捷佳伟创研究报告：PE~Poly设备龙头受益于高效电池扩产

捷佳伟创研究报告：PE~Poly设备龙头，受益于高效电池扩产一、TOPCon技术持续进步，今年为放量元年TOPCon技术是德国Fraunhofer太阳能研究所2013年在第28届欧洲PVSEC光伏大会上首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池。TOPCon电池在结构上与PERC电池的区别在于背面增加了超薄隧穿氧化层和多晶硅层，二者形成钝化接触结构，为硅片背面提供了良好的界面钝化。TOPCon的工艺技术方案多样，LPCVD发展的较早，采用的较多，随着PECVD、PVD、PEALD等技术相继成熟，预计会有电池片厂家采用甚至是大规模采用。从结构方面来看，TOPCon结构分为两层：第一层为超薄氧化硅隧穿层，厚度1-2nm，可以通过热氧、化学腐蚀方式形成。第二层是掺杂多晶硅层，可以由LPCVD、PECVD、PVD等方法制备，主要技术路线分为磷扩掺杂、离子注入掺杂、原位掺杂，与传统的扩散掺杂不同，离子注入是将杂质原子电离成带电粒子后，再用强电场加速这些粒子注入到硅基体材料中进行掺杂，但是离子碰撞会引起晶格断裂或损伤，需要退火来完成掺杂离子的去除和激活；原位掺杂是在沉积多晶硅的同时通入含有杂质的气体，使多晶硅掺杂均匀，后期也需要退火处理来达到晶化目的，PECVD、PVD多使用原位掺杂。各家电池厂商基于自身的技术积累，选择了不同的技术路线进行攻关，在TOPCon方面领先的晶科以LPCVD为主，但是对PECVD也有布局，其他电池片厂商诸如通威、天合、晶澳等出于差异化竞争的考虑，预计将采用LPCVD以外的技术路线为主。我们认为与PERC和HJT较为统一的技术路线不同，TOPCon多样的技术方案使得电池厂商从以往的整线采购向分环节采购设备“攒”产线转变，有望增强电池端在产业链中的话语权，竞争格局有望优化。隧穿氧化层的制备，热氧化法较为成熟，而PECVD法和ALD法也是目前研究的重点方向。对于隧穿氧化层的制备主要有热氧化法、PECVD、原子层沉积、湿化学法等，目前TOPCon氧化层制备主要采用热氧化法，其钝化效果最好，但反应速度较慢，热氧法所用设备为热氧化管式炉，其可以与非晶硅沉积环节设备集成；PECVD法的优势在于生长速率较快，但是钝化效果和均匀性稍差；ALD钝化效果和均匀性优于PECVD法，但是生长速率较差；湿化学法和准分子源干氢法应用较少。掺杂多晶硅层的制备，LPCVD法为现有主流且较为成熟，PECVD法、PEALD法、PVD法也是目前研究的重点方向，且均有厂商不断推进。对于掺杂多晶硅层，主要有4种制备方法，其中LPCVD、PECVD和PEALD属于化学沉积方式，而溅射法是属于物理气相沉积(PVD)方法。LPCVD是目前工艺较成熟的设备，具有产量高、可直接制备n型多晶硅层的优点，但会损伤石英件，石英件需要定期更换，且存在绕镀问题；PECVD法沉积速度要高于LPCVD，但其设备要求高，同时产生的膜层不致密，烧结后开压较低；PEALD则是较新的技术，采用原子层沉积原理，其沉积速率最高，但成本较高，也无法解决PECVD膜层不致密的问题；PVD的优点在于无污染，操作简单且安全，沉积速率也高于LPCVD，但缺点在于其硅靶材用量较大，成本较高，膜层均匀性相对较差，退火温度也较高。PECVD法改进空间较大，有望成为各大厂商之后重点布局的方向。LPCVD发展历史较长，技术较为成熟，但是由于基本原理的限制，存在绕镀，刻蚀均匀度难以准确控制，且需要定期停机更换，更换石英炉管和石英舟，在石英可能紧缺的大背景下，成本上的竞争力将有所削弱；而PECVD理论上可以实现无绕镀沉积，轻微的绕镀也比较容易清洗，且耗材成本很低，具有通用性强、掺杂效率高、成膜效率高、可控性高、工作区间宽等优点，不只适用于目前的n型TOPCon制备，而且可以适用于硼掺杂多晶硅p型TOPCon以及新型掺杂硅化物TOPCon的制备。TOPCon放量趋势已定，22年全年产能投产有望超过50GW。根据晶科能源公众号的披露，2022年6月晶科能源尖山二期11GW项目启动，主要生产高效N型TOPCon电池，该项目电池量产平均效率目标为25%以上，是目前全世界10GW规模以上量产效率最高的电池工厂，晶科目前已经有浙江海宁、安徽合肥共投产16GWTOPCon产能，已经成为N型TOPCon技术的龙头；除去晶科之外，隆基、天合、中来、晶澳等电池片厂商以及比亚迪等新晋厂商均有不同规模的投入计划，根据集邦咨询和我们的统计，目前已经建成的TOPCon产能约30GW，而规划的TOPCon产能超过100GW，我们预计2022年TOPCon将迎来投产高峰期，有望达到50GW。TOPCon技术方案多样，设备厂商各有侧重。在PERC技术升级为TOPCon的核心3大工艺步骤中（隧穿氧化层、多晶硅层、扩散），多家厂商推出了各自的技术方案，氧化层需要新增的设备主要是氧化炉、PECVD、PEALD，隧穿氧化层一般需要增加LPCVD、PECVD，根据掺杂方案的不同，需要增加退火炉、扩散炉或者离子注入机。目前采用较多的为拉普拉斯的LPCVD方案，即隧穿氧化层用热氧（氧化炉），多晶硅层用“本征+磷扩”（LPCVD、扩散炉），该方案技术成熟，但存在产能低、良率低等问题，多晶硅层亦可用“掺杂+退火”（LPCVD、退火炉），绕镀较易清理，但是存在镀膜速率较慢、膜层均匀性等问题；捷佳伟创基于自身在PECVD方面的深厚积累，推出了“三合一”设备，实现了隧穿层、多晶硅层、原位掺杂层的制备，解决了传统TOPCon电池生产过程中绕镀、石英件高损耗的固有难点，而且新型PE-poly路线的原位掺杂时间仅为传统LP路线的五分之一，近期得到了多方关注；微导提出了基于PEALD的方案，隧穿氧化层采用基于PECVD的“掺杂+退火”方案，具有氧化层均匀性易控制，绕镀轻微，镀膜速率快，但是也有H含量较高，容易爆膜的问题。二、钙钛矿天花板高，产业化启动前夜钙钛矿电池的基本结构为：钙钛矿层（PerovskiteLayer）夹在电子传输层（ElectronTransportLayer，ETL）和空穴传输层（HoleTransportLayer，HTL）中间，构成三明治结构，再往外是电极层。常见的钙钛矿电池结构有正式结构（也称n-i-p型）结构和反式结构（也称p-i-n型）两种，两种结构的区别是传输层位置相反：正式结构中自顶向下依次是电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层；反式结构中自顶向下依次是空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层。两种结构暂无明显优劣之分，以正式钙钛矿电池(n-i-p型)为例，从光线进入方向，介绍完整的钙钛矿电池各层结构。（1）顶电极。在玻璃上镀一层氧化铟锡（ITO）或氟化氧化铟锡（FTO），作为电池电极。（2）电子传输层。可接受负电荷，传输电子载流子，一般由N型半导体构成。正式结构中常用的电子传输层有致密或介孔的TiO2或SnO2，有机小分子如C60或者纳米复合材料物质等，一般通过在顶电极上涂布，然后退火形成。（3）钙钛矿层。由上文介绍的碱金属卤化物钙钛矿和有机金属卤化物钙钛矿组成，通过涂布后退火或真空沉积形成。（4）空穴传输层。接受传输空穴载流子，由P型半导体构成。常用的有spiro-OMeTED

（正式结构常用），PTAA（反式（反式结构常用））等物质。该层占钙钛矿太阳能电池总成本的一半以上。因此，开发新型高性能低成本空穴传输层也是钙钛矿太阳能电池研究的热门方向。（5）底电极。镀金或银等金属作为电极。随着学术界不断刷新钙钛矿电池光电转换效率，钙钛矿电池已经来到产业化的前夜。钙钛矿电池的商业化探索如火如荼，各家企业着力解决大尺寸面积，高性能高稳定性钙钛矿电池组件制造问题。制作钙钛矿电池的基本过程主要是一层层累置电池材料：

（1）准备底电极层。清洗玻璃+氧化铟锡（ITO）电极一体的基底片，实验室中一般是1cm*1cm的。（2）制备电子传输层。首先对二氧化锡分散液进行稀释处理，将二氧化锡分散液与超纯水会和稀释，过滤后将分散液低价在ITO基底上，在匀胶机上进行旋涂作业，制备成均匀的薄膜。旋涂后将基片在空气中150℃退火30分钟，冷却至室温得到二氧化锡电子传输层。（3）制备钙钛矿层。一般来说，制备钙钛矿层需要两种原料：无机盐（如PbI2）和有机盐（如CH2NH2I）。实验室中常使用旋涂法或气相沉积法使两种材料分布在基底上最后退火加热，形成钙钛矿晶体。旋涂法的具体过程：将一定浓度的铅盐和有机盐溶于DMF和DMSO的混合溶液中，搅拌溶解后制得钙钛矿前驱体溶液。然后，采用一步反溶剂法旋涂制备钙钛矿薄膜，将得到的前驱体溶液滴在基片上，在旋涂过程中向基片中央滴加氯苯，得到钙钛矿前驱体薄膜，退火后制得钙钛矿薄膜。不同工艺，不同材料成分差异会影响钙钛矿晶粒的大小，进而显著影响钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。使用气相沉积法，需要真空蒸镀，生产成本较高，而且产生的晶体比较小，导致电池效率比较低。均匀涂布实现薄膜制备是较好的技术路线。在实验室中，使用匀胶机完成旋涂，制备均匀的薄膜。匀胶机是在高速旋转的基片上，滴注各类胶液，利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上的设备，膜的厚度取决于匀胶机的转速和溶胶的黏度。匀胶机只能涂布很小尺寸的薄膜，而且会浪费90%的原料。可以尝试喷涂（spraycoating），刮涂（bladecoating）和槽膜打印（slot-dieprinting）等技术，制备均匀的薄膜。（4）制备空穴传输层。首先，将520mgLi-TFSI溶于1mLACN中，待溶解完毕，向72.3mgSpiro-OMeTAD中加入17.5μLLi-TFSI/ACN溶液，28.8Μl四－叔丁基吡啶以及1mLCB，得到Spiro-OMeTAD溶液，将溶液滴加在钙钛矿薄膜上，旋涂后制得Spiro-OMeTAD空穴传输层。（5）制备底电极层。将电池放入模具，置入镀膜机，采用真空热蒸镀的方法沉积金或镀银膜。至此，完成钙钛矿电池制备，再通过仪器测试电池的光电转换效率。钙钛矿电池的效率，成本与晶硅电池相比具备明显优势，产业化进程方兴未艾。未来解决稳定性和大面积制备问题，即可具备广泛商用的可能性。我国企业在钙钛矿电池稳定性提升，组件面积放大等方面进行了一系列技术攻关，目前走在前列的公司有杭州纤纳光电、苏州协鑫纳米等，天合光能、华能集团等企业也有所布局。日前，杭州纤纳科技采用独立开发的溶液打印技术，率先投产了百兆瓦级别钙钛矿太阳能电池alpha组件产线。alpha组件具有高功率、高收益和高减排的特性，最高功率130W，尺寸全球最大，为1245×635×6.4mm，预计寿命10-25年。协鑫光电的子公司苏州协鑫纳米科技有限公司于2017年在苏州建成一条10MW级45cm×65cm钙钛矿光伏组件中试产线，通过采用自主研发的大面积钙钛矿狭缝涂布方法，辅以大面积钙钛矿溶液结晶成膜技术和先进的内联集成技术，可批量生产具有商用化价值的45cm×65cm产品，目前该产品的效率已超过15%，处于同类产品中较高水平。协鑫现已启动100MW钙钛矿电池量产线开始试生产，提前布局异质结以及钙钛矿叠层电池生产设备。2022年6月7日，1m×2m组件顺利通过冰雹测试，进行了双85、湿热、LeTID等测试，并开展了前期的千瓦级户外应用测试。国际上著名的钙钛矿电池研发企业有牛津光伏（OxfordPV）（钙钛矿/硅基叠层电池效率29.5%）和松下公司（Panasonic）（钙钛矿电池组件效率17.9%）等。钙钛矿电池原料用量少，不稀缺；其关键技术壁垒将建立在设备端。国产设备厂商德沪涂膜、捷佳伟创、晟成光电、迈为股份、众能光电等积极布局钙钛矿电池设备研发。上海德沪为苏州协鑫全球第一条100MW钙钛矿产线供应大尺寸核心狭缝涂布设备。狭缝涂布技术能在玻璃、不锈钢片、塑料等基体上沉积各种液体化合物，通过精确控制液体流量和移动的相对速度，来制备所需技术指标的薄膜。制备大面积钙钛矿层薄膜，精密狭缝涂布设备是核心设备。据上海德沪披露，我国电子级S2S量产狭缝涂布设备依赖进口，德沪成为我国首次击败日、德巨头的电子级大尺寸狭缝涂布设备本土企业，质量世界级水平，性价比远高日韩企业。2015年8月，杭州众能光电科技有限公司成立，专业从事钙钛矿太阳能光伏组件以及相关装备的研发和产业化。64cm2和3000cm2的组件效率分别达到20%和17%，处在国际先进水平，在建钙钛矿太阳能光伏组件生产线产能达到200MW/年。钙钛矿激光划线刻蚀设备出货50台套，钙钛矿PVD设备出货量30台套。公司坚持

“器件+装备”

双轮驱动战略，自成立以来已经完成三次钙钛矿太阳能组件效率认证，达到国际先进水平。公司已对外销售刮涂/涂布一体机、磁控溅射、热蒸发镀、ALD和激光刻蚀机等工艺单机以及钙钛矿太阳能光伏组件整线近100台套，服务国内外多个知名研发机构和产业化公司。2022年6月10日捷佳伟创在投资者互动平台表示，RPD设备即将发货到客户端钙钛矿中试线上。公司钙钛矿整线设备的研发正按照计划推进。RPD设备制备薄膜，对钙钛矿层轰击较小，预计该设备将用于第二电荷传输层的制备。2021年5月，京山轻机子公司晟成光伏与协鑫光电开展钙钛矿叠层电池技术开发战略合作。经过长时间研发及实验数据验证，晟成光伏钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产，并成功应用于多个客户端。晟成光伏团簇型多腔式蒸镀设备，具备完全自主知识产权，是用于钙钛矿电池制备过程中钙钛矿材料及金属电极材料的蒸镀设备。三、PE-Poly设备龙头，受益高效电池扩产捷佳伟创成立于2007年，是国内领先的从事晶体硅太阳能电池设备研发、生产和销售的国家高新技术企业，凭借自身的技术研发实力在太阳能电池设备生产领域行业地位突出。公司业务线布局全面，将受益于下游资本开支的增加。公司主要产品包括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，在PERC+、TOPCon、HJT等多种电池技术领域均有布局，而且子路线布局同样全面，诸如在TOPCon领域，LPCVD、PECVD等均有布局，在HJT领域，板式/管式PECVD、CAT-CVD、PVD/RPD等均有布局。公司收入和净利润稳中有升，利润率有所改善。公司21年收入40.44亿元，同比增长24.8%，同期归母净利润为5.23亿元，同比增长37.2%，快于同期营收增长；22Q1收入13.63亿元，同比增长15.8%，归母净利润2.73亿元，同比增长29.3%。利润率方面，21年公司毛利率为24.6%，净利率为14.1%，22Q1毛利率为27.1%，净利率为20.0%，有一定改善。存货、合同负债维持高位，未来业绩确定性高。根据公司21年年报，公司存货40.33亿元，合同负债37.49亿元，22Q1公司存货41.55亿元，合同负债33.55亿元，持续维持高位，随着下游电池片环节的盈利改善，公司的收入确认加快，盈利将继续改善。PE-POLY设备龙头，有望受益于下游TOPCon的扩产进程。根据捷佳伟创公众号22年3月14日的推送，公司TOPCon整线设备成规模顺利出货，在江苏润阳客户现场爬坡量产运行，得到了客户的充分肯定及好评，标志着公司已完全具备TOPCon的PEPoly路线整线设备的供应能力。公司针对TOPCon的PE-Poly整线设备，完美实现了隧穿层、Poly层、原位掺杂层的

“三合一”制备，解决了传统TOPCon电池生产过程中绕镀、能耗高、石英件高损耗的固有难点，而且新型PE-poly路线的原位掺杂时间仅为传统LP路线的五分之一，成