光伏设备行业之二：IBC电池技术，有望成为新的平台型技术-广发证券.pdf

识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 30 [Table_Page] 深度分析|专用设备 证券研究报告 [Table_Title] 光伏设备行业之二 IBC电池技术，有望成为新的平台型技术 [Table_Summary] 核心观点 ⚫ IBC 作为一种电池结构上的创新，可与多种技术叠加，有望成为新的 平台型技术。与 PERC、TOPCon、HJT 等技术通过改善太阳能电池 的钝化效果来提高性能的思路不同，IBC 技术则是将电池正面的电极 栅线全部转移到电池背面，通过减少正面栅线对太阳光的遮挡从而获 得较高的转换效率，是一种结构上的改变，可与TOPCon技术叠加成 为TBC（POLY-IBC）电池，也可与HJT技术叠加成为HBC电池，与 现有的产线与积累的技术有较好的兼容性。 ⚫ IBC 技术的制备工艺增量主要在于背面电极的构造，设备增量主要是 激光设备。IBC技术的增量工艺步骤主要是掩膜、开槽、刻蚀以及PN 区的制备，掩膜可以用 PECVD 或 APCVD 来完成，刻蚀用传统的湿 法设备即可，PN区的制备用PECVD即可完成，主要的增量在于刻槽 步骤，而激光设备是实现刻槽的主流技术。 ⚫ TOPCon、HJT技术不断向前推进，客观上也有利于XBC技术的不断 成熟与产业化。根据晶科官微 22 年 1 月的披露，安徽晶科能源一期 8GW新型高效电池片实现贯通投产，主要生产高效N型TOPCon电 池，目前晶科TOPCon电池平均量产效率在24.5，最高效率已经达 到25.4；另据华晟官微22年3月信息，安徽华晟一期500MW异质 结生产线已全部调试产能爬坡完毕，月平均效率24.6-24.65，二期 2GW项目生产设备开始进场。光伏各种技术路线的融合趋势越来越明 显，而 IBC 作为一种兼容性较高的技术，有望受益于各种技术路线的 进步，产业化的前景预计将越来越明朗。 ⚫ 选股逻辑遵循总量和增量逻辑，总量是指单GW价值量，增量是技术 迭代的新增量弹性，总量逻辑下主要受益的标的包括捷佳伟创、迈为 股份、晶盛机电等，增量逻辑下受益标的包括奥特维、海目星、帝尔 激光等。奥特维起家于组件设备，新进入硅片设备、电池片设备以及 半导体设备领域，有望成为平台型企业；帝尔激光转印技术持续突破， 有望贡献可观增量收入；海目星作为锂电激光设备翘楚，新切入光伏 激光设备领域，已经获得一定进展；捷佳伟创实现 PERC/TOPCon/HJT 设备全覆盖，TOPCon 方面推出“三合一” PECVD设备，且已具备HJT整线能力；迈为股份在HJT设备方面领 先明显，21年实现出口，技术实力获认可；晶盛机电作为单晶炉龙头， 受益于硅片行业扩产，且有望打开碳化硅第二增长曲线。 ⚫ 风险提示。电池技术提效降本不及预期的风险；行业竞争加剧的风险； 技术迭代对不同设备影响的风险；需求波动的风险；贸易摩擦的风险。 [Table_Grade] 行业评级 买入 前次评级 买入 报告日期 2022-05-05 [Table_PicQuote] 相对市场表现 [Table_Author] 分析师 代川 SAC 执证号S0260517080007 SFC CE No. BOS186 021-38003678 daichuangf.com.cn 分析师 朱宇航 SAC 执证号S0260520120001 021-38003676 zhuyuhanggf.com.cn 请注意，朱宇航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_DocReport] 相关研究 光伏设备行业下游龙头扩产 节奏依旧，光伏设备受益明显 2022-04-26 核电设备行业点评久旱逢甘 霖，核电价值体系有望重估 2022-04-21 风电设备行业点评德国风电 规划力度加大，国产产业链或 受益 2022-04-11 [Table_Contacts] 联系人 王宁021-38003627 shwangninggf.com.cn -27 -18 -8 1 10 19 05/21 07/21 09/21 11/21 01/22 03/22 专用设备 沪深300 -1492436182 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 [Table_impcom] 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS元 PEx EV/EBITDAx ROE 收盘价 报告日期 （元/股） 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 捷佳伟创 300724.SZ CNY 59.30 2022/04/27 买入 94.15 2.69 3.23 22.04 18.36 19.63 16.29 13.10 13.60 迈为股份 300751.SZ CNY 336.05 2022/04/18 买入 401.30 5.02 6.83 66.94 49.20 69.29 49.73 12.80 14.80 帝尔激光 300776.SZ CNY 200.97 2022/04/26 买入 193.00 4.83 6.37 41.61 31.55 35.83 27.03 18.20 19.40 海目星 688559.SH CNY 57.93 2022/04/28 买入 69.86 1.75 3.45 33.10 16.79 34.38 20.01 16.60 22.60 奥特维 688516.SH CNY 210.01 2022/04/24 买入 236.00 5.90 8.00 35.59 26.25 28.98 20.72 29.20 28.20 晶盛机电 300316.SZ CNY 50.55 2022/04/27 买入 74.40 1.86 2.45 27.18 20.63 24.65 18.94 25.90 25.40 数据来源Wind、广发证券发展研究中心 备注表中估值指标按照最新收盘价计算 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 目录索引 一、多种技术争奇斗艳，IBC有望成为新的平台型技术 . 5 二、IBC电池的制备与现有产线兼容度较高，激光设备或为主要增量 . 14 （一）经典IBC电池的工艺流程 14 （二）HBC电池的工艺流程 17 （三）TBC电池的工艺流程 . 18 （四）IBC、TBC、HBC的比较与总结 . 19 三、推荐标的技术并行，把握总量逻辑与增量逻辑 20 （一）捷佳伟创多路线布局，有望受益于行业扩产进程 20 （二）迈为股份国际HJT设备领先企业，率先受益于HJT扩产进程 21 （三）帝尔激光光伏激光设备龙头，技术持续突破 22 （四）海目星扎根于锂电设备，新切入光伏设备 . 23 （五）奥特维多领域持续开拓，平台型企业渐成形 26 四、风险提示 28 （一）电池技术提效降本不及预期的风险 28 （二）行业竞争加剧的风险 28 （三）技术迭代对不同设备影响的风险 . 28 （四）下游需求波动的风险 28 （五）贸易摩擦的风险 . 28 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图表索引 图 1硅基电池发展技术路径 5 图 2主要硅基电池结构演进 6 图 3IBC电池结构 . 7 图 4SunPower第一代IBC电池 . 8 图 5SunPower新一代IBC电池 . 9 图 6IBC电池应用于BIPV 10 图 7IBC电池效率 . 10 图 8TBC电池结构 11 图 9HBC电池结构 12 图 10利用丝网印刷制备Al-p 发射极及整个电池的制备过程 . 15 图 11RISE工艺制备IBC电池的工艺过程 . 16 图 12离子注入制备IBC硅太阳电池流程图 17 图 13捷佳伟创产品谱系 20 图 14捷佳伟创营业收入与净利润变化情况 21 图 15捷佳伟创毛利率与净利率变化 . 21 图 16迈为产品谱系 . 21 图 17迈为营业收入与净利润变化情况 22 图 18迈为毛利率与净利率变化 . 22 图 19帝尔激光产品谱系 23 图 20帝尔激光营业收入与净利润变化情况 23 图 21帝尔激光毛利率与净利率变化 . 23 图 22海目星产品谱系 . 24 图 23海目星光伏产品布局 25 图 24海目星营业收入与净利润变化情况 26 图 25海目星毛利率与净利率变化 . 26 图 26奥特维核心支撑技术与产品 . 27 图 27奥特维营业收入与净利润变化情况 27 图 28奥特维毛利率与净利率变化 . 27 表 1SunPower公司IBC电池发展历程 8 表 2近年部分POLO-IBC（TBC）太阳电池转换效率 12 表 3近年部分HBC电池转换效率 . 13 表 4N型电池对比 . 13 表 5不同电池技术工艺流程对比 . 17 表 6制备HBC电池背面PN区工艺流程 18 表 7制备TBC电池工艺流程及设备 19 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 一、多种技术争奇斗艳，IBC有望成为新的平台型技术 硅基光伏电池历经三代变化，新的技术不断涌现推动光伏发电的性价比不断上升。 光伏电池早期以BSF（Aluminium Back Surface Field，铝背场电池）为主要技术路 线，该电池技术于1973年提出，其特点是采用铝背场钝化技术，理论转换效率上限 约为20；随着光伏产业对于发电效率的不懈追求以及PERC（Passivated Emitter and Rear Contact，发射极钝化和背面接触）技术的成熟，成本不断下降，光伏电 池转向以PERC技术为主，该技术于1982年提出，其特点是采用氧化铝局部钝化技 术，相较于BSF电池技术，PERC技术钝化效果更优，将电池的极限效率提升至23 左右。 随着PERC技术的成熟与不断挖潜，逐步逼近其转换效率的理论极限，业界开始寻 求下一代技术，目前推进中的主流技术有TOPCon（Tunnel oxide passivated contact, 隧穿氧化层钝化接触）、HJT（Heterojunction with Intrinsic Thinfilm， 异质结）和IBC（Interdigitated back contact，交叉背接触）等。TOPCon和HJT 一般为采用了钝化接触技术的N型电池（也有技术采用P型硅片），不同点在于HJT 是异质结类型的电池，是具有颠覆性的技术，对新进入厂商相对有利，TOPCon仍 然是同质结电池，对存量的产线和技术积累较为友好，对行业内现有玩家较为有利。 IBC的提效降本则是另外一种思路，与TOPCon、HJT采用新的钝化接触结构来提高 钝化效果从而提高转换效率的思路不同，IBC则是将电池正面的电极栅线全部转移到 电池背面，通过减少栅线对阳光的遮挡来提高转换效率，主要通过结构的改变来提 高转换效率，是一种较为纯粹的单面电池，这种结构可以与PERC、TOPCon、HJT、 钙钛矿等多种技术叠加，因此有望成为新一代的平台型技术，与TOPCon技术的叠 加被称为“TBC”电池，而与HJT技术的叠加则被称为“HBC”电池。 图 1硅基电池发展技术路径 数据来源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 6 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图 2主要硅基电池结构演进 数据来源广发证券发展研究中心 IBC电池技术是指一种背结背接触的太阳电池结构，其正负金属电极呈叉指状方式排 列在电池背光面。由于对少子寿命的要求较高，IBC电池一般以N型硅片作为基底， 前表面为N前场区FSF，利用场钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速 率，同时还可以降低串联电阻，提升电子传输能力；背表面为采用扩散方式形成的 减 射层 钝化膜 发射极 P型硅 底 钝化膜 铝背场 P C 减 射层 发射极 P型硅 底 铝背场 B P 型 技 术 TOPCon 减 射层 钝化膜 P 发射极 型硅 底 隧穿氧化层 P 硅层 金属 HJT（异质结）电池结构 氧化 明导电层 TCO P型 化非晶硅层 本 化非晶硅层 型硅 底 本 化非晶硅层 型 化非晶硅层 氧化 明导电层 TCO 减 射层 钝化膜 型硅 底 钝化膜 IBC B B P 发射极 型 技 术 减 射层 型 化非晶硅层 本 化非晶硅层 型硅 底 本 化非晶硅层 型 化 非晶硅层 P型 化 非晶硅层 HBC 减 射层 钝化膜 型硅 底 隧穿氧化层 B P 发射极 B 钝化膜 减 射膜 TBC I O oO o O T 钙钛矿 nO ITO 型 化非晶硅层 本 化非晶硅层 型硅 底 本 化非晶硅层 P型 化非晶硅层 型 化非晶硅层 ITO ITO P C IBC 型 来 技 术 钙钛矿电池 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 叉指状排列的P发射极和N背场BSF，发射极能够与N型硅基底形成p-n结，有效 分流载流子，n背表面场区能够与n型硅形成高低结，增强载流子的分离能力，是IBC 电池的核心技术；前后表面均采用SiO2/SiNx叠层膜作为钝化膜，抑制IBC太阳电池 背表面的载流子复合；前表面常 上减 射层，提高发电效率；金属接触部分全都 在背面的正负电极接触区域，也呈叉指状排列。 图 3IBC电池结构 数据来源叉指背接触硅太阳电池（张伟康等），广发证券发展研究中心 IBC技术由SunPower提出，SunPower已成立36年，累计出货35亿片IBC电池片， 拥有1000多个晶硅电池专利。1975年，Schwartz和Lammert首提背接触式光伏电池 概念；1984年，斯坦福教授Swanson研发了IBC类似的点接触（Point Contact Cell， PCC）太阳电池，在聚光系统下转换效率19.7％；1985年Swanson教授创立 SunPower，研发IBC电池；1993年，SunPower全背接触电池帮助本田赢得澳洲太 阳能汽车挑战赛冠军；2004年，SunPower菲律宾工厂（25MW产能）规模量产第一 代IBC电池，转换效率最高21.5，组件价格5-6美金/瓦。 虽然距离SunPower推出第一代IBC电池已经相当时间，但是初代电池奠定了该种电 池技术路线基本的电池结构和工艺框架 （1）前表面无栅线遮挡。电池前表面采用陷光绒面，且无栅线遮挡，避免了金属电 极遮光损失，最大化吸收入射光子，实现良好的短路电流； （2）背面为P区和N区的叉指状间隔排列。电池背面制备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，由于消除了前表面发射极，前 表面复合损失减少； （3）一般采用较高质量的N型硅片。由于前表面远离背面p-n结，为了抑制前表面 复合，需要更好的前表面钝化方案，同时需要具有长扩散长度的高质量硅片（如N 型硅片），以降低少数载流子在到达背结之前的复合； （4）与钝化接触技术相结合来提高电池性能。采用钝化接触或减少接触面积，大幅 减少背面p区和n区与金属电极的接触复合损失； 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 （5）增加前表面场FSF。利用前表面场FSF的场钝化效应降低表面少子浓度，降低 表面复合速率的同时还可以降低串联电阻，提升电子传输能力。 图 4SunPower第一代IBC电池 数据来源SunPower，普乐新能源，广发证券发展研究中心 SunPower不断改进该技术来提高其性价比，大体可以分为两个方向（1）更简化 的制程，以及采用更低成本的工艺；（2）与更好的钝化技术相结合。 表 1SunPower公司IBC电池发展历程 电池面积 /cm2 最高效率 量产效率 IBC电池技术 同时期电池技术 2004年 149 21.50 20.50 第一代 IBC电池 规模量产IBC电池，用低成本丝网印 刷技术，取代光刻； 采用低成本加工设备，例如扩散炉、湿 法蚀刻和清洁设备。 BSF多晶电池13 2007年 155 22.40 22.00 第二代 IBC电池 图案化技术的优化； 硅片厚度减 到 160um； 首次激光加工。 BSF多晶电池15 2010年 155.1 24.20 23.00 第三代 IBC电池 改进了表面 和其他工艺，进一步减 小了金属接触复合； 硅片厚度减少到145um； 克服扩散和体复合限制。 BSF单晶电池18 BSF多晶电池16 2016年 153 25.20 24.00 Maxeon 5 抑制边缘损耗，降低Rs； 130um厚度硅片； 首次量产隧穿结太阳能电池。 PERC单晶电池22 2021年 245.7 无披露 24.50 Maxeon 6 提高硅片的体寿命； 发射极复合电流密度1.5fa/cm2； 进一步降低边缘损耗； 降低前表面光吸收； 简化工艺，更大硅片尺寸。 TOPCon电池24.5 HJT电池24.5 数据来源SunPower，普乐新能源，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 9 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 从SunPower官网披露的最新信息来看，其最新一代IBC电池已吸收了TOPCon电池 钝化接触的技术优点，加入了隧穿氧化层（Tunnel Oxide）与多晶硅（N/P-Poly Silicon） 的复合结构，并保留了铜电极工艺；从电池结构来看，量产工艺已经简化，成本在 可接受范围，平均的转换效率可以达到25，第七代电池有望将平均转换效率提高 到26的水平。 图 5SunPower新一代IBC电池 数据来源SunPower，广发证券发展研究中心 IBC独有的结构也使其具有独特的优势 （1）外形美观。IBC电池发射区和基区的电极均处于背面，正面完全无栅线遮挡， 尤其适用于光伏建筑一体化（BIPV）的应用场景以及对价格敏感度较低的家用场景， 商业化前景较好。 （2）具有高转换效率的单面结构。IBC电池正面无遮挡结构消除了栅线遮挡造成的 损失，实现了入射光子的最大化利用，较常规太阳能电池短路电流可提高7左右， 正负电极都在电池背面，不必考虑栅线遮挡问题，可适当加宽栅线比例，从而降低 串联电阻，提高FF；由于正面无需考虑栅线遮光、金属接触等因素，可对表面钝化 及表面陷光结构进行最优化设计，得到较低的前表面复合速率和表面 射，从而提 高Voc和Jsc；短路电流、FF、Voc的提高使得正面无遮挡的IBC电池拥有了高转换 效率；但是栅线都在背面的独特结构牺牲了电池的双面性，无法吸收经过地面 射 的阳光，因此适用于光伏建筑一体化等无法利用背面发射光的应用场景。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图 6IBC电池应用于BIPV 数据来源亚太能源公众号，广发证券发展研究中心 由于IBC电池结构具有良好的兼容性，逐渐形成了三大工艺路线 （1）以SunPower为代表的经典IBC电池工艺； （2）以ISFH为代表的POLO-IBC（TBC）电池工艺； （3）以Kaneka为代表的HBC电池工艺（IBC-SHJ）。 根据2017年Kaneka实验结果，目前IBC-SHJ（HJT）电池的转换效率最高可达到 26.7，高于TOPCon和HJT电池的实验效率。 图 7IBC电池效率 数据来源中科院宁波材料所，普乐新能源，广发证券发展研究中心 产业内提高IBC电池转化效率的主要方向有 （1）优化背电极接触区域，降低接触电阻； （2）防止电池短路且性能最优，在电池背面p和n区域寻找合适宽度的本 区域； 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 11 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 （3）使用体寿命较高的n型硅片作为基体，对其前后表面制备良好的钝化层，保持 较高的少子寿命； （4）背面钝化层的引入需考虑背 射器的作用。 将钝化接触技术与IBC相结合，研发出TBC（Tunneling oxide passivated contact Back Contact）太阳电池，也就是上文所称的POLO-IBC；将非晶硅钝化技术与IBC 相结合，开发出HBC太阳电池，二者均是通过应用载流子选择钝化接触可以抑制少 数载流子在界面处的复合速度，进一步降低IBC电池的整体复合，从而有效提高IBC 太阳电池表面钝化效果。 TBC电池主要是通过对IBC电池的背面进行优化设计，即用P和N的POLY-Si作为 发射极和BSF，并在POLY-Si与 层之间沉积一层隧穿氧化层 SiO2，使其具有更 低的复合，更好的接触，更高的转化效率。 图 8TBC电池结构 数据来源广发证券发展研究中心 2018年，ISFH采用区熔法（FZ）制备的P型硅片将POLO技术应用于IBC电池，在 4cm2的电池面积上获得了26.1的POLO-IBC太阳电池光电转换效率，但该结构制 备流程相对复 ，使用了多次光刻和自对准的工艺；为了简化工艺， ISFH公司在P 型PERC电池的技术上叠加多晶硅沉积，在常规CZ法获得的P型单晶硅片上制备 POLO-IBC电池，利用原位 制备 多晶硅层，采用丝网印刷和共烧结形成金 属接触，获得21.8的转换效率，该技术路径与现有产线兼容度较高，但转换效率 较低。 在N型硅片基底上，2019年天合光能采用LPCVD（低压化学气相沉积）法对IBC电 池的BSF进行多晶硅隧穿氧化，只通过调节湿法工艺使其与原始IBC电池工艺相兼容， 在6英寸硅片上将转换效率由24.1提高到25。 减 射层 钝化膜 型硅 底 隧穿氧化层 B P 发射极 B 钝化膜 减 射 膜 TBC 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 12 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 表 2近年部分POLO-IBC（TBC）太阳电池转换效率 参与人员 电池面积 /cm Voc/mV Jsc/、 m cm- ） / 年份 HAASE F, HOLLEMANN C, et al. 3.986 726.6 42.62 84.28 26.1 2018 YANG G T, INGENITO A, et al. 9 692 39.2 78.3 21.2 2016 YANG G T, GUOP Q, et al. 2 701 42.2 77.8 23 2018 RIENACKER M, BOSSMEYER M, et al. 3.97 727.1 41.57 80.23 24.25 2016 HAASE F, KIEFER F, et al. 4 722.7 41.9 82.6 25.01 2017 数据来源IBC太阳电池技术的研究进展（席珍珍），广发证券发展研究中心 与传统IBC电池不同的是，HBC电池结构背面的Emitter和BSF区域为p非晶硅和n 非晶硅层，在异质结接触区域插入一层本 非晶硅钝化层。 HBC电池结构能够获得较高转换效率的原因在于（1）高Voc。HBC电池采用 化 非晶硅a-SiH作为双面钝化层,在背面形成局部a-Si/c-Si异质结结构，基于高质量的 非晶硅钝化，获得高Voc。充分吸收了HJT电池非晶硅钝化技术的优点。（2）高 Jsc。 HBC电池采用了IBC电池结构，前表面无遮光损失和减少了电阻损失，从而拥有较 高的Jsc，充分结合了HJT电池技术与IBC电池结构的优点。 图 9HBC电池结构 数据来源N型背接触异质结太阳电池概述（杨振英等），广发证券发展研究中心 HBC电池主要是由Kaneka在推动，已取得较好的研发进展，2017年日本化学公司和 太阳能电池制造商Kaneka通过背接触异质结技术实现的的最高效率26.63，国内 则主要是爱旭股份在推动N型ABC电池技术。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 13 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 表 3近年部分HBC电池转换效率 国家 公司 电池结构 底 电池面积/cm2 Voc Jsc FF EFF 年份 日本 Panasonic HBC N型 100 740 41.8 82.7 25.60 2014 美国 SunPower IBC N型 153.49 737 41.3 82.7 25.20 2015 日本 Kaneka HBC N型 180.4 744 42.3 83.8 26.33 2016 日本 Kaneka HBC N型 180 740 42.5 84.6 26.63 2017 数据来源普乐新能源，广发证券发展研究中心 IBC目前大规模产业化面临的问题是工序多、量产难度大导致成本高。根据普乐新 能源的披露，IBC电池技术的生产成本和产线投入仍然不占优势，非硅成本的差异主 要来源于良率、银浆成本和折旧成本，成熟的PERC电池在现阶段还具有较为明显 的性价比。随着TOPCon技术以及HJT技术的不断进步和成熟，与其相结合的TBC、 HBC电池有望受益。 表 4N型电池对比 N型电池工艺 P-PERC 基准 TOPCon HJT IBC 经典IBC TBC 经典 HBC 实验室效率 24.06 隆基 26.0 Fraunhofer 26.3 隆基 25.2 SunPower 26.1 Fraunhofer 26.63 kaneka 量产效率 22.8-23.2 23.5-24.5 23.5-24.5 23.5-24.5 24.5-25.5 25-26.5 量产难度 工序中等 难度低 工序多 难度中低 工序少 难度中高 工序多 难度中高 工序多 难度中高 工序多 难度高 生产成本 约0.6-0.8元/瓦 约0.7-0.9元/瓦 约1.0-2.0元/瓦 约1.0-2.0元/瓦 约1.0-2.0元/瓦 约1.2-2.2元/瓦 银浆耗量 80mg/片 100-120mg/片 200-220mg/片 低于双面PERC 低于双面TOPCon 低于HJT 片化 170-190μm 150-160μm 90-140μm 130-150μm 130-150μm 90-140μm 产线兼容性 目前主流产线 可升级PERC产线 完全不兼容 PERC 兼容部分PERC 兼容TOPCon 兼容HJT 设备投资 2亿元/GW 2.5亿元/GW 4.5亿元/GW 3亿元/GW 3亿元/GW 5亿元/GW 量产成熟度 已成熟 已成熟 即将成熟 已成熟 即将成熟 即将成熟 2022年 产能预测 200GW以上 30GW以上 10GW以下 4GW以下 约3GW 约1GW 数据来源普乐新能源，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 14 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 二、IBC电池的制备与现有产线兼容度较高，激光设 备或为主要增量 IBC主要是一种电机结构的改变，涉及到的内部结构的改变较少，因此对PERC、 TOPCon、HJT等各种电池制备技术的兼容度较好，包括非晶硅 膜的制备（ PECVD、 Cat-CVD）、TCO膜的制备（PECVD、RPD）、POLY层的制备（PECVD、LPCVD、 ICP）、钝化层的制备（PECVD、ALD）等；IBC电池的变化主要体现在电池的背面， 一般有p（发射极，收集空穴载流子）和n（背表面场，捕获电子）两个重 区，两个区的中间一般还有一个间隙（gap），由于中等 区域中电子的迁移率是 空穴的3倍，因此IBC电池一般采用较大面积的发射极。 （一）经典IBC电池的工艺流程 IBC的电池制备工序主要分为表面制绒、表面钝化、 以及背电极的制备等过程， 与传统的PERC等电池工艺路线相比，工艺的改变以及增量工艺主要体现在背电极 的构型，而背电极的构型则可利用丝网印刷、光刻法、喷墨打印等技术获得。 （1）丝网印刷技术 丝网印刷技术现在已经非常成熟，广泛地应用于太阳能电池电极的制备过程中，国 产厂商在该方面也已经较为领先，产生了迈为股份这种在丝网印刷领域市占率领先、 技术领先的优秀厂商。 2010年，Bock等使用丝网印刷并结合激光刻蚀的方法对IBC太阳电池的背面进行了 ，丝网印刷技术用来在电池 背面制备Al-p发射极，通过丝网印刷技术取代高温 扩散 ，避免了高温扩散对晶体硅的破坏，应用了激光刻蚀技术简化生产步骤， 使用PECVD技术进行钝化降低了工艺温度。 丝网印刷技术工艺成熟，成本低廉，但由于IBC电池背部图形的特点，需经过多次丝 网印刷和精确的对准工艺，从而增加了工艺难度和成本。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 15 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图 10利用丝网印刷制备Al-p 发射极及整个电池的制备过程 数据来源叉指背接触硅太阳电池（张伟康等），广发证券发展研究中心 （2）激光刻蚀技术 激光刻蚀是利用激光束对硅片表面或者其表面的涂层进行刻蚀，可以避免传统的掩 膜工艺，简化生产步骤，而且激光技术可以和其他技术结合用于电极制备和局部 等过程。 德国ISFH提出的RISE工艺（rear interdigitated contact scheme, metalized by a single evaporation）即使用到了刻蚀技术。首先用PECVD在硅片上沉积一层SiNx 作为保护层，再使用激光在硅片上刻蚀出沟槽，之后对其进行 。经过前表面的 单面制绒后，在背面加上一层有机保护层，再使用激光刻蚀与化学刻蚀形成条形接 触开孔并移去有机保护层，之后通过PECVD在正面沉积一层SiNx钝化层，最后通过 单面蒸发金属铝，形成背电极。对于正负电极在凹槽侧壁上的分离，ISFH采用了自 对准分离法，即在形成金属电极之前经过一个退火过程在沟槽的侧壁上生成一层多 孔氧化层，形成铝电极后在电极上再覆盖一层很 的 SiOx，然后使用湿化学腐蚀就 可分离侧壁上的金属电极。 RISE工艺的优点在于，激光刻蚀定位较为准确，减少了工艺步骤，对降低生产成本 有较为积极的作用。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 16 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图 11RISE工艺制备IBC电池的工艺过程 数据来源叉指背接触硅太阳电池（张伟康等），广发证券发展研究中心 （3）离子注入技术 IBC硅太阳电池的制备过程中，对硅表面进行 是一个重要的流程， 区域的浓 度、深度及 均匀性等都会直接影响到硅太阳电池的性能。传统的高温 方式 是热化学 应和热扩散运动的结合，使用高温扩散比较容易获得高浓度、深结深的 区域，但是其 效果受化学结合力、扩散系数和材料固溶度等因素的限制， 长时间的高温过程不但会对硅片晶格结构造成损伤，还会造成 离子的侧向扩散， 使相邻区域相互渗 ；除了传统的高温 方式，还可以使用 PECVD 先在晶体硅 表面形成一层磷硅玻璃 （PSG） 作为磷源，再通过高温扩散实现 。 离子注入是另外一种 的方式，真空中一束离子束射向一块固体材料，受到固体 材料的抵抗而速度慢慢降低，并最终停留在固体材料中。离子注入可以克服传统高 温 的缺点，又可以进行精准、高纯度的 ，同时还能减少太阳能电池的工艺 步骤，而且所得到的 区域界面平整，减少侧向扩散；但是离子注入过程中，高 能粒子会对硅材料造成一定程度的损伤，可以通过高温退火的方法消除，而且高温 退火还能在硅片两面形成一层SiO2层，起到钝化的效果，而且不会产生PSG或BSG 层。 离子注入具有控制精度高、扩散均匀性好等特点，但是设备较为昂贵，且易造成晶 格损伤，2017年Y.S.Kim等应用离子注入进行硼 和磷 ，制备的 IBC获得了22.9 的转化效率。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 17 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 图 12离子注入制备IBC硅太阳电池流程图 数据来源叉指背接触硅太阳电池（张伟康等），广发证券发展研究中心 总的来看，IBC技术的工艺增量主要在于背面电极的构型，也就是开槽，且多使用激 光来完成，其他的过程则与现有的技术较为相似。 （二）HBC电池的工艺流程 HBC电池集齐了IBC与HJT的优势，但同时也面临二者各自的生产工艺问题。HBC 制备工艺流程相较于HJT增加了掩膜、激光开槽、刻蚀步骤以完成背面PN区的制备， 制程有所增长；与HJT相同的是，本 和 非晶硅 膜工艺窗口窄，对工艺清洁 度要求极高；同时由于IBC的特殊结构，正负电极都处于背面，电极印刷和电极隔离 工艺对设备精度要求高；在金属化环节，低温银浆导电性弱，需要跟TCO配合良好， 壁垒高供给少；对于组件端，低温电池制程需要客户端的低温组件封装工艺配合。 因此目前HBC整体设备昂贵，工序长，投资成本高。 HBC太阳电池不仅需要解决HJT技术存在的TCO靶材和低温银浆成本高等问题，还 需要解决IBC技术严格的电极隔离、制程复 及工艺窗口窄等问题。因此 ,尽管HBC 太阳电池光电转换效率优势明显，但其至今 实现产业化，在 HJT电池技术还 完 全成熟的大背景下，HBC的成熟预计还将有一定的过程。 表 5不同电池技术工艺流程对比 工艺 PERC TOPCon HJT TBC 经典 HBC 1 清洗制绒 清洗制绒 清洗制绒 清洗制绒 清洗制绒 2 磷扩散 硼扩散 本 化非晶硅（正面） 隧穿磷 非晶硅 本 化非晶硅（正面） 3 激光SE 激光SE 硼 非晶硅（正面） 掩膜 减 射膜（正面） 4 热氧 去BSG 本 化非晶硅（背面） 激光开槽 本 化非晶硅（背面） 5 去PSG 隧穿本 非晶硅 磷 非晶硅（背面） 硼 非晶硅 硼 非晶硅（背面） 6 碱抛 磷扩散 明导电膜（背面） 刻蚀 掩膜 7 退火 去PSG去绕 明导电膜（正面） SiOx钝化 激光开槽 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 18 / 30 [Table_PageText] 深度分析|专用设备 8 AlOx钝化 AlOx钝化 丝网印刷 减 射膜（正面） 刻蚀 9 减 射膜（背面） 减 射膜（正面） 银浆固化 减 射膜（背面） 本 化非晶硅（背面） 10 减 射膜（正面） 减 射膜（背面） 光注入 激光开槽（PN隔离） 磷 非晶硅（背面） 11 丝网印刷 丝网印刷 测试分选 丝网印刷 刻蚀 12 烧