20200922-开源证券-电气设备行业深度报告：创新驱动未来，异质结引领光伏技术发展

电气设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 25 电气设备 2020年09月22日 投资评级看好（维持） 行业走势图 数据来源贝格数据 新能源行业投资策略-新能源，新机 会-2020.9.17 行业周报-长期预期提升，景气度加 速向上-2020.9.13 行业深度报告-特斯拉系列专题报 告（四）复盘苹果供应链发展历程， 探寻特斯拉供应链长期成长标的- 2020.9.10 创新驱动未来，异质结引领光伏技术发展 行业深度报告 刘强（分析师） 李若飞（分析师） liuqiangkysec.cn 证书编号S0790520010001 liruofeikysec.cn 证书编号S0790520050004 ⚫ 技术特点决定异质结或是光伏产业未来发展的主方向，降本将推动量产落地 异质结的高潜力和高性能决定了未来光伏技术地位，各环节成本降低将推动异质 结电池技术更快量产落地。异质结电池实验室最高效率已达26.7，国内企业中 试量产效率已接近24（2019年底主流PERC电池效率为22.5），并且异质结 电池量产效率还在进一步提升。异质结电池技术降本路线清晰，设备方面国产化 后单位 GW 设备投资有望从 10 亿元左右下降到 6 亿元甚至更低，同时辅材银 浆、靶材等方面也具有很大降本空间。从产品方面异质结相对于PERC在转换效 率和光衰减方面具有优势，因此享有一定溢价。所以随着成本降低，产业有望逐 步进入渗透率快速提升临界点。 ⚫ 高效率、低衰减、低温度系数是异质结电池的独特优势 异质结电池的产品特点主要体现在高效率、低衰减、低温度系数。转换效率方面 目前试验数据相对于PERC可以提升约1.5pct。同时由于不存在硼氧复合对，异 质结几乎不存在光致衰减问题。在温度系数方面，异质结电池温度系数仅为- 0.25，为常规单晶电池一半。光伏组件的使用时间长达 20-25 年，异质结电池 的优势将通过组件寿命进一步放大。转换效率提升可以制造更大功率的组件，而 大功率组件可以有效降低 BOS 成本，并摊薄电站的单位建设成本。在新的组件 设计理念与大尺寸硅片应用的背景下，当采用异质结电池替代PERC电池时，组 件功率将进一步放大，异质结电池在效率等方面的优势会被进一步放大。而低衰 减特性使得异质结电池在全生命周期内可以生产更多的电量，由此摊薄LCOE成 本。 ⚫ 异质结在设备及核心工艺方面均有成本降低的空间 异质结电池工艺为清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积以及丝网印刷，核 心是非晶硅薄膜沉积与TCO 薄膜沉积。在清洗制绒环节，新型的臭氧法不仅溶 剂的消耗更少，最终的电池效率也会提升。在非晶硅薄膜沉积方面，设备的国产 化将大幅降低生产成本。TCO薄膜沉积方面，设备、靶材国产化都将助力异质结 生产成本降低。在丝网印刷方面，多主栅技术可有效降低银浆消耗，银浆的国产 化则可进一步降低银浆价格，从而降低生产成本。 ⚫ 产业即将达到渗透率快速提升临界点，各企业纷纷加码投资异质结 随着异质结成本逐步降低，产业有望逐步达到渗透率快速提升临界点。从 2019 年开始，各企业对于异质结电池的研发及投资明显加速。据我们从公司公告中整 理得到的信息，2019年开始，电池环节规划产能达16GW以上，其中既有通威 股份、东方日升、爱康等传统光伏企业，也有山煤国际等新进企业。在设备方面， 捷佳伟创、迈为股份、金辰股份等企业也积极投入设备研发工作。银浆等耗材的 国产化工作也取得了一定进展。异质结电池越来越具有量产的产业条件。受益标 的为捷佳伟创、迈为股份、通威股份、东方日升、山煤国际。 风险提示新技术发展不及预期、疫情等导致需求低于预期、光伏市场竞争加剧。 -15 0 15 31 46 62 2019-09 2020-01 2020-05 电气设备 沪深300 相关研究报告 开 源 证 券 证 券 研 究 报 告 行 业 深 度 报 告 行 业 研 究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 25 目 录 1、 HIT具有高性能高潜力，或是下一代主流光伏电池技术 . 4 1.1、 异质结电池技术高速发展，量产效率领先，更具产业化优势 4 1.2、 异质结电池工艺流程简洁，拥有更高开路电压 6 1.3、 低温度系数、无光衰为异质结电池带来长期发电优势 8 1.4、 大硅片时代异质结电池效率的优势将在组件端进一步放大 9 2、 工艺优化路径明确，设备、耗材国产化为量产做准备 . 9 2.1、 清洗制绒从借鉴半导体RCA工艺到新型臭氧工艺 . 10 2.2、 非晶硅薄膜沉积主流的PECVD与性能优异的Cat-CVD 10 2.3、 TCO薄膜沉积主流工艺为PVD，靶材还有改善空间 11 2.4、 丝网印刷低温银浆的减量工艺和国产化是趋势 12 3、 异质结高效率享产品溢价，长期降本空间清晰 13 3.1、 异质结相对PERC拥有一定溢价空间 . 13 3.2、 异质结电池降本路径清晰，设备、辅材皆有下降空间 14 3.2.1、 四大工艺环节国产化为主要降本路径 . 14 3.2.2、 薄片化有望降低成本 16 3.2.3、 设备国产化进一步拉低成本 17 4、 异质结处于大规模产业化前夜，降本增效是核心驱动力 . 18 4.1、 降本增效路径明确 . 18 4.2、 异质结投资持续加码 . 18 5、 异质结技术受益标的 19 5.1、 捷佳伟创电池片设备龙头，持续受益光伏产业技术发展 19 5.2、 迈为股份丝网印刷设备翘楚，多点开花成长加速 20 5.3、 通威股份硅料电池双环节龙头，积极布局异质结技术 20 5.4、 山煤国际煤炭企业转型发展，10GW异质结助力弯道超车 21 5.5、 东方日升持续加码异质结，MBB助力异质结降低成本，结合BIPV前景更加广阔 . 21 5.6、 受益标的盈利预测 . 22 6、 风险提示 23 图表目录 图1 PERC因其性价比高于BSF普通电池，市场占有率快速提升 4 图2 PERC电池进入成熟期，异质结电池处于导入期与成长期的临界区域 . 4 图3 异质结电池实验室最高效率20年来快速增长，反超单晶硅单池并且潜力更大 5 图4 异质结电池效率优势逐年凸显 . 6 图5 异质结电池是结构对称的双面电池 . 7 图6 异质结电池制造工艺简短仅四个主要环节 . 7 图7 PERC电池“钝化开槽”工艺降低了载流子复合同时增加了横向运输损耗 . 7 图8 异质结电池同时结合了ITO薄膜和a-SiH薄膜的优势，获得更高开路电压 . 8 图9 HIT电池温度系数更低 8 图10 异质结电池核心工艺在于非晶硅薄膜沉积和TCO薄膜沉积 9 图11 异质结电池主流清洗制绒为传统RCA法，新兴方法为臭氧法 10 图12 Cat-CVD下，界面相比PECVD更加清晰 11 rQoOrOqPoQnMpPrMpQ8OaOaQmOmMpNqQlOnNyRlOpNsNbRoPrNuOpPqMMYnPnQ 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 25 图13 Cat-CVD的Ta 丝重复使用次数有限更换成本高 . 11 图14 银浆成本是异质结电池非硅成本中最重要的部分 12 图15 预计多主栅技术的推广将有效降低异质结电池的银浆消耗 13 图16 厚度150μm的PERC电池具有较好平整度 16 图17 厚度110μm的PERC出现严重的翘曲及失效现象 16 表1 异质结电池量产效率比PERC高，同时工序少、技术难度、成本相对IBC技术更低 . 6 表2 异质结使得提升组件功率进而降低BOS成本 14 表3 同等LCOE水平下异质结拥有一定溢价空间 . 14 表4 清洗制绒环节有望国产化添加剂降低成本 . 15 表5 非晶硅沉积降本空间较小 . 15 表6 TCO靶材降本空间较大 15 表7 MBB、SWCT等新型丝网印刷技术可有效降低银浆用量 . 16 表8 细线化和薄片化可有效降低成本 . 16 表9 东方日升2.5GW异质结电池设备投资额为10亿元/GW 17 表10 小批量产能的投产证明了异质结电池效率高、良率高，设备国产化稳步推进中 19 表11 随着设备国产化推进等因素推动成本降低，组件技术近一年来异质结电池产能投资明显加速 19 表12 受益标的盈利预测 . 22 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 25 1、 HIT具有高性能高潜力，或是下一代主流光伏电池技术 1.1、 异质结电池技术高速发展，量产效率领先，更具产业化优势 光伏行业不断发展，每次重大技术更迭都蕴藏新的机会。我国光伏行业经过10余年 的发展，成本不断下降，从依赖补贴成长逐步进入平价时代。成本下降的背后是不同 技术路线的竞争与更迭。复盘光伏行业成长历史，我们可以发现无论是晶硅路线取 代薄膜路线成为主流，还是单晶硅片取代多晶硅片成为主流，最重要的原因是新技 术的成本快速下降、性价比的快速提升。技术路线更迭的同时，主张不同技术路线的 企业也面临着不同命运，引领新技术的企业成为新的光伏行业龙头。异质结技术过 去由于设备昂贵等原因性价比不高未能成为主流的电池技术，但近年来在国内光伏 企业和设备企业的共同努力下，异质结电池的成本不断下降、效率稳步提升，性价比 进一步提升。我们认为异质结电池技术目前正处于大规模应用的前夜。 PERC电池进入成熟期，异质结电池处于导入期与成长期的临界区域。S型增长曲线 最初是生物学中描述生物种群从发展到衰退的过程，后来经济学的研究者们发现行 业中新技术的发展也符合这一增长曲线。在导入量产前，会有大量和长期的基础研 究和实验研究。经过长时间的技术积累、设备研发，企业界开始尝试应用新技术，但 最初由于设备依旧处于优化期、产业人士缺乏等原因，新技术的应用推广十分缓慢， 这便是导入期。当新技术生产的产品性价比超越原来的主流产品时，新技术会进入 快速推广阶段，也就是成长期。新技术的发展有其一定瓶颈，这一时期也称之为成熟 期。任何技术都不可避免地被更优的新技术取代，最后进入衰退期。从 PERC 技术 取代 BSF 电池技术就符合这一增长规律。目前，PERC 技术虽然还有提升空间，但 是瓶颈也开始显现，其正进入成熟期。与此同时，异质结技术经历了长期的基础理论 与实验研究，近年来也有不少企业开始量产化的准备，其量产效率和性价比越来越 高。我们认为异质结技术很可能正处于导入期和成长期的临界区域，未来成长可期。 图1PERC 因其性价比高于 BSF 普通电池，市场占 有率快速提升 图2PERC电池进入成熟期，异质结电池处于导入期 与成长期的临界区域 数据来源CPIA、开源证券研究所 资料来源开源证券研究所 近年来异质结转换效率突飞猛进，逐步成为光伏行业关注焦点。异质结电池技术最 早于 1974 年由三洋提出，1990 年三洋将本征非晶硅以薄膜形态呈现在异质结电池 0 10 20 30 40 50 60 70 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 PERC市场占有率 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 25 中，并将电池效率提升至15％。以美国NERL的光伏电池实验室的转换效率数据作 为参照口径，近 20年来，单晶硅电池最高效率提升缓慢，而异质结电池最高效率在 快速提高，并在 2013 年超越单晶硅电池，2016 年纯异质结电池的最高效率已达到 26.7，早已超过单晶硅电池最高效率。 图3异质结电池实验室最高效率20年来快速增长，反超单晶硅单池并且潜力更大 资料来源NERL、开源证券研究所 更高的效率以及较少的工序使得异质结未来更加适合产业化。目前的主流电池技术 中，PERC 技术与传统 BSF 技术相比仅增加了氧化铝背钝化和激光开槽两道工艺， 即利用场钝化削弱了BSF背面直接与Si接触带来的载流子复合严重的问题，Voc（开 路电压）的极限从 685mV 提升为 690mV，效率提升 1以上，而增加的投资在 1-2 亿元/GW，性价比的提升是 PERC 成为当前主流技术的重要原因。但 PERC 电池背 钝化的 Al2O3/SiNx 均为介质绝缘膜，需要激光开孔，载流子需要二维运输才能被金 属电极收集，这样的工艺造成了横向电阻输运损耗，Voc 难以突破 700mV，这也导 致了电池效率难以有更高的突破。HIT则使用非晶硅薄膜作为钝化材料，实现载流子 的一维运输，同时减少了少子向金属接触区域迁移导致的复合损失，Voc 可提升至 730mV，电池效率提升空间更大。同时，异质结电池与 IBC 电池相比，成本相对更 低、工序极其简单、设备成本相对更低，在当前环境下更具备产业化的优势。 技术原理决定更广阔的效率提升空间。由于异质结电池采用薄膜沉积工艺，未来还 有同 IBC 电池和钙钛矿电池结合的可能，目前看来最高效率可逼近晶硅理论上最高 光电转换效率 29％，效率提升路径比较明确。效率是光伏电池性能最重要的部分之 一，更高的效率天花板和更明确的效率提升路径决定了异质结电池是未来的重要方 向。在高效电池中，异质结成本相对较低且降本路径更明确，无衰减以及低温度系数 等优越特性更是使在其在可预见的未来十分有可能成为主流电池技术。 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 25 表1异质结电池量产效率比PERC高，同时工序少、技术难度、成本相对IBC技术更低 电池类型 P-Mono PERC N-PERT N-TOPCon HIT IBC 现电池片量产效 率 21.5 – 22.5 21.5-21.7 22.5-23 22.5-23.8 23.5-24.5 现有产能 约 63GW 约 2.1GW 约2GW 约 3.8GW 约 1.5GW 目前主要量产企 业 主流电池片厂商 中来、林洋 LG、REC、中来 Panasonic、上澎、 晋能、中智、钧 石、通威 SunPower、LG、黄 河水电 优点 性价比高 可从现有产线升级 有机会从现有新产线升级 工序少 效率高 量产性 非常成熟 已可量产 少量量产 已可量产 少量量产 技术难度 容易 较容易 难度很高 难度高 难度极高 工序 少 较少 多 最少 非常多 设备投资 少 设备投资较少 设备仍贵 设备仍贵 非常高 与现有产线 兼容 性 已有许多产能 可用现有设备升级 有机会由新产线升 级 完全不兼容 几乎不兼容 目前问题 后续提效路线 不明朗 与双面P-PERC相比没有性价比优势 量产难度高，效率 提升空间可能略低 于 HIT 与现有设备不兼 容，设备投资成本 高。 难度高、成本也远 高于前述技术。 资料来源PVinfoLink、开源证券研究所 图4异质结电池效率优势逐年凸显 数据来源CPIA、开源证券研究所 1.2、 异质结电池工艺流程简洁，拥有更高开路电压 异质结的工艺流程更为简洁，独特工艺是非晶硅薄膜沉积和TCO膜沉积。异质结电 池全称为本征薄膜异质结电池（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer），又称HIT、 HJT 或 SHJ 电池。其工艺流程十分简洁，主要是清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO 膜沉积以及丝网印刷四道工序。与需要 10 余项流程的 PERC以及 TOPCon 相比， HJT 工艺流程相当简洁。而且其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺， HJT独特的工艺在于非晶硅薄膜沉积以及TCO膜沉积。 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 2019 2020 E 2021 E 2022 E 2023 E 2025 E BSF P型多晶黑硅电池 PERC P型多晶黑硅电池 PERC P型铸锭单晶电池 PERC P型单晶电池 N-PERT/TOPCon 电池 异质结电池 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 25 图5异质结电池是结构对称的双面电池 图6异质结电池制造工艺简短仅四个主要环节 资料来源太阳电池基础与应用、开源证券研究所 资料来源新型太阳电池材料、器件、应用、开源证券研究所 从技术原理来看，HIT 拥有更低的载流子复合速率和更低的接触阻抗造就了更高的 开路电压。获得更高开路电压的两个重要条件是避免少数载流子与多数载流子发生 复合，同时还要降低电阻促进多数载流子更有效运输。PERC技术由于其不可避免的 开槽工艺造成了多子横向输运损耗，同时在开槽处金属极与Si局域接触仍然有较高 的复合。而ITO薄膜（氧化铟锡薄膜，TCO薄膜中性能最好的材料）的特性是载流 子复合速率高，但其接触电阻率低，而非晶硅薄膜（a-SiH）的特性是载流子复合速 率低，但接触电阻率高。 异质结电池中薄膜沉积的顺序是非晶硅薄膜偏中间而ITO在最外层，这一顺序决定 了异质结电池完美地结合了两者的优点。具体而言，非晶硅薄膜在偏中间位置，当光 照到电池内时，光生伏特效应下产生了电子-空穴对，在 P-N 结内建电场的作用下， 电子向N区定向移动，空穴则向P区。以P区为例，这个过程中，在P区靠近内建 电场处，由于本征激发的电子（P区的少子）受内建电场作用可能往N区移动，P区 的电子和来自向 P 区定向移动的空穴就可能互相靠近发生复合。在异质结电池中， 可能发生复合的区域则沉积了非晶硅薄膜（a-SiH），低载流子复合率的优势就发挥 出来了，同时由于在内部并没有与金属极接触，高接触电阻的劣势并没有显现。光生 伏特产生的电流导出到金属电极则经过ITO薄膜，此时ITO的低接触电阻优势发挥 出来。因此，异质结电池拥有更高的转化效率。 图7PERC电池“钝化开槽”工艺降低了载流子复合同时增加了横向运输损耗 资料来源太阳电池基础与应用、开源证券研究所 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 25 图8异质结电池同时结合了ITO薄膜和a-SiH薄膜的优势，获得更高开路电压 资料来源黄河水电光伏技术资讯、开源证券研究所 1.3、 低温度系数、无光衰为异质结电池带来长期发电优势 功率温度系数和光衰问题是电池的重大问题。光伏电池的开路电压对转化效率有重 要影响，在实际使用过程中，电池的效率不会一直保持最佳状态。两个重要的因素是 功率温度系数和光衰的问题。光伏组件在夏天的发电量更低就是因为功率温度系数 为负，而光伏组件的光衰问题则会导致每年发电量的递减问题。夏季光伏组件表面 可达到 60℃与标准环境相差 35℃，而组件的预期寿命长达 25 年，因此这两个参数 的差异在长期中将会放大，对光伏电站的收益将产生影响。根据梅耶博格的测算，即 使电池效率同为22，异质结电池相比PERC电池的发电量也可高出12。 功率温度系数更低带来更多发电增益。通常情况下，电池片温度每升高1℃，常规单 晶电池的温度系数为-0.42，PERC电池-0.37，PERC有所改善但幅度并不大。异 质结电池的温度系数仅为-0.25。异质结电池本身的效率就更高，功率更高，而因高 温的功率损失却更低，优势更为突出。当考虑到光伏组件全生命周期时，发电增益的 优势更为明显。 图9HIT电池温度系数更低 数据来源前瞻产业研究院、开源证券研究所 异质结电池采用N型硅片无衰减问题。硅原子的价电子个位数为４，当掺杂价电子 个数为５的杂质元素（磷）时形成N型硅片，当掺杂价电子个数为３的杂质元素（硼、 镓）时形成P型硅片。PERC电池采用P型硅片，传统工艺为掺硼形成，新工艺为掺 镓形成。掺硼的工艺会导致形成硼氧复合体BO-LID进而引起光衰现象，甚至PERC -0.50 -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 HIT 常规单晶 常规多晶 单晶Perc 黑硅多晶 N-pert IBC 温度系数 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 9 / 25 单晶电池的首年衰减比光电转化效率相对较低的多晶电池还高出0.5。而由于N型 硅片掺磷，不存在硼氧复合体，由此导致的光衰几乎可以忽略。 1.4、 大硅片时代异质结电池效率的优势将在组件端进一步放大 大硅片时代将在组件端放大异质结电池效率的优势。2019年6月隆基股份发布了M6 （166mm）硅片，2019年8月中环股份发布了M12（210mm）硅片，新一轮的硅片 规格标准的变化启动。2020 年 6 月隆基股份、晶澳科技、晶科能源等企业成立 182 联盟，致力于推动182mm硅片的量产化应用，有助于大组件的量产。2020年7月16 日，天合光能发布了最新一版的至尊组件，组件采用 210 硅片制成的 PERC 电池， 版型为 6*10，同时采用了半片低温无损切割、多主栅以及高密度装封等技术，功率 可达600W。其中低温无损切割技术和多主栅技术的推广应用都将有助于未来异质结 电池的应用。此次天合光能的至尊组件在功率上能达到 600W 的新记录主要是由于 210 硅片以及一系列组件端的新技术造就的，其所使用的电池片依旧是目前主流的 PERC电池片。值得注意的是，组件的功率等于组件中有效的电池片面积、太阳辐射 强度以及电池效率之积。因此未来将异质结电池替代 PERC 电池时将造就更大功率 的组件，从而为终端投资者带来更低的单瓦成本和度电成本。 2、 工艺优化路径明确，设备、耗材国产化为量产做准备 薄膜沉积是异质结工艺的核心。异质结电池制造工艺主要是清洗制绒、非晶硅薄膜 沉积、TCO 薄膜沉积和丝网印刷，其中核心工艺是非晶硅薄膜沉积和 TCO 薄膜沉 积。由于高温易使杂质扩散而影响非晶硅薄膜质量，从而影响钝化效果，异质结电池 制造过程采用低温工艺，一般电池制造可能高达800℃，而异质结电池制造一般不超 过200℃。不仅仅是薄膜沉积是低温工艺，丝网印刷也采用低温银浆，这就保证了非 晶硅薄膜的质量。 相对PERC工艺更为简洁和精密，并借鉴半导体工艺。就BSF电池以及在其基础上 改进的 PERC 而言，其工艺流程步骤相对繁琐，但异质结电池的工艺仅四步。异质 结电池更多地借鉴了半导体工艺，在清洗制绒阶段，使用半导体的RCA工艺。由于 需要进行薄膜沉积，异质结电池工艺使用的PECVD和CVD也更为精密，更偏向半 导体工艺。 图10异质结电池核心工艺在于非晶硅薄膜沉积和TCO薄膜沉积 资料来源太阳电池基础与应用、新型太阳电池材料、器件、应用、开源证券研究所 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 25 2.1、 清洗制绒从借鉴半导体RCA工艺到新型臭氧工艺 异质结电池对硅片表面清洁度要求更高，主流清洗工艺为RCA工艺，新兴工艺为臭 氧清洗工艺。硅片经过前期的工序加工后，表面可能受到有机杂质、颗粒、金属离子 等沾污，在制作电池的第一步都是对硅片进行清洗。同时为了增加对光的能量吸收 以及提升钝化效果，在硅片表面腐蚀出金字塔形貌以作为陷光结构也非常重要。异 质结电池要形成高钝化的a-SiH/ｃ-Sin界面，硅面表面清洁度要更高，因此相比BSF 和PERC电池而言，异质结电池对清洗制绒的要求也会更高一些。 清洗主流工艺为RCA法。RCA法最早由美国Radio Corporation of America研发用于 半导体晶圆清洗工艺，该工艺包含 SC1 和 SC2 两个步骤，分别使用 NH4OH、H2O2 和HCl、H2O2。由于NH4OH和H2O2本身的挥发性较强，而 RCA工艺温度高于60℃ 更是加剧了其挥发，从而引起更高的清洗成本。以臭氧为基础的工艺则成为新的关 注点，臭氧去离子水（DIO3）不仅可以更高效地去除有机杂质和金属杂质，同时减少 化学品的消耗，而且不会产生含氮废水。根据德国Fraunhofer研究所，臭氧清洗的异 质结电池转化效率比 RCA 最高可高出绝对值 0.45。臭氧清洗工艺已于 2015 年开 始在异质结规模化生产中进行推广，但在国内的应用还不广泛。 图11异质结电池主流清洗制绒为传统RCA法，新兴方法为臭氧法 资料来源Fraunhofer、开源证券研究所 2.2、 非晶硅薄膜沉积主流的PECVD与性能优异的Cat-CVD 异质结电池制造工艺流程中非晶硅薄膜沉积的方法是化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition）， 主流方法是PECVD和Cat-CVD。化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition），是通过先将源气体分解成高能粒子，从而在气相和基体界面发生 化学反应，反应物形成薄膜的方法。PECVD是等离子体增强化学的气相沉积法，这 种方法具备基本温度低，沉积速度快，成膜质量好等优点。Cat-CVD 是催化化学气 相沉积，全称为 Catalytic CVD，因设备重要部件为 Ta 丝，又称热丝化学气相沉积 （HWCVD），不同于传统CVD的新型化学气相沉积法。这两种工艺都涉及到先把源 气体分解的步骤（在异质结电池中源气体为硅烷、乙硼烷和磷烷），PECVD 方法使 用源气体分子与电子之间的碰撞，即三维空间中各点之间的碰撞，而Cat-CVD方法 使用气体分子与催化剂主体表面之间的接触。从这一角度来看，Cat-CVD 方法的潜 力比 PECVD大得多。但Cat-CVD 在其大规模生产应用中存在着催化剂表面逐渐变 性问题以及原料气和催化剂种类组合等问题。目前Cat-CVD主要是日本企业在使用， 而国际上的主流方法是PECVD。 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 25 Cat-CVD工艺沉积效果更佳，但设备运行成本还有待优化。由Cat-CVD工艺沉积的 非晶硅/晶硅界面为0.6nm，仅为PECVD的1/3，对应的少子寿命也更长，钝化效果 更好。这主要是由于Cat-CVD可更高效地分解H2，从而产生更高密度的氢原子对硅 表面的悬挂键进行钝化，最终实现减少载流子复合，更好提升电池效率。此外，Cat- CVD 对于源气体的利用率在 80以上，而 PECVD 目前仅为 10-20，而且 Cat- CVD理论上可在热丝两侧同时沉积，生产速度更快。Cat-CVD关键部件是Ta丝，长 时间使用会出现老化问题，热丝表面开裂使其电阻率和表面状态发生变化。因此，Ta 丝需要定期更换，更换周期小于一个月，这增加了Cat-CVD设备的运行成本。未来 需不断改善工艺，延长热丝寿命。而当前非晶薄膜沉积的主流工艺还是PECVD。 图12Cat-CVD下，界面相比PECVD更加清晰 图13Cat-CVD的Ta 丝重复使用次数有限更换成本高 资料来源Fraunhofer、开源证券研究所 资料来源Fraunhofer、开源证券研究所 国内企业积极开发异质结电池PECVD设备。PECVD设备涉及到真空、发射和沉积 系统、气体监控和控制系统、电气系统以及外腔系统，制造工艺复杂，过去一直被海 外企业垄断。国内企业近年来积极投入研发，虽然目前主要还处于机械加工、集成层 面，真空棒、高压管以及气体分析仪等关键核心部件还需进口，但国产化的尝试和进 展已经带来了较大成本降低。目前国际上能提供适合异质结制造低温工艺的PECVD 设备供应商有瑞士的梅耶博格、瑞士的INDEOtec、美国的应用材料、韩国的Jusung。 中国企业能提供异质结 PECVD 设备的有中国台湾的精耀科技、中国大陆的理想能 源、中国大陆的钧石能源、中国大陆的捷造光电等企业。国内理想万里晖在2018年 首批量产PECVD设备下线，价格比国外进口低30以上，产品性能也不输国际一流 设备。捷佳伟创也同爱康科技等电池厂商共同研发PECVD设备。迈为股份则为通威 提供了相关设备，正处于验证阶段。 2.3、 TCO薄膜沉积主流工艺为PVD，靶材还有改善空间 TCO薄膜要有较好的导电性和透光性。TCO薄膜存在的意义是在不影响光透射的情 况下，以较小的接触电阻导出电流。这是由于非晶硅薄膜可有效降低载流子复合速 率，但又存在相对较高的接触电阻导致的，在最外侧沉积透光的TCO薄膜则可结合 两者的优势实现更高的开路电压和短路电流。因此，TCO 薄膜需满足导电性和透光 性好，同时为了保护非晶硅薄膜钝化效果还要采用低温工艺。 TCO薄膜沉积主流工艺主要有PVD和RPD。PVD Physical Vapor Deposition 即物 理气相沉积，异质结电池TCO薄膜沉积工艺中指溅射镀膜，其基本原理是辉光放电 产生的氩离子轰击阴极靶材，靶材被溅射出来而沉积到基板表面。RPD Reactive 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 25 plasma deposition即反应等离子体沉积，是由日本住友公司开发的一种低温、低损伤 TCO薄膜镀膜工艺。RPD设备可产生稳定均匀的等离子体，超过 50eV 的高能粒子 极少，因此对基板的轰击刻蚀作用极低。RPD技术制备的TCO薄膜结构更加致密、 结晶度更高、导电性和透光性更好。但目前住友公司对RPD核心设备具有垄断优势， 其成本相对较高,因此目前主流还是PVD工艺。 掺杂物替代可改善ITO长波段寄生吸收，AZO材料替代可有效降低TCO成本。常 见的TCO材料是ITO（氧化铟锡），即SnO2 掺杂的 In2O3，但其在长波段光谱存在 寄生吸收的现象，这会影响载流子迁移率。当将掺杂物由SnO2替代为Zn、Ti、Zr、 Mo 和 W 的氧化物以及与氢共掺杂时都能有效减少长波段寄生吸收，载流子迁移率 可从30cm2/Vs）提升至80 cm2/Vs，最高甚至可提升到140 cm2/Vs。铟作为一 种稀有金属，其储量有限且成本较高，从而造成 ITO 材料的成本较高。一种新的思 路是用成本更低的AZO ZnOAl替代背面的ITO。AZO的迁移率仅10 cm2/Vs， 导电性劣于ITO。由于电池背面的栅线更多，因此当使用AZO替代背面ITO时，对 电池的成本降低较多，而对电池效率的影响相对较小。 PVD、RPD设备国产化进行中。PVD设备主要由真空形成系统、发射源和沉积系统、 沉积环境控制系统、监控系统以及传统系统，目前国内企业在发射沉积以及传动系 统已经取得一定突破，而控制和监控系统则受限于气体分析仪和光功率计等设备的 国产能力不足。目前行业的 PVD 设备供应商有德国的冯阿登纳，瑞士的梅耶博格， 德国的新格拉斯和中国的钧石能源、捷造光电、湖南红太阳等。国内捷佳伟创已获得 住友公司RPD授权，正积极研发RPD相关设备。 2.4、 丝网印刷低温银浆的减量工艺和国产化是趋势 低温银浆是异质结电池非硅成本中最重要的部分，占异质结电池总成本的24左右， 占非硅成本的46左右。银浆成本占比高的原因是低温银浆的价格高且用量大。异 质结电池的制作工艺一般不超过200℃，所使用的银浆为低温银浆，国内低温银浆正 处于起步阶段，因此价格比常规电池和 PERC 使用的高温银浆要更高。在银浆用量 方面，P 型电池银浆使用量约为 114.7mg/片，而异质结电池的银浆使用量目前高达 300mg/片，消耗量是 P型电池的近 3倍。因此减少银浆的消耗量和低温银浆的国产 化是降低异质结电池成本的两个重要方面。 图14银浆成本是异质结电池非硅成本中最重要的部分 数据来源前瞻产业研究院、开源证券研究所 硅片成本, 47.13 浆料成本, 24.34 折旧成本, 12.30 靶材成本, 4.34 其他成本, 11.89 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 13 / 25 多主栅技术渐成主流，可直接有效降低异质结电池银浆消耗。栅线的主要作用是收 集电流并进行汇流，分为细栅线和主栅线。电池的正面栅线会遮挡一部分太阳光，越 细的栅线遮挡越少，但同时也会造成更大的电阻，从而降低电池的填充因子，因此栅 线设计需要平衡遮光和导电的关系。目前主流的主栅技术5BB技术（五主栅），市场 占有率约为79，未来的方向是向MBB（多主栅）发展。根据CPIA数据，9BB相 比5BB电池片，银浆用量可下降25。对于银浆消耗量大的异质结电池而言，多主 栅具有更好的降本效果。此外，新的栅线设计方案对于降低银浆消耗和银替代也具 有重要意义，梅耶博格研发的SWCT技术即可将单片银浆消耗降低到100mg/片。 图15预计多主栅技术的推广将有效降低异质结电池的银浆消耗 数据来源CPIA、开源证券研究所 国内企业近年来积极研发低温银浆。目前异质结电池制造企业使用的银浆主要是国 外进口，价格在8000-10000元/kg。低温银浆的原材料主要是银粉、溶剂、树脂和添 加剂。高温银浆在600-800℃可以达到熔融状态，但低温银浆的工艺温度在200℃以 下，需要通过树脂结合到一起，因此低温银浆对银粉的质量要求很高。目前国内银粉 质量还有待提高。一些国内企业看重异质结电池潜力，近年来正在积极研发低温银 浆且取得了一定的进展，比如苏州的晶银和贺利氏。 3、 异质结高效率享产品溢价，长期降本空间清晰 3.1、 异质结相对PERC拥有一定溢价空间 异质结较高的发电效率以及低衰减特性使得在BOS成本和LCOE两端拥有溢价 1）异质结电池拥有更高的发电效率和双面性。目前异质结发电效率相比PERC提升 1-1.5，同时双面率可以达到95以上，因此组件的综合功率可以较PERC做的更 大。而大功率组件可以带来下游电站建设过程中和面积相关的BOS成本（例如土地、 运输、安装、桩基、支架等）的摊薄。假设PERC组件功率为440W，异质结组件为 470W，则根据我们测算可以带来支架、线缆、土地及安装费等 BOS 成本 4.1 分/W 的降幅。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2025E 5主栅 9主栅 9主栅 其他 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 14 / 25 表2异质结使得提升组件功率进而降低BOS成本 可变成本项目 可变成本降幅（元/W） 支架钢材 0.017 支架安装费 0.008 光伏线缆 0.003 直流电缆 0.009 土地 0.004 合计 0.041 数据来源开源证券研究所 2）异质结抗光衰的特性使得异质结组件在LCOE成本相对于PERC可以拥有较高 的溢价。以目前异质结的技术水平，首年衰减0.5，之后年均平均衰减为0.2-0.3， 根据我们测算，在保持 LCOE 同等水平下，异质结相比较 PERC 拥有 0.25 元/W 溢 价空间。综合以上，我们认为在目前技术水平下，异质结相比较PERC拥有约0.29 元/W溢价空间。 表3同等LCOE水平下异质结拥有一定溢价空间 异质结 PERC 项目假设 单位投资（元/W） 4.35 4.1 并网容量（MW 200.00 200.00 项目总投（万元） 87,000.00 87,000.00 贷款比例 70 70 收入假设 火电标杆电价（元/kWh 0.30 0.30 补贴电价元/kWh 0.05 0.05 利用小时数 1400 1400 弃光率 0 0 年衰减率 第一年 0.5 2.5 之后每年 0.2 0.5 LCOE元/W 0.2858 0.2855 数据来源开源证券研究所 3.2、 异质结电池降本路径清晰，设备、辅材皆有下降空间 3.2.1、 四大工艺环节国产化为主要降本路径 1）清洗制绒环节。主流工艺为RCA法，臭氧双氧水工艺在大批量生产验证后清洗 效果较为稳定，并且在去除氨氮工艺后污水处理与化学品成本大大降低，是现在最 佳的清洗工艺。目前HJT电池制绒添加剂成本还是较高，原因在于主要还是靠进口 添加剂。但添加剂本身的成本非常低，目前国内相关厂家也在研究制绒添加剂并已 有所突破，预计清洗制绒环节成本降幅可达80以上。 行业深度