N 型电池技术工艺渐进成熟，降本提效明确驱动产业化提速，从而带动产业链投资机会。N 型硅料和硅片对于碳氧量、纯度等指标要求高，带动原材料、核心设备及工艺水平的提升，有利于产业链龙头生产和设备厂商。
▍N 型硅料工艺要求高，龙头厂商更具优势。伴随着 N 型电池发展，N 型硅料需求量快速提升。N 型料掺杂磷元素，少子寿命要比 P 型高出 1-2 个数量级，温度系数低导致高温条件下可获得加高输出功率。N 型料品质要求向电子级趋近，硅料的生产工艺要求高，需要较高致密度、较低含氧碳量、较高的纯度与破碎度。改良西门子法工艺相对成熟，龙头生产厂商在 N 型料的生产能力和精细化控制方面具备明显优势，并带动主生产设备改造优化的需求放量。
▍降本提效趋势明确，N 型硅片是未来发展方向。N 型电池片带动 N 型硅片需求持续提升，目前市场上 N 型硅片出货占比约 10%，我们预计 2023/25 年占比分别提升至 20/30%以上。N 型硅片对于控碳、纯度及拉晶速率要求高，因此带动热场渗透率与坩埚等材料的更换频率提升;叠加 N 型电池片在大尺寸与薄片化降本方向优势明显，根据 CPIA 预计，到 2023/2025 年 182+硅片占比分别85%/95%，带动单晶炉和坩埚等拉晶设备尺寸持续增加，进一步释放现有设备更新改造需求。
▍技术工艺渐进成熟，N 型电池-组件的产业化提速。目前 P 型电池逐渐接近 24.5%的理论效率极限，PERC 技术变革后周期市场存在明显的“效率焦虑”，而 N型电池理论效率提升空间具备优势(目前理论效率约 28%)，对更高效电池的追求也成为市场的选择。随着电池设备和材料的国产化替代加速，N 型电池提效降本优势进一步凸显，随着行业平均量产效率突破 24%，国内外龙头企业纷纷加快 TOPCon、HJT 和 IBC 等 N 型电池、组件的研发投入和产能投放，预计未来一年将是 N 型产业链发展的关键时期，利好具备技术储备的生产与设备厂商。
一、 硅料：N 型料工艺要求高，龙头厂商更具优势
N 型硅与 P 型硅的对比。P 型硅以掺硼元素为主，与硅单质混合型成“空穴”，产生的“空穴”数量决定了导电能力，硼与硅相容性更好，制造工艺简单且成本更低，但硼氧复合体导致电池效率衰减大。而 N 型硅掺磷元素，与硅单质混合型成“电子”，产生的“电子”数量决定了导电能力，磷与硅相溶性更差，制造工艺复杂，短期成本偏高，优点在于N 型少子寿命要比 P 型高出 1-2 个数量级，温度系数低导致高温条件下可获得加高输出功率，电池效率做得更高，是未来硅料发展方向。
N 型硅料生产工艺要求高，目前产量占比仍较低。N 型料少子寿命要求较高，重点从几个方面阐述：1)N 型料的致密程度要求较高，普通 P 型上使用的菜花料、次级料无法适用于 N 型投料;2)N 型产品对硅料含氧量、含碳量要求较高，为了防止电池同心圆、黑心片的产生;3)N 型硅料纯度要求较高，尤其要控制金属杂质含量，其检测电阻一般需大于 100Ωcm 或者检测不出电阻率;4)硅料破碎程度要求较高，一般要求破碎尺寸在70 ㎜以下，避免出现石英加料桶卡料的情况。
西门子法未来仍是核心工艺，龙头生产厂商更具优势。下游电池及硅片产品迈向 N 型时代，对多晶硅料的品质纯度要求将由光伏级向电子级趋近，相比颗粒硅，块状致密硅料生产龙头通威股份等厂商使用改良西门子技术能生产满足 N 型硅片的特级硅料，而颗粒硅由于其生产、包装、运输容易吸杂并且相互摩擦容易产生硅粉，导致寿命偏低或者碳含量上升，一定程度上会影响在 N 型硅片上大规模使用。根据工信部发布的《光伏行业制造规范文件(2021 年本)》最新要求，新建多晶硅项目产品质量达到电子级 3 级品以上，因此预计改良西门子法仍将是核心的生产工艺。从硅料的生产厂商来看，通威股份、新特能源、大全能源等几家头部厂商均已具备 N 型硅料生产能力，2021 年已经实现批量生产及供应，而其他企业 N 型料生产能力与精细化控制有待进一步提升。
N 型硅料渗透率提升，龙头设备与生产厂商优势明显。随着 N 型电池产业化提速，上游硅料渗透率也将出现明显增长，在技术工艺和设备要求方面，龙头厂商优势更加明显。一方面，主生产设备工艺提升，如多晶硅还原炉等核心设备技术优化，使得老旧炉型加速更新改造，叠加新扩产能量较大，带来硅料设备端的需求放量;另一方面，生产厂商自身的精细化管理要求提高，如原材料管控、生产工艺水平及破碎管理等全流程控制，龙头硅料生产厂商更具备优势。
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二、硅片：降本提效显著，大尺寸+薄片化趋势明确
降本提效趋势明确，N 型硅片是未来发展方向。N 型电池片产业化提速，拉动 N 型硅片需求持续提升，目前市场上的 N 型硅片出货占比约 10%。根据 CPIA 数据，我们预计2023/2025 年 N 型硅片占比分别提升至 20/30%。薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，根据中环股份测算，硅片每减薄 10um，原材料成本对应下降 2.5%(10/225=4.4%，硅片越薄下降幅度越大)，N 型硅片便于薄片化对于成本下降有重要意义。目前 N 型单晶硅片电池厚度为 160μm，根据 CPIA 预计，到 2025 年将减薄至 130μm，因此，从效率提升和降本角度看，N 型硅片是未来发展方向。
N 型硅片生产要求高，设备更新改造与技术水平提升。N 型硅片生产要求：1)N 型控碳要求高，尾碳限制总投料量不能太高，较目前 P 型单炉总投料下降约 30%;2)N 型硅片对于控碳、纯度要求高，因此对坩埚、热场、结构件及保温毡等材料灰分要求较高;3)磷的分凝系数高于镓，使的硅棒长度变长、平均拉速变快。从设备与耗材角度看，1)基于 N 型硅片对纯度的要求，碳碳热场的渗透率、石英坩埚更换频率及低灰分保温毡的需求量将持续增加;2)基于 N 型硅片尺寸增加，根据 CPIA 预计，到 2023/2025 年拉棒单炉投料量分别提升至 2600/3000kg，182+硅片占比分别 85%/95%，单晶炉和坩埚等拉晶设备尺寸持续增加。
三、电池：技术工艺渐进成熟，N 型产业化提速
提效降本路径明确，N 型技术引领变革
晶硅电池技术是以硅片为衬底，根据硅片的差异区分为 P 型电池和 N 型电池。1)P
型电池，传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术(Al-BSF)，目前主流的 P 型单晶电池技术为 PERC 电池技术，该技术制造工艺简单、成本低，叠加 SE(选择性发射技术)提升电池转换效率;2)N 型电池，随着 P 型电池逐渐接近其转换效率极限，N 型将成为下一代电池技术的发展方向。N 型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点，主要制备技术包括 PERT/PERL、TOPCon、IBC、异质结(HJT)等。
N 型电池转换效率高，有望替代 P 型电池成为发展主流。从目前技术发展来看，P 型PERC 电池已经迫近效率天花板，降本速度也有所放缓。而 N 型电池效率天花板较高，电池工艺和效率提升明显加快，未来效率提升空间大。随着国产化设备成本不断降低，N 型将成为未来主流的电池技术路线，预计 2021 年将是 N 型电池加速量产的关键时点。目前实现小规模量产(>1GW)的新型高效电池主要包括 TOPCon、HJT 和 IBC 三种，HBC、叠层电池暂时还处于实验室研发阶段。同时，N 型电池技术组成的叠层电池，转换效率将有进一步提升的空间。
针对 PERC、TOPCon 和 HJT 这几种主流的技术路线，我们从效率、成本及工艺等多个角度对比：
1) 从效率角度看，TOPCon 电池的极限理论效率达到 28.7%，高于 HJT 的 27.5%和 PERC 的 24.5%。而从目前量产效率看，PERC 已经达到 23%附近，TOPCon和 HJT 已经超过 24%，但距极限效率仍有一定差距，效率提升的空间更大;
2) 从工艺角度看，PERC 目前最成熟， TOPCon 需要在 PERC 产线上增加扩散、刻蚀及沉积设备改造，成本增加幅度小;而 HJT 电池工艺最简单、步骤最少(核心工艺仅 4 步)，但基本全部替换掉 PERC 产线，IBC电池工艺最难最复杂;
3) 从成本角度看，PERC 产业化最快成本低，TOPCon 电池兼容性最高，可从PERC/PERT 产线升级，IBC 次之，HJT 电池完全不兼容现有设备，需要新建产线，较 PERC 成本高 2.5 亿元，较 TOPCon 成本高 2 亿元，成本仍有下降空间。
技术工艺逐渐成熟，N 型电池产业化提速
TOPCon：延长 PERC 产线周期，是未来 2-3 年最具性价比的技术路线。国内 PERC新建产线大多预留了 TOPCon 改造空间，而未来的扩产计划也纷纷转向 N 型技术产线建设。面对目前巨大的 PERC 电池产能，TOPCon 和 PERC 电池技术和产线设备兼容性较强，以 PERC 产线现有设备改造为主，主要新增设备在非晶硅沉积的 LPCVD/PECVD 设备以及镀膜设备环节。目前 PERC 电池产线单 GW 投资在 1.5-2.0 亿元，而仅需 0.5-1 亿元即可改造升级为 TOPCon 产线。在面临大规模 PERC 产线设备资产折旧计提压力下，改造为TOPCon拉长设备使用周期，降低沉没风险，是未来 2-3年极具性价比的路线选择。
TOPCon 多技术路线并进，LPCVD 是目前主流工艺。主要包括三种工业化流程：
1) 方法一：本征+扩磷。LPCVD 制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺。此工艺成熟且耗时短，生产效率高，已实现规模化量产，但绕镀和成膜速度慢是目前最大的问题。该技术为目前 TOPCon 厂商布局的主流路线，主要是天合光能等;
2) 方法二：直接掺杂。LPCVD 制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺。离子注入技术是单面工艺，掺杂离子无需绕度，但扩硼工艺要比扩磷工艺难度大，需要更多的扩散炉和两倍的 LPCVD，投资成本高、良率更高，主要是隆基股份布局;
3) 方法三：原位掺杂。PECVD 制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。该方法沉积速度快，沉积温度低，还可以用 PECVD 制备多晶硅层，简化很多流程，实现大幅降本。气体爆膜现象已经得到解决，稳定性有待产业化验证。根据 Solarzoom，目前拉普拉斯、捷佳伟创、金辰股份等国内厂商已经布局，后续有望受益于技术迭代。
量产效率提升明显，产业化发展提速。TOPCon 作为高效晶硅电池发展方向之一，实验室屡次创下新高，产业化效率也在进一步提升。从目前 TOPCon 量产情况看，平均量产效率主要 24%左右，最高效率超 25%，包括隆基股份、通威股份、天合光能等在内的主流电池厂商 2021 年的规划产能已经达 15GW。目前最高效率来自隆基的电池研发中心的25.09%，单晶硅片商业化尺寸 TOPCon 电池效率首次突破 25%，创下最新的世界纪录。根据 CPIA 预测数据，到 2025 年，TOPCon 产能占比进一步提升至16%。2019 年开始新
扩建的 PERC 产线都有兼容 TOPCon 升级空间，随着 TOPCon 产业化加速，新增产能和存量设备更新打开市场空间，龙头设备厂商将明显受益。
HJT：国产化降本空间大，有望成下一代主流技术。优势主要集中在几方面：
1)双面率高，光电转换效率高。HJT 是双面对称结构，双面电池的发电量要超出单面电池 10%+，目前双面率已经达到 95%，相比其他工艺路线有明显的发电增益优势。从目前转换效率看，HJT 电池平均量产效率均在 24%+。根据各公司披露数据，安徽华晟最新的量产批次平均效率 24.7%，最高效率达到 25.06%，通威最高实现了 25.18%，效率潜力明显优于 PERC 电池;
2)光衰减低+温度系数低，稳定性强。HJT 电池通过良好的镀膜工艺来降低界面复合改善 TCO 层及 Ag 接触性能。HJT 电池 10 年衰减小于 3%，25 年仅下降 8%，导致全生命周期每 W 发电量的增益效果明显。从温度系数角度看， HJT 电池的温度系数-0.25%，相比 PERC 的温度系数-0.37%，能减少太阳光带来的热损失，因此每 W 发电量较 PERC 电池平均高 3%+;
3)工艺流程更加简化，提效降本空间更大。相比 PERC 的 8 道和 TOPCon 的 10 道工艺，HJT 仅需 4 道工序即可完成，从生产效率和产品良率上更有优势和提升空间，而良率也是目前 TOPCon 产业化遇到的最大瓶颈。同时，HJT 是在<250℃低温环境下制备，相比于传统 P-N 结在 900℃高温下制备，一方面有利于薄片化和降低热损伤来降低硅片成本，另一方面因能源节约等因素非硅成本也表现更优。
据 Solarzoom 数据，HJT 电池生产成本 0.9 元/W，高于 PERC 的成本 0.7 元/W，短期看成本竞争力有待提升。HJT 电池产能提升情况取决于降本的速度，目前产业界主要从银浆、硅片及设备三方面着手，我们预计 2022 年硅片成本和非硅成本较目前降低 40%+，对于目前主流单晶 PERC 电池的性价比优势有望逐步显现。
1)银浆成本：低温银浆国产化+银包铜技术+SMBB 技术，预计共同推动降本 60%以上。低温银浆以日本京都 ELEX 产能为主，国内晶银、聚合等企业刚刚实现国产化突破，价格下降超 20%;目前海外银包铜技术相对较成熟，日本京都Elex 将银浆含量降至 30%左右，国内基本实现 56%的银浆含量技术，我们预计未来一年能够突破到 40%以下的银浆含量;低温银浆工艺有利于降低栅线宽度至 15μm 以下，多主栅及 SMBB 技术的银浆用量下降幅度 35%;通过高精度无接触焊接的新型印刷技术降低银浆耗量，帝尔激光、迈为股份等均在研发。根据Solarzoom 预测，通过以上“银浆国产化+银包铜技术+SMBB”组合，银浆耗量可降至 10mg/W 以内，降本幅度超 60%;
2)硅片成本：HJT 硅片减薄降本提效，预计成本下降幅度超 40%。降低硅片成本方面，主要来自于硅片薄片化方向的进展，因为 HJT 电池是对称结构，易于薄片化且不影响效率，目前 PERC 主流厚度为 170μm，我们预计到 2022 年可降至 130μm以下，从而使得 Voc 上升，效率提升成本降低。预计硅片成本将从 2020 年 0.48元/W 下降至 2022 年 0.27 元/W，降本幅度超 40%;
3)设备方面降本：目前单 GW 成本低于 4 亿元，未来仍有 40%降本空间。HJT 制作工艺流程大幅简化，制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO 薄膜沉积、电极金属化四个步骤，分别对应的制绒清洗、PECVD、PVD/RPD、丝印/电镀四道工艺设备。随着迈为、捷佳及钧石等国内设备厂商积极推进 HJT 整线设备产业化，带动核心设备价格持续下降，Solarzoom 预计 2022 年设备成本有望降至 3 亿元/GW 以内，折旧成本下降至 0.03 元/W，降本空间高达 40%。
效率提升+设备降本空间大，HJT 电池产能规划超 120GW。随着设备加速国产化和工艺逐步提升，国内华晟、金刚玻璃及明阳智能等新进入厂商纷纷入局异质结 GW 级别量产线，对于 PERC 时代的国内龙头电池厂商而言，通威股份、隆基股份及东方日升等纷纷开始 GW 级别异质结电池产线。海外来看，梅耶博格、REC 等海外电池厂商也加速布局 HJT电池量产线，仅 2021H1 就宣布了超 8GW 的新建项目计划。截至目前，全球 HJT 规划产能已经超过 120GW，随着设备、关键材料的进一步降本和工艺提升，预计 HJT 量产节奏将进一步加快。我们预计，2025 年 HJT 电池新增/合计产能分别为 106/306GW，新增产能五年 CAGR 为 123.5%。
四、组件：龙头纷纷布局 N 型，利好龙头设备厂商
龙头厂商纷纷布局 N 型组件。N 型组件具有更高的理论转换效率，同时具有较好的抗PID、抗 LID 性能，双面发电具有更高的发电增益率，在目前的行业普遍技术水平上仍具备较高的提升空间。SNEC 展会各家组件厂商发布的组件产品多数为 N型产品，包括隆基、晶澳、英利、中来、天合及晶科等十余家企业，主要是以 HJT 和 TOPCon 为主，发电效率在 22%-24%之间，平均超 22.5%。如隆基股份发布的首款 TOPCon 双面组件—Hi-MO N为例，主要采用 182 尺寸电池片，功率达 570W，量产效率 22.3%。
N 型组件中，多主栅成行业标配技术路线。MBB 技术，即多主栅串焊技术，主要具有三大优势：功率提升、成本降低和可靠性提升。1)多主栅技术通过增加主栅数量，提高电池的受光量，多主栅缩短细栅线电流传输距离，降低串联电阻损耗可使晶硅组件功率相对 5 主栅提升约 5W;2)可抵消焊带和 EVA 成本的增加，从 5BB 到 12BB 的银浆耗量降低 30%以上，从而降低电池成本;3)可靠性提升方面，多主栅由于提升了主栅数量，因此抗隐裂能力更强，由此导致的效率下降远低于 5BB 及以下的组件。2020 年多主栅组件市占率为 66%，随着生产工艺不断升级，CPIA 预计 2021-2023 年多主栅组件市占率将进一步提升至 75%/85%/95%。随着多主栅技术发展，对于串焊机要求具备较强的兼容性，驱动多主栅串焊机设备的高速增长。
半片/多片电池将成为主流产品，对串焊机需求翻倍增长。由于半片电池采用“串联+并联”的模式，因此电压不变，但是电阻只有原先的四分之一。半片组件主要有以下三大优势：1)减少封装功率损失。半片电池片封装损失仅有 0.2%，而整片电池片封装损失约1%;2)减小阴影遮挡损失。半片电池串数量翻了一倍，更多的电池串提供了更好的电池耐受性;3)半片电池内部电流和内损耗减少。半片电池降低了内部的功率损耗，半片整体的工作温度低提高了组件的光电转化率。因加工动作翻倍，半片电池对串焊产能需求为原来的两倍，三分片对串焊机需求为原来的三倍，因此未来受半片(或若干分之一片)驱动的串焊机以及划片机需求将会翻倍增长。
受益于 N 型技术发展，龙头设备厂商受益明显。光伏产业发展中，降本提效是行业发展的本质。当 P 型电池发电效率遭遇瓶颈，而 N 型电池效率提升空间具备优势，预计将成为未来发展的主流方向，其中 TOPCon 和 HJT 技术为产业投资和市场关注的重点。N 型电池技术工艺成熟带动产业化提速，从而带动硅料、硅片及组件发生一系列的变化，利好兼具技术优势的龙头厂商，同时，产业技术变革提速带动扩产节奏加速，行业新增需求与存量更新利好龙头设备厂商。目前来看，国内厂商基本实现了硅料-硅片-电池-组件全产业链的N型技术与核心设备覆盖，并且在未来N型产业链发展过程中，有望进一步降本增效。
五、市场预测
N 型硅料工艺要求高，龙头厂商更具优势。伴随着 N 型电池发展，N 型硅料需求量快速提升。N 型料掺杂磷元素，少子寿命要比 P 型高出 1-2 个数量级，温度系数低导致高温条件下可获得加高输出功率。N 型料品质要求向电子级趋近，硅料的生产工艺要求高，需要较高致密度、较低含氧碳量、较高的纯度与破碎度。改良西门子法工艺相对成熟，龙头生产厂商在 N 型料的生产能力和精细化控制方面具备明显优势，并带动主生产设备改造优化的需求放量。
降本提效趋势明确，N 型硅片是未来发展方向。N 型电池片带动 N 型硅片需求持续提升，目前市场上 N 型硅片出货占比约 10%，我们预计 2023/25 年占比分别提升至 20/30%以上。N 型硅片对于控碳、纯度及拉晶速率要求高，因此带动热场渗透率与坩埚等材料的更换频率提升;叠加 N 型电池片在大尺寸与薄片化降本方向优势明显，根据 CPIA 预计到2023/2025 年 182+硅片占比分别 85%/95%，带动单晶炉和坩埚等拉晶设备尺寸持续增加，进一步释放现有设备更新改造需求。
技术工艺渐进成熟，N 型电池-组件的产业化提速。目前 P 型电池逐渐接近 24.5%的
理论效率极限，PERC 技术变革后周期市场存在明显的“效率焦虑”，而 N 型电池理论效率提升空间具备优势(目前理论效率约 28%)，对更高效电池的追求也成为市场的选择。随着电池设备和材料的国产化替代加速，N 型电池提效降本优势进一步凸显，随着行业平均量产效率突破 24%，国内外龙头企业纷纷加快 TOPCon、HJT 和 IBC 等 N 型电池、组件的研发投入和产能投放，预计未来一年将是 N 型产业链发展的关键时期，利好具备技术储备的生产与设备厂商。
N 型电池技术工艺渐进成熟，降本提效明确驱动产业化提速，从而带动产业链投资机会。N 型硅料和硅片对于碳氧量、纯度等指标要求高，带动原材料、核心设备及工艺水平的提升，有利于产业链龙头生产和设备厂商。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202111/12/346494.html
