光伏设备行业投资手册：技术迭代催生设备需求

1、中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日目录光伏电池迎来“技术革命”，产能结构迈向高端化. 4光伏电池是典型的“技术驱动型”行业. 4光伏发电的基本原理. 4传统光伏电池的制备流程. 5光伏电池技术的改进都是围绕着转换效率的提升进行的. 7PERC 在众多技术路线中脱颖而出. 9单晶 VS 多晶：金刚线切片技术带来单晶硅革命. 9P 型技术 VS N 型技术：目前 P 型占主导，未来 N 型有望引领新一轮技术热潮. 9为什么 PERC 技术能够脱颖而出？ . 12技术迭代引领新一轮设备投资. 15一代技术，一代设备. 15详解 PERC 电池生产设备. 15PERC 设备市场空间达百亿，

2、2019 年将高速增长. 16大部分关键设备已经实现了国产化 . 18PERC+和 N 型电池的设备介绍. 19关注技术实力领先的设备企业. 21相关上市公司梳理. 21风险. 21请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明2中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表图表 1: 晶体硅光伏电池产业链环节示意图. 4图表 2: P 型半导体和 N 型半导体示意图 . 5图表 3: 光伏发电原理示意图. 5图表 4: AL-BSF 电池流程示意图. 6图表 5: AL-BSF 电池分层结构. 7图表 6: 影响光伏电池转换效率的因素. 8图表 7: 多晶硅与单晶硅市场价格变动情况. 9图表 8:

3、 多晶硅与单晶硅市场份额变动情况. 9图表 9: P 型硅片与 N 型硅片价格差逐步缩小. 10图表 10: 光伏电池技术路线图. 11图表 11: 各类光伏电池生产技术概况. 11图表 12: 各类光伏电池生产技术转换效率. 11图表 13: 传统铝背场（Al BSF）电池和 PERC 电池的结构对比. 12图表 14: 各类光伏电池技术产量份额. 12图表 15: 单晶 PERC 效率记录. 13图表 16: 各类电池片技术成本效益对比. 14图表 17: N 型电池市场份额预测. 14图表 18: N 型电池片各种技术路径占比. 14图表 19: PERC 电池生产设备示意图. 15图表

4、 20: PERC 电池生产设备的用途及生产商. 16图表 21: 隆基新建产线设备采购计划. 16图表 22: 在建和拟建 PERC 产能规模统计. 17图表 23: 设备投资市场空间测算. 17图表 24: PERC 工艺主设备分设备拆分. 18图表 25: 各类设备市场空间测算. 18图表 26: PERC+技术所需设备与产业化进程. 19图表 27: N 型电池生产所需设备与产业化进程. 19图表 28: 中来股份年产 2.1GW N 型单晶双面太阳能电池项目设备采购列表. 20图表 29: 中来股份年产 1.5GW N 型单晶双面 TOPCon 电池项目设备采购列表. 20图表 30

5、: 各公司研发支出总额占营业收入比例. 21图表 31: 各公司专利数量及构成. 21图表 32: 光伏设备相关企业估值表. 21请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明3中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日光伏电池迎来“技术革命”，产能结构迈向高端化光伏电池是典型的“技术驱动型”行业技术的升级迭代是光伏电池发展的主要推动力。光伏产业链按顺序来说包括硅料制造， 硅片生产、电池片生产、光伏组件制造和最终的光伏发电系统。每个产业链环节都有数 十家企业参与竞争，因此提升效率和降低成本是企业永恒的追求，而背后最核心的推动 力就是技术的升级迭代。图表 1: 晶体硅光伏电池产业链环节示意图资料来源：

6、Solar Energy，中金公司研究部光伏发电的基本原理产生电流通常需要两个条件，首先要产生自有电子，其次自有电子要定向移动。 自由电子的生成：通过掺杂微量元素增加载流子浓度。纯净的、不含其它杂质的半 导体称为本征半导体，在室温下，本征半导体共价键中的价电子获得足够的能量， 挣脱共价键成为自由电子，在原位留下一个空穴，这种产生电子-空穴对的现象称为 本征激发。本征半导体中因而也存在两种载流子，分别是带负电的自由电子和带正 电的空穴。由于本征材料是电中性的，所以自由电子数量等于空穴的数量。虽然本 征半导体中有两种载流子，但是本征载子浓度很低，导电能力差，为了增加载流子 的浓度，往往在本征半导体

7、中掺入微量元素。1）N 型半导体是指掺入五价元素的半 导体，如磷和砷。掺入五价元素后，五价原子中只有 4 个价电子能与周围 4 个硅原子中的价电子形成共价键，而多余的 1 个价电子因无共价键束缚而成为自由电子。 在 N 型半导体中，自由电子是多数载流子（多子），主要由掺杂元素提供，而空穴 是少数载流子，一般由热激发而成。2）P 型半导体是指掺入三价元素的半导体，如 硼和镓。因为三价原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中形 成一个空穴。在 P 型半导体中，空穴是多数载流子，主要由掺杂元素提供，而自由 电子是少数载流子，由热激发提供。硅矿石硅料电池硅片硅块硅碇光伏组件光伏发电系统请

8、仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明4中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表 2: P 型半导体和 N 型半导体示意图资料来源：Solar Energy，中金公司研究部传统光伏电池的制备流程我们以传统 Al-BSF（铝背场）电池的生产流程为例，介绍光伏电池生产的一般流程，主 要包括 7 道环节：制绒清洗、扩散制结、刻蚀和去磷硅玻璃、制备减反射膜、丝网印刷、 烧结和分选。 清洗：切割后的硅片表面通常存在一层 1020 微米厚的切割损伤层，需要通过碱性 溶液或酸性溶液进行去除。经过清洗后的硅片，进入制绒环节。制绒方法包括机械 刻槽法、反应离子刻蚀法和化学腐蚀法，生产中大多采用化学腐蚀法，

9、即通过加入 特定化学溶液腐蚀硅片表面，形成不规则的绒面。单晶硅通常用碱性溶液进行处理， 形成倒金字塔的绒面；多晶硅通常用酸性溶液处理，在表面形成孔状绒面。资料来源：Solar Energy，中金公司研究部 自由电子的定向移动：P-N 结形成内电场，在光照激发下自由电子在电场力作用下 定向移动。1）内建电场的形成。如果将 N 型和 P 型半导体紧密接触，则在接触面 就会形成特殊的薄层，称之为 P-N 结。由于 P 型半导体空穴浓度较高，而 N 型半导 体自由电子浓度较高，于是在交界处会产生扩散运动，N 型区的自由电子向 P 型扩 散，与 P 型区的空穴进行复合，N 型区中失去电子的磷元素就带上了

10、正电，P 型区 的硼元素得到电子则带上负电，因此在交界处形成了内建电场。在电场作用下，电 子又会从 P 区向 N 区进行漂移，当扩散运动和漂移运动达到平衡时，交界处形成的 一定厚度的空间电荷区称之为 P-N 结。2）光照的激发和内建电场的综合作用下，自 由电子发生定向移动，产生电流。当光照射在 P-N 结上时，P-N 结甚至其他地方的 电子受到激发成为自由电子，这些自由电子在内建电场的作用下开始定向移动，从 而产生电流。图表 3: 光伏发电原理示意图入射光P区PN结自由电子空穴N区电流V请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明5中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日 扩散制结：在扩散制结环

11、节，硅片被放在扩散炉的石英容器内，在高温下使用氮气 将三氯氧磷溶液（POCl3）带入容器内进行反应，掺杂物质通过硅原子之间的空隙向 硅片内部渗透扩散，形成 P-N 结。 刻蚀：由于在扩散制结环节中，硅片的表面和边缘也会被扩散上磷，导致 P-N 结的 正面收集到的电子会沿着边缘有磷的区域流到 P-N 结的背面，导致短路。因而，扩 散制结后的硅片须经过刻蚀，借此除去硅片边缘的 P-N 结和磷硅玻璃层，防止出现 短路的情况。 减反射膜沉积：经以上处理后的硅片，往往会经过 PECVD 设备（等离子体增强化学 气相沉积）的处理，在硅片表面形成一层减反射膜来减少太阳光的反射。一般光伏电池完成以上非金属工艺

12、环节后，将直接进入金属工艺环节，也就是印刷电极 和烧结。 电极印刷：电极印刷的工艺包括丝网印刷、激光刻槽埋栅、蒸镀工艺等，其中丝网 印刷工艺是成本最低也是应用最为普遍的一种。 烧结：完成电极印刷后须进行烧结，以促使金属电极与半导体衬底接触时形成欧姆 接触。为形成良好的欧姆接触，在电极印刷环节，需要注意硅片、浆料、掺杂浓度 等工艺的优化，烧结环节则需要对烧结温度、烧结时间和升降温速率加强把控。分选：完成烧结后的电池片需经分选机的检测，达到分档的目的。图表 4: AL-BSF 电池流程示意图资料来源：Taiyang News，中金公司研究部入射光P区PN结自由电子空穴N区电流V未处理的硅片减反射膜

13、沉积电极印刷电池片烧结制绒清洗扩散制结刻蚀分选请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明6中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表 5: AL-BSF 电池分层结构资料来源：Taiyang News，中金公司研究部光伏电池技术的改进都是围绕着转换效率的提升进行的评价光伏电池性能优劣最重要的指标是转换效率，也就是光伏电池的最大输出功率和太 阳入射光功率的比值。要理解电池技术的改进路线，就必须先了解影响转换效率的因素 有哪些，因为一切的技术改进都是为了解决效率损失问题。影响光伏电池转换效率的因素主要包括光学损失和电学损失。 光学损失：1）太阳光被反射造成的损失。当太阳光照射到电池表面时，一部分

14、光被 硅片吸收，但还有相当一部分光被反射，造成了效率的损失。因此减少太阳光反射 可以提高电池效率；2）太阳光被遮挡造成的损失。电池的表面有金属栅线电极，会 遮蔽部分阳光造成损失，普通光伏电池的正面遮光面积一般在 7%左右。因此减少遮 光损失可以提高效率并且降低银浆的用量。 电学损失：1）少子寿命。少子寿命指代少子的平均生存时间，也就是光生电子和空 穴从在半导体中产生到其消失的时间。对于光伏电池来说，少子寿命越长，电池效 率越高。减少电子和空穴的复合可以增加少子的寿命。2）电阻较大。电池内部的电 阻包括串联电阻和并联电阻。串联电阻为硅片基体电阻、扩散方块电阻、栅线电阻 和烧结后的接触电阻之和。其

15、中栅线电阻主要靠丝网印刷参数决定，主要是栅线的 清晰度和高宽比，栅线越宽，电阻越小，但遮光面积也越大。接触电阻主要看烧结 工艺。此外，考虑到一定的光照下产生的电流是一定的，但如果电池的边缘刻蚀没 刻断或者体内有杂质形成复合中心的话，就会引起电流的分流，导致穿过 P-N 结的 电流减少，相当于与结区并联了一个电阻，并联电阻越大，电池效率越高。如果出 现以下情况，并联电阻会变小，如硅片杂质过多，硅片边缘刻蚀不彻底，背面铝浆 印刷过程中污染了正面，导致 P-N 结烧穿等。针对以上影响因素，电池生产发明了诸多提高电池效率的方法。 如何减少光学损失：1）制绒。通过在硅表面形式绒面，对光进行多次反射来减少

16、反 射造成的损失；2）减反射膜。减反射膜可以使入射光的各级反射相互间干涉从而互 相抵消，在实际生产中发生在制绒环节之后，通常使用 PECVD 设备在硅片表面沉积 一层氮化硅，不仅可以减少反射，同时可以减少表面的载流子复合，提高少子寿命。 3）改进栅线形状。由于金属栅线不能透光，因此应该尽量减少金属栅线的遮挡，所 以一般将金属栅做成指状或者网状。 如何减少电学损失：1）增加少子寿命：可以通过沉积钝化层、建立背电场和浅结设 计来实现。钝化层可以减少载流子的复合，一般用氧化硅、原子氢等进行钝化。而 背电场则是通过在电池背面建立内电场，从而减少复合率，提高开路电压。在 P 性 电池的工艺下，一般在背面

17、印刷铝背场，背面高掺杂铝的区域与 P 型基区构成 P+-P 高低结，产生内建电场，方向与 P-N 结方向一致，从而使载流子受到加速，减少了 复合。此外，浅结设计，也就是指通过低浓度掺杂来实现 P-N 结深小于 0.3 微米，请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明7中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日可以显著降低硅片表面的载流子复合。2）降低电阻。如在金属栅线和硅片的接触面 进行高浓度掺杂来降低接触电阻，从而降低串联电阻（形成欧姆接触）。在实际操作 中，减少某一因素的影响往往带来另一影响因子的作用，因此需要进行综合权衡考 虑，比如 SE 技术（选择发射极）就是在金属栅线和硅片的接触面进行

18、高浓度掺杂来 降低接触电阻，但同时在其他地方进行浅结设计，也就是进行低浓度掺杂来降低复 合，提高少子寿命。图表 6: 影响光伏电池转换效率的因素光学损失反射损失：电池表面造成太阳光反射，未能进入 电池内部造成的损失。遮挡损失：电池正面遮光面积约7，主要为金属制绒减反射膜改进栅线形状电学损失少子寿命：少子寿命越长，电池效率越高。减少 电子和空穴的复合可增加少子寿命。电池电阻：电池内部的电阻包括串联电阻和并联 电阻。并联电阻越大，电池效率越高。资料来源：Solar Energy，Taiyang News，中金公司研究部沉积钝化层建立背电场浅结设计边缘刻蚀选择性高浓度 掺杂请仔细阅读在本报告尾部的重

19、要法律声明8中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日PERC 在众多技术路线中脱颖而出大部分光伏电池技术的改进，都是为了解决以上的问题。而哪种技术路线能够脱颖而出， 一方面取决于其对电池效率提升的程度，另一方面取决于其经济性，是否具有量产条件， 配套的设备和材料是否具备经济性。单晶 VS 多晶：金刚线切片技术带来单晶硅革命单晶硅性能好于多晶硅。1）单晶硅的少子寿命较多晶硅长。由于多晶硅中间有大量的晶 界，包含了很多缺陷，因此内部有很多复合中心，增加了载流子的复合率，减少了少子 寿命。粗略估算，单晶硅的少子寿命比多晶硅要高出数十倍。2）多晶硅更易碎。由于单 晶硅的最大弯曲程度高于多晶硅，因

20、此在电池生产和组件安装运输过程中不易破碎。并 且在长期冷热交替过程中不容易发生裂痕。3）单晶的弱光效应更好。在低辐照的地方， 单晶硅对光子的吸收能力好于多晶。4）单晶电池工作时温度更低。由于单晶硅没有晶界， 内阻更小，因此在工作时比多晶更低，功率损失更小。单晶硅成本高于多晶硅，因此实际应用上仍然以多晶硅为主。多晶硅的制造比单晶硅要 更加容易，其生长更简便，可以直接切成方形，材料损耗小，对硅原料的容忍度也比单 晶硅更高，因此单片成本要比单晶硅更低。金刚线切割技术带来单晶硅成本的大幅下降。金刚线切割技术因为高效环保、切片更薄 等优点，迅速成为单晶硅切割的主流技术。但是金刚线切割多晶硅却会在上面留下

21、损伤， 影响多晶硅的制绒。2016 年，单晶硅片制造商基本都采用了金刚线切割，并因此大幅的 降低了制造成本，使得单晶硅片的价格逼近多晶硅。根据中国光伏产业发展路线图， 2018 年单晶硅片的份额为 37%，但到 2025 年预计可以达到 46%。图表 7: 多晶硅与单晶硅市场价格变动情况图表 8: 多晶硅与单晶硅市场份额变动情况资料来源：万得资讯，中金公司研究部资料来源：中国光伏产业发展路线图，中金公司研究部P 型技术 VS N 型技术：目前 P 型占主导，未来 N 型有望引领新一轮技术热潮N 型硅片具有优于 P 型硅片的性能，但产业化进度慢于 P 型 N 型硅片与 P 型硅片相比有更高的效率

22、提升潜力，主要由于其少子寿命更长，不存在 P型电池的光致衰退。但是由于磷与硅相容性比较差，因此 N 型电池的制造工艺更为复杂，0.51.01.52.02.53.0单晶硅价格逐步向多晶硅逼近0.02011-07-13 2012-07-13 2013-07-13 2014-07-13 2015-07-13 2016-07-13 2017-07-13 2018-07-13 现货价(周平均价):多晶硅片(156mm156mm) 现货价(周平均价):单晶硅片(156mm156mm)（美元/片）69%63%57%53%50%46%31%37%43%46%48%49%120%100%80%金刚线切割技术大范

23、围用在单晶硅制造领60%域，大幅降低其造价40%20%0%201720182019E2020E2022E2025E多晶硅与单晶硅份额拆分其他 多晶硅片单晶硅片请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明9中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日制造成本也更高，加之 P 型电池的效率不断提升，因此 N 型电池占比还比较低。不过 N 型硅片与 P 型硅片之间的价格差距也在逐步缩小。根据 ISC Konstanz 的数据，N 型电池的 硅片成本目前仅比 P 型高 3%5%，相比 5 年前的 30%的价格差，这一差距在迅速缩小。图表 9: P 型硅片与 N 型硅片价格差逐步缩小资料来源：Taiyang

24、News，中金公司研究部PERC 升级为主流，N 型电池蓄势待发目前的太阳能电池主要以 P 型电池片为基础生产，传统的 P 型电池采取铝背场工艺进行 制造。随着技术不断演化，提升电池效率的技术层出不穷，最终 PERC 电池脱颖而出，成 为目前市场上的主流技术。此外，PERC 技术也在不断的更新迭代，涌现出 PERC+SE、黑 硅 PERC、PERCT 等 PERC+的技术。同时，电池制造商和设备企业为了提前布局下一代技 术从而领先对手，也把目光都投向了更有潜力的 N 型电池，目前较有前景的技术路线包 括 N-PERT/PERL、TOPCon、HJT、IBT、HBT 等。00

25、.1.4Jun-13Nov-14Dec-18Mar-16Aug-17n型硅片p型硅片+5%(USD/W)+33%请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明10中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表 10: 光伏电池技术路线图资料来源：Solar Energy，Taiyang News，中金公司研究部图表 11: 各类光伏电池生产技术概况图表 12: 各类光伏电池生产技术转换效率资料来源：Taiyang News，中金公司研究部双面PERC多晶PERCPERCTPERC+SEAl-BSFPERCP型硅片黑硅制法：反应离子 刻蚀（RIE）+金属催 化化学刻蚀 （MCCE）

26、金刚石线切割多晶硅氧化铝背面钝化背表面采用铝栅格黑硅制绒+ 金刚线切割硼扩散代替铝背场硼酸玻璃为钝化层钝化电极产线仅需微小改变关键设备：印刷铝栅格的印刷机/激光对准工具激光开槽可与传统工艺高度兼容关键设备：激光掺杂关键设备：硼扩散； 不需激光开槽N型硅片N-PERT光 伏 电 池 技 术 路 线除PERC外的 多数高效电池 采用N型硅片N-PERLTOPCONHJT背面进行磷扩 散形成N+背场在PERT基础上改 进，仅做局部磷 扩散正面的硼扩散比P型电池的磷扩散更难磷扩散用离子注入的方式，增加设备离子注入机背面也采用栅线结构实现双面发电与PERT相比，只在背面电极与硅片接触区进行 局部磷扩散异

27、质结关键设备：LPCVD（沉积二氧化硅）离子注入机：注入磷元素添加隧穿层多晶硅掺杂隔绝金属电极与 晶体硅之间的直 接接触非晶硅薄膜 和TCO沉积关键设备：湿式化学清洗设备；CVDPVDHBC（IBC+异质结）将正负电极 均移到背面技术产业化仍处于初级阶段技术名称创新点提升效果产业化进程量产难点降低背面复合，提高背面 内反射PERC利用氧化铝进行背面钝化双面PERC 改进印刷方式吸收地面反射光，提高背 面效率已具备双面的量产能力单晶基本全部采用PERC已具备量产条件天合光能、隆基乐叶、晶澳都 已具备量产条件黑硅湿化学环境金属催化化学蚀刻 减少多晶硅入射光的反射2014年首次开始量产已具备量产条件

28、PERT背面采用硼扩散代替铝背场降低成本未产业化难以控制扩散的均匀性； 离子注入设备以进口为主； 双面钝化技术不成熟HIT利用晶体硅与非晶硅薄膜制造 结构对称，转化效率高约为60MW初步产业化，国内2017年产量 设备进口为主，设备昂贵；工艺窗口窄，界面控制要求极高； 低温金属化技术较难IBC电池正面无电极无栅线遮挡，效率高实验室阶段为主，美国SunPower进行了量产对衬底质量要求高； 工艺复杂，成本高n-PERT背面采用磷扩散代替铝背场降低成本资料来源：Solar Energy，Taiyang News，中金公司研究部开始产能布局实验室阶段为主，中来股份已 难以控制扩散的均匀性；离子注入设

29、备以进口为主； 双面钝化技术不成熟27%25%23%21%19%17%15%单晶硅PERC 多晶硅PERC黑硅PERTHJTIBCn-PERT请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明11中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日为什么 PERC 技术能够脱颖而出？PERC 技术的原理是什么？PERC 全称 Passicated Emitter and Rear Cell，即背面钝化技术。PERC 采用 Al2O3 膜对晶体硅 的背表面进行钝化，其优势在于，一方面通过降低背表面缺陷态的密度而降低背表面复 合，另一方面可以提高背面内反射率，进而提升长波段光的二次吸收，这一优势在硅片 薄化之后将更加

30、明显。图表 13: 传统铝背场（Al BSF）电池和 PERC 电池的结构对比资料来源：Taiyang News，中金公司研究部PERC 目前的份额如何？目前来看，各种技术的光伏电池中，PERC 市场份额接近 40%。PERC 技术商业化的起点 始于 2015 年，根据 Taiyang News 的调查，截至 2015 年底，PERC 的装机容量仅为 4.5GW， 但到 2017 年底，装机容量则接近 30GW，实现了快速的增长。根据 Energy Trend 的数据， 到 2018 年底，PERC 的市场份额为 39.6%；根据 2018 年初发布的中国光伏产业发展路 线图数据，2018 年

31、底 PERC 的市场份额为 35%。目前，PERC 已经成为单晶硅光伏电池 的主流路线。往前来看，未来几年 PERC 份额仍将稳步上升： 根据 Energy Trend 的数据，PERC 电池的市场份额将从 2018 年的 39.6%上升至 2022 年的 44.5%，成为份额最大的技术路线；同时，N 型电池的份额也将逐步上升，到 2022 年将超过 10%，而传统的技术路线将逐步被升级换代。 根据 2018 年初发布的中国光伏产业发展路线图数据，PERC 的市场份额将从 2018 年的 35%上升到 2025 年的 64%；N 型电池在 2022 年市场份额也将突破 10%，而普 通的 AL

32、-BSF 电池市场份额将出现大幅降低。图表 14: 各类光伏电池技术产量份额资料来源：Energy Trend（左图），中国光伏产业发展路线图（右图），中金公司研究部正面电极减反射钝化膜N+磷扩散发射极P型硅片钝化叠层激光开槽处，形成局部铝背场钝化叠层Al-BSF背部电极0%20%40%60%80%100%201720182019202020212022多晶硅P型 单晶硅P型多晶硅PERCN型单晶硅PERC 薄膜电池0%20%40%60%80%100%201720182019202020222025其他异质结电池N-PERT背接触电池PERC电池 BSF电池请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明

33、12中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日PERC 为何能迅速实现产业化，并成为行业的主流？PERC 电池之所以能迅速在百花齐放的技术路线中脱颖而出，主要在于其能以最小的成本 实现效率的大幅提升，因此其可以显著的提升电池厂的盈利能力，受到广泛欢迎。我们 总结，PERC 之所以能迅速实现产业化，成为行业主流，主要有以下几点原因： 效率显著优于传统电池。通过使用 PERC 技术，单晶效率平均可提升约 1%，多晶效 率平均可提升约 0.6%。根据 Taiyang News，PERC 电池效率的最高纪录已经达到了 23.95%。根据中国电子专用设备工业协会数据，目前单晶电池几乎都转向采用 PE

34、RC 工艺生产线，电池片量产平均转换效率超过 21.8%。多晶 PERC 已开始进入产业化阶 段，电池片量产平均转换效率超过 20.6%。 工艺升级简单，可与多种技术路线相融。PERC 技术只需要在传统铝背场电池的工艺 基础之上增加氧化铝背面钝化与激光开槽两个步骤、并优化单面蚀刻与边缘隔离这 一前期工序就可以完成升级，无需全盘更换生产设备，相较工序完全更新的 N 型电 池技术，成本显著较低。此外，PERC 技术可以与 SE、MWT、双面等多种工艺相结 合，提效潜力非常大。 单晶硅硅片成本降低为 PERC 的推广提供了基础。PERC 最初在多晶生产中进行规模 化应用，但效率提升较为有限，而在单晶

35、硅上的运用则效率提升显著。得益于金刚 切割的应用，单晶硅价格下降，降低了硅片成本，为 PERC 技术的推广提供了基础。 设备国产化降低采购成本。氧化铝沉积环节所使用的 PECVD 和 ALD 设备是 PERC 发 展的技术基础，此外还需增加激光开槽设备，国内设备厂商捷佳伟创、大族激光和 江苏微导等本土企业已经实现了 PERC 设备的国产化，降低了电池厂商的设备采购成 本，助力 PERC 技术推广。PERC 技术显著提升电池厂商经济效益。由于 PERC 能够带来平均 1.5%的显著效率提 升，目前单晶 PERC 电池片售价为 1.30 元/瓦，相比单晶电池片 0.98 元/瓦高出 32.7%。

36、与此同时，PERC 所需的生产线改造成本约为 4 美分/瓦，即 0.25 元/瓦。在非硅成本 提高的同时，由于效率提升带来的瓦数提升使得每瓦电池片的硅片成本也有所下降， 我们估算 PERC 的毛利率较传统技术毛利率高出 10ppt 左右。图表 15: 单晶 PERC 效率记录资料来源：Taiyang News，中金公司研究部PERC 可以如何改进？PERC 的另一很大优点在于其灵活性，也就是可以跟其他技术路线相融合，产生多种 PERC+ 的路线。虽然 PERC 已经取得了很大的进展，但是其效率提升的潜力依然很大：1）PERC+SE， 通过改善发射极掺杂比例降低电损失。采用选择性发射极可以改善复

37、合现象，快速带来 高达 0.3%的效率提升。2）PERC+双面：将普通的 PERC 电池改为双面电池非常方面，主 要将其背面改为铝栅格即可，无需在背面使用金属银，具有非常大的成本优势。3）多晶PERC+黑硅，采用黑硅制绒技术处理多晶硅，并用金刚线切割，可以有效的降低成本。24.023.523.022.522.021.521.020.520.02014.11.12015.6.12015.12.12016.12.162017.10.172017.10.252017.10.272017.11.82018.2.18(%)请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明13中金公司研究部：2019 年 1 月 16

38、 日PERC 技术生命力可以持续多久？N 型电池技术仍面临着技术不成熟与高成本问题。与 PERC 有着较强竞争替代关系的技术 是 N 型电池技术，包括 HJT、N-PERT、TOPCON 等。但是目前 N 型电池技术依然面临着几 大难点：1）设备成本至少高出 PERC 50%以上。N 型电池技术如 HJT 所需的设备与现有产 线完全不兼容，需要大量的设备更新投资。与此同时，目前几大 N 型设备均以进口为主， 如 n-PERT 的离子注入设备仍以国外进口设备为主，国内厂商捷佳伟创的硼扩散炉正处于 样机调试阶段。HJT 技术目前设备以进口为主，非晶硅沉积设备主要来自日本松下和梅耶 博格等外国厂商，

39、设备成本较为高昂。2）良率低、产品价格下降导致获利微薄。由于技 术成熟度仍然存在提升空间，目前 N 性技术良率普遍较低，导致其盈利能力不强，目前 N 型电池技术如 HJT 价格与成本基本持平。3）单晶 PERC 技术的快速成熟挤压 N 型电池 技术市场空间。由于 PERC 技术改造成本低、效率提升显著，在性价比方面有着极大优势， 挤压了 N 型电池的市场空间。图表 16: 各类电池片技术成本效益对比资料来源：PV InfoLink，中金公司研究部P 型电池量产转换效率达到 22%后或将遭遇技术瓶颈，N 型电池 2020 年后有望增长。由 于 P 型硅片有着少子寿命较短的物化缺陷，其效率相比 N

40、 型硅片存在着一定差距，导致 其在效率提升到 22%之后将会遇到瓶颈。由于对高效率电池片技术的追求是光伏电池行 业的共识，而 N 型电池技术效率上限显著高于传统 P 型电池，因此未来仍有较大效率提 升空间。随着部分厂商加大对于 N 型电池的布局，预计 2020 年后 N 型电池技术将会逐 步增长。大型厂商梅耶博格也在近日宣布 600MW 的 HJT 设备订单，预计其将在 2020 年 满产。Energy Trend 预计 2021 年 N 型电池市占率将超过 10%。图表 17: N 型电池市场份额预测图表 18: N 型电池片各种技术路径占比资料来源：Energy Trend，中金公司研究部

41、资料来源：Energy Trend，中金公司研究部10%15%20%25%30%0.800.700.600.500.400.300多晶硅 单晶硅 N-PERT N-PERTHJTIBCPERCPERC电池片售价（左)+TOPCON成本（左）平均效率（右）(美元/瓦)0%2%4%6%8%10%12%20162017 2018E 2019E 2020E 2021E 2022E38%42%38%40%36%36%36%29%32%35%36%41%44%46%33%26%27%25%23%19%17%0%20%40%60%80%100%120%20162020F2021F202

42、2F20172018E2019FHJT N-PERL/PERTIBC/MWT请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明14中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日技术迭代引领新一轮设备投资一代技术，一代设备光伏电池片行业有两大特点，一是电池片厂商较多，下游竞争非常激烈；二是电池片技 术的更新迭代速度非常快。考虑到技术的更迭往往带来成本的下降和盈利能力的提升， 因此技术领先的电池厂商在竞争中往往占领先机。而技术的更新速度又是如此之快，导 致没有追上技术进步脚步的企业面临被淘汰的危机，而抢先布局下一代主流技术的企业 则存在弯道超车的机会。正因为下游电池片企业都争相抢占技术先机，因此光伏设备上 的突

43、破常常倒逼下游厂商进行产线的升级，而当技术迎来升级换代之时，新一轮设备的 需求则会迎来爆发。在一个技术快速更迭，同时下游竞争又较为激烈的市场，光伏设备有望迎来持续的需求。 而谁能在技术上领先市场，谁就能成为最后的赢家。我们看好光伏设备的发展，尤其在PERC 产线升级浪潮中，光伏设备需求有望迎来爆发。详解 PERC 电池生产设备我们前文描述了常规铝背场电池的制造流程，其中涉及到的设备包括制绒清洗设备、扩 散炉、刻蚀设备、PECVD、丝网印刷设备、烧结炉和自动分选机。相比一般光伏电池，PERC 电池额外增加了两道工序，即背面钝化膜沉积和激光开槽。1） 钝化膜沉积设备目前有两大类，一类是原用于氮化硅

44、的 PECVD，代表企业为捷佳伟创； 另一类为原子半导体工业的 ALD（原子层沉积）设备，代表企业为江苏微导。2）激光开 槽工艺是为了使硅片和金属电极形成良好的接触，因此要在背面钝化层形成接触开口， 代表企业包括大族激光、帝尔激光、梅耶博格。图表 19: PERC 电池生产设备示意图资料来源：捷佳伟创招股说明书，迈为股份招股说明书，中金公司研究部PERC电池额外需要的两道工序清洗设备捷佳伟创 北方华创硅棒、硅料清洗扩散炉设备捷佳伟创 中电48所 北方华创制备晶体硅太阳 能电池P-N结制绒设备捷佳伟创 中电48所 苏州聚晶硅片制绒，降低 反射率PECVD设备捷佳伟创 中电48所 北方华创在正面实

45、现减反 射膜的沉积生长刻蚀设备捷佳伟创 苏州聚晶去除边缘PN结、 表面磷硅玻璃层钝化膜沉积设备捷佳伟创 先导智能增加全覆盖的背 面钝化膜激光设备大族激光 帝尔激光对背钝面进行开 口处理印刷设备捷佳伟创 迈为股份对电池片制备前 后电极烧结设备迈为股份 科隆威形成良好的欧姆 接触分选设备捷佳伟创 迈为股份对不同转化效率 的电池片分档请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明15中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表 20: PERC 电池生产设备的用途及生产商资料来源：捷佳伟创招股说明书，中金公司研究部PERC 设备市场空间达百亿，2019 年将高速增长我们以隆基股份银川年产 5GW 高效单

46、晶电池项目为例，测算设备投资额和各类设备的占 比。该项目总投资 30.5 亿元，其中，设备购臵费用约为 24.9 亿元，占总投资的 81.56%。 在设备购臵费用中，工艺主设备的占比为 71%；为实现自动化生产，项目加配了自动化 设备，占比为 22%；检测设备占比为 5%，辅助设备占比 2%。对于主设备而言，1GW 的PERC 产能设备投资额为 3.5 亿元。图表 21: 隆基新建产线设备采购计划资料来源：隆基股份公司公告，中金公司研究部设备用途生产厂商清洗设备清洗硅片表面损伤层捷佳创、思恩、超声、釜川、北方华创制绒设备在硅片表面制出绒面捷佳创、苏州聚晶、Schimid、RENA扩散炉向硅片表

47、面深层掺杂，形成PN结Tempress、Centrotherm、Photovoltaics刻蚀设备除去边缘的PN结和表面磷硅玻璃层捷佳创、苏州聚晶、Schimid、RENAPECVD制备减反射膜和背面钝化膜Centrotherm、Roth&Rau、TempressALD制备钝化膜江苏微导、Roth&Rau、梅耶博格激光刻槽设备 对背钝面进行开口处理大族激光、帝尔激光、梅耶博格 丝网印刷机通过丝网印刷制备前后电极迈为股份、捷佳伟创快速烧结炉高温烧结以形成良好的欧姆接触迈为股份、捷佳伟创、Centrotherm自动分选机对不同转换效率的电池片进行分档迈为股份、捷佳伟创、梅耶博格设备类型设备名称数量

48、（台/套）单价（百万元）金额（百万元）占比制绒247.0168.07%扩散373.0111.04%激光掺杂273.081.03%刻蚀272.875.63%退火373.0111.04%工艺主设备背钝化4113.0533.022%110.88.8管式PECVD544.3230.09%激光开槽293.087.03%印刷线2412.0288.012%烧结炉243.072.03%工艺主设备小计3351,765.471%IV测试仪481.257.62%外观颜色检测480.628.81%EL检测（在线）480.419.21%方阻测试仪（可集成）150.57.50%检测设备反射率测试仪100.55.00%椭偏

49、仪/膜厚测试仪100.44.00%电子显微镜60.53.00%其他检测设备184.90%检测主设备小计203130.05%测试分选机244.096.04%制绒自动化241.024.01%扩散自动化371.866.63%刻蚀自动化271.027.01%自动化设备退火自动化371.866.63%iAGV1800.590.04%背钝化自动化411.873.83%管式PECVD自动化541.897.24%自动化设备小计42413.7541.222%辅助设备1029.90%工装工具16,21031.91%辅助设备仓储搬运设备4.10%其他设备4.70%辅助设备小计50.52%总计2,487.1100%请

50、仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明16中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日20192020 年投产的 PERC 产能合计有望超过 50GW。随着 PERC 技术成为主流，各大电 池厂商纷纷进行新产能的扩建和旧产能的更新改造，PERC 产能快速提升。根据 PV InfoLink 的数据，2018 年行业 PERC 产能合计 63GW，新增产能 28GW（含新建和旧线改造）。而 根据我们自下而上的不完全统计，目前在建和拟建的 PERC 产能规模合计 50.2GW，假设 其于 2019 和 2020 年投产，则估算每年平均有 25GW 的新建产能。考虑到：1）我们仅统 计了公开披露的产线信

51、息；2）我们仅统计了新建产线，并未统计更新改造的旧产线；3） 我们仅统计了目前公布了建设计划的产线，未统计未来新计划建设的产线，因此，我们 认为未来 2 年的实际新投产产能将高于我们的统计。图表 22: 在建和拟建 PERC 产能规模统计资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究部我们测算 2019/2020 年 PERC 产线关键设备市场空间为 103/89 亿元，分别同比变化+24%/-13%。根据我们上文的自下而上统计，我们估算 2019/2020 年新建 PERC 产能分别 为 27.0/23.1GW，根据隆基股份的产线数据，我们假设工艺主设备（不含自动化、检测和 辅助设备）的投资额为

52、 3.5 亿元/GW，则 2019/2020e PERC 关键设备投资为 94.7/80.9 亿 元。此外，我们假设传统的单晶硅电池产能将在 2020 年之前都转化为 PERC 产能，考虑 到 2017 年底单晶硅电池产能约为 20GW，我们假设 20182020 年每年老线升级的产能为6.6GW，我们保守的假设老线升级改造只需新增背面钝化设备和激光开槽设备，也即 1.3亿/GW，则我们估算老线改造带来年均市场空间为 8.6 亿元。综上所述，我们测算2019/2020 年 PERC 产线关键设备市场空间为 103/89 亿元，分别同比变化+24%/-13%。但 正如前文所述，考虑到我们自下而上

53、的统计仅统计了已公布的产线，不排除接下来仍有 新建产线计划，因此 2020 年的计算存在偏低的风险。图表 23: 设备投资市场空间测算制绒、背钝化、PECVD 和印刷设备价值量占比最大。根据隆基股份的数据，我们估算制 绒、扩散、激光掺杂（一般用在 PERC+SE，但目前越来越多的产线采用）、刻蚀、退火、 背钝化、常规 PECVD、激光开槽、印刷设备、烧结炉的占比分别为 10%、6%、5%、4%、31%、13%、5%、16%和 4%，其中制绒、背钝化、PECVD 和印刷设备合计占比达到 70%。公司项目规划（ GW)成都年产10GW高效晶硅电池生产项目6.8平煤隆基襄城平煤隆基4GW高效单晶硅电

54、池片（二期）项目2.0韩华新能源土耳其500MW垂直一体化光伏工厂0.5展宇新能源年产1.5GW高效太阳能电池片项目1.5东方日升金坛高效单多晶光伏电池项目5.0协鑫集成3GW高效电池产能项目（多晶黑硅PERC）3.0总计（ GW）50.2通威新能源合肥年产10GW高效晶硅电池片项目7.7天津高效PERC电池生产项目一期3.9爱旭太阳能天津高效PERC电池生产项目二期三期6.7义乌高效PERC电池生产项目（第二期、第三期）5.4阿特斯盐城3GW太阳能高效光伏电池项目1.8银川5GW高效单晶电池项目5.0隆基乐叶印度年产1GW单晶高效电池项目1.020182019E2020E合计新增（GW）28

55、.033.629.7其中：新建产能（GW）21.427.023.1改造产能（GW）关键设备投资额（亿元）83.5103.289.4YoY24%-13%其中：新建产能对应投资额（亿元）74.994.780.9YoY26%-15%改造产能对应投资额（亿元）YoY0%0%关键假设新建产能单位关键设备投资额（亿元/GW)3.5改造产能单位关键设备投资额（亿元/GW)1.3资料来源：PV infolink，隆基股份公司公告，中金公司研究部请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明17中金公司研究部：2019 年 1 月 16 日图表 24: PERC 工艺主设备分设备拆分图

56、表 25: 各类设备市场空间测算资料来源：Energy Trend，中金公司研究部资料来源：Energy Trend，中金公司研究部大部分关键设备已经实现了国产化设备国产化率的提升是产线升级的重要推手。新技术工艺刚萌芽的时候，往往面临着设 备依赖进口，成本居高不下的阻力，因此难以实现产业化生产。因此，国产化率的提升 是推动产业升级的重要推手。目前，我国光伏设备的国产化率已经超过 70%，基本上关 键设备均实现了国产化，考虑到国产设备的价格更低，售后服务更佳，对客户需求把握 的更好，我们预计国产化率有望继续提升。具体到每一类设备的竞争格局： 制绒清洗设备：制绒设备领域的参与者主要有国内厂商捷佳伟

57、创、中电 48 所、苏州 聚晶和国外厂商 Schmid、RENA。在各项指标上，国内领先企业已经能和国外先进企 业媲美，比如捷佳伟创的单晶槽式制绒设备，其产能已经达到 6,500 片/h，与国际 设备企业相当。而在碎片率、定位精度、制绒的质量上均达到国际领先水平。 扩散炉：国内生产扩散炉设备的厂家包括捷佳伟创、丰盛装备、中电 48 所和北方华 创，国外品牌 Tempress System，Centrotherm Photovoltaics AG 同样占有一定市场份 额。扩散炉设备领域，国内外厂商生产设备的性能差异较小，并且国内厂商对部分 环节进行了优化改造。 刻蚀设备：PERC 的薄膜沉积设备

58、目前有两种路线，分别是 PECVD 和 ALD，两者都存 在管式和板式两种。PECVD 的优势在于可以在同一台设备中完成背面氧化铝和氮化 硅的沉积，甚至可以实现三合一，即正反面的氮化硅和背面的氧化铝沉积在一台设 备上实现。而 ALD 的钝化效果更好，膜厚更薄，TMA 的消耗量更低。对于管式和板 式而言，管式的优点是生产效率高，缺点是有绕度的问题；板式的生产效率更低， 而且会在腔体内形成膜，但优点是没有绕度的问题。目前的钝化膜沉积主要有三条 工艺路线，一种是用板式 PECVD，三合一来沉积三层膜；第二种是用 ALD 沉积氧化 铝，用 PECVD 沉积氮化硅；第三种是用管式 PECVD 进行正反面

59、的沉积，可以做到二 合一，正面和反面各用一台设备。目前 ALD 主要参与者是江苏微导和理想能源等， 而板式 PECVD 主要是 Meyer Burger，管式是捷佳伟创和 Centrotherm。激光开槽：主要参与者有大族激光、帝尔激光、Meyer Burger。 丝网印刷设备：曾经被 Baccini、ASYS、DEK 等公司占据市场，近年来，随着迈为股 份的技术进步和突破，市场占有率不断提高，据其招股说明书披露，2016 年，公司 在国内太阳能电池丝网印刷设备领域的增量市场份额跃居首位。2017 年，公司在国 内太阳能电池丝网印刷设备领域继续占据龙头地位，增量市场份额达到 72.62%。 2

60、018 年，公司在增量市场上的份额有望超 80%，并在全球市场占有率上超过 50%。 在烧结设备和分选设备领域，技术较为成熟，国外厂商有 Despatch、Centrotherm 等， 国内厂商有迈为股份、捷佳伟创和东莞科隆威。10%6%5%4%6%31%13%5%16%4%制绒 扩散激光掺杂刻蚀 退火 背钝化管式PECVD激光开槽 印刷线 烧结炉（人民币亿元）20182019E2020E制绒7.19.07.7扩散4.76.05.1激光掺杂刻蚀退火4.76.05.1背钝化管式PECVD10.913.511.7激光开槽