机械设备行业：光伏电池“效率革命”，工艺迭代催生装备需求-20181227-广发证券-32页

识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 32 [Table_C ontacter] 本报告联系人 [Table_Page] 行业专题研究 |机械设备 2018 年 12 月 27 日 证券研究报告 [Table_Title] 机械设备行业 光伏电池 “效率革命 ”，工艺迭代催生装备需求 [Table_Author] 分析师 罗立波 分析师 代川 分析师 刘芷君 SAC 执证号 S0260513050002 SAC 执证号 S0260517080007 SAC 执证号 S0260514030001 SFC CE.no BMW928 021-60750636 021-60750615 021-60750802 luolibogf.com.cn daichuangf.com.cn liuzhijungf.com.cn 请注意，罗立波 ,代川并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 [Table_Summary] 核心观点  光伏电池产能向高效电池倾斜，低成本 高效率推动 PERC 工艺成为扩产首选 在光伏电池的技术路线演变过程中，效率升级是永恒的主题，目前 P 型单多晶 PERC 电池技术 , N 型单晶 PERT/TOPCon 电池技术， N 型单晶 HJT 电池技术以及 N 型单晶 IBC 电池技术纷纷推出。兼顾低成本和高效率两 大特点， PERC 工艺逐步取代传统常规电池，在新增产能中， PERC 工艺电池逐渐成为主流和首选。 光伏电池片工 艺设备占总投资规模的 60左右， 因此，工艺进化 将会 带来设备的广泛需求。  高效光伏电池工艺进化叠加产能扩张，电池设备市场空间广阔 根据我们的测算，在新增的光伏电池产能中， 70以上属于 PERC 工艺。 PERC 工艺相对于传统的 BSF 工艺，增 加了背面钝化和激光开槽两个环节，由此引发了对背面钝化膜的镀膜设备和激光设备的快速需求。从工艺产线搭配 来说，从 BSF 切换到 PERC，可以选择新增产线和旧线改造，参考隆基等扩产案例，新增产线和旧线改造对设备的 需求量分别是 3-4 亿 /GW 和 2 亿 /GW 左右。根据我们的测算统计， 2018-2019 年是 PERC 产线新产能和旧线改造 的重要年份，两年合计的设备市场需求量超过 200 亿元，市场空间广阔。  国产电池设备企业技术突破加快，国产化进程提速，海外光伏设备企业受冲击明显 光伏设备领域，国产电池设备企业加快技术研发和积累，国产化替代加快，基本实现全产业链覆盖。当前国产工艺 设备核心龙头公司订单饱满，捷佳伟创和迈为股份 2018 年 6 月末在手订单规模分别是 38.52 亿元和 21.9 亿元，显 示出企业经营积极向好。同时，海外的光伏设备龙头企业受国产装备企业冲击较明显，来自中国区域的订单和收入 在 2017 年有所 放缓。 投资建议 光伏电池设备行业当前景气度正在持续，工艺革新促使下游产能切换，先进高效的产能替换原有传统产 能，设备企业将会显著受益。同时，国产装备公司产业化能力加快，对海外设备替代加快 。我们建议重点关注在核 心工艺段有所布局的企业，未来有望持续分享工艺变化带来的设备红利，重点关注的上市公司包括 捷佳伟创、迈为 股份 ，同时也可以积极关注同产业链中的优质设备企业晶盛机电 、 金辰股份 等。 风险提示 531 新政后下游行业信心恢复不及预期； PERC 产能扩张不及预期；新工艺加速革新导致国产设备研发 进度落后；设备价格竞争激烈导致毛利率下降。 [Table_Report] 相关研究 11 月挖掘机销量点评 销量增速放缓，但绝对销量仍创历史新高 2018-12-10 贸易摩擦演化，机械龙头企业继续推进全球化 2018-12-02 机械行业 2019 年春季策略景气趋势放缓，细分领域有亮点 2018-11-16 每日免费获取报告 1、每日微信群内分享 5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、每月汇总 500份当月重磅报告 （增值服务） 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。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 目录索引 一、光伏电池产能向高效电池路线倾斜 5 1.1 光伏电池的技术路线演变 . 5 1.2 光伏电池加速扩产， PERC 电池产能扩张正当时 . 6 1.3 低成本 高效率， PERC 工艺成为首选 . 8 二、光伏电池工艺变化和工艺设备需求弹性测 算 . 11 2.1 高效晶硅电池工艺介绍 . 11 2.2 重点设备的工艺梳理 . 12 2.3 PERC 产能扩张加速，电池设备市场空间广阔 17 三、光伏设备国产化进程加速 20 3.1 光伏国产设备产业链全覆盖 20 3.2 国产设备 技术突破，订单饱满，进口替代加速 . 21 3.3 受国产设备冲击，海外光伏设备公司业绩有所波动 . 25 四、投资建议和风险提示 30 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 图表索引 图 1光伏高效电池技术路线 . 5 图 2 PERC 电池结构 6 图 3全球太阳能电池产能及增速 7 图 4中国各类电池片产量占比及预测 7 图 5全球 PERC 及非 PERC 电池产能预测 . 7 图 6全球 PERC 电池产能及装机量预测 7 图 7 2018 年市场主流晶硅太阳能电池效率水平 9 图 8 2018 年市场主流晶硅太阳能组件功率水平（ W） . 9 图 9 PERC 电池持续刷新记录（ ） . 9 图 10各类电池量产效率与组件成本对比 . 10 图 11 PERC 电池工艺流程 . 11 图 12 HIT、 IBC 电池工艺流程 . 11 图 13 PERC 电池生产环节及对应设备 12 图 14隆基乐叶年产 5GWPERC 电池投资结构 . 13 图 15隆基股份年产 5GWPERC 电池设备费用结构 13 图 16 PECVD 工艺流程及影响因素 . 14 图 17晶硅太阳能电池的钝化 . 14 图 18扩散及丝网印刷工艺流程 . 16 图 19国产设备光伏产业链全覆盖 20 图 20迈为股份新签订单规模（万元） 24 图 21捷佳伟创新签订单规模（万元） 24 图 22捷佳伟创存货、预收账款和预收款占新签订单比例（亿元） . 24 图 23迈为股份存货、预收账款和预收款占新签订单比例（亿元） . 25 图 24 Centrotherm Pthotovoltaics AG 光伏设备一览 26 图 25 Centrotherm 营收及增速 . 26 图 26 Centrotherm 归母净利润及净利率 26 图 27 2017 年 Centrotherm 收入结构 . 27 图 28 2017 年 Centrotherm 营收地区分布 . 27 图 29梅耶博格部分光伏设备 . 27 图 30梅耶博格营收及增速 . 28 图 31梅耶博格归母净利润及净利率 28 图 32梅耶博格新增订单金额 . 28 图 33 2017 年梅耶博格营收分布 28 图 34 MANZ 细分业务营收及息税前利润（百万欧元） 29 图 35 MANZ 新增订单（百万欧元） 29 图 36 2017 年 MANZ 营收地区分布 . 29 表 1太阳能晶硅电池扩产项目统计（ GW） . 8 表 2年产 5GW 高效单晶 PERC 电池主要设备价值量 . 13 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 表 3背钝化设备工艺特点比较 . 15 表 4 PECVD 氧化铝沉积设备一览 . 15 表 5 ALD 氧化铝沉积设备一览 15 表 6 2018-2020 年全球太阳能电池产能分布情况 17 表 7太阳能电池设备市场空间测算 19 表 8捷佳伟创重点设备国内外技术对比 . 21 表 9捷佳伟创针对高效光伏电池的技术研发 . 21 表 10捷佳伟创针对 PECVD、扩散炉设备工艺升级历程 22 表 11 PECVD、扩散炉设备关键性能指标及市占率测算 . 22 表 12丝网印刷设备技术水平与市占率 23 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 一、 光伏电池产能向高效电池路线 倾斜 1.1 光伏电池的技术路线演变 根据光伏行业协会数据，在 1980年至今的近 40年产业化历程中，晶硅太阳能电池一 直占据 70以上的市场份额，到 2013年晶体硅太阳能电池占比 升至 90。 晶硅电池 能够在 40年时间内始终保持竞争优势，最重要的原因是不断地进行技术升级，对电 池工艺持续改进、创新，提升光电转换效率，降低电池成本。 效率升级是光伏电池发展的永恒主题。 光伏行业主要选择的高效电池技术路线有 P型单多晶 PERC电池技术 , N型单晶 PERT/TOPCon电池技术， N型单晶 HJT电池技 术以及 N型单晶 IBC电池技术 。 PERC技术使得电池产业化效率跨越式提升，助力整 体光伏行业的竞争力提升 ，电池效率升级进一步加速光伏平价上网进程。 全铝背场太阳能电池（ AL-BSF） 是目前光伏产业普遍采用的结构。根据 CPIA数据， 单晶硅 BSF电池转换效率达到 19.8，多晶效率达到 18.8。近年来产业内对 BSF电 池进行了工艺上的改进，包括选择性发射区技术 SE、金刚线切割硅片技术的改进、 二次印刷等丝网印刷技术的发展，运 用半片、叠瓦、双玻结构进行组件封装等。但效 率改进幅度不大， BSF电池逐渐失去竞争优势。 图 1光伏 高效电池技术路线 数据来源 CPIA，广发证券发展研究中心 钝化发射区及背接触电池（ PERC） 主要针对 BSF背表面载流子符合较高的缺点，使 用 Al2O3或 SiON在电池背面钝化，并开窗口与背面铝电池接触。目前 PERC单晶效 率已达到 23.95， 根据集邦新能源网报道， 多晶 PERC效率 记录 也达到了 22.04， 相对于 BSF电池转换效率大幅提升，且只需在原来生产线上加入两个设备，即氧化 铝镀膜设备和激光开槽设备，目前国内厂家纷纷积极布局 PERC电池，晶科、天合光 能、晶澳、隆基、通威等电池生产龙头企业均积极投资扩产。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 图 2 PERC电池结构 数据来源 TaiyangNews，广发证券发展研究中心 金属卷绕穿孔太阳能电池（ MWT） 将前表面的主栅线通过激光打孔技术，引导到背 表面，在孔中注入金属电极。 根据 EnergyTrend数据，经过工艺优化后的 MWT电池 效率较常规电池高 0.30.5，目前阿特斯、天威新能源、晶澳和南京日托等公司 都宣称实现了量产。 此外， MWT能够 很好兼容黑硅、 PERC等电池技术。 插指状背接触背结电池（ IBC） 在背面形成插指状交叉 P型 N型发射极，在前表面制 备扩散前场，由美国 SunPower实现产业化， 目前 SunPower研发的 POLO-IBC电池 转换效率达到 26.1。但这种电池的 成本 较高，目前主要应用在聚光跟踪系统等特殊 场合。 异质结太阳能电池（ HJT） 最大的特点是具有非常高的 开压 ，能达到 750MV，工艺 相对简单，能耗低，兼具低成 本潜力和高效率优势，目前最高效率为 25.6。 TopCon电池 技术 既可以改善电池表面钝化又可以促进多数载流子传输，进而提升 电池的开路电压和填充因子。 目前已经实现产业化，相比较于 PERL电池结构， TopCon结构无须背面开孔和对准，也无须额外增加局部掺杂工艺，极大地简化了电 池生产工艺， 目前 中来的 TopCon电池产线等达到 22.5。 根据摩尔光伏报道，英利 在 Panda电池基础上引入 TOPCon技术，电池效率可以达到 21.6，开路电压达到 676MV，填充因子达到 80，将极大的降低 N型电池的单瓦成本，提升其竞争力。 1.2 光伏电池加速扩产， PERC 电池产能扩张正当时 近三年来，全球光伏电池产能增长突飞猛进，连续三年增速超 25。 整体光伏行业 近年来处于景气周期， 装机需求扩张拉动产业链中游电池环节迅速发展。 2017年全 球太阳能电池产能达 115GW，增长 31。根据国家统计局数据， 17年国内电池产量 约 95GW，较 16年增长 18GW。 PERC电池逐步取代 BSF电池，成为市场主流选择。 根据 2017年中国光伏产业发展 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 路线图统计， 17年国内 PERC电池产量占比已经达到 15，预计在 2018年市占率达 到 35，从 19年开始， PERC电池占比将超过 BSF电池，达到 52.2，到 2022年占比 将达到 64。 图 3 全球太阳能电池产能及增速 图 4 中国 各类电池片 产量 占比及预测 数据来源国家能源局，广发证券发展研究中心 数据来源 中国光伏产业发展路线图（ 2017年版），广发证券 发展研究中心 图 5 全球 PERC及非 PERC电池产能预测 图 6 全球 PERC电池产能及装机量预测 数据来源 EnergyTrend，广发证券发展研究中心 数据来源 EnergyTrend，广发证券发展研究中心 根据 EnergyTrend统计及预测， 2017年全球 PERC电池产能达到 42.4GW，到 2021 年， PERC电池产能将扩张到 61.6GW，四年内增长幅度达 19.1GW。同时， PERC 装机量也将有较大幅度提升，从 2017年内地 15.5GW增长到 2021年的 53.6GW，年 均复合增长率达 37。 从 2017-2018年公司扩产计划来看， PERC电池为最主要的扩产方向。 我们统计了 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 100 120 140 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 全球太阳能电池产能（ GW） 产能增速（右） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2017 2018E 2019E 2020E 2021E 2022E 其他 N-PERT 背接触 异质结 PERC BSF 83.5 77.4 80.1 92.3 102.7 42.4 65.4 76.1 72.1 61.6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2017 2018E 2019E 2020E 2021E 非 PERC电池产能（ GW） PERC电池产能（ GW） 42.4 65.4 76.1 72.1 61.6 15.5 29.3 34.7 45.3 53.6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2017 2018E 2019E 2020E 2021E PERC电池产能（ GW） PERC装机量（ GW） PERC BSF 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 光伏电池生产公司在 2018年及以后投产的电池扩产计划，在近 93GW的晶硅电池产 能扩张中， PERC电池产能达 66.29GW，占比 71.43，预计未来 2-3年 全部投产 后， PERC产能将会出现大幅增长。从龙头企业的扩产计划来看，隆基乐叶年产 5GW单晶电池项目，通威股份在成都和合肥正在建立和计划建立的 10GW高效晶硅 电池项目均采用 PERC技术。此外，浙江爱旭 8GW高效电池项目、平煤 隆基 4GW 高效单晶电池片项目都是采用 PERC技术 ， PERC成为市场的主流选择。 表 1 太阳能晶硅电池扩产项目统计 （ GW） 公司 项目名称 PERC IBC HDT HJT 其他 合计 隆基股份 宁夏乐叶年产 5GW 高效单晶电池项目 5.00 5.00 印度安得拉邦年产 1GW 单晶高效电池项目 1.00 1.00 通威股份 成都年产 10GW 高效晶硅电池生产项目 9.00 1.00 10.0 合肥太阳能 10GW 高效晶硅电池片项目 10.0 10.0 协鑫集成 年产 250MW 超高效异质结光伏电池项目 0.25 0.25 南通苏民新能源 年产 5GW 高效 PERC 电池项目 5.00 5.00 阿特斯 年产 3GW 太阳能高效光伏电池项目 3.00 3.00 福建钜能电力 年产 5GWHDT 高效太阳能电池项目 5.00 5.00 顺风光电 年产 1.5GW 的高效太阳能电池项目 1.50 1.50 晶澳太阳能 年产 1GW 太阳能电池片项目 1.00 1.00 中来股份 年产 1.5GW N 型单晶双面 TOPCon 电池项目 1.50 1.50 年产 10GW N 型单晶 IBC 与双面太阳能电池 10.0 10.0 国家电投集团 年产 200 兆瓦 N型 IBC 电池及组件项目 0.20 0.20 爱康科技 年产 5GW 高效异质结晶硅光伏电池项目 5.00 5.00 江西展宇新能源 年产 1.5GW 高效太阳能电池片 1.50 1.50 年产 1GW 太阳能电池片建设项目 0.40 0.60 1.00 其他 36.39 0.00 0.00 0.00 1.00 0.47 37.86 总计（ GW） 92.81 66.29 10.2 5.00 1.50 6.25 3.57 92.81 数据来源各公司公告、北极星太阳能光伏网等 ， 广发证券发展研究中心 1.3 低成本 高效率， PERC 工艺 成为首选 PERC电池效率提升明显，效率记录持续刷新突破。 随着市场的需求升级和行业的压 力，单晶硅片和硅料成本下降， P-PERC取代传统 电池 ，其成本更低，性能更好，被 市场广泛接受，是一种主流的高效电池， 兼容现有产线，效率提升明显。 根据 CPIA 数据， PERC电池生产在仅需原有产线上增加钝化膜和激光开孔两个环节， 单晶效率 提升即 可提升 0.8-1，多晶效率可提升 0.5-0.8，且可结合其他工艺带来更大效 率提升 。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 图 7 2018年市场主流晶硅太阳能电池效率水平 图 8 2018年市场 主流晶硅太阳能组件功率水平 （ W） 数据来源 solarbe，广发证券发展研究中心 数据来源 solarbe，广发证券发展研究中心 在目前主流的晶硅电池中，单晶 PERC电池效率占据绝对优势。 根据索比光伏网统 计，目前单晶 PERC电池的量产效率为 21.3，而常规单晶电池量产效率在 20左 右，提升 1.3个 pct。同时单晶 PERC电池组件功率也提升明显。 72片单晶 PERC组 件功率能达到 360W，一举提升 20W，从而大幅降低光伏系统度电成本。 图 9 PERC电池持续刷新记录 （ ） 数据来源 TaiyangNews，广发证券发展研究中心 成本压缩与效率升级，双核优势推动 PERC产业化进程。 相比于其他高效电池， PERC 电池生产线可直接在常规 BSF电池生产线上进行升级，仅需增加两套设备，成本大 大缩减。此外，近年来 隆基、晶科等国内主要电池生产商持续刷新 PERC电池效率的 世界记录。从 2017年开始，隆基的 PERC电池效率达到 22.71， 2017年内底晶科将 记录刷新到 23.45， 2018年 5月，晶科 PERC效率一举突破到 23.95。随着 PERC 电池效率不断刷新记录， N型 PERT电池和 HIT电池市场份额受到挤压，根据 EnergyTrend测算， N型高效电池的转换效率至少需要超过 PERC电池 1，才能在市 18.8 19.1 19.3 19.6 20.3 20.1 21.3 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 270 275 280 285 285 300325 330 335 340 340 360 0 50 100 150 200 250 300 350 400 60片组件 72片组件 21.40 21.70 22.13 22.61 22.71 22.78 23.26 23.45 23.60 23.95 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 天合光能 SolarWorld 天合光能 天合光能 隆基 晶科 隆基 晶科 隆基 晶科 1-Nov-14 1-Jul-15 1-Dec-15 16-Dec-16 17-Oct-17 25-Oct-17 27-Oct-17 8-Nov-17 28-Feb-18 11-May-18 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 场上保持竞争力。这意味着 N型电池效率需要达到 25，对于目前的技术来说仍然存 在不少障碍。未来 3-5年单晶 PERC电池仍然具有较大市场空间， N型高效电池的产 业化进程或将推迟。 产业化 主流 光伏 电池技术发展的黄金法则成本第一，效率第二。 对比 PERC高效技术路线， 如何大幅降成本是 HJT发展的主要问 题。 异质结技术拥有 高达 25.6的最高转换效率与 可量产 性 ，未能实现大规模应用的主要原因是成本 太 高 。根据光伏前沿介绍，生产 HJT电池的高成本来自于多个方面（ 1）需购买高成 本的真空设备，一条 100MW的 HJT技术路线电池生产线， PECVDRPD设备投资需 花费一亿元。（ 2）真空设备无法实现单多晶兼容，需要重新购买配套设备。（ 3）需 使用 N型硅片，成本上较 P型硅片高 5-8。（ 4）银浆用量为传统 3-4倍， ITO与 IWO 为贵金属，成本较高。 IBC电池 P-N结和电极全部在背面，完全消除了前表面栅线的遮光，量产平均效率可 达 23。但 IBC电池对硅片质量要求高，且制程相对复杂，因此成本高昂。 IBC电池 成本是普通电池成本的 2倍左右，这制约了 IBC电池的大规模应用。 和高效 IBC、 HJT、 Topcon等技术相比， PERC电池产业化效率接近，但具有更好 的成本优势。 根据中来股份公告 ，单晶 PERC电池片的量产效率大约在 21.3左右， 国家电投 200MW的 IBC电池投产计划显示， IBC电池片量产效率 能够达到 23。 此外， 根据光伏变迁报道， HJT的平均转换效率在 22左右。总体 来看， 产业化效率较为接 近。但从成本来看， PERC单晶组件的成本约为 0.27美元 /W，但 HJT电池的组件 成本 高达 0.6-0.7美元 /W左右。根据国家电投 200MW的 IBC电池项目的公告显示， IBC组 件的量产成本约为 0.34美元 /W。总体来看， PERC电池具备明显的成本优势。 此外， 目前常规 多晶 、单晶 BSF电池片的量产效率 分别 在 18.8、 20.1左右，价格 分别为 0.95元 /W和 1元 /W。而单晶 PERC电池片的 转换效率能够达到 21.3，电池片 价格仅为 1.1元 /W，相对常规单晶 BSF电池仅增长 0.1元 /W。与之相比，尽管 TopCon 电池片的转换效率较高，可达到 22.8左右，但其价格提升更加明显， 根据中来股份 的募投项目公告显示，其即将量产的 TopCon电池预计定价 1.77元 /W，增长约 0.8元 /W。 图 10 各类电池量产效率与组件成本对比 数据来源 Pvinsight，光伏 公司新闻 、公告整理 ， 广发证券发展研究中 心 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 5 10 15 20 25 Poly BSF 多晶 PERC 单晶 PERC HJT IBC 电池片量产效率 组件成本（ /W（右） 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 11 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 二、 光伏电池 工艺变化和 工艺 设备 需求 弹性 测算 2.1 高效晶硅电池 工艺 介绍 对比高效晶硅电池的工艺流程， PERC电池的优势在于工艺较为简单，且可在常规晶 硅电池生产线上直接进行升级改造。 与 常规单晶电池工艺相比， PERC电池制造仅增 加两道额外 工序 ，即沉积背面钝化叠层和背面钝化层激光开槽， 此外， 基于化学湿 式蚀刻的 单面蚀刻和边缘隔离也需要 针对背面抛光略微调整 ， 整个过程可直接在常 规电池生产线上进行改进升级。 图 11 PERC电池工艺流程 数据来源 TaiyangNews，广发证券发展研究中心 与 PERC的简单工艺和低成本相比， N-PERT工艺并 不 复杂， 但问题在于 扩散过程 中需要硼扩， 增加 额外设备 离子注入机。 而 离子注入机成本较高，维护、材料成本 都较高。 图 12 HIT、 IBC电池工艺流程 数据来源 TaiyangNews，广发证券发展研究中心 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 12 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 对比其他高效太阳能电池的工艺特点， HIT电池的优势在于超高的转换效率，低制程 温度以及可向薄型化发展。但同样地， HIT电池的生产成本也是其难以大规模量产的 主要原因。异质结电池实现低成本量产的途径在于设备国产化，提高产能和良品率， 使用廉价晶硅材料等。 IBC电池将正负两极金属接触均移到电池片背面，从工艺制程来看， IBC电池的工艺 流程比传统晶硅电池复杂很多。 IBC电池有两个关键工艺一是利用局部掺杂法和两 步单独的扩散过程 在 电池背面形成交叉排列的 P区和 N区和金属化接触。二是丝网 印刷的对准精度和印刷重复性问题。因此， IBC电池对工艺和硅片的要求非常高，成 本高昂。根据索比光伏网报道， IBC电池成本是普通电池成本的 2倍左右，高昂的 成 本制约了 IBC电池的产业化应用。 2.2 重点设备的工艺梳理 钝化膜沉积设备和开槽设备（可采用激光或者化学刻蚀方法）是需要在传统电池产 线上额外增加的加工设备。 另外，对于较少应用的激光边缘隔离处理工艺生产线， 需要增加一个化学湿式工作台进行背面抛光。 根据隆基乐叶公告， 5GW单晶 PERC 电池生产线需要采购 41台背钝化设备， 29台激光开槽设备。据此计算，单位 GW单晶 PERC高效电池需额外采购的设备为约 8台钝化设备和 6台激光开槽设备，对应设备 投资额分别约为 1亿元和 1700万元。 图 13 PERC电池生产环节及对应设备 数据来源捷佳伟创招股书，广发证券发展研究中心 根据隆基乐叶宁夏年产 5GW高效单晶 PERC电池募投项目说明， 设备工具购置费用 占总投资占比的 81， 自动化设备、 PECVD、背钝化设备、印刷设备分别占比总设 备 工具购置费用 的 22， 9， 22和 12，是 PERC电池生产线项目的关键设备。根 据公告，目前 PERC电池所用管式 PECVD已经国产化，单价仅为 426万元 /台。背钝 化和印刷线设备价格最高，分别为 1300万元 /台和 1200万元 /台。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 13 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 表 2 年产 5GW高效单晶 PERC电池主要设备价值量 设备名称 数量（台 /套） 单价（万元） 金额（万元） 国外公司 国内公司 制绒 24 700 16,800 德国 Schmid、 Rena 捷佳伟创、江苏尚能、苏州聚晶、北方华创 扩散 37 300 11,100 荷兰 Tempress、德国 Centrotherm 捷佳伟创、北方华创、中电科 48 所、青岛 赛瑞达 激光掺杂 27 300 8,100 德国罗芬 AMAT 帝尔激光、雷射激光、迈为股份 激光开槽 29 300 8,700 刻蚀 27 280 7,560 德国 Schmid、 Rena 捷佳伟创、北方华创 退火 37 300 11,100 背钝化 41 1,300 53,300 Meyer Burger 德国 Centrotherm Solay Tec、 Levitech 捷佳伟创、北方华创、中电科 48 所、江苏 微导、理想能源 管式 PECVD 54 426 22,998 印刷线 24 1,200 28,800 应用材料旗下 Baccini 迈为股份、 东莞科隆威 烧结炉 24 300 7,200 工艺主设备 小计 335 / 176,538 自动化设备 424 / 54120 德国 MANZ、 JRT 捷佳伟创、罗博特科、无锡先导、无锡江松 数据来源隆基股份公告，广发证券发展研究中心 图 14 隆基乐叶年产 5GWPERC电池投资结构 图 15 隆基股份年产 5GWPERC电池设备 费用结构 数据来源隆基股份公告，广发证券发展研究中心 数据来源 隆基股份公告，广发证券发展研究中心 PECVD镀膜技术发展助力转换效率提升 根据索比光伏网测算，光在硅表面的发射损失率高达 35，减反射膜可以极大提高 电池片对太阳光的利用率，提高光生电流密度，进而提高转换效率。同时膜中的氢 对于电池片表面的钝化降低了发射结的表面复合速率，减小了暗电流，提升了开路 电压，提高了光电转换效率。 PECVD系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激 发器的系列发生器。镀膜技术是整个光伏行业比较重视的技术，太阳能电池的效率 设备工具购 置费用 81 安装工程费 用 2 建设其他费 用 0 流动资金 17 制绒 7 扩散 4 激光掺杂 3 刻蚀 3 退火 4 背钝化 22 管式 PECVD 9 激光开槽 4 印刷线 12 烧结炉 3 自动化设备 22 其他 7 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 14 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 提升可以通过镀膜技术的提升来实现 。 图 16 PECVD工艺流程及影响因素 数据来源 北极星太阳能光伏网 ，广发证券发展研究中心 生产 PERC电池的技术关键是背部氧化铝钝化膜的沉积。 钝化可以通过两种互补的 方法完成，一是通过大幅削减某一电极载流子到达表层，即场效应钝化，而是通过 饱和悬空键来弱化介面电子态，即化学钝化。由于具有优秀的抗反射性，氮化硅成 为了常规电池正面的首选钝化材料。而有关背面钝化， BSF电池是将金属铝在烧结 过程中与硅结合形成 P型区，作为背电场 ，常规光伏电池忽略了电池背面的化学钝 化效应。 图 17 晶硅太阳能电池的钝化 数据来源 TaiyangNews，广发证券发展研究中心 氧化铝是背钝化的首选材料， 由于其沉积后稳定性高，场效应钝化质量和化学钝化 质量均位于前列，是目前制备 PERC电池的主要背钝化材料。量产适用的沉积工艺包 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 15 / 32 [Table_PageText] 行业专题研究 |机械设备 括等离子体增强化学气相 沉积 （ PECVD）、原子层沉积（ ALD）、 APCVD、溅射等。 PECVD对 PERC处理的优势在于，同一设备中可完成沉积氧化铝和封盖氮化硅二合 一 ，并且沉积速率高 ，产能高， 不会出现很多饶度。设备自动化、成熟度高 。 目前 PERC电池的氧化铝沉积技术主要使用 PECVD系统。 目前 PECVD的设备的最先进技 术主要由 Meyer Burger提供，其研发的新产品可以三合一完成背面钝化叠层沉积及 正面发射极钝化膜沉积， 并且硅片吞吐量最大，达 6000片 /小时。 ALD的优势在于 氧化铝膜是在原子层级上一层一层生成的，从而具有很好的阶梯覆 盖性， 沉积膜质好。 这种沉积方法对工艺温度的要求较低，温度在 100-350℃ 之间即 可。不足之处在于， ALD方法的沉积率较低，速率较低，且只能进行 独立 钝化膜制备， 而 PECVD设备可集背面钝化与正面发射极钝化于一身。 表 3 背钝化设备工艺特点比较 背钝化 设备 氧化铝膜 厚（ nm TMA 消耗 量（ mg/片） 氮化硅覆 膜功能 氮化硅覆膜 厚度（ nm 沉 积 速 率 （ nm/min） 设备特点及应用 代表厂家 平板 PECVD 15-45 9-10 有 100-120 40-100 钝化膜生长及氮化硅覆膜集成一体，设 备及工艺相对稳定，市场主流设备， PMI 时间长，国产设备基础较弱 Meyer Burger 管式 PECVD 15-45 9-10 有 100-120 28 膜质较好，有增加氧化硅提升钝化效果 潜力，少量试产，损伤及绕镀现象待检 验，国产设备基础好 Centrotherm 丰盛装备 捷佳伟创 ALD 5-10 2-2.3 无 100-120 2 低湿沉积，速度慢，膜质好，有多家量产 设备，只有独立钝化膜制备功能，稳定性 待检验 Levitech/SolayTec 理想能源 /江苏微导 NCO APCVD 15-25 15 无 100-120 - 最早期方案，目前少有 Schmid 数据来源 CPIA，广发证券发展研究中心 表 4 PECVD氧化铝沉积设备一览 厂商 PECVD 类型 原理 硅片传 输方向 在线嵌 入式 非真空 沉积 无环绕沉 积现象 二合一 沉积 三合一 沉积 最大吞 吐量 设备开机 保障率 Centrotherm 直接等离子 LF-等离子 垂直 NO NO YES YES NO 4800 97 Meyer Burger 远程等离子 线性兆瓦级等离子 水平