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編者按：光伏電池技術路線眾多，最具有市場影響力的主要是鋁背場電池、PERC電池和下一代技術HJT電池。2020年是HJT電池大規(guī)模擴產的元年，國內多家廠商將投建大規(guī)模量產線。

電池片環(huán)節(jié)技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發(fā)展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為P型電池和N型電池。P型硅片制作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加復雜。

◆在純硅上先摻雜硼(最外層含有3個電子)，可以得到P型硅，在P型硅上面擴散磷元素，形成n+/p型結構的太陽電池即為P型硅片。

◆在純硅上先摻雜磷(最外層含有5個電子)，可以得到N型硅，向N型硅其注入硼元素，形成p+/n型結構的太陽電池即為N型硅片。

傳統(tǒng)單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術(Al-BSF)，P型單晶的新型技術包括PERC路線，N型單晶的新型技術路線包括PERT(可以進一步升級為TOPCON)、HJT、IBC等路線。


電池片技術創(chuàng)新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來P型高效電池技術發(fā)展路線為：Al-BSF——>PERC單面——>PERC雙面。N型高效電池技術發(fā)展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT幾種新型技術與傳統(tǒng)的Al-BSF生產流程類似，屬于漸進式創(chuàng)新，而IBC技術制作流程差別較大，屬于革命性創(chuàng)新。


光伏電池技術路線眾多，最具有市場影響力的主要是鋁背場電池、PERC電池和下一代技術HJT電池。

2015年之前，鋁背場電池是最主流的電池，市占率超過90%。2015-2019年，隨著金剛線切割降低單晶成本，以及轉換效率優(yōu)勢，PERC電池快速崛起。2020年，平價上網節(jié)點臨近，轉換效率更高的HJT電池有望加速進入導入期。

(1)Al-BSF電池

Al-BSF(常規(guī)鋁背場電池)指在PN結制備完成后，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，制備P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1)表面鈍化，降低背表面復合速率；2)作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3)作為電極輸出端。

Al-BSF電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、制備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序采用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。


Al-BSF光伏電池片制造環(huán)節(jié)需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創(chuàng)是電池片設備商龍頭(核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和管式PECVD)，邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業(yè)。


(2)PERC電池

Al-BSF(常規(guī)鋁背場電池)鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的局限性。PERC技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層(Al2O3+SiNx)，產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。

PERC，即發(fā)射極鈍化和背面接觸(Passivated emitter and rear contact)，利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大P-N極間的電勢差，降低電子復合，提高效率。PERC不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。


PERC工藝主要在常規(guī)電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層(增強背面鈍化反射能力)，二是背面鈍化層激光開槽(打通鈍化疊層形成電學通路)。PERC電池不需要另開生產線，在常規(guī)電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備(PECVD)和激光開槽設備。近幾年，PERC產能快速擴張過程中，PECVD和激光開槽設備業(yè)績彈性最大。PERC設備基本國產化，PECVD主要由捷佳偉創(chuàng)、北方華創(chuàng)、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光等公司供應。


據統(tǒng)計，2017-2019年全球PERC新增產能分別為20GW、40GW、59GW。據PV Infolink統(tǒng)計，2020年國內PERC還將有約40GW的PERC擴產。PERC電池設備供應商依然有不錯的訂單支撐。

國內設備廠商積極布局

HJT(異質結)電池是N型電池，是一種利用晶體硅(c-Si)和非晶體硅(α-Si)薄膜制成的光伏電池。Al-BSF和PERC采用P型硅制造，普遍存在光致衰減(LID，指組件首次暴露在光照下后功率損失的百分比)現(xiàn)象，主要是硼氧復合引起。其次，由于PERC電池中常用的摻雜水平較高，因此采用PERC技術后，LID的負面效應會增加。N型電池不存在LID現(xiàn)象，同等摻雜情況下，N型電池光電轉換效率高于P型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N型電池有望成為未來趨勢。HJT有望成為下一代N型電池的主流。

HJT電池工藝比PERC和PERT簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜、雙面鍍TCO(透明導電薄膜)、絲網印刷、燒結。


HJT電池技優(yōu)勢包括：1)光電轉換效率更高。PERC電池轉換效率為22%-23%，HJT電池量產效率已經達到23%-24%，理論效率更是高達27%。

2)工藝流程短。相比PERC電池7步的核心工藝，HJT電池核心工藝僅有4步。

3)衰減性低。首先HJT采用N型電池，不存在LID現(xiàn)象；其次HJT電池表面沉積TCO薄膜，沒有絕緣層，因此無表面帶電機會，因此不存在PID(電勢誘導衰減)效應。

4)雙面率更高。HJT電池雙面率可以達到90%以上，PERC一般為75%。60版型電池組件有效功率比PERC多出10W。

HJT電池憑借非常高的轉換效率等優(yōu)勢，被市場給予厚望，但目前HJT電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。目前1GW的HJT電池設備造價8-10億元，遠高于PERC單GW約3億元的設備投資。綜合來看，我們認為HJT電池具備轉換效率高、工藝流程短、衰減性低等優(yōu)勢，有望成為下一代主流電池，建議關注具備競爭優(yōu)勢的HJT電池設備供應商。

HJT電池具有四大核心工藝依賴四類主要設備：

制絨清洗設備和PERC電池設備略有差別，HJT清洗設備兼容雙氧水和臭氧，其中進口設備商包括YAC、新格拉斯和Rena，國產設備商捷佳偉創(chuàng)研發(fā)的設備正在驗證。非晶硅鍍膜工藝可以采用Cat-CVD和PECVD兩種設備，其中Cat-CVD主要由日本愛發(fā)科提供，PECVD海外供應商包括應用材料和梅耶博格，國內供應商主要是理想萬里暉，邁為股份設備正在通威合肥公司驗證，捷佳偉創(chuàng)仍處于研發(fā)期。 TCO鍍膜工藝可以選用PVD和RPD兩類設備。RPD專利歸屬于日本住友，授權給臺灣精曜和捷佳偉創(chuàng)，RPD效率更高，但是價格更貴，同時材料主要依賴進口。相比而言，PVD在產能、價格、穩(wěn)定性等方面優(yōu)于RPD，被更多廠商采納。PVD海外設備供應商主要是馮阿登納和新格拉斯，國產設備商包括上方電子、宏大真空。 HJT電池絲網印刷工藝和PERC電池略有差別，其中印刷工藝相似，后道的烘干/燒結工藝有差別。主要是因為PERC電池使用的是高溫銀漿，而HJT電池使用低溫銀漿。邁為股份已經研發(fā)出HJT電池絲網印刷設備，正在通威股份產線上驗證，捷佳偉創(chuàng)處于研發(fā)階段。


2020年是HJT電池大規(guī)模擴產的元年，國內多家廠商將投建大規(guī)模量產線。我們假設2020-2023年HJT新建產能分別為10GW、40GW、60GW、80GW，每GW投資分別為7億元、5億元、4億元、3.5億元，則2020-2023年HJT設備市場規(guī)模分別為70億元、200億元、240億元、280億元，4年的市場空間接近800億元。


從光伏電池行業(yè)來講，2015年之前，鋁背場電池是最主流的電池；2015-2019年，PERC電池快速崛起。2017-2019年全球PERC新增產能分別為20GW、40GW、59GW，預計2020年還將有40GW的擴張，擴張周期尚未結束，相關設備商繼續(xù)受益。相較于PERC電池，HJT電池(異質結電池)轉換效率更高、衰減性更低、工藝流程更短，但此前一直受限于設備成本過高。隨著國產設備陸續(xù)成熟，設備降本迅速，2020年HJT電池有望加速進入導入期。

HJT電池分為四道工藝，制絨清洗、非晶硅鍍膜、TCO鍍膜和絲網印刷。絲網印刷是生產光伏電池片最后一道工序，通常包括絲網印刷、燒結和分選三道工序，分別需要用到絲網印刷機、燒結爐和太陽模擬器三類設備。公司核心產品為絲網印刷機，既可以單機銷售，也可以配合燒結爐、太陽模擬器做成整線設備統(tǒng)一銷售。

絲網印刷：制作太陽能電池的一種方法，使銀漿透過已制好柵線圖形的網膜漏印在已擴散過程過的硅片上形成上、下電極，加熱后使?jié){料中有機溶劑揮發(fā)，形成太陽能電池電極。燒結：固態(tài)分子間存在相互吸引，通過加熱使質點獲得足夠的能量進行遷移，使粉末體產生顆粒黏結，產生強度并導致致密化和再結晶過程。太陽模擬：模擬太陽光譜和輻照度的一種光源設備，通常用做測試光伏電池電性能的光源。


我國光伏設備制造業(yè)起步較晚，早期絲網印刷設備主要通過進口，以Baccini為首外國廠商一度占據壟斷地位。2014年以后，國產單通道的絲網印刷機開始成熟；以邁為為主的國內設備制造廠商研發(fā)的二次印刷設備目前也已經達到國際領先水平，并填補了國產設備在二次印刷領域的空白。部分節(jié)選自評安機械PAJX

原標題：PERC擴產尚未叫停 HJT號角已然吹起