2022年TOPCon电池专题研究 具有与Perc产线的兼容性，助力TOPCon引领P转N型

TOPCon工序：与Perc兼容设备成本低，新结构打开增效空间

提高光电转换效率是永恒命题，TOPCOn是现阶段P型转N型主力军

TOPCon为N型电池的技术路线之一，凭借明显的优势有望替代P型电池成为新一代电池技术。目前光伏行业主流为P 型电池（PERC技术为主），其制造工艺简单、成本更低。相比传统的P型电池，N型电池具有转换效率高、双面率高、 温度系数低、几乎无光衰、弱光效应好等优点，但制造工艺复杂、成本更高，被行业普遍认为是下一代的电池技术。 TOPCon电池技术为N型电池主流技术路线之一。

N型半导体多数载流子是电子，电子有效质量更低，迁移速 率高。在相同导电能力情况下，N型杂质少，因此少数载流 子寿命更高，能够直接影响开路电压和短路电流，因此拥 有更高的光电转换效率。

钝化接触结构降低复合损耗，打开增效空间

TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池技术，是 N型硅衬底电池。TOPCon电池的概念由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer-ISE）于2013年提出。在TOPCon电 池的背面制备一层1～2nm的超薄氧化硅（隧穿氧化层），然后再沉积一层20nm左右的掺杂多晶硅薄层，二者共同形成了钝 化接触结构作为电池背面钝化层，有效降低表面复合和界面复合，提高开压，为电池的转换效率进一步提升提供了更大的 空间。

具有与Perc产线的兼容性，助力TOPCon引领P转N型

在P型电池的工艺基础上，TOPCon电池将磷扩散改为硼扩散， 增加了隧穿层及Poly层的制备步骤，取消的工序是激光开槽。 TOPCon电池的设备基本延续了PERC产线的基本配置，是基于 PERC电池的升级。 它在工艺流程上与PERC的主要区别 在于： 1）将磷扩散改为硼扩散：P型PERC电池采取的是磷扩散工艺， 而N型TOPCon电池采取的是硼扩散； 2）增加了氧化和沉积多晶硅：增加隧穿氧化层的制备，沉 积掺杂n+非晶硅或微晶硅层，再经过退火得到多晶硅；

LPCVD为主流，工艺成熟、控制简单

TOPCon与Perc结构上的不同点在于隧穿氧化层、Poly层。氧化层为厚度1～2nm的SiOx。通常SiOx作为绝缘层出现在半导体 器件中，但由于SiOx介电层非常薄，不会阻碍多子的传输但会阻碍少子达到界面。多子通过隧穿原理实现输运，少子则由 于重掺杂Poly－Si和Si之间的势垒难以通过该氧化层，因此可以显著降低界面复合。隧穿氧化层可以通过热氧化、湿法 氧化、等离子辅助氧化等方法形成。 Poly层能够对超薄氧化层起保护作用，避免其遭到破坏。当前主流的制备方式有LPCVD、PECVD等工艺。此外，还有PEALD、 APCVD及PVD等其他工艺路线并存。 LPCVD：是当前最主流的工艺，其工艺成熟、控制简单，但成膜速率慢。LPCVD工艺的原理是将一种或数种气态物质，在较 低的压力下，用热能激活，使其发生热分解或化学反应，沉积在衬底表面形成所需的薄膜。该路线的工艺成熟、控制简单 容易、厚度均匀性好、致密度高，但成膜速率慢，石英器件沉积严重。

PECVD膜层致密度不高是痛点，PVD路径成本问题是核心

PECVD：PECVD的原理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强， 很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD技术在薄膜沉积、原位掺杂等方面效率更高，这是该技术具有潜 在竞争优势的主要原因。相比LPCVD技术，PECVD成膜速度快，原则上可实现无绕镀沉积。但是缺点是厚度均匀性差、纯 度低，容易产生气泡，导致膜层的致密度不高。 PVD：PVD的技术原理是在真空条件下，用物理的方法（真空溅射镀膜）使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。其优 点是无绕镀、冷壁成膜速度快。但是设备的成本较高，靶材用量大，方阻均匀性较差。

TOPCon成长性：降本增效路线明确，借力钙钛矿叠层走向未来

光伏电池降本增效是永恒命题

当前光伏电池的实验室最高 效率已达47.1%，工厂最高效 率为29.1%，晶硅电池最高效 率为26.7%。根据NREL的数据， 当前光伏电池的最高效率是 NREL在2020年4月利用六结太 阳能电池创造的47.1%。光伏 制造商到达的最高效率是汉能 子公司Alta Devices在2018年 12月利用砷化镓太阳能电池创 造的29.1%。晶硅电池的最高 效率是Kaneka在2017年创造的 26.7%。

单结晶硅电池片增效路径明确，着力于降低光学损失、电学损失

光伏电池的光电转换效率是指电池的电荷载流子数目与照射在电池表面一定能量的光子数目的比率。太阳能电池的转换 效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集的限制。而导致晶体硅太阳能电池转换效率下降的原因主要来自两个方面， 光学损失和电学损失。电学损失中影响电池效率的关键因素是金属-半导体接触复合。

TOPCon电池片消除背场表面复合，有效降低复合损失

电池片效率损失主要来源于两方面：1）光学损失，长波长的入射光子能量小于材料的禁带宽度，导致入射光直接穿过电 池—低能量光子损失；入射光能量远高于材料的禁带宽度，超过可吸收范围的能量无法被利用且会被转化为热能；2）电 学损失，电子和空穴穿越P-N结的复合损失；电子和空穴在电极接触区的复合损失；电子和空穴在衬底内/界面处复合损 失；与电极接触时的电阻过大带来的损失。TOPCon与普通的N型电池结构相比，有效降低背场表面复合损失。

降低光学遮挡及反射损失，降低钝化区域的复合损失和载流子传输损失

可以通过降低光学遮挡以及反射损失来提高转换效率。1）优化绒面结构，采取倒金字塔形式，能够拥有更低的反射率从 而提升。2）通过细化栅线，可以有效降低对光线的遮挡。3）增加一层增透膜，例如MgF2/Sio2增透膜，ISE有采用过类 似工艺提高效率，但是成本限制解决方案的应用。4）降低背面的非理想光学损失，如采用更加薄的n+ poly降低自由载 流子的吸收，通过改善背面形貌及膜层的组合提高背反射，降低透射损失。

优质的硅片、激光SE工序有效助力增效

使用更为优质的硅片，增加SE工艺。1）采用更高质量的硅片。N型电池相比P型电池对硅片的质量要求更高，要求更低的 电阻率、更低的氧含量、更高的少子寿命。电阻率方面，阻值在1欧附近，效率会有极值；氧含量方面，TOPCon对硅片氧 含量更加敏感，核心就是Topcon是高温工艺（如B扩散），氧容易沉淀，形成氧环即同心圆，对效率影响明显；此外 TOPCon对N型硅片金属杂质、碳含量敏感，高温过程易诱发缺陷形成暗片。2）增加SE工艺，有效提升效率。SE工艺即选 择性发射极技术，在电极接触区进行高浓度掺杂，在光吸收区低浓度掺杂，减少发射机附近接触电阻。

TOPCon盈利性：成本即将持平Perc，技术迭代窗口期充分享受溢价

TOPCon非硅与硅片成本同步下降，有望较快实现NP同本

将TOPCon成本拆分为两大块：1）硅片成本，TOPCon相对比Perc能够做到更薄，当前主流Perc电池片厚度在155-160微米 之间，TOPCon已实现140微米量产，130微米有望快速导入量产中。2）非硅成本，TOPCon设备折旧成本较Perc高0.006元/ 瓦，银浆成本贵0.02-0.03元/瓦，加上能耗、人工、水电等，合计高Perc0.04-0.07元/W。 随着薄片化进程以及非硅成本的持续下降，TOPCon有望较快实现与Perc同本。

2022、2023单瓦盈利逐季好转，后续盈利能力有望持续

TOPCon产能单瓦溢价较为可 观。效率提升带来的配套设 施成本下降，衰减率下降带 来的总发电量提升，更高的 双面率以及更低的温度系数 等带来的发电增益。 随着电池片环节盈利能力的 持续向好以及新技术溢价的 延续，2023年上半年TOPCon 优质产能经济性有望进一步 凸显。

各大技术路线对比，TOPCon性价比价高

当前技术路线选择上，晶科能源、通威股份、中来股份等公司首先投产了TOPCon，东方日升、宝馨科技等企业大力扩展 HJT产能，隆基绿能根据自身产能以及对于技术路线的研发，独创HPBC路线承接新老技术，爱旭股份凭借深耕电池片多 能的理解，选择了ABC技术，利用ABC电池片打开组件市场。当前TOPCon量产效率最高的是晶科能源，效率已经稳定在 24.8%，且有望快速突破25%，良率能够提升到98%。

新老玩家纷纷涌入TOPCon领域

晶科股份、中来股份、天合光能、晶澳科技、通威股份等老牌有实力的企业正在加速TOPCon产能的建设，钧达股份、沐 邦高科、聆达股份等新玩家大步迈入TOPCon这一技术领域，纷纷启动TOPCon产能规划、投建。根据亚化咨询预计，2023 年中国TOPCon电池产能将接近200GW，出货有望超过100GW。

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晶科能源：一体化龙头回A上市，TOPCon产能落地助力盈利高增

一体化盈利迎来拐点，TOPCon助力量利齐升。1）随着产业链利润逐步往中下游走，电池组件盈利即将迎来大拐点，优质 产能、产品有望充分享受溢价窗口期。2）21年公司硅片/电池/组件产能为32.5/24/45GW，22年为60/55/65GW（新建产能 为TOPCon产能，16GWQ3满产，预计2022年出货10GW）。2022年底，公司产能端一体化率将大幅提升，随着硅料产能加速释 放，晶科能源一体化盈利能力有望大幅提升。同时公司深耕品牌渠道，分销市场出货占比提升至40-50%，有望受益于分销 市场的高回报率。 预计2022/2023/2024归母净利有望达到28/46/60亿元，同比增速45%/64%/29%，新技术优势加速盈利提升。

中来股份：三大业务迎来量利齐升，新布局+新技术值得期待

近期经营情况：公司2022年H1实现营业收入46.38亿元，同比增长95.46%，归母净利润2.31亿元，同比增长642.89%；实 现扣非净利润2.11亿元，同比增长4,330.21%。2022年Q2公司实现营业收入26.28亿元，环比增长30.80%，归母净利润 1.42亿元，环比增长60.35%；实现扣非净利润1.34亿元，环比增长72.30%。 公司TOPCon设备与行业主流有所差异，采用的是PECVD氧化+PVD制poly层技术的POPAID三步一体机。同时公司积极储备 TOPCon3.0以及TBC技术，有望通过TOPCon3.0、TBC储备在降本增效周期中脱颖而出。

钧达股份：营收大幅增长，盈利有望乘新技术而起

1）收购优质企业实转型，新产能落地快。捷泰科技2022H1电池出货量排名第五，钧达股份有望凭借收购捷泰科技， 快速实现向光伏电池片企业的转型。预计公司安徽滁州一期的8GWTOPCon项目将会在2022年四季度满产。二期项目规 模扩张到10GW，2022年9月开工，预计2022年二季度有望投产，有效助力全年业绩。 2）拥有自主研发团队，产品获得龙头认可。公司电池片出货量占比最高的客户是晶科能源，与行业技术领军企业的 合作有望加快企业工艺与技术的成熟。当前电池片量产转换效率已达25.0%左右，良率或达96%，有望在年底达到 98%。随着良率逐步提升、效率逐步提升，公司盈利有望在2022、2023年实现较高增速。 根据Wind一致预期，2022/2023归母净利有望超4.67/6.38亿元，但我们认为在新技术加持下，钧达股份盈利反转有 望远超一致预期。

报告节选：

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