电源设备行业光伏电池深度研究（一）：光伏牛市下一个风口，N型异质结电池-20190125-中信建投-26页

请参阅最后一页的重要声明 证券 研究报告行业 深度 研究 光伏电池研究 一 光伏牛市下 一个风口N 型异质结电池 异质结 电池 是 光伏 行 业的 下一 个 大 风口 光伏产业 链近年 来快速 发展 的本质是 技术驱 动降本 提效 。 目前单 晶趋势已 经确立 ，P 型电池 提效进度 放缓，N 型电池 效 率提升潜 力大。 展 望未来， 我们认 为 光伏行业 最值得 期待的 变革 在于电池 环节将由 P 型电池 转向 N 型 电池，其中 异质 结 电池 以其 效率高 、 降本潜力 大 最有 潜力成 为光 伏行业下 一个大 风口。 核心优势 效 率高 根本 原因 在 于 异质 结 结构 禁 带宽 度大 太阳电池 转换效 率可以 表示 为开路电 压、 短路 电流和 填 充因子三 个参数的 乘积 。 其中开 路电 压取决于 内建电 场强度 ， 继 而最终取 决 于 电 池 材 料 本 身 的 禁 带 宽 度 。 异 质 结 电 池 禁 带 宽 度 为 1.7-1.9 eV ，远高 于晶硅 同质节 电池 的 1.12 eV ，因而异质 结电 池具有较 高的开路 电压， 从而具 有较 高的电池 效率 。 工 艺 核心 工 艺与 PERC 完全不同 异质结电 池四步 核心工 艺为 清洗制绒 、 非晶 硅薄膜 沉积 、 导电膜 沉积、 印刷 电极与 烧结 。 与 PERC 工艺的 区别在 于 1 ） 非晶硅薄 膜沉积环 节， 使用 PECVD 或 RPD 沉积本征 氢化 非晶 硅层和 P 型 /N 型氢 化非晶 硅层；2 ） 镀 膜环节使 用 PVD 沉积 TCO 导电膜； 3 ） 印刷电 极方面 需使用 低 温银浆 ； 4 ） 烧 结过程 需控制 低温烧结 。 成本 设备 与 耗材 未 来降 本空 间 大 目前异质 结电池 成本主 要来 自硅 （47 ） 、 浆料 （24 ） 、 折 旧 （6）、 靶材（5）。 具 体来看 1 ）硅成本 降低空 间主要 来自 硅片减薄 ， 未来减薄 空间 45 ；2 ） 浆 料成本降 低空间 主要来 自减 量和降价 ， 未来减量 空间 40 、降价 空 间 30 ；3 ）折旧方面 ，目 前单位产 能的设备 投资是 PERC 的 2 倍，未来 可降至 与 PERC 持 平。 度 电 成 本已 与 PERC 基 本 相同 在 组件投 资方面 HJT 高于 PERC ， 但 由于 HJT 效率较高 ， 所需组 件个数较 少，支 架和逆 变器 等非组件 投资低 于 PERC ， 最终总的 初始投资 比 PERC 高 10 。 同时由于 高效低 衰 ，HJT 全 生命周期 发电量高 于 PERC ， 使 得最 终二者的 平准化 度电成 本 已 基本相同 。 大规模 量产 计划 2-3 年 内 落地 ， 产 业化 进 度超 预 期 目前已经 量产或 计划量产 HJT 电池的企业有近 20 家，大多尚处 于中试阶 段。 目 前全球 规划 产能 超 10GW ， 实际产 能 约 2GW 。 预 计 规划产 能在未 来 2-3 年内 逐步落地 ，HJT 产业链成熟 度 会 快速 提高， 从 而推动 设备及 材料 价格下降 ， 使 HJT 经济性占优。 关注 布局 N-HJT 的 电池 企 业。 推荐标的 捷佳伟创、迈为 股份 。 风险提示 1 ） 光伏下游装 机需求不 及预期 ；2 ）HJT 效率提高 进 度不及预 期以及 成本下 降速 度不及预 期； 3 ） HJT 设备、 材料国产 化进度不 及预期 ；4 ）PERC 与 Topcon 技术进步超 预期 。 维持 买入 王革 wanggezgscsc.com.cn 010-86451496 执业证书 编号S1440518090003 发布日期 2019 年 01 月 25 日 市场表现 相 关 研 究报 告 -42 -32 -22 -12 -2 8 2018/1/25 2018/2/25 2018/3/25 2018/4/25 2018/5/25 2018/6/25 2018/7/25 2018/8/25 2018/9/25 2018/10/25 2018/11/25 2018/12/25 电源设备 上证指数 电 源 设备 每 日 免 费 获 取 报 告 1、每日微信群内分享 7 最新重磅报告； 2、每日分享当日华尔街日报、金融时报； 3、每周分享经济学人 4、行研报告均为公开版，权利归原作者 所有，起点财经仅分发做内部学习。 扫一扫二维码 关注公号 回复研究报告 加入“起点财经” 微信群。。 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 目录 1. HJT 电 池是 光伏 行业 的 下一个 大风 口 1 1.1 光 伏牛 市、 牛股 复盘 1 1.1.1 光伏 牛市 来自 于需 求 阶段性 超预 期 1 1.1.2 光伏 牛股 来自 光伏 牛 市下的 技术 优势 企业 2 1.2 光 伏技 术变 革 从 硅片转 移到 电池 3 2. HJT 电 池原 理 . 5 2.1 太 阳电 池的 原理 是什 么 5 2.2 太 阳电 池的 转换 效率 由谁决 定 6 2.3 太 阳电 池如 何分 类 6 2.4 太 阳电 池结 构 7 3. 为 什么 HJT 转 化效 率高 . 9 4. HJT 电 池如 何制 造 11 4.1 工 艺设 备材 料拆 解 常规 单晶 铝背 场电 池. 12 4.2 工 艺设 备材 料拆 解 单晶 PERC 双 面电 池. 14 4.3 工 艺设 备材 料拆 解HJT 电池. 16 5. HJT 经 济性 如何 . 18 5.1 HJT 的平 准化 度电 成本 已与 PERC 基本 相同 18 5.2 HJT 的平 准化 度电 成本 还有较 大下 降空 间 19 6. HJT 量 产进 度如 何 . 20 7. 投 资建 议 21 8. 风 险分 析 21 图表目 录 图表 1 中国 月度 光伏 并 网量GW . 2 图表 2 2017 年光 伏牛 股 成长逻 辑 . 3 图表 3 HJT 电池 是光 伏 行业下 一个 大风 口. 4 图表 4 光伏 行业 震源 从 硅片转 向电 池 4 图表 5 太阳 电池 原理 示 意图 5 图表 6 太阳 电池 等效 电 路 5 图表 7 太阳 电池 伏安 特 性曲线 6 图表 8 太阳 电池 分类 7 图表 9 P 型 单晶 铝背 场 电池结 构 . 8 图表 10 P 型 单晶 PERC 电池结 构 . 8 图表 11 P 型单 晶 PERC 双面电 池结 构 . 8 图表 12 P 型 单晶 PERCSE 电 池结 构 8 图表 13 N 型 PERT 电池 结构 . 8 图表 14 N 型 TopCon 电 池结构 8 图表 15 HJT 电 池结 构 9 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表 16 异质 结电 池通 过增加 禁带 宽度 来提 高电 池效率 ，从 而降 低度 电成 本 . 9 图表 17 两半 导体 材料 紧密接 触前 的能 带图 10 图表 18 两半 导体 材料 紧密接 触后 的能 带图 10 图表 19 半导 体形 成 PN 结之前 的能 带图 a 同质 结电池 ；b N 型异 质结 电 池；c P 型 异质 结电 池 . 10 图表 20 N 型异 质结 电 池内建 电场 强度 高 于 P 型 异质结 电池 和同 质结 电池 11 图表 21 不同 掺杂 下晶 硅的激 活能 . 11 图表 22 各电 池技 术路 线的工 艺流 程 12 图表 23 单晶 铝背 场电 池的生 产工 艺、 设 备 与原 材料 13 图表 24 清洗 制绒 机 13 图表 25 湿法 刻蚀 机 13 图表 26 扩散 炉 14 图表 27 PECVD . 14 图表 28 单晶 铝背 场电 池设备 成本 拆分 14 图表 29 单晶 PERC 双 面电池 的生 产工 艺、 设备 与原材 料. 15 图表 30 激光 开槽 设备 15 图表 31 原子 层沉 积设 备 15 图表 32 单晶 PERC 电 池产线 布置 16 图表 33 单晶 PERC 电 池设备 成本 拆分 16 图表 34 HJT 电 池的 生 产工艺 、设 备与 原材 料 . 17 图表 35 HJT 电 池的 生 产设备 17 图表 36 HJT 电 池成 本 构成 18 图表 37 HJT 电 池成 本 下降空 间（ 元/W ） 18 图表 38 PERC 和 HJT 平准化 度电 成本 测算. 18 图表 39 HJT 电 池电 站 的 LCOE 对电 池效 率的 敏 感性 19 图表 40 HJT 电 池电 站 的 LCOE 对年 均衰 减率 的 敏感性 19 图表 41 HJT 电 池电 站 的 LCOE 对组 件价 格的 敏 感性 19 图表 42 HJT 电 池成 本 下降空 间（ 元/W ） 19 图表 43 给定 未来 HJT 技术参 数下 的 LCOE 估算 . 20 图表 44 HJT 厂 商效 率 和规模 20 1 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 1. HJT 电池 是光伏行业的下一个 大风口 通过 分 析光 伏 行 业上 一 轮行 情， 我 们发 现 光伏 行业性 牛市 主 要 来源 于 供需 的 阶 段性 失衡 ， 以及 由 此 带来 的 价格 超 预期 稳 定甚 至 上涨 。 在光 伏 行业 性 牛市 的 大背 景 下， 光 伏牛 股 出现 在 具备 技 术领 先 优势 从 而导 致 成本 优 势明显 的 企业当 中。 1.1 光伏牛市、牛股 复盘 1.1.1 光伏牛市来自于需求阶段性超预期 回顾 2017 下半年的光伏行业 ，可以 发现光伏 牛市 来源 于 下游需 求 （装机 ）的 阶段 性超预期 。 对比 2016 年 和 2017 年  2016 年 装机 由于光伏 标杆电价 在 6.30 下调 ， 使得 6.30 前 的 6 月 出现 明显的 抢装并网 潮， 6 月单 月装机近 10GW ，而 5 月只 有 2GW 。但 6.30 后的 7 月、8 月，装机则 断崖式 下跌 到单月不足 1GW ， 持续到 11 月。2016 年 Q3 装 机 下 滑严 重 。  2016 年价格 6.30 后 ，硅料价 格在 7 月、8 月小 幅下降，9 月 断崖 式下跌 。 硅片价格 在 7 月小 幅 下降，8 月、9 月大 幅下跌 。2016 年 Q3 产业 链 价格 下滑 严 重 。  2017 年 装机 同样由于 光伏标杆 电价在 6.30 下调， 使得 6.30 前的 6 月出现明显 的抢装并 网潮，6 月单月装 机近 12GW ，而 5 月只有接 近 3GW 。 但 7 月、8 月的装机 出现了 超预期 。 由于已 确定电 价的 领跑者项 目并网 截 止 日 期为 9.30 ， 且分布式需求 强劲 ， 导 致 7 月装机 11.3GW 几乎和 6 月持平， 而 2016 年 7 月则是断崖 式下跌 。8 月、9 月装机仍 然接近 4GW，而 2016 年的 8 月、9 月只有不到 1GW 。 从同 比数据看 ， 2017 年 7-9 月光伏月度并 网容量 同比增 长率 均在 200 以上。 2017 年 Q3 装 机 超预 期 地好 ， 而 且 持 续到 Q4 。  2017 年 价格 6.30 后 ，硅料价 格并未 像 2016 年一样走弱 ，反而 平稳， 更让 市场兴奋 的是 8 月国 产硅料由于 停 产 检 修 后 产能无 法 匹 配旺 盛 需求 ， 出现 一波 强 势 涨价 ，从 11 万到 13 万，涨幅 10-20 ， 而 9 月则再上一 个台阶 直逼 14 万元/ 吨， 强 势行情 持续 到 2017Q4 和 2018 年 1 月， 最终突破 14 万/吨。 6.30 后，硅片价格也并 未像 2016 年一样走弱， 同样是 平 稳，而且 持续了 整个 Q3 。2017 年 Q3 产 业链 价 格 超 预期 的 好。 2 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表1 中国 月度光 伏 并网 量GW 资料来源 中 电联， 中信建 投证券 研 究发展部 从硅料价 格上来 看 ， 2016 年 第三季度 价格下 滑严重 ， 而 2017 年第三季度价格不 降反 升 ， 从 而大幅 推高 硅料 企业毛利 率 。 从硅片价 格上来 看 ， 2016 年 第三季度 价格同 样大幅 下滑 ， 而 2017 年第三季度 价格 基本稳定 ， 从 而使 得 硅片 企业 盈利 状况超 预期。 1.1.2 光伏牛股来自光伏牛市下的技术优势企业 我 们 认 为光 伏 牛股 的 出现 有两 个 必 备条 件 1 ） 光伏 行业 处 于 牛市 阶 段；2 ）该 企业 具 备 技术 优 势以 及 由此 带 来 的 成本 优 势。 以此来审 视光伏牛 股的股 价， 我 们发 现其成长 需经历 两个阶 段 1 ） 技术变革 沉淀优 势期； 2 ） 行业爆发 利润显 现期。 以某 单 晶硅 片 龙 头企 业 为例 ，其 核 心优 势 为 掌握 了 多次 装料 拉 晶技 术 和 金刚 线 切割 技术 ， 从而 使 得 单晶 硅 片生产成 本大幅 降低 ， 公司 竞争优势 明显。其技 术积累 在 2017 上半年之前早已完 成， 单季 度毛利 率在 17Q2 前 连续 7 个季度逐 季上升 ， 奠 定了其成 为光伏 牛股的 基础 。2017Q3 光伏下游需求超 预期， 使 得硅 料涨价 、 硅片 价 格稳定， 从而开 启了行 业牛 市。该公 司股价 一路成 长，6 个月涨幅达 150 。 3 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表2 2017 年光 伏牛股 成长逻 辑 资料来源wind ，中信 建投证 券研究 发展部 1.2 光伏技术 变革 从 硅片转移到电池 光伏 产 业链 近 年 来快 速 发展 的本 质 是技 术 驱 动降 本 提效 。把 握 这一 主 线 ，我 们 可以 发现 上 一轮 的 技 术变 革 主要由以 下两因 素驱动 （1 ）拉棒环 节由 Cz 向 RCz 过 渡，通过 多次装 料拉晶 以及 高拉速提 高了单 炉投料 量和 拉晶 效 率， 进 而降 低 了拉 棒 成本； （2 ）切 片 环节 由 砂浆 切割 向 金刚 线 切割 转 换， 通 过减 少 损耗 、 减薄 硅 片来 提 高出片率 ，从而 降低切 片成 本。 目前 正 在 发 生 的变 化 亦有 二 （1 ） 硅 料环 节 高技 术 的新 产能 向 低电 价 区转 移 ，从 而 降低 硅 料成 本； （2）电 池环节 PERC 技 术快速 推广 ， 通过 提 高电池 效率 来 降低 单瓦成本 。 在目前的 时点上 来看， 单 晶 趋势已经 确立， P 型电池 提 效进度放 缓 ， N 型电 池效 率 提升潜力 大 。 展望 未来， 我们认为 光伏行 业最 值 得期 待 的变革 在于 电 池环节 将 由 P 型电池 转 向 N 型 电池 ， 其中 N-PERT 电池已 经不 通， 4 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 Topcon 电池只是过 渡技术 ， 我们认为 HJT 电池最有潜 力 成为光伏 行业下 一个大 风口 。 图表3 HJT 电 池 是光伏行 业下一 个大风 口 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 图表4 光 伏行业震 源从硅 片转向 电池 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 5 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 2. HJT 电 池 原 理 HJT （heterojunction 异 质结 ）电池是 太阳电 池中的 一种 ，其基本 原理与 一般太 阳电 池相同。 2.1 太阳电池 的 原理 是什 么 太阳电池 是利用 半导体 的光 生伏特效 应将太 阳能转 化为 电能的装 置 ， 其核 心为半 导 体 PN 结。 P 型半导体中 多数载流 子 （多子 ） 空穴 的 浓度远大 于 少数 载流子 （ 少 子） 电 子的 浓度 ， 而 N 型 半 导体中电 子 的浓 度远大 于 空 穴 的浓度 ， 因 而在二 者的交 界面处 N 型 半导体 中的电 子 将向 P 型半导体扩 散，P 型 半导体中 的空穴 将向 N 型半 导体扩散， 从而在 交界面的 P 型侧留下带负 电荷的 受主 离子， 形成 负电荷 区域 ； 在 N 型侧 留下 带正电 荷的施 主 离子， 形 成正电 荷区域 ，由 此形成空 间电荷 区，即 PN 结，由此 产生的由 N 型区指 向 P 型区的 电场即为 内建电 场 。 当太阳光 照射到 太阳电 池表 面时， PN 结附近 的电子 吸 收光子能 量从而 跃迁成 为自 由电子， 并产生 对应的 空 穴 。 在内建 电场作 用下， 电 子 向 N 区漂 移， 空穴向 P 区 漂移 。 此时 用导线 将电池 正 负极与负 载相连， 即有光 电 流流过负 载， 此 即太阳 能电 池原理。 图表5 太 阳电池原 理示意 图 图表6 太 阳电池等 效电路 资料来源 网络 资料， 中 信建 投证 券研究发 展部 资料来源 网络 资料， 中信建 投证 券研究发 展部 太阳电池 的等效 电路包括 以 下元器件 产生 光电 流 I L 的 恒流源 、 与之并 联的处 于正 偏置下的 二极管 （暗电 流 I bk ） 、串 联电阻 Rs 、 并联 电阻 R Sh 、负载 R L 。由 此则 工作电流 I 与工 作电压 V 之 间的关系 如下， 二者近 似为 指数关系 。 6 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表7 太 阳电池伏 安特性 曲线 资料来源 网 络资料 ， 中信 建投证 券 研究发展 部 2.2 太阳电池的转换效率 由谁 决定 太 阳 电 池 的 转换 效 率 是 指其最 大 输 出 功 率与 入 射 到 其上的 光 功 率 的 比值 。通过改 变 负载大 小可 以得 到太阳 电池的伏 安特性 曲线， 从而 找到最大 功率点 。最大 功率 点对应的 功率 为 P m ，对应 的电压 为 V m ，电流为 I m 。在 工程实际 中， 太 阳 电 池 转 换效 率 可 以表 示 为 VOC 、ISC 和 FF 三个参数的 乘积与入射 光 功 率的 比 值 ，亦即 V OC 、 短路电流 密度 J SC 、FF 三个 参数的乘 积与入 射光功 率密 度 P in 的比值。 1 ） 开 路电 压 VOC 。开路电 压是 指太 阳电池 处于开 路状 态时的电 压 。 2 ） 短 路电 流 ISC 。短路电流 是指太阳 电池处 于短路 状态 时的电流 。 此时 工作电 压为 0 ，可得 I SC I L 。 3 ） 填 充 因 子 FF 。填充因子定义为太阳电池最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比， 即 FF I mV m/I SCV OC 。在伏 安特性 曲线图上 ，I mV m 为最大 功率 点 所对应 的矩形 面积， 而 I SCV OC 为 开路电 压与短 路电流 对应的矩 形面积 ， 因此 填充 因子可以 理解为 衡量伏 安特 性曲线矩 形度的 一个指 标。 2.3 太阳电池 如何分类 根据 基 体材 料 可 以分 为 有机 太阳 电 池和 无 机 太阳 电 池 ； 无机 太 阳电 池 可 分为 晶 体硅 太阳 电 池和 薄 膜 太阳 电 池 ； 晶 体硅 太 阳电 池 可分 为 单晶 硅 太阳 电 池和 多 晶硅 太 阳电 池 。 目 前 晶硅 太 阳电 池 ，特 别 是单 晶 硅太 阳 电池 已 因其效率 高、可 靠性强 、成 本下降潜 力大 而 成为市场 主 流。 根据基体 硅片的 掺杂种 类 ， 可以将单 晶硅太 阳电池 细分 为 P 型电池和 N 型电池。P 型电池 的 基体材 料为 掺 杂硼的 P 型硅片 ， 其空穴 为 多子， 电 子是少 子 ； N 型 电 池的基体 材料为 掺杂磷 形成 的 N 型硅片 ， 其电子 是 多子 ， 空穴为少 子 。 7 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表8 太 阳电池分类 资料来源 公 开资料 ， 中信 建投证 券 研究发展 部 2.4 太阳 电池结构 目前常见 的电池 类型有 单晶 铝背场电 池 、PERC 电 池、PERC 双面 电池 、PERCSE 电池、N-PERT 电池、 TopCon 电池、HIT 电池等 。 a Al-BSF （Aluminum Back Surface Fields, 铝背场 ） 电池 。其基本结 构包括 1 ）P 型硅片衬底 ；2 ）N 型 发射极 ；3 ） 氮化硅 减反膜 ；4 ）正面银 电极；5 ） 背面 铝膜。同时 基板 正面为 金字 塔绒面结 构 以增 加陷光 。 b PERC （Passivated Emitter and Rear Cell, 钝化 发 射极 与 背 面） 电池是目前的主流技术 。 与常规 单晶铝 背场 电 池相 比 ，其 不 同之 处 主要 是 在 硅片与背 铝 之间 加 入钝 化 层， 同 时通 过 在钝 化 层上 激 光刻 蚀 来实 现 背铝 与 硅片 的接 触。 背表 面钝化 带 来的好处 有以下 两点 1 ） 背 面的金属- 半 导体接 触面积 大大减少， 从而 降低 了少子复 合速率；2 ） 提高了 背面对 入射到电 池内的 红外光 的反 射率 。 太阳电池 无机 太阳电池 有机 太阳电池 晶体硅 太阳电池 薄膜 太阳电池 单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池 硅基薄膜太阳电池 化合物薄膜太阳电池 非晶硅薄膜太阳电池 微晶硅薄膜太阳电池 多晶硅薄膜太阳电池 砷化镓电池 碲化镉电池 铜铟镓硒电池 P 型 N 型 铝背场电池 PERC电池 N-PERT HJT 8 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表9 P 型 单 晶铝背场 电池结构 图表10 P 型 单晶 PERC 电池 结构 资料来源 公 开资料 ， 中信 建投证 券 研究发展 部 资料来源 公开 资料， 中信建 投证 券研究发 展部 c PERC 双面电池是 PERC 电池的改 良版。 与 PERC 电 池相比， 其背面 由铝背 场 （ 金属层） 改为铝 栅线， 从而使光 可以从 背面透过 进 入电池 ， 从而带 来发电 增益 。但 由于 PN 结 仍只在 电池 正面， 即 发电能 力在正 面产 生，所以 此双面 为 “ 伪 双面 ” 。 d PERCSE （Selective Emitter, 选 择性 发 射极 ） 电池亦为 PERC 电池的 改良版 。 通 过在 正面 栅线电极 下制 作重掺 深 扩散区， 在电 极以 外的区域 进行低 浓度掺 杂 ， 降低了串 联电阻 进而提 高了 填充因子 。 图表11 P 型 单晶 PERC 双 面电 池 结构 图表12 P 型 单晶 PERCSE 电池 结构 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 e N-PERT （Passivated Emitter Rear Totally-Diffused Cell, 钝 化 发 射极 背 表面 全扩 散 ） 电池 在背表面全扩 散以降低 接触电 阻和复 合速 率。 f TOPCon （隧 穿 氧化 物 钝化 接 触 ）电 池 改用超薄隧道 氧化物 （ 一般为 SiO 2 ） 作为 钝化 膜材 料。 图表13 N 型 PERT 电池 结构 图表14 N 型 TopCon 电池 结构 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 9 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 g HJT 电池结构与前几种 完全不同 ， 它由 N 型硅片 、 双面非晶 硅层、 双面 TCO 膜和双面 金属化 组成。 图表15 HJT 电池结构 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 3. 为什么 HJT 转化效率高 异质结电 池结构 中，P 型非 晶硅薄膜 拥有更 宽的禁 带宽 度，导致 了更高 的开路 电压 。 图表16 异 质结 电池 通过增 加 禁带 宽度 来 提高 电池 效率 ， 从而降 低 度电 成本 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 V OC 与内建电 场的电 势差 V D 正相关。 内建电 场越强 ， 光生载流 子能更 有效地 分离 ， 载流 子复合 越小 。 V D 是 V OC 的上限 ，V D 越高 ，V OC 才有高的 可能性 。由于 内建 电场的存 在，电 子在空 间电 荷区有附 加的电 势能， 使能 带在空间 电荷区 发生弯 曲 ， 能带总的 弯曲量 就是真 空电 子能级的 弯曲量 。 同时 ， 当 两块半导 体材料 紧密接 触时 ， 电子将从 费米能 级高的 材料 流向费米 能级低 的材料 ，直 到两半导 体的费 米能级 相等 为止。 因而 （V D 为内建 电场电 势差，E F 为费米能级 ，q 为电子 电荷 ） 10 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表17 两 半导体材 料紧密 接触前 的能带 图 图表18 两 半导体材 料紧密 接触后 的能带 图 资料来源 异质结 电池物 理与器 件， 中 信建投 证券 研 究发展 部 资料来源 异 质结电 池物理 与器 件， 中信建 投证券 研究发 展部 对于 P 型或 N 型同质 结电 池 （图 a ） ， 。 对于 P 型异质结电池 （图 c ） ， 。 对于 N 型异 质结电 池 （图b ） ， 。 （V D 为内建 电场电 势差，E F 为费米能级 ，Eg 为 禁带宽 度， δ V 为费 米能级 与 价带 顶的能量 差 ， δC 为费米 能级与导 带底的 能量差 ，ΔE C 为导带带阶 ， ΔE V 为价 带带阶 ，q 为 电子电 荷 ） 图表19 半 导体形成 PN 结 之前的 能带图 a 同质 结电池 ；b N 型 异质 结 电池；c P 型 异质结 电池 资料来源 异质结 电池物 理与器 件， 中 信建投 证券研 究发展 部 内建电场 强度取 决于禁 带宽 度， 相比之 下激活 能项大 小 约 0.1 eV ， 基本可以忽略 。 晶硅 晶硅 同质 结 电池中 ， P 型和 N 型单晶硅的 禁带宽 度 为 1.12 eV ， 此为其内建 电场强度 上限。P 型异质 结 电池中的 N 型非晶 硅、N 型异 质结电池 中的 P 型非晶硅的 禁带宽度 均为 1.7-1.9 eV 。P 型异质结电池价 带带阶 0.45 eV ，因而其内 建电场 强 度 上限约为 1.35 eV ；N 型异 质结电池 导带带 阶 0.15 eV ， 因而 其内建 电场强 度上限 约为 1.65 eV 。 由此可见 N 型异 质结电池 的内建 电场强 度上 限远高于 P 型异质 结电池 和 晶硅同质 结 电池 ， 即有 VD N 型 异 质 结电 池 ＞P 型异质 结 电 池 ＞同 质 结电 池 。因而 N 型异质 结电池 的 开路 电 压 和转换 效率高于 P 型异质 结电池和 晶硅同 质 结电 池。 11 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表20 N 型 异 质结电 池 内建 电场强 度高于 P 型 异质结 电池和同 质结电 池 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 图表21 不 同掺杂下 晶硅的 激活能 资料来源 异质结 电池物 理与器 件， 中 信建投 证券研 究发展 部 4. HJT 电池 如何制造 光伏电池 的制备 一般可 以分 为衬底准 备 、 制 PN 结 、 镀膜 、 印 刷电极 、 烧结 等步骤 。 常规 单晶铝 背场电 池结 构最为简 单， 其 工艺 过程亦 最简单。 除 HJT 电池外， 其 它技术路 线主要 是在铝 背场 电池的生 产工艺 中增加 或改 变 相应设 备而来 。 12 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表22 各 电池技术 路线的 工艺流 程 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 4.1 工艺设备材料拆解 常规单晶铝背场 电池 常规 P 型 单晶铝 背场电 池 使用 P 型硅 片做衬 底，在 槽式 制绒清洗 机中完 成清洗 制绒 ，在扩散 炉中进 行扩散 制 PN 结， 使用 湿法刻 蚀 清 洗机 或等 离子体 刻蚀机 与去 PSG 清洗机完成 刻蚀和 去磷 硅玻璃 ， 使用 PECVD （ 等离 子体 增 强化 学 气相 沉 积） 来 沉积 正 面的 氮 化硅 减 反膜 ， 使用 丝 网印 刷 机印 刷 背面 铝 膜和 正 面银 栅 线， 最 后在 烧 结炉中完 成高温 烧结。 13 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表23 单 晶铝背场 电池 的 生产工 艺、设 备与原材 料 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 图表24 清 洗制绒机 图表25 湿 法刻蚀机 资料来源 捷 佳伟创 官网， 中信建 投 证券研究 发展部 资料来源 捷佳 伟创官 网， 中 信建 投证券研 究发展 部 / PSG PSG PECVD P 14 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 图表26 扩 散炉 图表27 PECVD 资料来源 捷 佳伟创 官网， 中信建 投 证券研究 发展部 资料来源 捷佳 伟创官 网， 中 信建 投证券研 究发展 部 在单晶铝 背场电 池产线 的设 备投资中， 丝网印 刷机、 减 反膜 PECVD 和自 动化设 备 占比较高， 分别可 达总投 资的 39 、18 和 13 。 图表28 单 晶铝背场 电池设备 成本 拆分 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 4.2 工艺设备材料拆解 单晶 PERC 双面 电池 在结构上 ，PERC 双面电 池 比铝背场 电池多 了一层 背面 钝化膜 ， 另外背 面的铝 膜改 为了铝栅 线 。 在工艺上 的改动有 3 点1 ） 在刻蚀/ 去 PSG 之 后增加 背面沉积 钝化膜 这一工 序；2）在 印刷电极 之前增 加背 面刻划接 触区这 一工序 ，使 背电极得 以与硅 片产生 接触 ；3 ）印刷电 极时， 背面印 刷铝膜改 为印刷 铝栅线 。 4 9 8 PECVD 18 39 9 13 15 行业深度 研究报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 在 设备上 ，PERC 产线需 要 增加以下 两种设 备 1 ）镀 膜设备， 主流的 有 PECVDPECVD 和 PECVDALD （原子层 沉积） 两种路 线。 钝化膜主 要是氧 化铝 （Al 2O 3 ） 膜 ， 使用 PECVD 或 ALD 完成沉积 ， 其原 料 均为三甲 基铝 （TMA ） 。 在氧化 铝膜 上还需使用 PECVD 覆盖 一 层氮化硅 覆膜， 一 方面使 其 与金属浆 料隔离， 避免烧 结 过 程中金属 铝渗入 钝化膜 造成 破坏，另 一方面 增大膜 厚 至 100-120 nm 从而 起到内 反射作用 。2 ）开槽 设备， 主要 是激光消 融机。 图表29 单晶 PERC 双 面电 池的生 产工艺 、设备与 原材料 资料来源 中 信建投 证券研 究发展 部 图表30 激 光开槽设 备 图表31 原 子层沉积 设备 资料来源 帝 尔激光 官网， 中信建 投 证券研究 发展部 资料来源 江苏 微导 官 网， 中 信建 投证券研 究发展 部 / PSG /