新兴光伏电池行业专题研究(一)：龙头引领下的量产元年，N型向左，P型向右-国海证券.pdf

国海证券研究所 请务必阅读正文后免责条款部分 2022 年 08 月 04 日 行业 研究 评级推荐 维持 研究所 证券分析师 李航 S0350521120006 lih11ghzq.com.cn 证券分析师 彭若恒 S0350522040003 pengrhghzq.com.cn 证券分析师 邱迪 S0350522010002 qiudghzq.com.cn [Table_Title] 龙头引领下的量产元年， N 型向左， P 型 向 右 新兴光伏电池 专题研究 （一） 相关报告 钠离子电池行业深度研究 钠电池产业化 加速，有望补充锂电产业链 （推荐） *电气设备 * 李航 2022-06-13 海上风电行业深度研究 海风观察系列报 告之三招标持续落地，上调 2025 年海上风电装 机预期 （推荐） *电气设备 *邱迪，李航 2022- 06-04 海底电缆行业深度报告 海风观察系列报 告之二海缆市场空间上行，龙头地位依然稳固 （推荐） *电气设备 *邱迪，李航 2022-04-06 新能源汽车行业深度研究 产业技术前瞻 系列之一大圆柱路径确定，关注产业链相关机会 （推荐） *电气设备 *李航，邱迪 2022-03-30 电气设备行业深度研究 储能报告系列之 二 我国电化学储能收益机制及经济性测算 （推 荐） *电气设备 *李航，邱迪 2022-02-23 投资要点 ◼ 电池升级 事关 全局， 降损 提效 马不停蹄 ，多技术并行或 将 开启 。 1） 技术 迭代 频繁是 光伏 全 产业 链 的突出特点， 究其 根本动力 都 在于 降低 度电成本 ， 提升这种能源形式的经济性 和竞争力 ， 电池转换效率 则 可 发挥 全局性 的关键 作用，也是 未来 进一步 降本的关键 ， 随 终端 发 电系统场景的 多元化 发展 和 成熟 存量 产业 配套的日渐庞大， 多 种 技 术 并行 或成 未来趋势 。 2） 从 光伏发电的原理来看， 对于主流的晶硅电池 ， 衬底 硅片 的特性 是效率与成本的 一项核心 决定因素 ， P/N 导电型 则是硅片最基本的 特性 ， 当前 来看，无论是长期占据主导地位 的 P 型硅片 还是快速发 展的 N 型硅片 ， 在 与各类 电池技术 搭配时尚且 各有千秋。 3） 更深入 地 探寻 如何提升 电池转换效率， 由于 材料 本身特性决定了 理论上限 ， 而 实际情况下诸多 因素导致了能量损失， 最终就表现 为 效 率 的 降低，因此各种提效手段的本质 都 在于 减少光电转换过程中的 电学 或 光学损失， 电池技术 仍 在明确的核心方向上 不断 发展 。 ◼ N 型向左 TOPCon 重兵先至， HJT 如箭待弦 。 1） N 型 TOPCon 电池为钝化接触技术 的 新兴代表， 不仅具有 很高的 理论转换效率，还具备 与现有 技术产线 较高 兼容 性的突出优势， 因此 产业内的 新老企业都 在 大力投入积极研发 ， 近几 年发展十分迅速 。 2） 今年 以来 ， 一体化组件龙头陆续开启 10GW 级别的 N 型 TOPCon 产能建设， 领先 的 新兴企业 同样 快步 跟进 ， 标志着 N 型技术大规模 产业化的 来临 ， 这 也 与 组件端和系统端 逐渐表现出的 经济性 竞争力 密不可分 ，未来 随 规模产能 的 扩张 、 生产工艺 的 成熟、 项目发电 表现 不断 实证 、以及 核心 技术 难点的 进一步 突破 ， 新产能及存量改造放量 还 有望 提 速。 3） HJT 电池 基于异质结 特性 ，结合薄膜电池优势 ， 为历史悠久的 钝 化 接触 技术 ， 理论转换效率同样接近晶硅电池极限 ， 发电量增益更为 突出，长期以来主要受制于成本 问题 ， 但 降本 方向多元路线 清晰， 一 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 2 旦突破则有望带来颠覆式 产业 升级， 吸引 了 大量新兴企业 大力投入， 业内 龙头 同样重点关注， 目前已有 企业在 GW 级量产阶段加速 推进 ， 市场 弹性 空间 可期 。 ◼ P 型向右结构创新或开启新升级方向，背接触电池有望异军突起 。 结构上的创新 为电池技术 带来进一步升级空间， 也可能成为 P 型技 术发展的下一个关键方向，以 IBC 电池为代表的背接触电池 体现出 可观潜力 1） IBC 电池完全 移除正面栅线 ， 最大化光照利用， 单面发电能力极 为突出，背面设计灵活，可达到更高组件封装密度， 但 复杂的生产工 艺 也推高了成本 ， 2） 当前 全球 分布式 光伏发展蓬勃， 场景 条件限制 和个性化 趋势明显 ， 背接触电池特点 则与之 高度 契合，结合 国内外 龙 头公司引领 突破 ，有望从小众走向大众 ， 3） 背接触结构拓展性 强 ， 可与 钝化接触技术 结合运用，将转换效率提升至新水平，为电池技术 升级提供进一步创新思路。 ◼ 投资建议 主流 PERC 电池 的 效率 瓶颈已越发 明显 ， 以 TOPCon、 BC 为代表的 新 一代 规模化 量产 技术 也 在年内 展现出良好势头 ， 预期 将 带来 转换效率的又一次 跨越 ，在经济性 持续 增强 下 产业化 有望加 速 实现 。 我们认为 电池技术的顺利升级 有望 加速 光伏 对传统能源的 替代， 进一步打开产业整体的成长空间， 维持 行业“推荐”评级 。同 时 在技术 快速 迭代的 主要 进程中 ， 能 取得相对 领先地位的 电池 和组 件 企业 ， 不仅 可以 享受 新 产品 带来的 超额 溢价红利，也将在 市场 份额 的 竞争 中 占据主动， 在此轮产业变革中 受益 ，可关注 几类 企业 1） 前期大力 研发 突破 、 掌握新技术制高点 的 龙头 先行者 ， 重点关注 隆基 绿能、 晶科能源、天合光能、爱旭股份 ， 2） 技术 积淀 深厚 、 紧跟技 术 进展、综合 实力 强劲 的 头部 紧随者， 重点关注 晶澳科技、通威股份 、 东方日升 ， 3） 重点押注技术变革、取得核心成果、逐步崭露头角 的 新兴 电池组件 企业， 包括 中来股份、 钧达股份、聆达股份、 金刚玻璃、 爱康科技、 海泰新能 等， 4）产业链中 与新电池技术密切相关 的 上下 游环节及 设备辅材类企业， 包括 TCL 中环、 连城数控、苏州固锝 、 帝科股份 等。 ◼ 风险提示 新 技术进展不及预期、 下游 需求景气度变化、供应链瓶 颈 、国内外相关政策影响 、重点关注公司业绩不及预期 等 。 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 3 重点关注公司及盈利预测 重点公司 股票 2022/08/03 EPS PE 投资 代码 名称 股价 2021 2022E 2023E 2021 2022E 2023E 评级 601012.SH 隆基绿能 56.86 1.68 1.86 2.38 47.4 30.5 23.9 未评级 002459.SZ 晶澳科技 73.45 1.27 1.84 2.50 84.8 39.9 29.4 未评级 688599.SH 天合光能 78.68 0.87 1.68 2.65 94.5 46.8 29.7 未评级 688223.SH 晶科能源 16.55 0.14 0.28 0.46 145.0 59.0 35.9 未评级 002129.SZ TCL 中环 50.93 1.25 1.88 2.32 40.8 27.2 22.0 未评级 600732.SH 爱旭股份 35.36 -0.06 0.73 1.17 -573.5 48.5 30.2 未评级 600438.SH 通威股份 49.69 1.82 4.42 3.88 27.3 11.2 12.8 未评级 300118.SZ 东方日升 32.10 -0.05 1.25 1.71 -683.7 25.6 18.7 未评级 835368.BJ 连城数控 55.50 1.49 2.51 3.71 37.3 22.1 15.0 未评级 002079.SZ 苏州固锝 13.80 0.27 51.2 未评级 300842.SZ 帝科股份 75.89 0.94 1.64 3.08 80.8 46.2 24.7 未评级 300393.SZ 中来股份 16.03 -0.29 0.59 0.96 -55.7 27.3 16.7 未评级 资料来源 Wind 资讯，国海证券研究所 （注盈利预测取自万得一致预期） 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 4 内容目录 1、 电池升级事关全局，降损提效马不停蹄，多技术并行或将开启 . 7 1.1、 技术迭代皆归于成本优势，终端多元化和产业配套带来并行可能 7 多元化终端市场 存量成熟产业配套，带来种多技术并行可能。 . 10 1.2、 电池提效率，硅片打基础， P/N 导电型尚各有所取 11 P 型硅片产业化已相当成熟，成本控制良好 12 N 型硅片拥有更高的电池提效潜力，目前尚受制于高成本 13 1.3、 降损提效方向明确，电池技术殊途同归 15 晶硅太阳能电池提效的本质在于减少太阳光能量损失 . 15 表面钝化以减少复合是制作高效率电池的关键手段 . 17 降低光学损失为重要提效方法，电池结构方面仍有开发空间 19 2、 N 型向左 TOPCon 重兵先至， HJT 如箭待弦 21 2.1、 TOPCon 电池为钝化接触技术新兴代表，与现有产线兼容性较高 21 TOPCon 电池理论效率上限高，提出时间较短但发展迅速 21 TOPCon 电池与主流 PERC 产线兼容性强，有利于产业化推广 . 23 2.2、 组件端龙头引领， TOPCon 进入规模化量产元年，溢价下经济性初现 . 24 晶科能源率先扛起 TOPCon 规模化量产大旗，天合、晶澳接踵而至 25 中来、一道等新兴电池组件企业同样大步迈向规模化产能建设 . 26 组件溢价日渐明朗，有望覆盖制造成本，终端实证有望加速推广 . 27 产业化技术尚有重要可突破点，成本效率存在持续进步空间 29 2.3、 HJT 历史悠久潜力空间大，降本方向清晰，多路 玩家重点投入 32 HJT 电池转化效率潜力大，发电增益高，长期以来备受关注 32 产业化尚受高成本制约，但多方向降本潜力较大，持续推进 35 新玩家大举投入不遗余力，老玩家重点开发严阵以待 . 38 3、 P 型向右结构创新或开启新升级方向，背接触电池有望异 军突起 41 3.1、 IBC 电池结构特点鲜明，移除正面栅线最大化光照利用，但生产工艺复杂 41 掩膜等复杂工艺抬高制造成本，单面连接方式有利组件降本增效 . 42 3.2、 背接触电池与分布式场景契合度高，结合龙头公司引领，有望从小众走向大众 . 44 分布式终端市场广阔，持续向差异化发展， BC 电池有望乘风而上 . 44 成熟 IBC 产品海外已历数代， 国内不乏开拓者，拳头产品呼之欲出 . 46 3.3、 背接触结构拓展性强，叠加钝化接触技术有望 进一步提效 . 47 4、 投资建议 50 5、 风险提示 51 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 5 图表目录 图 1不同技术路线光伏电池市占率趋势 7 图 2 PERC 电池实验室转换效率记录 . 7 图 3自 2010 年来光伏发电成本大幅下降 . 8 图 4 未来光伏发电成本仍将持续降低 . 8 图 5国内集中式光伏系统成本构成 . 8 图 6光伏组件四大制造环节 8 图 7电池提效降本的核心逻辑 9 图 8光伏组件全制造链成本构成 9 图 9单晶与多晶实验室效率记录 10 图 10单晶硅片与多晶硅片占比变化 . 10 图 11国内分布式占比 . 10 图 12 国内双玻组件渗透率 . 10 图 13 PN 节及内电场的形成示意 11 图 14光伏发电原理示意 . 11 图 15几种 PN 结制作方法示意（ N 型衬底为例） 12 图 16传统 BSF 太阳能电池结构 12 图 17磷扩散工艺要求相对更低 12 图 18硅片厚度与转换效率关系 14 图 19硅片厚度情况 14 图 20晶体硅材料太阳能电池所能利用的太阳光谱范围（绿色部分） 15 图 21传统晶硅光伏电池在光电转化过程中的太阳光能量损失 . 16 图 22光伏电池转换效率的两类损失 取决于材料禁带宽度（正相关），也受到入射光子数量影响（正相关）， 与电池面积无关。 1）主要为载流子的表面复合 损失， 2）低并联内电阻导致 漏电过大等 短路电流（ Isc） 一定光照下，太阳能电池接入无负载电路时整个回路中的电流大小；在 单位电池面积下取决于产生的光生载流子对数量（正相关），受材料禁带 宽度影响（负相关） 1）各类光学损失， 2）电池内 部复合电流损失， 3）高串联 内电阻等 填充因子（ FF） 一定光照下，太阳能电池在不同负载下的最大输出功率与开路电压和短 路电流乘积的比值；由电池内部电路特点决定。 1）低并联内电阻， 2）高串联 内电阻等 串联内电阻（ Rs） 主要包括半导体材料基区电阻、发射极区电阻、栅线电极与硅的接触电 阻、电极电阻，由材料和接触区特性决定。 并联内电阻（ Rsh） 主要由半导体表面的污染、缺陷以及体内缺陷漏电等造成。 资料来源高效晶硅太阳能电池的理论模拟及机理研究等，国海证券研究所 表面钝化以减少复合是制作高效率电池的关键手段 光伏电池效率损失的一个重要原因便是载流子在流出电池前被复合掉，此时开路 电压会受到较明显的影响，而硅晶体中实际存在三种复合类型，其中 SRH 复合 （陷阱辅助复合）是最为主要的一种，这是由硅中的杂质或缺陷在禁带中引入缺 陷能级而形成了复合中心，属于一种间接复合。 电池表面则是最主要的载流子复合中心， 这主要系周期性的硅晶格在表面处中 断，于是形成大量的悬挂键和晶格缺陷，同时掺杂处理本身也会引入缺陷。一般 情况下，表面复合的不利影响也会随硅片厚度的减薄加强，特别是在少子扩散长 度大于硅片厚度时。 对电池进行钝化处理就是采用各种 手段降低载流子的复合，以达到提高电池效率 的目的，而表面钝化也就成为产业里制造高效电池的关键技术和主要突破方向。 传统上讲，表面钝化方法可分为两类 （ 1）化学钝化， 即把晶硅表面的悬挂键及晶体缺陷直接中和掉，主要手段包括 在表面引入一些氢原子或者沉积一层低缺陷的介质膜。 （ 2）场效应钝化， 即在硅片表面形成一个电场，使得少数载流子难以靠近电池 表面，从而减少复合，主要手段包括在表面进行重掺杂形成高低结，沉积一层可 以固定电荷的介质膜或者重掺杂的硅薄膜等。 选择性钝化接触则是正快速发展的一类技术，从理论核心来看与场效应钝 化一 致， 即设法在 电池 表面 的 一定区域内对载流子产生筛选作用，对于多数载流子的 电导率高，使其能较容易的通过，而少数载流子难以通过，从而减少复合，增加 电极对载流子的收集。 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 18 图 23硅表面悬挂键复合中心及氢钝化原理 图 24选择性钝化接触技术原理 资料来源激光背膜开窗对 MWT PERC 电池性能影响的研 究，国海证券研究所 资料来源载流子选择性接触高效硅太阳能电池的选择， 国海证券研究所 主流的高效 PERC 电池运用了多种表面钝化手段。 从结构上来分析， PERC 电 池实际上运用了局部铝背场（ Al-BSF）、氮化硅（ SiNX）、氧化铝（ Al2O3）、二氧 化硅（ SiO2）和选择性发射极（ SE）等多种可以进行表面钝化的手段，不同钝化 膜的叠层搭配使用也增强了钝化效果，同时产业化生产方法已经相当成熟，如果 合适则可以容易地在新兴电池中运用，具体情况如下 图 25 PERC 电池结构 资料来源 Impurity-Related Limitations of Next-Generation Industrial Silicon Solar Cell， 国海证券研究所 表 8主流高效 PERC 电池技术中使用的表面钝化技术情况 钝化手段 类型 位置 原理 不足 制作方法 Al-BSF （铝背场） 场效应钝化 背面最内侧 局部（ P 端） 金属铝本身可作为掺杂剂，在电极烧结过程 中部分进入硅衬底中形成 P/P 高低结，产生 铝背场，阻碍电子靠近表面。 铝掺杂浓度有限，增加俄歇 复合，金属与半导体直接接 触增加复合；只能用于 P 端 烧结 SiNX 膜层 化学钝化 / 场效应钝化 双面最外层 在制备过程中可引入大量的氢，在硅中迁移 率高，可与悬挂键结合，与缺陷及杂质形成复 合体，实现钝化作用；本身带正电荷，阻碍空 穴靠近表面。 不能直接用于 P 端表面（会 增强复合）；与硅的晶格匹 配性较差， SiNX/Si 界面缺 陷较高 PECVD Al2O3膜层 场效应钝化 背面内层 膜层中含有大量的固定负电荷，阻碍电子靠 不能直接用于 N 端表面； PECVD 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 19 /化学钝化 （ P 端） 近表面；可以存储大量氢原子，在退火时向硅 中释放。 Al2O3/Si 界面缺陷较高 或 ALD SiO2膜层 化学钝化 / 场效应钝化 正面内层 （ N 端） 膜层生长过程中氧原子与表面的硅结合，减 少悬挂键，此外膜层致密度高，有利于与其他 膜层叠层使用；含有固定正电荷，但密度不 高，因此实际可以同时用于两端。 热氧化 选择性发射 极（ SE） 场效应钝化 正面发射极 中（ N 端） 在发射极与金属电极接触的区域进行重掺 杂，形成 N/N高低结，阻碍空穴靠近表面； 此外也能起到降低接触区电阻率的作用 重掺杂会带来俄歇复合一 定程度的加强 激光 资料来源低成本产业化高效 PERC 电池技术研究，国海证券研究所 降低光学损失为重要提效方法，电池结构方面仍有开发空间 根据前述，光学损失是一类重要的电池效率损失来源。首先，研究表明在一般情 况下光从空气中照射到未经处理的硅片表面时，反射率高达 30以上，造成极 大的能量损失，目前产业里已普遍采用表面制绒结合减反射膜的方式来降低这个 损耗。 （ 1）表面制绒 即将硅片受光面制作成粗糙的绒面，使光照射到硅片表面时， 可以通过多次反射更多的进入的硅片内部。对于单晶硅而言，可以利用碱液在不 同晶向上腐蚀速率的不同将表面制作成许多“金字塔”外观的绒面。 （ 2）减反射膜 在硅片受光面增加一层折 射率比较大的薄膜层可以进一步增大 对入射光的吸收。实际上，氮化硅（ SiNX）膜本身就是一种良好的减反射膜层， 其折射率约为 2.1，且化学性能稳定。 另一种降低光学损失的方法在于减少电池正面栅线的遮挡面积。 减小栅线的宽 度是一种直接的方法，但可能导致串联电阻的上升，因此需要同步增加栅线高度， 对制作工艺提出了更高的要求。 此外产业界也持续在电池结构方面进行探索。金属缠绕穿透（ MWT）是一种有 代表性的尝试，它先对电池进行打孔处理，再将正面细栅线收集的电流引导利用 孔洞中的电极金属引导到背面，从而消除遮光影响较大的正面主栅 线。较早期的 研究表明， MWT 电池可将 8的电极栅遮挡区降低到 5左右。更进一步，正面 完全无栅线遮挡的背结接触类（ BC）电池实际已经问世较长一段时间。 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 20 图 26硅片表面制绒与减反射膜作用原理 图 27 MWT 电池结构外观 资料来源 激光背膜开窗对 MWT_PERC 太阳电池性能影响 的研究 ，国海证券研究所 资料来源 Silicon back contact solar cell configuration A path way towards higher efficiency ，国海证券研究所 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 21 2、 N 型向左 TOPCon 重兵先至， HJT 如箭待弦 N 型 TOPCon 和 HJT 为近年来最受关注的新兴高效电池技术代表，此前产业化 的主要问题在于成本过高，经济性不足，但随着技术的不断进步，目前已开始步 入成熟阶段。今年以来，组件端一体化龙头企业已陆续对前者启动大规模的投产 和扩产行动，标志着 N 型技术电池进入规模化量产“元年”，而后者的规模量产 也在加速推进。 2.1、 TOPCon 电池为钝化接触技术新兴代表，与现有 产线兼容性较高 TOPCon 电池理论效率上限高，提出时间较短但发展迅速 德国 Fraunhofer 研究所在 2013 年提出了隧穿氧化层钝化接触（ TOPCon）电 池，这种电池利用 N 硅片作为衬底， 在背面会先制作一层不足 2nm 的超薄二氧 化硅（ SiO2）作为隧穿层，再在上面制作一层 20nm 左右掺磷的多晶硅薄膜（ poly- Sin），浓度较衬底更高，成为新一代高效光伏电池 1）由超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层组合而成的结构（ SiO2/ poly-Sin）正是 TOPCon 电池的核心， 可以实现对载流子的选择性收集，起到了关键的表面钝 化作用。 它的存在使得硅片界面处的能带发生向下弯曲，同时隧穿层还使得能带 出现非对称性偏移，使得对电子的势垒低于对空穴的势垒，于是作为多子的电子 可以比较容易地进行量子隧穿，空 穴则很难通过，即使通过也还会受到由多晶硅 层与硅基体的掺杂浓度差而产生的内电场阻挡，很难到达电极与硅片接触的界面 发生复合。同时， 研究也表明只有完整的 TOPCon 结构才能形成较好钝化效果。 2）近几年的研究发现 TOPCon 电池背面还存在“针孔”效应，即在电池制作过 程中，局部的 SiO2 隧穿层在高温下发生分解，出现了一些可以让载流子直接传 输到多晶硅层的微小“孔洞”，从而带来了 良好的导电率。 3） TOPCon 电池背面为全域钝化，金属电极与硅基材料并不直接接触，同时载 流子也可以在硅片内部直接通过氧化层进行一维纵向传输， 相比局部直接接触的 PERC 电池，不仅降低了接触电阻，还避免了载流子二维传输过程中引起的体复 合， 进一步降低了串联电阻，提升了填充因子和转换效率 。 4） TOPCon 电池在结构上背面可以透光，直接具备良好的双面发电能力，做成 组件后的双面率普遍能达到 80以上，而 PERC 仅 70左右，带来 更多发电量 增益 。 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 22 图 28 TOPCon 电池结构及背面钝化接触提效原理 资料来源正泰新能源、东方日升、英利能源，国海证券研究所 凭借先进的钝化技术， TOPCon 电池在首次提出时就能达到 23.7的效率，开 路电压达 700mV，填充因子达 82。事实上，根据选择性接触理论的研究推算， 双面钝化结构的 TOPCon 电池的最高理论转换效率可达到 28.7，接近晶硅电 池的上限，也略为高出 HJT 电池的 28.5，而 PERC 电池仅为 24.5， 即便是 仅进行背面钝化， TOPCon 电池的理论效率也可以达到 27.1。 图 29利用不同的选择性钝化技术进行组合后的电池理论转化效率 资料来源 On the limiting efficiency for silicon heterojunction solar cells，国海证券研究所 从实验室研发情况来看，近年来业内领先企业和知名研究机构都已能很好地将 TOPCon 电池效率开发到 25以上，今年以来，天合、晶科接连刷新大面电池 记录，目前已经能达到 25.7，而在相对容易达到更高效率的小面积电池方面， 德国 ISE 在 2019 年已突破了 26.0的水平。 表 9近年 TOPCon 电池实验室研发效率记录 研发机构 转 换 效 率Eff 开路电压 VocmV 短路电流密度 JscmA/cm2 填充因子 FF 电池面积 cm2 时间 晶科 25.70 大面积 2022 天合 25.50 大面积 2022 晶科 25.41 719.1 42.24 83.7 235.79 2021 中来 25.40 330.15 2021 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 23 隆基 25.19-P 型 242.97 2021 隆基 25.21 721.6 41.64 83.9 242.97 2021 晶科 24.90 712.8 41.68 83.8 235.8 2021 晶科 24.40 713.2 41.47 82.5 267.50 2020 阿特斯 23.81 708.7 40.88 82.3 246.44 2020 天合 24.58 716.8 40.57 84.5 244.62 2019 Fraunhofer 24.50 713 41.4 83.1 100 2017 Fraunhofer 25.80 4.0 2021 中科院宁波 25.53 700.7 43.04 84.6 4.0 2020 ISE 26.00 732.3 42.05 84.3 4.0 2019 Fraunhofer 25.80 724 42.9 83.1 4.0 2017 ISE 25.80 724.1 42.87 83.1 4.0 2017 资料来源晶科能源、天合光能、英利能源等相关资料，国海证券研究所 TOPCon 电池与主流 PERC 产线兼容性强，有利于产业化推广 TOPCon 与 PERC 电池在结构方面一定的相似性也带来了设备和工艺上的相容 性。前者的正面与后者的背面膜层及金属化方式一致，两面最外侧也都是氮化硅 减反钝化层，前道的清洗制绒工艺也相同。 二者工艺与产线的差异点主要在于 1） TOPCon 增加了制作隧穿氧化层和多晶 硅核心结构的工艺设备，具体又与细分技术路线有关，一般会增加 LPCVD 或 PECVD 设备，并配套扩散或退火炉， 2）衬底硅片导电型变为 N 型后，电池前 表面由磷扩散变为硼扩散，工艺会有所调整但设备不变， 3） TOPCon 背面不需 再进行激光开槽，多晶硅层本身具备导电性可将载流子传输给电极， 4）正面制 作选择性发射极 SE 的工艺尚未完全成熟，厂家可能会选择预留。 图 30 TOPCon 与 PERC 技术与工艺对比 资料来源中科院宁波所、拉普拉斯、理想晶延、北方华创等，国海证券研究所 注此处为 TOPCon 工艺中相对主流的路线 产线方面的兼容性成为 TOPCon 电池在产业化推广时的一项重要优势，特别是 在当前行业里存量 PERC 产能大量存在的情况下，只需对产线进行升级即可，投 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 24 入也比新建产线小不少，因此原有企业也更有动力在技术上进行投入和突破。 图 31 TOPCon 工艺增加的部分核心设备及载具 资料来源拉普拉斯、北方华创、理想晶延，国海证券研究所 2.2、 组件端龙头引领， TOPCon 进入规模化量产元年， 溢价下经济性初现 行业老玩家引领，深入布局企业众多。 TOPCon 电池的优势和潜力近年来吸引了 大量企业进行产业化研发投入，目前总体由行业内的原有资深企业主导，但也有 部分新兴企业大力投入，并持续取得重要突破。目前来看，业内领先企业的研发 效率均已能达到 25以上，量产线效率也基本突破 24.5。 产能方面，根据我们统计目前行业里已经在建和筹建中的新产能有大约 183GW， 也已有龙头企业已建成超 10GW 的大规模量产线，其他企业也在快速推进，预 计随技术的不断成熟、终端经济性的体现，新规模化产能的建设还将加速，包括 部分已有新电池扩产计划，但尚未决定具体技术路线的企业，以及拥有大量待升 级存量 PERC 产能的企业，都有望快速跟进。 表 10主要 TOPCon 相关电池企业产业化进展情况 公司 研发效率 （ ） 量产效率 （ ） 现有产能（ MW） 在建 筹建 （ MW） 产能规划详情 晶科能源 25.7 24.8 16000 110008000 尖山二期 11GW6 月启动；合肥二期 8GW 筹备中；年底量产效率达 25 天合光能 25.5 24.5， 最高 25.5 500 8000（ TOPCon） 10000（技术待 定） 宿迁 8GW 项目 4 月启动； 6 月西宁新能源产 业园项目正式开工建设，含 10GW 电池 晶澳科技 24.8 以上 100 1130010000 宁晋 1.3GW 预计近期投产，曲靖 10GW 于 7 月开工，扬州 10GW 筹备中； 22 年底左右 建成 6.5GW。 隆基 25.2 试验线阶段 通威 24.5 1000 32000 （技术未明确） 1GW 中试线 21 年投产，眉山新电池一期16GW 预计 23 年底投产，剩余择机启动 阿特斯 23.6-23.8 200 200MW 中试线建设中 润阳 24.3 10000 拟签署 10GW 量产项目投资协议并推动 中来 25.4 24.5 7600 40008000 山西一期后续 4GW 及二期 8GW 将继续推动 一道 25.5 24.6 6000 1400010000 预计 22/23 年底 N 型产能达到 20/30GW 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 25 东方日升 24.0 500 试验线阶段 协鑫集成 24.5 50005000 1 月变更募集资金用于乐山 10GW 一期（ 5G） 正泰新能源 24.8 12000 海宁 12GW 电池项目于 6 月底正式签约 钧达（捷 泰） 24.5 80008000 滁州一期 8GW 于 6 月底调试，二期择机启动 亿晶光电 24.1 工艺上初步完成了硼扩、去绕镀工艺的试验 聆达（ 嘉 悦 ） 5000 金寨嘉悦二期 5.0GW TOPCon 电池项目进展 将视行业一线企业技术路线的选择情况推进 中利腾晖 24.3 研发投入阶段 无锡尚德 24.5 2000 今年 1 月无锡 2GW 投产 中清集团 2000 （含 TOPCon） 3000 （含 TOPCon） 新沂一期 2GW 已于 21 年 9 月投产，二期 3GW 预计于今年 6 月底前投产； 江苏潞能 1000 张家港 1GW 项目于 21 年 3 月开工，预计22 年底投产 大恒能源 3000 3GW 电池项目 7 月 1 日与安徽巢湖经开区管签约，预计 2023 年春节后全面投 沐邦高科 10000 梧州 10GW 电池生产基地项目与政府签约 国电投 23.7 400 韩华 23.8 500 REC 23.8 150 合计 约 37GW 约 183GW 资料来源晶科能源、天合光能等公司公告、 PVinfolink 等，国海证券研究所 晶科能源率先扛起 TOPCon 规模化量产大旗，天合、晶澳接踵而至 （ 1）晶科能源作为全球四大组件一体化龙头之一，于去年 11 月推出使用 N 型 TOPCon 电池的组件产品 Tiger Neo，公司近年间在 TOPCon 技术上的投入相 对笃定，并快速取得突破，多次打破转化效率世界纪录，今年 4 月以 25.7的效 率再次刷新纪录，量产线效率也达到 24.5以上。 在规模化产能建设方面，晶科目前已经拥有 16GW 的 TOPCon 的产能，正在建 设和筹备的新产能预计达 19GW，大步走在行业之前。公司 2019 年就已建立了 900MW 中试线，去年开始建设海宁尖山和安徽合肥两大生产基地，一期项目各 8GW，均在 Q1 时投产，目前已满产，同时公司于 6 月底启动了尖山 11GW 二 期项目，合肥的二期电池项目也已经在筹备中。在市场推广方面，今年以来晶科 TOPCon 组件已经至少 7 次中标央国企组件招标项目，成为 N 型电池元年的先 行者。 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 26 图 32晶科能源多次打破 N 型电池效率世界纪录 图 33晶科能源 TOPCon 技术组件产品 资料来源晶科能源 资料来源晶科能源，国海证券研究所 （ 2）天合光能方面，公司早在 2015 年就已经开始了 TOPCon 电池的研发， 2019 年就发布了采用此电池技术的组件产品 i-TOPCon，后中试线规模达 500MW。今年 3 月，天合国家重点实验室宣布其 210 大尺寸 TOPCon 电池最高 效率达到 25.5，创造了新的大尺寸世界纪录，量产线效率也在 24.5以上。规 模化产能方面，天合于今年 4 月启动了宿迁 8GW TOPCon 电池项目，预计年内 实现投产，而 6 月新开工的西宁产业园中规划有 10GW 的 N 型电池产能，在全 行业推广顺利的情况下较大可能继续采用 TOPCon 路线。 （ 3）晶澳科技方面，公司在 5月发布了 DeepBlue 4.0 X组件，采用名为“ Bycium 倍秀”的 TOPCon 电池，量产效率可达到 24.8以上。实际上，公司在 2020 年 时 TOPCon电池的效率已能接近 24。规模化产能方面，而宁晋 1.3GW TOPCon 电池产能预计将在近期实现投产，到年底左右预计公司将拥有 6.5GW 产能。此 外，公司分别在 5、 6 月分别公布了曲靖和扬州两个 10GW 新电池项目。 （ 4）另外，电池龙头通威股份 4 月初也公布了 32GW 高效晶硅电池新项目，将 分两期建设，尚未明确技术，由于公司在 TOPCon、 HJT 等新电池领域都有不少 投入，若 TOPCon 技术产业化推广顺利，则可能会有较大比例选择这种技术路 线，而公司的存量电池产线也有望批量化进行改造。 中来、一道等新兴电池组件企业同样大步迈向规模化产能建设 （ 1）中来股份为组件背板行业龙头， 2019 年公司开始大力对新型电池及组件业 务进行研发布局，选定 TOPCon 技术路线，当年便实现量产效率 23.5，当前 自主研发的 TOPCon2.0 电池量产转换效率也可达到 24.5，采用创新性的 POPAID 工艺路线，目前已累计出货 5GW 的 TOPCon 组件产品。产能方面，公 司目前已经建成约 7.6GW，其中泰州基地共有 3.6GW 的产能，同时山西 16GW 电池项目处于持续建设中，一期 8GW 中的 4GW 已于今年 6 月底投产。 （ 2）一道新能源于 2018 成立，为发展迅速的新兴电池组件企业代表。公司在 创立之初便以 N型技术作为布局核心，目前 TOPCon电池实验效率可达 25.5， 量产效率也超过 24.6。公司 2019 年已建成 1.2GW 的 TOPCon 产能，到 2021 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 27 年底达到 6GW，按规划预计 2022/23 年底将达到 20/30GW。近期，公司 N 型 组件中标央企华能集团项目，已正式签约，并向市场推出“ DAON”品牌 3 个系 列高效 N 型组件新品。 图 34中来 TOPCon 电池技术组件 图 35一道新能“ DAON”品牌 N 型高效组件 资料来源中来股份 资