光伏电池技术分析报告( 140 页)

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目 录

1、 晶硅电池的基本原理与核心工序 ...... 12

2、 掺杂与成结：光伏电池的“心脏” ...... 14

2.1、 同质结：磷扩与硼扩 .... 16

2.2、 同质结：SE ...... 19

2.3、 异质结：掺杂与非掺杂 ..... 20

2.4、 非成结掺杂 ....... 21

2.5、 扩散炉 ...... 22

3、 钝化：提效的关键 ....... 24

3.1、 钝化：有效减少复合 .... 25

3.2、 钝化层的选择，决定了电池路径 ...... 27

3.3、 钝化接触：高效路线的本质 ..... 31

4、 光伏镀膜工艺：致密性、均匀性、厚度 .... 35

4.1、 真空镀膜工艺总览 .... 37

4.2、 TOPCon 镀膜设备 ..... 40

4.2.1、镀膜的质量与厚度 ....... 42

4.2.2、趋势：LP 与PE 路线 ....... 45

4.3、 HJT 镀膜设备 ....... 50

4.3.1、镀膜的质量与厚度 ....... 50

4.3.2、趋势：腔室、镀膜顺序 ....... 53

5、 先进电池进步的思路与方向 ..... 58

5.1、 TOPCon：主要缺口来自前表面 .... 58

5.2、 HJT：完美钝化，主要缺口来自光学损失 .... 60

6、 金属化与电池进步 ....... 64

6.1、 金属化之材料：浆料区别与改进路线 ....... 68

6.1.1、高温浆料：从PERC 浆料到TOPCon 银浆 ...... 69

6.1.2、低温浆料与银包铜 ....... 72

6.1.3、银浆与银粉国产化 ....... 76

6.2、 金属化之工艺：接触式与非接触式 ...... 80

6.2.1、接触式 ..... 80

6.2.2、非接触式 ..... 84

7、 激光的应用：沿着功率曲线，寻找用武之地 ..... 93

8、 当前时点：TOPCon 扩产具备确定性，HJT 到了降本关键节点 .... 98

9、 相关标的梳理 .... 100

10、 风险分析 ..... 139

图目录

图1：光伏电池分类 ...... 12

图2：组件价格与累计出货量的关系 .... 12

图3：光伏不同技术的转化效率及未来前景 ..... 12

图4：产业化太阳能电池技术发展历程 ..... 13

图5：按照P-N 结对光伏电池进行分类 .... 14

图6：空穴与电子示意图 ....... 14

图7：内建电场示意图 ...... 14

图8：表面钝化能够增加同一位置下载流子被收集的概率 ....... 15

图9：P-N 结杂质浓度分布 ....... 16

图10：扩散高低方阻的区别以及对电池片的影响 .... 16

图11：低压硼扩散原理图 ..... 16

图12：硼扩与磷扩原理 .... 17

图13：杂质在硅材料中的固溶度 ...... 17

图14：硼扩与磷扩工艺区别 ..... 17

图15：硼扩的两种路线 .... 18

图16：硼扩散的技术路线预测 ..... 18

图17：SE 原理图 ...... 19

图18：异质结电池基本结构 ..... 20

图19：备选的空穴及电子传输层材料能带结构图 .... 21

图20：TOPCon 电池中的P-N 结与高低结 .... 21

图21：HJT 电池中的P-N 结与高低结 ...... 21

图22：垂直放片与水平放片 ..... 22

图23：类PE 顺向放片 ...... 23

图24：LPCVD 多段进气 ...... 23

图25：AM 1.5G（地表光谱辐照度）太阳光谱下能够被硅吸收的部分 .... 24

图26：太阳能电池的效率损失机理 ...... 24

图27：晶体硅太阳电池中四种复合过程 ....... 25

图28：晶体缺陷引起晶格局部弹性变形称晶格畸变 ..... 26

图29：悬挂键示意图 .... 26

图30：晶硅太阳能电池的钝化 ..... 26

图31：不同光伏电池的钝化层组合 ...... 27

图32：不同电池模型的理论最大效率....... 28

图33：不同的钝化介质会的钝化界面特性 ....... 28

图34：不同电池模型的理论最大效率（隆基） .... 28

图35：PERC 电池结构 ..... 29

图36：不同钝化介质会的钝化界面特性 ....... 29

图37：Al2O3 钝化界面 .... 29

图38：HJT 电池钝化机理 ..... 30

图39：TOPCon 电池钝化机理 ...... 31

图40：铝背场电池结构 .... 31

图41：PERC 电池结构 ..... 31

图42：钝化接触原理 .... 32

图43：不同隧穿层材料的钝化特性 ...... 32

图44：不同隧穿层材料的钝化特性 ...... 32

图45：TOPCon、HJT 的钝化结构 .... 33

图46：TOPCon 与PERC 的背面电流示意图 .... 33

图47：不同电池路线的开路电压 ...... 33

图48：PERC、TOPCon、HJT 的开路电压、短路电流、效率对比 ....... 34

图49：光伏镀膜工艺的要点 ..... 35

图50：气场示意图（LPCVD） .... 35

图51：热场示意图（LPCVD） .... 36

图52：PECVD（电场） ....... 36

图53：薄膜沉积设备技术分类 ..... 38

图54：PERC、TOPCon、HJT 电池中镀膜工序 .... 39

图55：TOPCon 电池正面采用Al2O3 钝化 ..... 42

图56：Al2O3 薄膜制备方法 ....... 42

图57：氧化铝沉积技术对比 ..... 43

图58：ALD 沉积氧化铝由两个自限半反应组成 ....... 43

图59：PERC 电池背钝化技术市场占比 ....... 43

图60：载流子隧穿机制 .... 44

图61：过薄的多晶硅层会导致金属浆料烧穿 .... 44

图62：背表面多晶硅薄膜减薄有助于提升电池效率 ..... 44

图63：背表面多晶硅薄膜寄生吸收原理 ....... 44

图64：背表面多晶硅薄膜厚度下降趋势预测 .... 45

图65：关键结构的制程选择 ..... 45

图66：LPCVD 和PECVD 镀膜优劣势对比 ...... 46

图67：制备工艺 ....... 47

图68：原位掺杂与非原位掺杂市占率....... 47

图69：不同的镀膜技术路线市占率 ...... 47

图70：优化涂层与加工工艺可延长石英管寿命 .... 48

图71：PECVD（石墨舟） .... 48

图72：LPCVD（石英舟） .... 48

图73：管式PECVD 与板式PECVD 的区别 ..... 49

图74：常见的TCO 材料 ....... 51

图75：不同产线构型示意图 ..... 53

图76：线性串联式（钧石） ..... 54

图77：团簇并联式（AM）....... 54

图78：线性并联式（MB） ....... 54

图79：IN-IP 镀膜顺序 ...... 55

图80：I-IN-P 镀膜顺序 ..... 55

图81：多个腔室镀制一层同性质薄膜示意图 .... 56

图82：各家设备公司路线选择 ..... 56

图83：钧石能源设备特点 ..... 57

图84：钧石能源关键改进 ..... 57

图85：理想万里晖设备特点 ..... 57

图86：理想万里晖关键改进 ..... 57

图87：迈为设备示意图 .... 57

图88：迈为设备特点 .... 57

图89：n-TOPCon 电池模拟及损失分析 .... 58

图90：TOPCon 电池效率提升路线图 ....... 59

图91：正表面全钝化接触 ..... 59

图92：正表面局部钝化接触 ..... 59

图93：HJT 电池电学损失分析 ...... 60

图94：a-Si:H、μc-Si:H 和c-Si 的光吸收 ...... 60

图95：微晶硅可减少非晶硅的寄生吸收 ....... 60

图96：微晶硅的形成需要更高的稀释率 ....... 61

图97：稀释率提高后沉积速率变慢 ...... 61

图98：VHF 在微晶硅沉积中的技术优势 ...... 61

图99：金属化与钝化镀膜的接触与配合 ....... 64

图100：金属化浆料设计要点 ....... 64

图101：全铝背场电向PERC 电池的进步 ..... 65

图102：中润光能157 多晶单面太阳能电池 ..... 65

图103：爱旭PERC 电池 ....... 66

图104：一道182N 型TOPCon 电池 ..... 66

图105：华晟M6-12BB 异质结电池 ...... 67

图106：金属化材料与工艺 ....... 67

图107：电池片银耗趋势（182，前+后表面）...... 68

图108：电池片银耗趋势（M6+M10 平均） ..... 68

图109：前表面金属化 ...... 68

图110：正面印刷工艺 ...... 68

图111：正面细栅宽度 ...... 68

图112：主栅路线（≥M10） .... 68

图113：PERC 细栅浆料印刷路线 ..... 69

图114：从PERC 电池到TOPCon 电池结构变化 ...... 69

图115：TOPCon 银浆组合（贺利氏） ...... 70

图116：TOPCon 银浆组合（帝科） ..... 70

图117：TOPCon 银浆组合（聚和新材） ...... 70

图118：背面细栅需控制烧穿深度 .... 71

图119：正面细栅需控制银铝尖刺 .... 71

图120：光伏电池表面接触机理 .... 71

图121：低温银浆基本构成及要求 .... 72

图122：高低温银浆电极对比 ....... 72

图123：片状银粉+球状银粉复配有助于提高银粉间接触面积 ...... 72

图124：低温银浆印刷较低 ....... 73

图125：化学镀银包铜粉示意图 .... 73

图126：银包铜粉制备关键技术 .... 73

图127：银包铜制备技术路线 ....... 74

图128：银包铜粉制备工艺流程 .... 74

图129：异质结电池银耗降低路线 .... 76

图130：光伏银浆制备工艺 ....... 76

图131：聚和材料原材料采购 ....... 76

图132：帝科股份原材料采购 ....... 76

图133：银粉的分类及功能 ....... 77

图134：国产正面银浆市占率 ....... 78

图135：各类银浆国产化率 ....... 78

图136：聚和材料银粉采购（2021 年） .... 79

图137：帝科股份银粉采购（2019 年） .... 79

图138：丝网印刷示意图 ....... 80

图139：丝网印刷机 ...... 80

图140：分步印刷和两次印刷原理 .... 81

图141：MBB 技术缩短电流收集路径 ....... 82

图142：MBB 技术对电池片隐裂容忍度更高 .... 82

图143：圆形焊带的光学优势 ....... 82

图144：SMBB 技术可以缩短电流传导距离，降低电阻 ....... 82

图145：华晟15BB 半片N 型异质结电池（G12） ....... 82

图146：主栅数量增加，收集路径和主栅宽度降低 ...... 83

图147：主栅数量增加，串联电阻降低，电池功率提升 ....... 83

图148：网版结构差异 ...... 84

图149：激光转印过程示意图 ....... 85

图150：不同激光功率下激光转印过程 ..... 85

图151：无主栅技术 ...... 85

图152：圆丝铜线有效减少遮光 .... 86

图153：主栅数量呈上升趋势 ....... 86

图154：铟锡层与银形成接触 ....... 86

图155：SWCT 技术可实现低温熔融接触 ..... 86

图156：SWCT 技术缩短电流收集路径 ..... 87

图157：SWCT 技术对电池片隐裂容忍度更高 ...... 87

图158：SWCT 技术可实现更小应力 .... 87

图159：铜电镀工艺流程 ....... 88

图160：镀铜可以实现更好的接触 .... 89

图161：优化设计的电镀电池与丝印电池比较 ...... 90

图162：退火对铜金属化电池外量子效率EQE 的影响 ..... 90

图163：不同功率激光在光伏领域应用 ..... 93

图164：光注入增效原理 ....... 93

图165：异质结太阳电池交替光注入后效率变化 ...... 94

图166：光注入设备 ...... 94

图167：双面单晶硅 PERC 电池截面结构示意图 .... 95

图168：电池片背部激光开槽图案设计 ..... 95

图169：HBC 工艺步骤 ..... 95

图170：激光用于激光转印的转移过程 ..... 96

图171：激光划片工艺分类 ....... 96

图172：光伏电池多分片趋势（≥M10 尺寸） ..... 96

图173：有损与无损激光划片 ....... 97

图174：冷却法与直接法无损划片 .... 97

图175：MWT 原理 ....... 97

图176：光伏玻璃打孔原理 ....... 97

图177：电池新技术投资的三个阶段 .... 98

图178：捷佳伟创发展历程 ..... 101

图179：迈为股份发展历程 ..... 103

图180：奥特维发展历程 ..... 104

图181：奥特维产品布局 ..... 105

图182：奥特维营收情况 ..... 105

图183：奥特维归母净利润情况 ...... 105

图184：奥特维分部业务营收 ..... 106

图185：奥特维分部业务毛利率 ...... 106

图186：帝尔激光发展历程 ..... 110

图187：捷泰科技发展历程 ..... 112

图188：钧达股份营收情况 ..... 112

图189：钧达股份归母净利润情况 ...... 112

图190：英杰电气发展历程 ..... 115

图191：英杰电气营收情况 ..... 115

图192：英杰电气归母净利润情况 ...... 115

图193：英杰电气分部营收（按应用领域） ....... 116

图194：英杰电气分部营收（按产品） ....... 116

图195：横店东磁营收情况 ..... 119

图196：横店东磁归母净利润情况 ...... 119

图197：横店东磁分部业务营收 ...... 120

图198：横店东磁分部业务毛利率 ...... 120

图199：赛伍技术发展历程 ..... 123

图200：赛伍技术营收情况 ..... 123

图201：赛伍技术归母净利润情况 ...... 123

图202：赛伍技术分部业务营收 ...... 124

图203：赛伍技术胶膜与背板销量（万平米） .... 124

图204：帝科股份TOPCon 金属化方案 ....... 128

图205：帝科股份HJT 金属化方案 ..... 128

图206：聚和材料发展历程 ..... 129

图207：聚和材料产品、客户、研发体系 ....... 130

图208：聚和材料TOPCon 金属化方案 ....... 130

图209：聚和材料TOPCon 电池用银浆性能指标 .... 130

图210：金辰股份电池片设备发展历程 ....... 132

图211：金辰股份在TOPCon 电池设备领域的布局 .... 132

图212：海目星业务布局 ..... 133

图213：海目星在光伏领域产品布局 ...... 134

图214：微导纳米发展历程 ..... 136

图215：理想万里晖发展历程 ..... 137

图216：理想万里晖客户基础 ..... 137

图217：钧石能源发展历程 ..... 138

图218：钧石能源PECVD 设备特点 ....... 138

图219：钧石能源提供异质结整线装备 ....... 138

图220：拉普拉斯发展历程 ..... 139

图221：拉普拉斯主要产品设备 ...... 139

表目录

表1：硼扩SE 不同路线对比 .... 20

表2：硼扩SE 各路线效率潜力分析 ...... 20

表3：各种钝化介质特性 ....... 27

表4：真空表面处理技术的分类 .... 37

表5：薄膜沉积技术对比 ....... 38

表6：常见的薄膜生成原理 ....... 39

表7：TOPCon 技术路线对比 .... 40

表8：不同厂家的设备参数对比 .... 40

表9：TOPCon 扩产厂商设备选择 ..... 41

表10：LPCVD 和PECVD 镀膜特性 ..... 46

表11：HJT CVD 路线参考 .... 50

表12：HJT TCO 制备路线参考 ..... 51

表13：不同厂家的设备参数对比 ...... 52

表14：HJT 扩产厂商设备选择 ...... 52

表15：不同设备厂家的产线构型 ...... 54

表16：光伏电池需求与扩产 ..... 62

表17：HJT 与TOPCon 设备市场空间 ...... 63

表18：异质结浆料与高温正银差异 ...... 72

表19：银包铜浆料性能指标 ..... 75

表20：银包铜浆料测试结果 ..... 75

表21：银包铜电池（背面副栅）组件CTM 数据...... 75

表22：银浆与银粉的国产化情况 ...... 78

表23：全球主要银粉厂家 ..... 79

表24：全球主要银粉厂家产品性能 ...... 80

表25：铜电镀领域各公司进度 ..... 89

表26：铜电镀和丝印银浆电池效率对比 ....... 90

表27：金属化设备市场空间 ..... 90

表28：金属化浆料市场空间 ..... 91

表29：组件环节设备市场空间 ..... 92

表30：设备公司TOPCon 激光SE 研发进展 ..... 94

表31：各类电池成本拆分 ..... 99

表32：TOPCon 电池设备重点国内厂家 ...... 100

表33：HJT 电池设备重点国内厂家 .... 100

表34：捷佳伟创盈利预测与估值简表..... 102

表35：迈为股份盈利预测与估值简表..... 104

表36：奥特维营业收入盈利预测表 .... 108

表37：可比公司估值比较 ....... 109

表38：奥特维业绩预测和估值指标 .... 109

表39：帝尔激光盈利预测与估值简表..... 111

表40：钧达股份产能及出货量预测 .... 113

表41：钧达股份营业收入盈利预测表..... 114

表42：可比公司估值比较 ....... 114

表43：钧达股份业绩预测和估值指标..... 114

表44：英杰电气营业收入盈利预测表..... 117

表45：可比公司估值比较 ....... 118

表46：英杰电气业绩预测和估值指标..... 118

表47：横店东磁产能预测 ....... 120

表48：横店东磁营业收入盈利预测表..... 121

表49：可比公司估值比较 ....... 122

表50：横店东磁业绩预测和估值指标..... 122

表51：赛伍技术背板、胶膜出货量预测 ..... 125

表52：赛伍技术营业收入盈利预测表..... 127

表53：可比公司估值比较 ....... 127

表54：赛伍技术业绩预测和估值指标..... 128

表55：光伏正面银浆销售体量同业对比 ..... 130

表56：聚和材料各电池路线银浆销售..... 131

表57：银浆企业专利情况对比 ....... 131

表58：海目星在光伏领域研发项目 .... 135

表59：微导纳米光伏设备产品 ....... 136

表60：行业重点上市公司盈利预测、估值与评级 ...... 140