2021光伏电池片行业研究报告-索比光伏网

1. 光伏电池片：未来 5 年迎重大技术变革!设备受益迭代需求

光伏行业：由政策+技术驱动，行业发展犹如“长江后浪推前浪”，伴随每一代技术进步，中国出现了尚德、英利、协鑫、隆基、通威等一批又一批的光伏行业龙头。

未来 5 年：电池片是光伏产业链重大技术变革环节，设备受益迭代需求。

技术发展史：铝背场 BSF 电池(1 代， 2017 年以前)→PERC 电池(2 代，2017 年至今)→PERC+/TOPCon(2.5 代)→HJT 电池(3 代)→HBC 电池(4 代，可能潜在方向)→钙钛矿叠层电池(5 代，可能潜在方向)。

光伏行业的核心是“降本+升效”、降低度电成本。单晶电池技术的不断迭代，带来转换效率从 2014 年的 19%上升至 2020 年的 23%-24%，预计未来有望迈向 30%。

2. PERC：效率已近天花板;HJT、TOPCon 将迎爆发

2.1. PERC 电池：效率瓶颈将至，HJT、TOPCon 迎市场升级迭代需求

PERC 为目前市场主流技术路径，仍具备几年生命期，但产线扩张即将进入尾声。

1) 据不完全估计，2021 年主流 PERC 电池片厂商规划的新增产能达 143GW、为历史最高值，主要因大尺寸技术迭代小尺寸所致。

2) 但 PERC 转换效率已接近 24%的理论极限，未来提高空间有限。此外，PERC 电池存在 PID、LID、LeTID 等衰减，后期发电能力弱。

3) 预计 2021 年 PERC 扩产潮将达到顶峰、此后各大厂商再扩 PERC 产能意愿有限，更多精力将用于布局 HJT、TOPCon 等新技术路径电池。

2.2. 复盘 PERC 历史：重视技术变革带来的产业机会!行业爆发力极强

复盘 PERC 电池的发展历程，可基本分为三个阶段。

1) 第一阶段，PERC 电池尚处于技术验证阶段，技术路线可行性在此阶段得到验证，产能规划多为试验产能扩张，设备以进口为主。

2) 第二阶段，PERC 技术的成熟推动电池产能的扩张，实现 GW 级批量出货，新型电池的市占率逐步提升，国产设备开始发力。

3) 第三阶段，国产设备的投资降本显著提高 PERC 电池利润，在高利润的驱动下， GW 级扩产项目爆发式增长，PERC 电池的市占率大幅提升，迅速取代 BSF 电池。

1) 2012-2014 年：PERC 电池小规模量产，设备供应由国外厂商主导

PERC 电池技术处于工艺验证阶段，逐步实现小规模量产。2012 年，由中电光伏牵头的“863”专项的启动标志 PERC 电池正式在我国开启产业化进程。这一阶段，PERC 电池转换效率已提升至 20.4%，但由于技术尚未成熟，该阶段的产能布局多为试验产能扩张。

设备端：国外 PERC 电池设备供应商占据主导地位，国产设备开始起步。这一时期， PERC 电池核心设备的供应由国外厂商垄断，国内厂商开始推出国产设备的试验与小规模量产，但此阶段国产设备尚未涉及 PERC 电池背面钝化，设备性能与国外相比仍有较大差距。

2) 2015-2017 年：PERC 效率提升推动产能扩张，国产设备技术逐步成熟

随着 PERC 电池技术的成熟，至 2017 年底，PERC 电池的平均转换效率提升至 21.3%。这一时期的技术发展促进了 PERC 电池产能的进一步扩张。据 CPIA 数据，PERC 电池的全球产能从 2015 年的 4.9GW 增长到 2017 年的 28.9GW，2017 年 PERC 电池的市场占比提升至 15%。

设备端：国产设备工艺日趋成熟，逐步打破国外垄断。以国内设备商捷佳伟创为例，通过在电池片设备领域的深耕，其 PECVD 设备性能不断提升，2017 年价格已下降至 68.79 万/管。国产 PERC 电池设备的性价比日益凸显，成功打破国外厂商对核心设备供应的垄断。

3) 2018-2020 年：PERC 电池产能爆发式增长，核心设备完成国产替代

成本下降促进 PERC 电池产能激增，各大光伏企业布局 GW 级扩产项目。由于转换效率的提升和设备价格的下降，PERC 电池产线的投资成本从 2018 年的 42 万元/MW 下降至 2019 年的 30.3 万/MW，进而推动了 PERC 电池产能的爆发式增长，隆基、晶科、爱旭等标杆企业均推出了 GW 级扩产项目。2019 年，全球 PERC 电池片新增产能高达 59GW，同比增长 103%，总产能突破 126GW。

设备端：随着国产 PERC 设备的工艺基本成熟，高性价比的国产 PERC 电池设备成为主流，占据了市场 50%以上的市场份额。2019 年，通威向捷佳伟创采购 PECVD 设备的总金额超 4 亿元，标志着国产设备受到电池龙头的认可。

复盘渗透率的表现来看，2017 年常规 BSF 电池依然占据主流地位，市占率仍高达 83%。随着 PERC 电池经济性得到产业认可，PERC 市占率从 2017 年的 15%上升至 2020 年的 86%，短短 4 年时间渗透率提升近 6 倍、全面替代 BSF 电池、爆发力极强，快速放量成为市场主流的技术路线。

我们判断，虽然未来 2-3 年 PERC 将仍为市场主流，但随着 HJT、TOPCon 设备的成熟、经济实用性达到平衡点，将复制 PERC 电池快速渗透的历程，快速爆发、开启下一代电池片技术生命周期。

3. 异质结：“增效+降本”潜力巨大，是光伏未来颠覆性技术

3.1. HJT 电池：产业化临近、规划产能超 60GW，将取代 PERC 成为第三代电池片技术

晶体硅异质结太阳电池(HJT)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜，它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发电等优点，技术具有颠覆性。

对比 PERC 电池，HJT 潜力巨大，将成为第三代电池片技术主流。据我们综合测算， HJT 在 25 年全生命周期综合发电量较 PERC 高 15%-20%。

1) 转换效率更优：HJT 效率潜力超 28%，远高 PERC 电池。受 P 型单晶电池自身材料的限制，PERC 电池转换效率已接近天花板，而 HJT 最高转换效率已超 26%(日本 Kaneka 曾创 26.63%，国内最高为汉能的 25.1%)，长期有望超 28%，效率优势明显。

2) 工艺流程更简化，降本空间更大：HJT 为低温工艺，在硅片成本(利于薄片化和减少热损伤)和非硅成本(燃料能源节约)上均更优。同时，HJT 只需 4 道工艺，相比 PERC(8 道工艺)和 TOPCon(9-12 道工艺)成本更低。

3) 光致衰减更低：HJT 电池 10 年衰减率小于 3%，25 年发电量下降仅为 8%，衰减速度远低于 PERC 及 TOPCon 电池。

4) 低温系数、稳定性高：在 82 摄氏度环境下，HJT 光电转换效率比传统组件高出 13%。

5) 双面率更高：HJT 为双面对称结构，双面率有望提升至 93-98%(PERC 和 TOPCon 均在 80%附近，但很难再提升)，可获得 10%以上的年发电量增益。

回顾历史：异质结(HJT)电池最早由日本的三洋(Sanyo)公司于 1990 年研发，专利保护于 2010 年过期。在过去 30 年间，产业经历了萌芽期、实验室阶段、初步的商业化阶段和逐步的产业化阶段。

据不完全统计，目前 HJT 国内规划产能超 60GW，新老电池片厂商均有开始布局。安徽华晟(500MW 量产线)、明阳智能(5GW 规划)、金刚玻璃(1.2GW 规划)、爱康科技 (3.4GW 招标规划)、润阳集团(5GW 规划)等已纷纷开始布局，历史包袱较轻。传统电池片厂商中，通威(金堂 1GW 量产线)、晶澳、东方日升、阿特斯、天合光能等也已相继进入，加速从 PERC 向 HJT 的转型。

展望未来：预计 2020-2021 年将成为 HJT 投资元年，行业扩产规模将达到 10-15GW。随着设备国产化、银浆和靶材成本的降低、以及转换效率提升带来的“增效+降本” 效益凸显，2022 年行业将进入快速爆发阶段、扩产规模有望达 30GW 以上。

3.2. HJT 设备：多技术路线“百花齐放”，国产设备厂将强力推动产业化进程

HJT 4 大工艺步骤：制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO 制备、电极制备，对应的设备分别为清洗制绒设备、PECVD 设备、PVD/RPD 设备、丝网印刷设备,在设备投资额占比分别约 10%、50%、25%和 15%。

1)制绒设备：主要是利用化学制剂对硅片进行清洗和表面结构化，核心设备是湿式化学清洗设备。

主要厂商：日本 YAC、德国 Singulus、德国 RENA。捷佳伟创的清洗设备已完成样机并交付。

2) PECVD(非晶硅薄膜沉积)：该步骤取代了传统 PERC 工艺中的扩散工艺，是构造异质结结构的关键，难度、壁垒最高，价值占到全部设备的 50%，为异质结设备的核心。从技术路径上：板式 PECVD 是目前主流，管式 PECVD、Cat-CVD 具潜力。国外厂商包括：梅耶博格(已不对外提供)、应用材料等。国内厂商包括：迈为股份、金辰股份、捷佳伟创、理想能源、钧石能源等。

板式 PECVD：将多片硅片放置在一个石墨或碳纤维支架上，放入一个金属的沉积腔室中，腔室中有平板型的电极，与样品支架形成一个放电回路，在腔室中的工艺气体在两个极板之间的交流电长的作用下在空间形成等离子体，分解 SiH4 中的 Si 和 H，以及 NH3 中的 N 形成 SiNx 沉积到硅表面。优势：技术最成熟，易实现大面积均匀性，材料缺陷态密度低。

管式 PECVD：使用像扩散炉管一样的石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多篇硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。优势：相比板式 PECVD，成本端有更大的下降空间。

CAT-CVD：源气体分子在真空室中通过加热的催化剂进行催化裂化反应分解，并将裂解的物质输送到基材上形成薄膜。优势：相比传统 PECVD，转换效率提升潜力大，对于源气体的利用率在 80%以上。且 Cat-CVD 理论上可在热丝两侧同时沉积，生产速度更快。

3)TCO 薄膜设备-PVD/RPD：技术壁垒低于 PECVD，主要包括 RPD 和 PVD 两种的技术路径设备。目前主流技术路线是用 PVD(物理气相沉淀)，相较于 PVD，RPD 的效率和质量更高，但是受制于日本住友公司对设备和靶材的垄断，成本较高。

国外厂商包括：瑞士 Meyerburger、德国 Vonardenne、德国 Singulus、日本住友等。

国内厂商包括：迈为股份 PVD(MUP8K)设备已达到 8000 片/小时产能。捷佳伟创通过与日本住友合作也具备了 RPD 设备的供应能力，工艺成熟，并推出了 PAR (RPD+PVD)二合一设备、在转换效率和成本端取得平衡。钧石能源、理想万里晖均有 PVD 设备布局。

4)丝网印刷机：包括丝网印刷(包括丝网印刷机，烧结炉，分选机)和电镀铜电极两种技术路线，目前以丝网印刷为主流。电镀铜电极相较而言更便宜，但是工序较多、工艺复杂、有废水处理难等问题，目前参与厂商较少。

国外厂商包括 Baccini(AMAT 的子公司)等。

国内厂商：迈为股份占主导地位，捷佳伟创、金辰股份也推出了相关产品。

目前，HJT 设备 4 大环节均已实现国产化。国内电池设备厂商(迈为、捷佳、金辰、钧石、理想)已纷纷在 HJT 不同工序环节布局，实现小批量订单销售，推动 HJT 电池行业加速前进。

HJT 技术壁垒高、成本优化空间大，只有将设备做到极致的企业能最终胜出。行业可能类似 PERC 时代，形成 2-3 家寡头垄断的竞争格局。

3.3. 展望未来：成本降低是核心!预计 2022 年将具备产业化性价比、行业将爆发

电池片核心看单 W 成本：我们预计各项成本均有望在未来下滑，预计到 2022 年 HJT 将达到与 PERC 旗鼓相当的成本区间。4 大降本方向分别为：

1) 硅片：目前 N 型硅片对比 P 型具有约 8%左右的溢价空间，未来有望通过 2 方面降本。

HJT 为低温工艺，利于硅片的薄片化(从 170um 降低至 120-130um)。预计硅片每减薄 20um 价格可下降 10-15%，对应组件价格降低 5-6 分/瓦。

随着未来 N 型硅片需求起量，规模效应将缩小 N 型与 P 型硅片之间的溢价空间。

2) 设备折旧：随着国产设备的“降本+提效”，目前 4-5 亿/GW 的设备投资额仍有较大的降本空间。

3) 浆料：HJT 需使用低温银浆，目前主要依赖进口，有望通过 4 大方向降本。

无主栅、多主栅技术在 HJT 电池、组件上的应用，使得银浆的耗量快速减少。

“银包铜技术”商业化量产，将降低银浆耗量 30%。

通过对串焊设备精度的提升，减小银浆主栅上焊接点的大小(银浆主栅上耗银量较高的部分)，从而节省主栅上的银浆耗量。

国产低温银浆起量(常州聚和、苏州晶银、浙江凯盈等)，打破日本垄断，相比高温浆料的溢价将大幅消失。

4) 靶材：目前主要被日本住友垄断，未来将通过提升靶材利用率、规模化回收、背面 AZO 替代和国产化(广东先导、壹纳光电等)降本等方式解决。

据测算，对比 PERC 电池目前约 7 毛/瓦的不含税总成本，HJT 电池仍有 2 毛/W 的成本劣势。预计随着设备厂商的技术进步(如转换效率和节拍的提升)、银浆、靶材的国产化(已有多家国产厂家布局)、硅片的薄片化(N 型硅片厚度降至 120-130μm)，将共同推动 HJT 技术的真实降本，使得经济性进一步凸显，预计到 2022 年 HJT 将达到与 PERC 旗鼓相当的成本区间。

伴随 HJT 电池产业化经济性逐步接近、超越 PERC 电池，预计 2021 年将有 10-15GW 的 HJT 扩产潮，2022 年将迎来 30GW 以上扩产潮，产线建设进入加速期。

3.4. 市场空间：预计 2025 年 HJT 设备市场空间超 400 亿，龙头企业市值将超千亿

我们对 2020-2025 年 HJT 市场空间进行测算，假设:

1) 全球电池片产量从 168GW 增长至 490GW，CAGR=24%，产能利用率为 75%，产能从 224GW 增长至 653GW。(2019 年全球电池片产量为 140GW，yoy+23%，产能利用率为 66%);

2) 未来 5 年 HJT 在行业渗透率从 3%提升至 55%;

3) 设备投资额从 5 亿，以 15-20%的年降幅下降至 2.5 亿元。

测算得出，2025 年 HJT 设备市场空间有望达 419 亿元，2020-2025 年 CAGR 达 80%，其中 PECVD 设备规模达 210 亿元，市场将迎来爆发式增长。

通用设备行业具有较强的“先发优势”特征，在技术未成熟的初期，设备公司需要与下游客户进行不断的工艺磨合、验证。虽然前期成本较高，但一旦验证通过，将拿下绝大多份额，且不容易被其他竞争对手所替代。

对比 PERC 工艺，由于 HJT 单工艺步骤难度较大(更偏向于半导体工艺)、前期研发投入成本更高，当行业进入成熟期，我们预计会类似半导体设备行业(应用材料+泛林半导体)，由 2-3 家占据 90%以上市场份额。

我们对 2025 年 HJT 设备 400 亿市场空间，进行合理市值空间测算：

1) 假设 HJT 设备净利率 20%(参考捷佳 PERC 设备在 2017-2018 年左右的盈利表现， 40%毛利率，20%净利率，HJT 设备技术壁垒较 PERC 更高，盈利能力预计不弱于 PERC 设备)，对应约 80 亿利润;

2) 给与设备行业 25 倍 PE 估值(迈为、捷佳上市以来 PE TTM 基本在 30-35 倍 PE 以上)，对应支撑 2000 亿市值。

3) 基于设备行业集中度较高的特征(通常 2-3 家占据 90%以上市场份额)，假设行业基本面没有大的变化，市场将有望诞生千亿市值公司!

4. TOPCon：后 PERC 时代的延伸技术，有望接力放量

4.1. PERC 电池效率瓶颈将至，TOPCON 将迎存量市场升级需求

TOPCon 太阳能电池-Tunnel Oxide Passivated ContactPassi 是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的太阳能电池。由德国 Fraunhofer 研究所的 Frank Feldmann 博士在 2013 年称的电池概念，近 2 年开始逐步实现产业化。

TOPCon 原理：在电池的背面制备一层超薄的隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄层。两者共同形成的钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的表面钝化。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层时租到少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。

TOPCon 结构：电池基板以 N 型为主，使用一层超薄的氧化层和掺杂的薄膜硅钝化电池的背面。背面氧化层厚度为 1.4nm，采用湿法化学生长，随后在氧化层上，沉积 20nm 掺磷的非晶硅，之后经过退火重结晶加强钝化效果。

TOPCON 将为 PERC 打开天花板。从未来 2-3 年的维度来看，因存量 PERC 电池体量较大(2021 年底 PERC 产能将超 300GW)、且绝大多为近 2 年新上产能，有较强的升级需求，叠加 HJT 设备投资短期不具备性价比等因素。存量电池片厂商将更优先选择通过对原有 PERC 工艺进行技术升级(即升级 TOPCON),来提升电池的转换效率。

TOPCon 几大核心优势：

1) 兼容性：与传统 PERC 电池产线具有兼容性，可直接升级。由于 TOPCon 电池和 PERC 电池的制作工艺流程相似，因此大部分设备可以和 PERC 产线共用，只需增加硼扩散设备、薄膜沉积设备和去绕镀环节清洗设备。

2) 转换效率：提升潜力远高于PERC电池。据知名太阳能研究所ISFH分析，理论上TOPCon 电池的效率极限远高于 P 型 PERC 电池(TOPCON 极限达到 28%以上)，具有更高的提升潜力。就目前量产效率而言，TOPCon 电池的量产效率已提升至 24%附近，而 PERC 电池的量产效率在 23.5%以内。

3) 设备投资额：有望持续降低，性价比凸显。由于与 PERC 产线兼容，TOPCon 单 GW 设备投资额较 PERC 仅增加 20-30%。随着核心设备的 LPCVD 国产化，TOPCon 设备投资额已下降至目前的 2.1-2.3 亿元/GW(相当于基于 PERC 老产线，增加 5000-7000 万投资)，性价比逐步凸显。

目前 PERC 产线扩张即将进入尾声，而 HJT 技术仍存在设备成本较高的问题(单 GW 投资成本为 4-5 亿元左右)。

据不完全统计，目前国内 PERC+/TOPCon 电池计划产能已达 75GW。

4.2. TOPCon 多技术路径并存，2022-2024 年迎行业爆发期

在 TOPCon 核心的薄膜沉积工艺设备中，LPCVD 为目前市场主流。我们判断，未来管式 PECVD 可能成为行业趋势，ALPVD 具一定潜力。

1) LPCVD:可一站式完成隧穿氧化层和 poly 层的制备。热氧和淀积 poly 层两个工艺二合一能够大幅提高产能，降低设备成本。热氧工艺完成后在低压状态下进行淀积 poly 层，除节约时间外，更重要的是能够对超薄氧化硅层起到保护作用，一方面使氧化层不会在出舟过程中被进一步氧化，失去隧穿效应;另一方面氧化层也不会在空气中被污染。优势：相比 PECVD 和 ALPVD 技术较为成熟，可靠性高，厚度均匀性好。

2) 管式 PECVD:在一定温度下，通过高压放电(通常在反应炉周围施加混合频率的 RF 电磁场)，使得原材料其它发生电离，产生自由电子、等离子体、中性粒子混合态。多种粒子混合态中，电离导致化学基团活性增强，化学反应所需要的环境温度降低;同时电离导致粒子密度增加，各种离子之间的碰撞概率增加，从而也促进气体的反应以及薄膜沉积。优势：沉积速度快、沉积温度低(200℃)，相比 LPCVD 成本更低。

3) PEALD：是一种化学气相沉积技术，最初被用于生产纳米结构的结缘体和薄膜电致发光显示器的硫化锌发光层。可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。优势：相比 LPCVD 和 PECVD 稳定性、适用性高。

目前，在 TOPCon 设备领域布局的主要企业包括：金辰股份、捷佳伟创、拉普拉斯、江苏微导等，多技术路径厂家并存。

金辰股份：管式 PECVD 布局领先，以累计获 3 家客户导入。

1) 继 6 月 SNEC 光伏展后，公司管式 PECVD 技术获重要客户晶科引入，标志着公司 TOPCon 技术获市场进一步验证。目前，晶科已具备 GW 级 TOPCon 量产布局，量产转化效率达 24.5%。5 月底，晶科 TOPCon 研发效率达 25.25%，创下大面积 N 型单晶钝化接触电池效率世界纪录。

2) 此前，公司 TOPCon 技术已导入晶澳、东方日升 2 家客户。东方日升平均效率已≥24%+ (经过半年时间)，晶澳已进入中试提效阶段(经过一年半时间)。

3) 2019 年起，公司与中科院宁波材料所合作研发 TOPCon，目前已实现管式 PECVD 设备、 “超薄氧化硅+原位掺杂非晶硅”核心材料制备，在抑制非晶硅爆膜、防止电场导通等取得重大突破。

捷佳伟创：具 TOPCon 整线设备供应能力，在行业保持技术领先地位。

1) 公司核心布局 LPCVD，设备性能已达到海外领先水平。公司持续研发 LPCVD 硼扩散等设备，自主研发的 LD-320 型号已实现量产(适用于 156 尺寸)，针对 TOPCon 电池的大口径 LD-420 型 LPCVD 设备样机已完成装配，处于调试阶段。

2) 同时，公司已布局管式 PECVD 技术进行 TOPCon 电池的掺杂和隧穿层制备，目前进展较好，有望解决 LPCVD 设备镀膜产生的绕镀问题。

3) 截至 2021 年 2 月 22 日，公司 PERC+/TOPCon 在手订单达 0.75 亿元。因 TOPCON 设备的下游客户与 PERC 设备基本重合，公司作为传统 PERC 设备龙头，我们预计有望占据较大的市场份额。

深圳拉普拉斯：覆盖 TOPCon 全工艺流程设备，LPCVD 设备布局领先。主要产品线包括：

1) 等离子增强化学气相沉积镀膜系统 PECVDTwinLPE430/10：可应用于各种高效电池 AlOx 和 SiNx 生长工艺，为各类太阳能电池生产和研发的核心工艺设备。

2) 等离子增强化学气相沉积水平镀膜系统 PECVDVEGALVG400/0X：可应用于各种高效电池 AlOx 和 SiNx 生长工艺，为各类太阳能电池生产和研发的核心工艺设备。

3) 低压水平化学气相沉积镀膜系统 LPCVDLLP370/05：可应用于 N-TOPCon 电池的隧穿氧化层与非晶硅生长工艺，为下一代高效 N-TOPCon 电池的核心工艺设备。

4) 低压水平硼扩散系统 LRB370/05：可应用于 P 型掺杂，N-PERT 和 N-TOPCon 电池的 P 型发射极工艺，为下一代高效 N-TOPCon 太阳能电池的核心工艺设备。

江苏微导：采用适用于 TOPCon 技术的 ALD 设备，已进入量产阶段