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文档简介

1、目录核心结论:PERC 技术上的改造是目前更为经济的选择,PERC+和 TOPCon 有望率先实现商业化 7 HYPERLINK l _TOC_250016 行业背景:PERC 产能、装机占比快速提升,目前转换效率距离理论极限仍有提升空间 7 HYPERLINK l _TOC_250015 行业现状:从数据看疫情总体影响有限,PERC 产能、装机占比快速提升 7 HYPERLINK l _TOC_250014 技术提升路径:多晶 - 单晶、PERC - PERC+ - TOPCon - HJT 8 HYPERLINK l _TOC_250013 PERC+:在 PERC 基础上增加少量工艺流程

2、,提高转换效率 10 HYPERLINK l _TOC_250012 背面 - 双面 PERC:背面使用铝栅线结构,主要变化在丝网印刷工艺 11背面 - PERL/PERT:PERL 是在 PERC 基础上钝化发射极、背部局部扩散,N-PERT 主要将磷扩散设备改为硼扩散设备 12 HYPERLINK l _TOC_250011 正面 - PERC+SE:通过选择性发射极提高转换效率,增加激光掺杂工艺 14 HYPERLINK l _TOC_250010 正面 - PERC+MWT:消除正面主栅减少遮光,主要增加激光打孔工艺 15TOPCon:通过隧穿氧化层和多晶硅薄层钝化电池,核心增加硼扩、

3、LPCVD 设备 16技术路线对比:目前 TOPCon、PERC 的性价比高于 PERT、HJT,双面+SE 是 PERC+最主流路线 17各技术路线性价比:目前情况下 PERC 和 TOPCon 性价比高于 PERT、HJT、 IBC 17 HYPERLINK l _TOC_250009 PERC+技术趋势:双面电池、SE 已经成为主流 19 HYPERLINK l _TOC_250008 TOPCon 扩产:规划产能超过 7GW,已成为部分厂商扩产的重要选项 20 HYPERLINK l _TOC_250007 竞争格局:帝尔激光占据激光设备优势地位,捷佳伟创已具备 TOPCon 设备竞争

4、力21 HYPERLINK l _TOC_250006 光伏激光设备:帝尔激光是绝对龙头 21 HYPERLINK l _TOC_250005 TOPCon 设备:捷佳伟创等国内公司已具备竞争力 21 HYPERLINK l _TOC_250004 市场空间:不考虑 HJT 投资的情况下,未来 3 年光伏电池片设备市场空间合计有望达到 250 亿元量级 22 HYPERLINK l _TOC_250003 设备公司:建议关注 PERC+和 TOPCon 给电池片设备龙头带来的业绩增量 23 HYPERLINK l _TOC_250002 捷佳伟创:唯一在三个新技术方向上的产品都具备竞争力的公司

5、 23 HYPERLINK l _TOC_250001 迈为股份:丝网印刷龙头,激光设备实现突破 24 HYPERLINK l _TOC_250000 帝尔激光:专注光伏激光相关设备 25风险提示 25图目录图 1我国新增光伏装机量 7图 2全球新增光伏装机量 7图 3光伏组件出口 8图 4电池片价格 8图 5单晶 PERC 累计产能 8图 6各技术路线装机占比 8图 7单晶 PERC 效率记录提升情况 8图 8单晶 PERC 量产效率提升情况 9图 9光伏技术演变图 9图 10主流光伏技术效率极限 10图 11PERC 效率提升方法 10图 12PERC 工艺升级路线 11图 13双面与单面

6、 PERC 电池原理对比图(a 为双面电池,b 为单面电池) 11图 14双面与单面 PERC 电池的结构对比图 12图 15双面与单面 PERC 电池的工艺流程对比图 12图 16PERC 与 PERL 结构对比 13图 17PERL 与 PERT 结构对比 13图 18P-PERC 与 N-PERT 工艺流程对比 14图 19激光掺杂 PERC 与传统 PERC 对比图 14图 20SE 激光掺杂工艺示意图 15图 21MWT 电池结构示意图 16图 22P 型硅基 MWT 电池基本工艺流程 16图 23TOPCon 电池结构示意图 17图 24TOPCon 电池与其他技术工艺流程对比图

7、17图 25从电站 LCOE 看光伏技术性价比 18图 26主流光伏技术性价比对比 19图 27第三批 10 大光伏应用领跑者基地申报技术统计 19图 28捷佳伟创营业收入 23图 29捷佳伟创归母净利润 23图 30捷佳伟创毛利率、净利率 24图 31捷佳伟创 ROA、ROE 24图 32迈为股份营业收入 24图 33迈为股份归母净利润 24图 34迈为股份毛利率、净利率 24图 35迈为股份 ROA、ROE 24图 36帝尔激光营业收入 25图 37帝尔激光归母净利润 25图 38帝尔激光毛利率、净利率 25图 39帝尔激光 ROA、ROE 25表目录表 12018 年 SE 技术已经广泛

8、应用 20表 2TOPCon 扩产统计 20表 3光伏激光设备主要公司 21表 4全球主要厂商 LPCVD 设备对比 22表 5市场空间测算 23核心结论:PERC 技术上的改造是目前更为经济的选择,PERC+和 TOPCon 有望率先实现商业化我们认为,HJT 是终极性提升效率的技术方案,但近 2 年时间,在 PERC 技术上的改造是更为经济的选择。PERC+和 TOPCon 有望在未来 2 年率先实现商业化,HJT仍将处于研发阶段:PERC 产线投产时间不长,大部分没有过折旧期,电池厂商目前更愿意在已有产线上改造;PERC+和 TOPCon 技术也在进步,与现有 PERC 相比,效率有一定

9、的提升空间,目前看性价比高于 HJT;HJT 工艺难度更大、成本仍较高、目前效率没有明显优势,在现有情况下经济性较差,需要研发时间可能仍较长。行业背景:PERC 产能、装机占比快速提升,目前转换效率距离理论极限仍有提升空间行业现状:从数据看疫情总体影响有限,PERC 产能、装机占比快速提升2019 年我国光伏装机量下滑,全球装机量稳定增加。我们认为,受到行业政策波动的影响,我国 2018、2019 年光伏新增装机量同比均出现下滑,而全球多个地区实现平价上网,装机量不断增加。2019 年我国光伏新增装机量为 30.1GW,同比-33.1%,全球光伏新增装机量为 114.9GW,同比+11.6%。

10、 图1 我国新增光伏装机量中国新增光伏装机量(GW,左轴)同比(%,右轴)605040302010020122013201420152016201720182019资料来源:国家能源局,Wind, 300250200150100500-50-100图2 全球新增光伏装机量全球新增光伏装机量(GW,左轴)同比(%,右轴)14012010080604020020122013201420152016201720182019资料来源:英利集团微信公众号,Wind, 6050403020100-104 月组件出口同比小幅下降,PERC 电池价格回升。根据Wind 的数据,2020 年 4月光伏组件出口总

11、出货量达 5.46GW,同比-4.3%,我们认为,海外疫情 4 月开始影响行业,组件出口仍只有小幅下降,出口景气度受到疫情影响有限;根据 PVInfolink 微信公众号的数据,4 月底以来电池片价格回暖,单晶 PERC 价格从 4 月底最低点的 0.75元/W 提升至 5 月底的 0.79 元/W。我们认为,从数据可以看出疫情总体对行业影响有限。图3 光伏组件出口光伏组件出口(MW, 左轴)同比(%, 右轴)800 0700 0600 0500 0400 0300 0200 0100 00201 7-01 201 7-06 201 7-11 201 8-04 201 8-09 201 9-0

12、2 201 9-07 201 9-12资料来源:Wind, 140120100806040200-20-40图4 电池片价格单晶PERC(元/W)1.11.0201 9/1 /2201 9/4 /2201 9/7 /2201 9/1 0/2202 0/1 /2202 0/4 /2资料来源:PVInfolink 微信公众号, 我国 PERC 产能快速提升,2019 年装机占比达到 65%。根据产业信息网的数据,预计 2019 年 PERC 累计产能达到 110GW,新增 PERC 产能为 43GW,同比+34.4%。另外,根据中国光伏产业发展路线图(2018、

13、2019),PERC 装机占比由 2018 年的 33.5%快速提升至 2019 年的 65.0%,成为最主流技术路线,BSF 从 2018 年的 60.0%下降至 2019 年的 31.5%,我们预计 BSF 装机占比未来还将进一步下降。图5 单晶 PERC 累计产能图6 各技术路线装机占比120100806040200PERC累计产能(GW)201420152016201720182019E100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%其他PERCBSF2018年2019年资料来源:产业信息网, 资料来源:中国光伏产业发展路线图(2018、2019), 技术提升路径:多

14、晶 - 单晶、PERC - PERC+ - TOPCon - HJTPERC 效率提升历史回顾:单晶 PERC 量产效率 5 年提升 2.4pct。根据摩尔光伏微信公众号援引PERC 技术的发展潜力分析,2014-2019 年,单晶 PERC 效率记录从 21.40%提升至 24.06%,量产效率从 20.1%提升至 22.5%,5 年提升 2.4pct。图7 单晶 PERC 效率记录提升情况资料来源:摩尔光伏微信公众号援引PERC 技术的发展潜力分析, 图8 单晶 PERC 量产效率提升情况资料来源:摩尔光伏微信公众号援引PERC 技术的发展潜力分析, 光伏效率提升路径:多晶 - 单晶、PE

15、RC - PERC+ - TOPCon - HJT。我们根据光伏行研微信公众号援引张忠卫后 PERC 时代高效晶硅电池量产技术路线探讨总结,目前情况下,多晶硅电池效率约为 19.2%-20.8%,单晶 PERC 效率约为 21.0%-21.8%, PERC+效率约为 21.8%-23.2%,TOPCon 效率约为 22.5%-23.5%,HJT 效率约为 22.45%-24.5%。我们认为,光伏效率提升路径为多晶 - 单晶,PERC - PERC+ -TOPCon - HJT,随着技术的不断进步,各技术路线转换效率仍有提升的空间。图9 光伏技术演变图资料来源:光伏行研微信公众号援引张忠卫后 P

16、ERC 时代高效晶硅电池量产技术路线探讨, 效率极限:PERC+/TOPCon/HJT 量产效率极限分别约为 22.7%/24.3%/27.1%。我们根据光伏行研微信公众号援引张忠卫后 PERC 时代高效晶硅电池量产技术路线 探讨总结,目前情况下,PERC(PERC+)量产效率极限约为 22.7%,相比 AL-BSF提升约 2.7pct(PERC+相比 PERC 提升约 1pct),TOPCon 量产效率极限约为 24.3%,相比 PERC(PERC+)提升约 1.6pct,HJT 量产效率极限约为 27.1%,相比 TOPCon提升约 2.8pct。图10 主流光伏技术效率极限资料来源:光伏

17、行研微信公众号援引张忠卫后 PERC 时代高效晶硅电池量产技术路线探讨, PERC+:在 PERC 基础上增加少量工艺流程,提高转换效率PERC 提高效率的核心在于降低光生载流子的复合。根据光伏测试网微信公众号,影响晶体硅太阳能电池转换效率的原因主要来自两个方面:1)光学损失,包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失;2)电学损失,它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的接触电阻,以及金属和半导体的接触电阻等的损失。这其中最关键的是降低光生载流子的复合,它直接影响太阳能电池的开路电压。光生载流子的复合主要是由于高浓度的扩散层在前表面引入大量的复合中心。

18、PERC 可以通过多种方法将效率提升至 24%。根据摩尔光伏微信公众号援引PERC 技术的发展潜力分析,通过硅片少子寿命提升、背钝化层优化、陷关结构等方式可以将目前 22.92%的 PERC 效率提升至 24%左右。图11 PERC 效率提升方法资料来源:摩尔光伏微信公众号援引PERC 技术的发展潜力分析, 结构上,选择性发射极、双面电池等方式可以提高 PERC 的效率。根据光伏测试网微信公众号,PERC 电池效率进一步提升的方向包括:1)细栅金属化技术,减少正面遮挡,如应用 5BB 或 MBB 技术;2)正面采用选择性发射极,降低表面复合损失;3)先进的陷光技术,如采用多层减反膜技术;4)降

19、低背面金属接触区域的复合,如采用局部 B 掺杂;5)采用高质量硅片,如 N 型硅片、提高硅片的少子寿命;6)双面 PERC电池。我们认为,目前主流的 PERC 效率提升方式包括双面 PERC、PERL/PERT、 PERC+SE 等。图12 PERC 工艺升级路线资料来源:光伏技术微信公众号, 背面 - 双面 PERC:背面使用铝栅线结构,主要变化在丝网印刷工艺原理:让部分光可以被电池背面吸收。根据光伏前沿微信公众号,PERC 单晶单面电池的背面为全 Al 层,背面入射光线无法穿透该全 Al 层,因此 PERC 单晶单面电池只有正面可以吸收入射光进行光电转换,双面电池的目标为让背面吸收太阳光。

20、根据光伏技术微信公众号,当太阳光照到 p-PERC 双面电池的时候,会有部分光线被周围的环境反射照射到 p-PERC 双面电池的背面,这部分光可以透过 SiNx 镀膜材料被硅吸收,激发的电子-空穴对被 p+-p 高低结分离(因 P 型硅背面钝化,相当于掺杂有 Al 原子),从而对电池的光电流和效率产生贡献。图13 双面与单面 PERC 电池原理对比图(a 为双面电池,b 为单面电池)资料来源:光伏技术微信公众号, 结构变化:背面使用铝栅线结构替代全铝背场结构。根据周小荣等双面 PERC 单晶硅太阳电池工艺研究,双面 PERC 主要在背面使用了铝栅线结构对常规的单面 PERC 太阳电池中的全铝背

21、场结构进行替代,与现有 PERC 产线的兼容度较高,适合大规模量产。根据光伏前沿微信公众号,为了使 PERC 电池均有双面光电转换功能,行业改变了 PERC 电池的印刷工艺,将背面全 Al 层印刷工艺修改为背面局部 Al 层印刷工艺。优劣势:可以实现双面发电,但工艺要求高于 PERC。根据电源技术杂志微信公众号,双面电池优势包括:可双面发电、双玻封装高可靠性、降低铝浆用量、弯折率降低、与现有 PERC 生产线兼容、可采用单晶硅或多晶硅作为基体,成本优势显著。缺点包括:工艺要求特殊、背面印刷精度较单面 PERC 电池的要求略高、对铝浆有更高的要求。图14 双面与单面 PERC 电池的结构对比图资

22、料来源:周小荣等双面 PERC 单晶硅太阳电池工艺研究, 工艺流程和设备的变化:主要变化在丝网印刷工艺。根据光伏技术微信公众号,P型 PERC 双面太阳能电池的制作流程包括:制绒、扩散、刻蚀、退火、背面钝化层沉积、 PECVD 背面镀膜、正面 PECVD 镀膜、丝网印刷、烧结。根据光伏前沿微信公众号,PERC 双面太阳电池的制造工艺与 PERC 单面电池基本类似,主要的区别在于背面的丝网印刷工艺。图15 双面与单面 PERC 电池的工艺流程对比图资料来源:光伏前沿微信公众号, 背面 - PERL/PERT:PERL 是在 PERC 基础上钝化发射极、背部局部扩散,N-PERT 主要将磷扩散设备

23、改为硼扩散设备PERL 原理和结构:钝化发射极、背部局部扩散。根据光伏变迁见证者微信公众号,PERL(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused)电池是钝化发射极、背面定域扩散太阳能电池的简称。PERL 钝化正面的发生级,背面是局部扩散的结构,从而降低 PERC 电池背面金半接触电阻、提高电池效率。PERL 优势:根据光伏领跑者创新论坛微信公众号,PERL 优势在于:1)电池正面采用“倒金字塔”。这种结构受光效果优于绒面结构,具有很低的反射率,从而提高了电池的 Jsc(短路电流);2)淡磷、浓磷的分区扩散。栅指电极下的浓磷扩散可以减少栅指电极接触电

24、阻,而受光区域的淡磷扩散能满足横向电阻功耗小,且短波响应好的要求;3)背面进行定域、小面积的硼扩散 P+区。这会减少背电极的接触电阻,又增加了硼背面场,蒸铝的背电极本身又是很好的背反射器,从而进一步提高了电池的转化效率;4)双面钝化。发射极的表面钝化降低表面态,同时减少了前表面的少子复合。而背面钝化使反向饱和电流密度下降,同时光谱响应也得到改善;但是这种电池的制造过程相当繁琐,其中涉及到好几道光刻工艺,所以不是一个低成本的生产工艺。图16 PERC 与 PERL 结构对比PERCPERL资料来源:摩尔光伏微信公众号, PERT 原理:PERL 基础上背面全扩散。根据光伏变迁见证者微信公众号,P

25、ERT(Passivated Emitter and Rear Totally-diffused)电池结构与 PERL 结构只有一个区别,PERL 是背面局部扩散,而 PERT 是背面全扩散。PERT 优劣势:适合 N 型电池,但性价比低于 P-PERC。根据光伏变迁见证者、PV兔子、光伏领跑者创新论坛微信公众号,PERT 结构在 P 型电池上与 PERC、PERL 相比没有太多优势,PERT 的优势在于做 N 型电池,N-PERT 采用 N 型 Si 作衬底,具有少子寿命高、无光致衰减等优点,可实现量产,技术难度容易,设备投资较少。但与双面 P-PERC 相比,N-PERT 没有性价比优势,

26、技术路线经济性较为一般。图17 PERL 与 PERT 结构对比PERLPERT资料来源:摩尔光伏微信公众号, 工艺流程和设备的变化:根据贺利氏可再生能源微信公众号,N 型 PERT 电池比传统 P 型电池增加了硼元素掺杂(通过扩散 diffusion 或者 APCVD 工艺)和双面浆料印刷等工艺。由于 N 型 PERT 电池技术不需要使用激光工艺,因此制作工艺并不会对硅片造成额外晶体伤害。根据百度文库援引宋登元从 P 型硅 PERC 电池到 N 型硅 PERT 电池:产业化技术路线与市场挑战,主要将磷扩散设备改为硼扩散设备。图18 P-PERC 与 N-PERT 工艺流程对比资料来源:百度文

27、库援引宋登元从 P 型硅 PERC 电池到 N 型硅 PERT 电池:产业化技术路线与市场挑战, 正面 - PERC+SE:通过选择性发射极提高转换效率,增加激光掺杂工艺原理和结构:通过发射极掺杂浓度的不同降低接触电阻、表面复合。根据宋志成等激光掺杂选择性发射极单晶硅太阳电池的工艺研究和宋帅迪等低损伤选择性发射极太阳电池激光工艺,选择性发射极(selective emitter,SE)太阳电池,即在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂,而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样既降低了硅片和电极之间的接触电阻,又降低了表面的复合,提高少子寿命,提高电池的开路电压。根据宋志成等激光掺杂选择性

28、发射极单晶硅太阳电池的工艺研究,发射极掺杂浓度对太阳电池转换效率的影响是双重的:1)采用高浓度的掺杂,可以减小硅片和电极之间的接触电阻,降低电池的串联电阻,但是高的掺杂浓度会导致载流子复合变大,少子寿命降低,影响电池的开路电压和短路电流;2)采用低浓度的掺杂,可以降低表面复合,提高少子寿命,但是必然会导致接触电阻的增大,影响电池的串联。选择性发射极太阳电池的结构设计可以很好地解决这一矛盾。图19 激光掺杂 PERC 与传统 PERC 对比图资料来源:宋帅迪等低损伤选择性发射极太阳电池激光工艺, 优势:选择性发射极具有 3 个主要优点。根据宋志成等激光掺杂选择性发射极单晶硅太阳电池的工艺研究,1

29、)降低串联电阻,提高填充因子;2)减少载流子复合,提高表面钝化效果;3)增强电池短波光谱响应,提高短路电流和开路电压。根据帝尔激光招股书援引光伏行业协会的数据,现有技术下 SE 可以将 PERC 的光电转换效率绝对值提升 0.2%-0.3%左右。工艺流程和设备的变化:只需增加激光掺杂一个步骤。根据宋志成等激光掺杂选择性发射极单晶硅太阳电池的工艺研究,选择性发射极的主要实现工艺有氧化物掩膜法、丝网印刷硅墨水法、离子注入法和激光掺杂法等,其中激光掺杂法工艺过程简单,从太阳电池常规产线升级成激光掺杂选择性发射极太阳电池生产线,工艺上只需增加激光掺杂一个步骤,从设备上来说,只需增加掺杂用激光设备,与常

30、规产线的工艺及设备兼容性很高。图20 SE 激光掺杂工艺示意图资料来源:光伏技术微信公众号, 正面 - PERC+MWT:消除正面主栅减少遮光,主要增加激光打孔工艺原理:消除正面主栅线减少遮光、提高效率。根据帝尔激光招股书,MWT 是金属缠绕穿透技术(Metal Wrap Through)的缩写,用以制备背接触 MWT 电池,该技术采用激光打孔、背面布线的技术消除正面电极的主栅线,正面电极细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背面,这样电池的正负电极点都分布在电池片的背面,有效减少了正面栅线的遮光,提高了光电转化效率,同时降低了银浆的耗量和金属电极-发射极界面的载流子复合损失。结构:可以实现双

31、pn 结结构。根据林阳等MWT 和EWT 背接触太阳电池结构及其技术发展,MWT 技术将传统电池中的主栅移到了电池的背面,仅保留正面较细的金属栅线,在减小遮光面积的同时还可以简化组装工艺,实现共面拼装。金属电极绕通结构可以实现双 pn 结结构,即通过金属化通道将前结和背结连接起来。共同收集载流子,提高了分离和收集载流子的效率,对于少子寿命较低的硅衬底采用此种结构仍可获得较高的短路电流,降低了对 Si 材料的要求,从而降低了电池成本。图21 MWT 电池结构示意图资料来源:汤坤等MWT 高效太阳电池的生产, 优势:降低成本、简化电池片间联接。根据付明等几种高效率晶体硅太阳能电池性能分析,MWT

32、电池有两大主要优势:1)由于消除了正面主栅线,从而减小了正面遮光面积,增大了短路电流,减少了电池成本;2)正负电极都设计在背面简化了电池片之间的联接,而且允许使用新的垮结技术降低了电池的串联电阻。根据帝尔激光招股书援引光伏行业协会的数据,现有技术下 MWT 可以将 PERC 的光电转换效率绝对值提升 0.4%左右。工艺流程和设备的变化:主要增加激光打孔工艺。根据陈学妍等MWT 太阳能电池专利技术现况分析,MWT 太阳能电池的制备工艺包括:清洗基板-激光开孔-制绒-发射极扩散形成 PN 结-磷硅玻璃的去除-减反射膜-孔洞浆料的填充-细栅线背面铝背场电极的制备-烧结-隔离。与常规太阳能电池相比 M

33、WT 太阳能电池主要是增加了打孔工艺,后续为了防止漏电流制备隔离 SiO2。根据光伏变迁见证者微信公众号,相比常规电池线需要增加激光打孔设备、掩膜印刷设备、刻蚀设备改造。图22 P 型硅基 MWT 电池基本工艺流程资料来源:帝尔激光招股书, TOPCon:通过隧穿氧化层和多晶硅薄层钝化电池,核心增加硼扩、LPCVD 设备原理和结构:通过隧穿氧化层和多晶硅薄层钝化电池。根据光伏技术微信公众号, TOPCon 太阳能电池(隧穿氧化层钝化接触,Tunnel Oxide Passivated Contact)是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的太阳电池。在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的

34、多晶硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,该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同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,从而极大地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。图23 TOPCon 电池结构示意图资料来源:光伏行研微信公众号援引王军TOPCon 电池效益可行性分析, 优劣势:电池高效率及后续提升潜力高于 PERC,但工艺较复杂。根据光伏行研微信公众号援引王文静Topcon 电池的挑战与机遇和拉普拉斯装备微信公众号,TOPCon的优势包括:电池高效率及后续提升潜力大、电池成本低、工艺稳定性高、设备兼容性成熟度高

35、、具有完美的钝化、无正面吸光问题、匹配丝网金属化度好、与现有产线兼容性高、材料匹配性好、无瓶颈原材料(如 TCO 中的铟);劣势包括:工艺复杂、成本较高(工艺成本高、双面银浆)、效率提升潜力有限等。工艺流程和设备的变化:核心增加硼扩、LPCVD 设备等。根据光伏测试网微信公众号,TOPCon 其中大部分设备可以和 PERC+SE 产线共用,只需要额外增加硼扩散、LPCVD 沉积(隧道结制备环节)、离子注入(或者扩散装备)和去绕镀清洗环节设备,我们认为,其中增加的核心的设备是 LPCVD。根据光伏行研微信公众号援引王军TOPCon 电池效益可行性分析, TOPCon 投资增加约 1 亿/GW 可

36、完成技术升级。图24 TOPCon 电池与其他技术工艺流程对比图资料来源:光伏行研微信公众号援引王文静电池的挑战与机遇, 技术路线对比:目前 TOPCon、PERC 的性价比高于PERT、HJT,双面+SE 是 PERC+最主流路线各技术路线性价比:目前情况下 PERC 和 TOPCon 性价比高于PERT、HJT、IBC根据光伏测试网微信公众号援引光伏变迁者组织的论坛中王文静研究员的发言,王文静研究员引用 Pierre Verlinden 2019 年在成都的异质结讨论会上公布的一张图(图 25)。横坐标是该技术对应的 60 片组件的标准功率,即转换效率;纵坐标是电池片的价格;根据目前多晶铝

37、背场、单晶铝背场、多晶 PERC、单晶 PERC 产品的主流价格、功率,在下图中落点,如图中的 4 个圆点。把这些点连成一条直线,就是 “LCOE 等值线” ,如图中的“蓝色虚线”。根据下图中的曲线:1)60 片组件功率每增加 10W,价格提高 1 美分(7 分人民币),其在应用端表现出的性价比是相当的。现有所有的电池技术,都可以根据其转换效率、价格在图 25 中落点。如果在“蓝色虚线”之上,说明该技术的市场售价偏高,性价比差;如果在“蓝色虚线”之下,说明该技术的市场售价偏低,性价比好;图中还有一条“红色虚线”。如果落点在红虚线左侧,说明该技术转换效率低,属于即将淘汰技术;如果落点在红虚线右侧

38、,说明该技术转换效率高,属于即将新型技术;“蓝色虚线”、“红色虚线”将各种电池技术分成四个区域。橙色区域:效率低的淘汰技术,且性价比差,是最差的一类技术;浅绿区域:效率低的淘汰技术,但性价比高,可以用在平价上网项目中;黄色区域:效率高的新型技术,但性价比差,适合示范性项目;深绿区域:效率高的新型技术,且性价比高,是最优的一类技术。图25 从电站 LCOE 看光伏技术性价比资料来源:光伏测试网微信公众号, 将目前流行的电池技术(PERC、PERT、TOPCon、HJT、IBC)的相关数据在图中落点,可以看出相对于现有 PERC 电池:PERT 电池效率略高,但性价比较差;TOPCon 的效率高于

39、 PERC 电池,性价比与 PERC 电池相当;HJT、IBC 的效率大幅高于 PERC 电池,但价格太高,大幅偏离“LCOE 等值线”,性价比差。图26 主流光伏技术性价比对比资料来源:光伏测试网微信公众号, PERC+技术趋势:双面电池、SE 已经成为主流领跑者计划中标情况显示双面电池成为主流。根据光伏头条微信公众号,从第三批 10 大光伏应用领跑者基地申报技术统计来看,双面 PERC 占比达到 52%,双面电池占比达到 74%,双面电池成为主流。图27 第三批 10 大光伏应用领跑者基地申报技术统计3%13%15%3%7%52%7%双面PERC N型双面 单晶双面单晶单面MWT+PERC

40、多晶其他资料来源:光伏头条微信公众号, 2018 年SE 技术已经成为一线厂商主流技术。根据集邦新能源网微信公众号的数据, SE 技术已经运用到晶科、隆基、晶澳、通威、天合、爱旭等一线组件企业的电池片生产中,2018 年主流电池厂商使用 SE 技术产能占 PERC 产能的 65.1%,占电池产能的45.2%。我们认为,目前使用 SE 技术的产能占电池产能的比例或已超过 50%,由于 SE只需要增加一个步骤,并可以有效提高转换效率,未来 SE 技术的产能占比有望继续提高。表 1 2018 年 SE 技术已经广泛应用电池厂电池产能(GW)应用产品PERC 产能(GW)SE 产能(GW)通威9.7P

41、ERC6.05.0爱旭6.3PERC5.55.0晶科7.5PERC6.53.6隆基6.5PERC5.43.2晶澳7.0PERC4.83.2平煤4.0PERC4.02.8天合5.6常规单、多晶/PERC5.64.0东方日升5.0PERC2.52.0阿特斯7.0PERC2.02.0顺风2.8PERC1.51.2东方环晟1.3PERC1.20.8亿晶1.8PERC1.00.4昱晶2.3PERC1.00.2新日光1.5PERC1.00.2益通0.6PERC0.20.2元晶1.2PERC0.80.2中美晶1.0PERC1.01.0明徽1.0PERC0.60.4升阳0.7PERC0.40.2韩华8.1PE

42、RC5.11.5新日光1.5PERC1.00.182.357.137.2资料来源:集邦新能源网微信公众号, 5.3 TOPCon 扩产:规划产能超过 7GW,已成为部分厂商扩产的重要选项TOPCon 规划产能超过 7GW , 目前仍不是最主流厂商的扩产首选。根据 SOLARZOOM 微信公众号,目前我国 TOPCon 产能约为 2GW,扩产规划约为 7.7GW。我们认为,与 110GW 的 PERC 产能以及 2020 年超过 60GW 的 PERC 扩产规划(光伏测试网微信公众号援引N 型技术市场展望的统计数据)规划相比,TOPCon 目前并不是最主流电池厂商扩产首选。TOPCon 已成为部

43、分厂商扩产的重要选项。根据通威股份的扩产公告,公司正在加强 TOPCon 等技术的研发与论证,新建项目预留后续技改空间;根据中来股份 2019 年报,公司 N 型电池所有的 N-PERT 产线升级改造为 TOPCon 电池产线,大幅度提升了电池的转换效率。表 2 TOPCon 扩产统计序号企业现有产能(MW)规划产能(MW)1中来100046003天合5005004林洋3008002晶科2008005一道01000合计20007700资料来源:SOLARZOOM 微信公众号, 竞争格局:帝尔激光占据激光设备优势地位,捷佳伟创已具备 TOPCon 设备竞争力光伏激光设备:帝尔激光是绝对龙头根据帝

44、尔激光招股书,光伏激光设备主要公司包括帝尔激光、罗芬、InnoLas Solutions、3D-Micromac、雷射激光、应用材料、友晁能源、迈为股份等,除帝尔激光外,其他公司多为激光或光伏综合设备公司,根据 OFweek 微信公众号,帝尔激光的市场份额高达 76%,占据绝对的优势地位。表 3 光伏激光设备主要公司公司名称公司简介公司主营业务为精密激光加工解决方案的设计及其配套设备的研发、生产和销售。在光伏领域,公司可针对国内外客户需求提供定制化、综合化的高效太阳能电池激光加工解决方帝尔激光罗芬案及相关配套设备。公司目前的主要产品包括 PERC 激光消融设备、SE 激光掺杂设备、 MWT 系

45、列激光设备、全自动高速激光划片/裂片机、LID/R 激光修复设备、激光扩硼设备以及应用于 TOPCON 电池的激光设备等。罗芬集团是全球工业材料加工用激光器及激光加工系统的领导者,自 1975 年设立以来,已在全世界安装各类激光器及激光加工系统 33000 余台套,现拥有员工 1700 余名,在全球 50 多个国家和地区设立了营销与技术服务分支机构。InnoLas SolutionsInnoLas Solutions 成立于 2013 年 10 月,是由 InnoLas 在光伏和电子领域激光加工设备业务分拆而来,专家团队拥有超过 20 年的激光技术经验。3D-Micromac3D-Microm

46、ac 是激光微加工的业界领导者,其提供的系统和服务已在全球各高科技行业成功实施,其中包括光伏、半导体、玻璃和显示器行业、微诊断以及医疗技术等。雷射激光雷射激光主要研发和生产激光设备,产品应用于太阳能、微电子、电路板基材领域的微加工。应用材料是全球最大的半导体生产器材制造商,为全球半导体、平板显示器、太阳能光伏应用材料发电及相关行业提供制造设备、服务以及软件产品。产品包括:半导体圆片的化学蒸气沉积(CVD)系统设备,半导体薄片装配,蚀刻及离子植入设备和 Precision5000 单芯片处理等。友晁能源友晁能源致力于太阳能电池导电浆与激光设备的研究开发制造,可结合材料与设备的整体性技术为企业提供

47、高效率、低制造成本的综合性解决方案。迈为股份是一家集机械设计、电气研制、软件算法开发、精密制造装配于一体的高端设备迈为股份制造商,主要业务是智能制造装备的设计、研发、生产与销售,主要产品为太阳能电池丝网印刷生产线成套设备。资料来源:帝尔激光招股书,帝尔激光 2019 年报, TOPCon 设备:捷佳伟创等国内公司已具备竞争力TOPCon 领域,捷佳伟创等国内龙头公司已经具备一定的竞争力,在部分技术参数上甚至领先国际巨头。以核心设备 LPCVD 为例,根据TAIYANG NEWS 的整理,捷佳伟创在产量、氧化层厚度、多晶硅厚度等主要技术指标上,与 Centrotherm、 SEMCO、Tempr

48、ess 等全球龙头公司差距不大,在设备组成、绕镀等指标上甚至稍领先全球龙头公司。表 4 全球主要厂商 LPCVD 设备对比SPECTRUM LPCVDHORTUSSPECTRUM LPCVD产品设备生产商Centrotherm捷佳伟创SEMCOTempress用途隧穿氧化物+多晶硅隧穿氧化物+多晶硅隧穿氧化物+多晶硅隧穿氧化物+多晶硅工业生产新/升级(PERC/PERT)新/升级(PERC/PERT)新/升级(PERC/PERT)新/升级(PERC/PERT)硅片定位垂直方向垂直方向水平方向垂直方向设备组成5 栈管5 栈管5 栈管5 栈管绕镀YesYesMinimalYes原位掺杂可选YesY

49、esYes每个腔室装在硅片数量-14001200生长速率-4-5nm/min氧化层厚度1.3-2.4nm1.4-1.6nm1.4-1.6nm1.2-1.6nm多晶硅层厚度100 - 200 nm100 - 200 nm100 - 160 nm150nm产量 (WPH)4000300040003000;40003% batch-batch; 5%3.7% wafer to3% batch-batch;薄膜均匀性wafer to wafer &-wafer5% wafer to waferwithin wafer& within wafer大规模生产完成测试完成测试YesYes正常运行时间95%9

50、5%95%95%资料来源:TAIYANG NEWS高效电池技术报告, 市场空间:不考虑 HJT 投资的情况下,未来 3 年光伏电池片设备市场空间合计有望达到 250 亿元量级我们假设:1)2020/2021/2022 年预计扩产规模分别为 50.0/40.0/30.0GW;2)2020 年 PERC/PERC+/TOPCon 占比分别为 35%/60%/5%,2021 年 PERC/PERC+/TOPCon 占比分别为 30%/60%/10%,2022 年 PERC/PERC+/TOPCon占比分别为 30%/60%/10%;3)2020/2021/2022 年 PERC 设备投资额分别为 2

51、.0/1.9/1.8 亿元/GW,PERC+设备投资额分别为 2.2/2.1/2.0 亿元/GW,TOPCon 设备投资额分别为 3.2/3.1/3.0 亿元/GW;测算得出 2020/2021/2022 年不考虑 HJT 投资的情况下,光伏电池片设备市场空间分别为 109.0/85.6/61.2 亿元,合计市场空间为 255.8 亿元。表 5 市场空间测算202020212022预计扩产规模(GW)50.040.030.0PERC 占比(%)35%30%30%PERC+占比(%)60%60%60%TOPCon 占比(%)5%10%10%PERC 扩产规模(GW)17.512.09.0PERC

52、+扩产规模(GW)30.024.018.0TOPCon 扩产规模(GW)2.54.03.0PERC 设备投资(亿元/GW)2.01.91.8PERC+设备投资(亿元/GW)TOPCon 设备投资(亿元/GW)PERC 市场空间(亿元)35.022.816.2PERC+市场空间(亿元)66.050.436.0TOPCon 市场空间(亿元)8.012.49.0合计市场空间(亿元)109.085.661.2资料来源: 测算设备公司:建议关注 PERC+和 TOPCon 给电池片设备龙头带来的业绩增量捷佳伟创:唯一在三个新技术方向上的产品都具备竞争力的公司公司是国内光伏电池片设备龙头,主要产品包括 PECVD 及扩散炉等半导体掺杂沉积工艺光伏设备、清洗、刻蚀、制绒等湿法工艺光伏设备以及自动化(配套)设备、全自动丝网印刷设备等晶体硅太阳能电池生产工艺流程中的主要及配套设备的研发、制造和销售。2019 年公司在 PERC+和 TOPCon 设备实现突破,背钝化技术氧化铝镀膜设备研发已形成批量生产销售,TOPCon 电池工艺技术钝化设备研发已进入工艺验证阶段。风险提示:公司新产品推广不及预期,设备降价幅度过大,电池片扩产不及预期。图28 捷佳伟创营业收入图29 捷佳伟创归母净利润营业收入(亿元,左轴

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