光伏電池新技術專題報告：如何分層尋找投資機會？

（報告出品方/作者：天風證券，孫瀟雅）

1、電池技術變革大幕拉開，三大結構前景如何

緣起：降本增效永恆主題，技術變革已經開始

光伏行業的第一性原理為降低度電成本，

因此電池環節是否發生技術變革以及何時發生技術變革均由降本增效速度決定，從PERC的滲透率提升歷史可以看出，新老技術的交替發生在老技術降本增效速度放緩而新技術效率快速提升時，憑更高的效率，新技術可攤薄BOS成 本（電池成本不足1元/W，但裝機成本中扣除電池還有約3元/W，這部分成本可隨效率提升而降低），

在此期間，行業格局或將重塑。

近兩年來，PERC的量產效率逼近實驗室效率極限24。06%，且提效速度開始放緩（2021年較2020年平均效率僅提升0。3pct），因此各企業 均十分重視下一代技術的研發，目前主流的三種分別為TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化鈍化接觸）、HJT （Heterojunction with Intrinsic Thin-layer，異質結）、IBC （Interdigitated Back Contact，交指式背接觸太陽電池）。

三種技術路線的原理對比——HJT&TOPCon減小電學損失，IBC減小光學損失

光伏電池最核心的結構是PN接面和電極，

從光照到電流傳輸出去，中間會經歷光學 損失（光被電池前表面反射、長波長光未被吸收、正面電極造成的陰影遮擋）和 電學損失（正負電荷結合（即複合）、存在金屬電極和半導體接觸或金屬柵線和 半導體接觸的額外電阻），進而降低效率。

為降低光學損失，可增加減反層（部分材料還可兼具降低電學損失的功能）、陷 光層等結構，也可將正面的主柵放到背面，形成背接觸（IBC等）電池。 為降低電學損失，可進行“鈍化”，即透過提高矽片質量或改善電極接觸方案， 來減少電荷與載流子的複合，當前主要採用的方法包括：採用本徵非晶矽+摻雜非 晶矽進行電子和空穴選擇的HJT，採用二氧化矽+摻雜多晶矽的方式進行電子和空 穴選擇的TOPCon。而若採用本徵非晶矽+摻雜非晶矽進行空穴的選擇，用二氧化 矽+摻雜多晶矽的方式進行電子的選擇，則理論效率極限可達28。9%。

如何提效

TOPCon在PERC基礎上增加鈍化層，未來可做選擇性發射極、POLO結構提效

當前主流的電池技術為P型（在P型矽片上沉積N型半導體材料）， 由於N型（在N型矽片上沉積P型半導體材料）電池透過電子導電而 P型透過空穴導電，電子導電天然效率更高，且N型電池的溫度係數 低，高溫下發電量高，因此未來的趨勢是N型電池。在電池結構上， N型的正面與P型的背面類似（如各減反鈍化層、電極等）。

與PERC相比，TOPCon主要增加了一層極薄的氧化矽層和摻雜多晶 矽薄層，

其中氧化矽層利用量子隧穿效應，實現電極不接觸矽片就 完成電流傳輸，降低電極處複合造成的效率損失，摻雜的多晶矽層 可進一步降低表面複合造成的效率損失，提高電池效率。 往未來看，TOPCon可以做選擇性發射極或POLO結構進行提效（理 論效率極限28。7%） ，目前中來已經在做相關嘗試。

HJT將PN接面改為異質結以降低複合損失，未來可微晶化提效

與PERC相比，HJT的主要變化在於將正面的N型晶矽層換成非晶矽，

並用N型矽片和非晶矽組成PN接面，降低PN接面處的複合損失；同時為 得到更好的鈍化效果，在晶矽和非晶矽之間增加一層本徵非晶矽。 往未來看，HJT可以進行雙面微晶化（增加隧穿層，降低複合）取 代本徵非晶矽，同時靶材增加種子層等來進一步提效至25%以上， 當前實驗室效率記錄26。3%就由隆基透過這一路線實現，東方日升、 華晟、金剛玻璃均在進行量產探索。

降本方向：TOPCon銀漿成本佔比高，HJT銀漿、折舊、靶材佔比高，IBC折舊成本佔比高

從成本構成看，TOPCon的良率、銀漿成本對電池元件成本影響最大，分別在6、 4分/W，HJT的銀漿、CTM、良率、折舊、靶材對電池元件成本影響大，分別在 12、5、4、2、2分/W，IBC的良率、折舊、電力成本對電池元件成本影響最大， 分別在9、2、2分/W。

良率：TOPCon的難點在於隧穿氧化層的製作，IBC的難點在於隧穿氧化層的製作 以及多道工序的配合。

銀漿：由於N型電池的工作機制與P型不同，為達到相同電學效能需要更多銀漿， 且N型電池雙面率高，正背面都需要銀漿，因此銀漿成本明顯高於PERC。

折舊：由於HJT的鍍膜裝置複雜，IBC需增加鐳射和掩膜裝置，因此N型電池裝置 的初始投資較PERC均較高，單GW裝置投資額大致在PERC的2倍。

CTM：HJT元件存在此問題，由於電池製作的低溫工藝與部分元件切割的鐳射工 藝不相容，導致電池到元件存在效率損失。（報告來源：未來智庫）

靶材： HJT元件存在此問題， 主要是HJT須使用靶材來增強導電膜的導電性。

降本潛力：效率、良率、CTM每提升1pct，分別可降本12、1、4分，矽片減薄10μ，降本2分

對三種電池新技術路線進行敏感性分析，發現良率每提升1pct，可降低裝機 成本1分/W，效率每提升1pct，可降低裝機成本12分/W，CTM每提升1pct， 可降低裝機成本3-4分/W，矽片厚度每減薄10微米，可降低裝機成本2-3分/W。 相對理想情況下，PERC、TOPCon、HJT、IBC四種技術的效率分別提升至23。8、 26、27、25。5%，良率分別提升至99、97、99、95%，CTM分別提升至99。5、 99、98、100%，矽片厚度分別減薄至150、130、90、130微米，則四種技術 的裝機成本分別在3。99、3。81、3。77、3。82元/W，因此

三種新技術未來均可 實現裝機成本較PERC的大幅降低。

降本方式：積累資料提升良率，多主柵、電鍍銅降銀，薄片化降矽成本，裝置國產化降折舊

往未來看，前述影響成本的良率、銀漿、折舊、CTM、靶材等因素均有持續改善空間，疊加效率的不斷提升，替代PERC已成定局。

良率：TOPCon的隧穿氧化層和摻雜多晶矽製備、IBC的電極結構製作是良率提升的主要難點，可透過持續的量產實踐測試進行提升。 若IBC的良率未來提升至與TOPCon接近的水平，則有望成為較具價效比的電池路線。

銀漿：TOPCon未來可透過多主柵、銀鋁漿的使用等方式降低銀耗，而HJT需要使用低溫銀漿，但低溫銀漿及其上游低溫銀粉的國產化 率低，因此未來降本方向包括低溫銀漿的國產化、多主柵&SWCT（5BB電池片的銀漿耗量300mg/片，MBB<200mg/片，而SWCT技術 120mg/片）&銀包銅降銀耗、電鍍銅實現貴金屬替代等，IBC僅需單面主柵，銀耗水平不高於雙面PERC電池。

折舊：未來隨著裝置的整合、單位時間產出提升、大規模量產穩定性提升，各技術折舊成本均有望降低。

CTM：HJT可透過半棒技術將切割流程前置，實現CTM的提高。

靶材：當前主要採用貴金屬銦，未來有望透過無銦技術進行降本。

其他：對於N型電池來說，在相同厚度下所需矽片價格較P型貴5-8%，因此薄片化對其降本作用較為明顯，其中HJT對稱性好且使用低 溫工藝，可在保持較高良率的基礎上使用更薄（150微米以下）的矽片，因此最能受益於矽片的減薄。IBC對矽片質量要求高，專業矽 片廠商更具優勢（部分外售，部分自用，可按引數調整），同時IBC也可實現薄片化，如Sunpower等公司已實現了130微米的元件量產。

我們預計今明年TOPCon透過選擇性發射極提效至25%，CTM進一步提升至99%，製造良率最佳化到97%，矽片厚度減薄至150微米時，裝 機成本為3。96元/W；HJT透過雙面微晶化提升效率至25。5%，透過半棒技術將CTM提升至98%，製造良率最佳化到99%，矽片厚度減薄到 120微米時，裝機成本為3。99元/W；IBC透過提效至25%，CTM進一步提升至99。5%，製造良率最佳化到95%，矽片厚度減薄至150微米時， 裝機成本為3。94元/W。

在PERC裝機成本穩定在4元/W以上的當下，新技術路線憑藉明確的降本與提效方案，今明年均有望實現比PERC 更高的價效比。

2、新電池技術帶來的產業鏈變化分析

電池

TOPCon：與PERC相容，主要增加硼擴、沉積裝置以製備隧穿氧化層和摻雜多晶矽層

從製備流程來看，TOPCon相比PERC主要增加了硼擴、氧化層和摻雜多晶矽層沉積，

需要擴散爐（難度高於磷擴）、沉積裝置。 目前氧化層和摻雜多晶矽層的產業化製備主要有三種方式：LP+擴散、PE+原位摻雜、PVD+原位摻雜。其中LPCVD比PECVD更成熟，但鍍膜 速度較慢，有繞鍍、石英件沉積等工藝問題，沉積多晶矽後需另加摻雜工藝。PECVD配合原位摻雜，可以實同一臺裝置一次性完成氧化 矽、多晶矽膜的沉積並摻雜，簡化工藝流程。PVD沉積同樣可以實現原位摻雜，減少工藝流程。現各工藝路線並行存在。

HJT：與PERC不相容，主要增加鍍膜裝置以實現本徵非晶矽層與異質結結構製備

HJT工藝流程短，但難度較大，與PERC產線幾乎無法相容，需增配非晶矽與導電膜沉積裝置，同時調整清洗制絨裝置，增加靶材需求。

清洗制絨相比PERC工藝增加，臭氧清洗與傳統REC清洗非晶矽導路線並存，REC清洗技術成熟，穩定性好；臭氧清洗可降低成本。 非晶矽鍍膜有PECVD與CAT-CVD兩種裝置， 其中PECVD已實現國產化，若未來採用微晶化技術，則將換為TOPCon的氧化矽層鍍膜裝置。

透明導電膜（TCO）可採用PVD、RPD兩種方法制備。PVD在光伏之外領域已有廣泛應用，技術成熟；RPD（源於日本住友，捷佳偉創穫授 權研發）鍍制的導電膜，電池效能較好，且可以應用IWO靶材，但針對HJT的RPD裝置還需進一步最佳化。 絲網印刷工序雖可採用常規產線，但受制於低溫銀漿需印刷兩次來保障效能，對印刷線的精度有較高要求。 此外，輻照退火能有效提高HJT電池效率，已成為HJT電池產線標準工藝之一。 目前邁為、捷佳偉創均具備全套裝置供應能力，理想、鈞石等其他廠商均各有優勢。

矽片

引數要求：摻雜元素均勻、少子壽命更高、碳氧含量更低、矽片厚度更薄

N型矽片的產品引數要求有所提高，如摻雜元素更均勻、少子壽命 更高、碳氧含量更低、矽片厚度更薄，且不同技術間要求存在差異， 為達成上述引數要求，則需要矽片企業在拉晶與切片工藝端做最佳化， 同時使用更純的矽料（電子II級以上，目前國內龍頭矽料廠均可供應， 但品質略遜於進口矽料）、石英坩堝、熱場，更細的金剛線。

首先看工藝調整。在拉晶端企業需：1）提高摻雜均勻性，主要系P 型摻硼，N型摻磷，硼在矽中分凝係數為0。8，大於磷的0。35，因此P 型矽棒摻雜元素分佈均勻性更易控制。2）提升控制能力以增加單爐 總投料量，投料量增加會導致熔體高度增加、自然對流增強，固液 生長介面溫度波動更加劇烈，引發缺陷影響少子壽命，能否在保證 品質的同時增加投料量成為矽片企業的競爭關鍵，隆基、中環等龍 頭企業具有先發優勢。

在切片端，當前量產的P型矽片在165μm，N型電池元件端的變化使 其減薄潛力較P型更大，可能會影響碎片率與電池效率。如下圖所示， 隨著矽片厚度降低，電池效率從緩慢降低到快速降低，因此矽片企 業需掌握平衡，隆基、中環等龍頭企業同樣，矽片具有先發優勢。

拉晶：熱場、石英坩堝需要提升純度，耗量增加；金剛線需更細，或有母線材料替代

其次看材料端。

（1）石英坩堝：由於石英坩堝在拉晶過程中直接接觸矽液，所以石英坩堝的 純度會直接影響矽棒的純度，需要由純度更高的石英砂製備。同時，為了防止坩堝加熱時間過 長塗層脫落引入碳氧雜質，需及時更換坩堝減少拉棒過程中引入雜質的機率，一般情況下N型 提拉次數從P型的5次減少至3次。所以N型矽片對石英坩堝的純度要求更高，耗量更大。（報告來源：未來智庫）

（2）碳碳熱場：相比P型灰分<200ppm，N型矽片對熱場純度的要求為灰分<100ppm，對熱場 企業的純化能力形成考驗。同時，N型矽片開爐次數多，對熱場的氧化加深，因此熱場單耗也 有增加。此外，N型矽片拉晶過程中需透過熱場來調節熔體對流方式使矽液介面相對穩定，降 低氧原子進入矽液的機率，以此降低矽棒中的氧含量，即熱場也需要做調整和最佳化。

（3）金剛線：N型矽片需要更薄，因此金剛線需要更細，但現有鋼材降到34微米以下可能將難 以支撐切割所需的張力，可能需使用具有耐酸鹼性強、抗拉強度高、儲存及生產環境要求寬鬆、 可加工極細、柔軟性好等特點的特殊鎢絲替代，但其成本目前是碳鋼絲的4-5倍左右，尚不具備 經濟性。

目前岱勒新材已具有鎢絲替代碳鋼母線的生產技術，開始小批次供貨。

3、技術變革期的投資思路

投資維度1：短期看業績釋放順序，裝置>新輔材>電池元件>老輔材

短期來看，能夠率先釋放業績的環節是更好的投資選擇，

而裝置企業將最先受益於技術變化，其次為實驗中不斷調整的各類新增輔材， 如低溫銀漿、靶材、導電膠等，接著是率先進行中試和量產的電池元件企業，最後是大規模量產後，會對金剛線、石英坩堝、碳碳熱場 等原有輔材的單耗或單價產生一定影響。

因此我們認為

對於尚未規模量產的技術路線，業績最先受益的是裝置公司；而若開始規模量產，則銀漿&銀粉、靶材、導電膠等新增輔 材的業績將快速釋放；到了技術路線確定的時間點，領先的電池元件企業憑技術優勢可獲取超額收益，相關輔材也可得到一定的盈利改 善。

投資維度2：中期看業績彈性，裝置>新輔材>電池元件>老輔材

往中期看，

在不同技術路線下，產業鏈不同環節的業績彈性存在差異，看好既定路線下業績彈性大的環節。在對各環節的價格、毛利率水平做一假設後，可計算得到各環節毛利潤變動情況，顯然，裝置、銀漿銀粉&HJT的靶材&IBC 的導電膠（三者統稱為新輔材，一旦下游規模使用，就可實現量利雙升）、電池企業的業績彈性最大，金剛線、元件（新技術有學習曲 線，會使得各企業出現差異化競爭，從而提升頭部一體化企業盈利水平）企業其次，另外，石英坩堝、碳碳熱場也有一定的業績彈性。

投資維度3：長期看業績持續性，老輔材>元件>裝置>電池>新輔材

長期來看，

當技術路線被廣泛認可後，環節的競爭格局將決定其超額收益的可持續性。 金剛線、石英坩堝、碳碳熱場龍頭較二線企業的領先優勢較大，大多經歷數輪淘汰而保持較高份額，競爭格局最優。 元件環節近幾年集中度明顯提升，龍頭在產業鏈中的地位仍在加強，憑一體化、品牌渠道以及供應鏈管理能力打造更強競爭力，競爭 格局其次。 裝置企業多為經歷上一輪PERC的技術變革後脫穎而出的，研發能力與先發優勢較強，競爭格局也較好。 專業電池企業在技術變革初期充分受益，而在技術擴散後則受制於格局均較好的上下游，難以延續超額收益。 最後是新增輔材如銀漿&銀粉、靶材、導電膠環節，由於尚處行業發展早期，最終的方案選擇和行業競爭格局還不清晰，存在被淘汰 的風險。

報告節選：

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。