光伏行业技术变革专题研究：N型电池片的新篇章正在展开

光伏行业技术变革专题研究：N型电池片的新篇章正在展开电池片技术展望：高效电池技术持续迭代，N型有望接棒成为主流PERC电池面临效率提升瓶颈，高效N型电池片技术势在必行电池片技术迭代驱动产业链降本增效。电池片技术发展来自于技术迭代，由于当前主流PERC电池效率平均23%以上，迫近其

瓶颈且提效进度放缓，而N型电池效率提升潜力大、投资成本不断降低，目前转化效率已突破平均24%以上，本轮光伏技术变

革将由P型电池转向N型电池，电池片企业亟需技术升级优化成本改善盈利能力。TOPCON：头部厂商近期持续催化，明年实现大规模量产TOPCON：隧穿氧化层钝化接触电池德国

FraunhoferISE研究所在

2013

年首次提出

TOPCON（隧穿氧化层钝化接触）电池概念。TOPCON是在电池背面制备

一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。优势1：可基于现有产能改造且成本较低，降低头部电池企业折旧压力OPCON优势之一：可基于现有PERC产线升级改造。国内PERC产能主要自2018年开始投产，其中60%约有200GW可改造

为TOPCON产线，因此面临异质结等高效电池的竞争压力，在三年内PERC产线折旧未完成，增加0.5-1亿元/GW，因此面临

异质结等高效电池的竞争压力，在三年内PERC产线折旧未完成，将其改造成TOPCON拉长设备应用周期是较优选择。目前隆

基、晶科、天合、中来等主流厂商对于TOPCON电池均有量产化布局规划。优势2：电池参数性能优异，可达晶硅电池理论极限最高效率TOPCON优势之二：电池参数性能优异。TOPCON电池的理论转化效率上限高，其中基于POLO2-BJ结构，TOPCON理论效

率28.7%接近晶硅极限29.43%，甚至高于HJT极限。但该结构需正背面同时做多晶硅结构，与现有产业化TOPCON结构差异

较大，在产线应用仍需要继续论证。目前TOPCON量产平均效率在24%以上，最高效率纪录已经突破25.4%。成本：非硅成本较PERC高1毛/W以内，头部企业良率接近PERC未来TOPCON的产业化推广还需重点关注其良率和成本指标。成本方面：根据索比光伏，目前PERC非硅成本约0.2元/W，

TOPCON非硅成本约0.25-0.29元/W以内。TOPCON单瓦成本中硅片、银浆、折旧分别占比62.5%、15.8%、3.7%。随着推

进硅片薄片化、降低银浆耗量、降低设备投资，有望持续缩小与perc成本差距，而TOPCON优势显著、经济性将持续体现。产业化：目前头部企业积极扩产，明年即将推出量产产品目前TOPCON表现突出的晶科、隆基、中来等，今年实现中试突破，近期启动招标明年推出量产线产品，2022年有望成为

TOPCON产业化元年。目前N型组件产品溢价高达0.1元/W以上，领先电池组件企业将有望凭借新产品厚增业绩弹性。设备空间：市场空间存量改造100亿，2022年新增有望达72亿元设备方面，TOPCON相比PERC核心增加了硼扩炉（进行硼扩散）、LPCVD（隧穿层+多晶硅）两道设备，同时去除了前道

SE、后道开槽两道激光设备，在现有PERC产线基础上增加0.5-0.8亿元/GW即可完成技术升级。HJT：降本增效路径清晰，具备较强发展潜力HJT：晶体硅异质结电池HIT（HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer）电池，全称晶体硅异质结太阳电池，最早由日本三洋公司于1990年开发，

后因HIT被三洋注册为商标，又被称为HJT、HDT、SHJ。同质结电池指同一种半导体材料构成P-N结，而异质结即是两种不同半导体材料构成异质结。HJT主要由N型硅片、双面非晶

硅层、双面TCO膜和双面金属化组成，其中P-N结是由非晶硅(a-Si)和晶体硅(c-Si)材料构成。优势1：光电转换效率优势显著，叠加微晶技术产业化可提至25%以上优势2：各项性能参数均最优异，发电增益贡献溢价能力HJT电池的优势一方面体现在其高转化效率有效降低发电端成本，并在高端市场具备高溢价，更重要的是考虑到衰减率低、双面率高、温

度系数低、弱光效应，将分别为HJT电池每W发电量较双面PERC电池高出1.9-2.9%、2.0-4.0%、0.6-3.9%、0.5-1.0%，合计全生命周

期每W发电量高出5~11.8%。因此当HJT解决成本问题后，经济效应将持续凸显，有望成为下一代主流技术。成本：非硅成本较PERC高2毛/W以内，成本有待进一步降低HJT电池中硅片成本和材料成本占比最高，分别为47%和33%。其中HJT采用N型硅片较传统P型硅片价格较高；PERC电池每

片银浆耗量约80-90mg，HJT电池银浆耗量大约是传统电池的3倍，同时含银量较高也进一步提升了材料成本；异质结TCO环

节的进口靶材价格也相对较高。后续如何降低硅片、银浆、靶材的成本将成为异质结量产推广的核心因素。产业化：目前头部企业均有储备，新玩家扩产更为积极龙头新玩家陆续布局，开启HJT产业化元年。目前HJT大规模扩产主要为新玩家：华晟（已有500MW，招标2.3GW），爱康

（已有500MW，招标1.9GW），金刚玻璃（招标1.2GW），明阳（招标1GW）；同时，老牌电池厂也在积极布局产能通威

（已有1.5GW），阿特斯（已有0.3gw），晶澳（招标0.3gw）等。我们预计21、22年HJT扩产约为10、20GW。设备空间：2023年有望达到140亿元HJT制作工序简化为四个步骤，目前迈为、钧石、捷佳等领先设备厂商整线国产化布局基本成熟。根据华晟新能源，今年底前

国产PECVD有望实现1万片/h以上设计出片速度，从而推动整线设备价值量降低至4亿元/GW，加速电池产业化落地。随着金刚、爱康、华晟、晶澳、明阳等厂商的招标推进，今年HJT招标约为10GW，预计2022年有望招标20GW，假设2021-

2022年HJT设备单GW投资分别为4.5、4亿元/GW，则2021-2022年新增市场空间分别为45、80亿元。IBC：高效率且难度成本极高，长期叠加工艺具备潜力IBC：叉指式背接触电池IBC电池前表面避免了金属栅线电极的遮挡，结合金字塔绒面结构和减反层组成的陷光结构，能够最大限度地利用入射光，减

少光学损失，具有更高的短路电流，有效提高转换效率，早期IBC电池最高效率就超过了25%。同时目前IBC也是商业化晶体

硅电池中工艺最复杂、结构设计难度最大的技术。优势：电池结构带来转化效率极高，早期即可实现效率25%以上目前布局IBC主要有SunPower公司（被中环收购后吸纳技术）、LG、FuturaSun、天合光能、国电投、爱旭、晶澳、中来、

海润等。其中美国SunPower最早实现IBC电池量产，2014年实现IBC电池产能1.2GW，同时布局了产能100MW第三代高效

IBC产线。国内，天合光能公司在2018年自主研发的6英寸面积IBC电池效率高达25.04%，其中电池开路高压达到715.6mV。工艺：流程较长成本较高，需要进一步优化工艺降本IBC电池的工艺流程相比传统太阳能电池更为复杂。IBC电池工艺的关键问题，是如何在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区，以及在其上面分别形成金属化接触和栅线，其中重点工艺主要集中在扩散掺杂、钝化镀膜、金属化栅线三个方面HBC：代表晶硅电池最高效率水平，难度较高且牺牲双面率水平由于IBC电池具备没有金属遮挡的结构优点，在继续优化性能、提升效率的过程中可以与其他电池技术相结合。有将HJT非晶

硅钝化技术与IBC相结合，开发出HBC电池；也有将TOPCON钝化接触技术与IBC相结合，研发出POLO-IBC（TBC）电池。TBC：基于P型达到较高效率水平，难度较高且牺牲双面率水平POLO-IBC（TBC）电池：POLO-IBC电池采用交错背接触结构（IBC），正负电极均采用多晶硅氧化层（POLO）技术实现钝

化接触。通过对传统IBC电池的背面进行优化设计，即用p+和n+的POLY-Si作为Emitter和BSF，并在POLY-Si与掺杂层之间沉

积一层隧穿氧化层SiO2，可应用层选择性激光工艺。投资分析明年高效电池技术将为电池组件企业贡献利润弹性。今年以来，一方面PERC电池完全成熟难有差异化优势，另一方面上游材料价格挤压严重，使得电池片

环节盈利能力承压。当前时点，电池企业亟待推进高效N型电池争夺市场地位，为其贡献溢价盈利弹性。目前领先电池企业已经具备高效电池片技术产业化

基础，并有望于2022年推出量产产品，将有望获得显著的超额收益。明年设备企业N型订单将规模化落地。电池片设备企业过去两年订单仍主要由PERC占主导，估值表现更多体现为市场预期水平，而随着明年PERC扩产进一

步下滑，N型电池产能开始规模化落地，将真正由N型驱动设备企业订单增长，龙头设备企业将继续扩大领先身位，实现订单估值双重提升。TOPCON：设备、材料成本相对较低，且可基于老产线改造，同时技术经过多年积淀于今年量变实现质变，目前头部电池企业已经启动GW级别设备招标，

将率先于明年上半年率先量产，下半年进一步扩大产业化放量。HJT：设备、材料产能相对较高，且设备需要完全重新新建，目前头部电池企业多有储备技术，但当前