山西晋能等企业开始 对异质结电池进行量产工艺的验证，并形成 50-100MW 级的异质结电池产能，解决能不能规模生 产的问题。

（4）快速发展期：2020-2023 年，国产设备逐渐成型并使得整线设备投入降低、原辅材料 逐渐形成一定规模使得价格下降、工艺逐渐掌握与成熟，产线规模提升至 GW 级别，解决良品率 和稳定生产的问题。

（5）成熟爆发期：2023 年及以后，在设备厂商的协作下，设备国产化并使得整线投入大幅 下降；辅材（低温银浆、靶材等）国产化并形成规模效应，可使得非硅成本较大幅下降。解决继 续降本增效的问题。

沈鸿烈这五个阶段的划分具备指导意义，目前 HJT 发展速度基本符合预期。

HJT 工艺流程简单，但不与 PERC 产线兼容。HJT 产线仅有 4 道工艺，即清洗制绒→非晶硅镀 膜→TCO 镀膜→丝网印刷、退火、测试，相较于 PERC 和 TOPCon 工艺流程大幅减少。HJT 电池由 于在制备过程中对清洁度的要求高于 PERC 电池，对设备和车间的洁净度提出了更高的要求，所 以原有的 PERC 产线无法和 HJT 产线进行兼容。

HJT 产线平均效率不断新高，效率提升路径明确。 HJT 电池的产线平均效率已经达到 24％ 左右，产线良率在 96％左右，随着产线的进一步调试，现有 HJT 产线平均效率有望提升至 24.5％ -25％。同时产线效率在 25％以上的技术路线已经十分明确，即在前后表面使用掺杂微晶硅取代 现有的掺杂非晶硅，可以进一步提升效率。

HJT 降本路径明确，降本有望实现加速。 HJT 发展上的问题主要集中在设备成本、硅成本、 银浆消耗量、靶材成本以及工艺成本上，都有其对应的降本路径。HJT 目前是世界记录最高的单 晶硅电池，由于采用低温工艺，适合超薄电池发展；国产设备正在对进口设备进行迅速替代，根 据中科院电工所王文静教授的估计，2021 年 HJT 设备投资额将下降至 4 亿元/GW;低温银浆国产 替代也在迅速进行，包括帝科股份、苏州固锝（子公司苏州晶银）、聚和股份、江苏连银（连城 数控子公司）在内的厂家对银浆成本的下降进行努力，同时高精度丝网印刷和激光转印技术致力 于减少银浆消耗量。

随着新技术迭代及高景气周期持续，未来电池片设备行业空间呈上升趋势，2023 年行业空 间超过 200 亿元。

核心假设：

（1）2021 年受硅料价格上涨影响，产能利用率下滑，同时装机量按照保守预期为 150GW， 未来产能利用率恢复至 2020 年水平，同时装机量上升。

（2）由于 PERC 当前仍具有较高的性价比，改造需求较弱，多数厂商选择新增 TOPCon 产能， 因此假设 2021 年至 2023 年所有的 TOPCon 产线均为新建产线。

（3）假设除 HJT、TOPCon 和 PERC 外的电池片路线产能不再增加。

（4）设备投资额下降幅度逐渐收窄，电池片设备投资额趋于稳定。

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