【中信建投电新】光伏电池研究（一）：光伏牛市下一个风口：N型异质结电池

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 wanggezgs@csc.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% 20 18 /1/2 5 20 18 /2/2 5 20 18 /3/2 5 20 18 /4/2 5 20 18 /5/2 5 20 18 /6/2 5 20 18 /7/2 5 20 18 /8/2 5 20 18 /9/2 5 20 18 /10 /25 20 18 /11 /25 20 18 /12 /25 电源设备 上证指数 电源设备 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 PERC+SE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 IL的恒流源 、 与之并联的处于正偏置下的二极管 （暗电 流 Ibk）、串联电阻 Rs、并联电阻 RSh、负载 RL。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。 I = 𝐼𝐿 − 𝐼𝑏𝑘 − 𝐼𝑆ℎ = 𝐼𝐿 − 𝐼𝑂 (𝑒 𝑞(𝑉+𝐼𝑅𝑆) 𝐴𝑘𝑇 −1)− 𝐼𝑅𝑆 +𝑉 𝑅𝑆ℎ 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 Pm，对应的电压为 Vm，电流为 Im。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 VOC、 短路电流密度 JSC、 FF三个参数的乘积与入射光功率密度 Pin的比值 。 η = 𝑃𝑚𝑃 𝑖𝑛𝐴 = 𝐼𝑚𝑉𝑚𝑃 𝑖𝑛𝐴 = 𝑉𝑂𝐶 ×𝐼𝑆𝐶 ×𝐹𝐹𝑃 𝑖𝑛𝐴 = 𝑉𝑂𝐶 ×𝐽𝑆𝐶 ×𝐹𝐹𝑃 𝑖𝑛 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 ISC = IL。 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 = ImVm/(ISCVOC)。 在伏安特性曲线图上， ImVm为 最大功率点 所对应的矩形面积， 而 ISCVOC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、 PERC+SE 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 …… PER C 电池 N - PER T …… 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) PERC+SE（ 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 PERC+SE 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 SiO2） 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 VOC与内建电场的电势差 VD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。 VD是 VOC 的上限， VD 越高， VOC 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 ： 𝑉𝐷 = (𝐸𝐹2 − 𝐸𝐹1) 𝑞⁄ （ VD为内建电场电势差， EF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） ， 𝑉𝐷 = (𝐸𝐹,𝑛−𝑐−𝑆𝑖 − 𝐸𝐹,𝑝−𝑐−𝑆𝑖)/𝑞 = (𝐸𝑔,𝑐−𝑆𝑖 −𝛿𝑉,𝑝−𝑐−𝑆𝑖 −𝛿𝐶,𝑛−𝑐−𝑆𝑖)/q。 对于 P型异质结电池 （图 c） ， 𝑉𝐷 = (𝐸𝐹,𝑛−𝑎−𝑆𝑖 − 𝐸𝐹,𝑝−𝑐−𝑆𝑖)/𝑞 = (𝐸𝑔,𝑛−𝑎−𝑆𝑖 −𝛿𝑉,𝑝−𝑐−𝑆𝑖 −𝛿𝐶,𝑛−𝑎−𝑆𝑖 −Δ𝐸𝑉)/q。 对于 N型异质结电池 （图 b） ， 𝑉𝐷 = (𝐸𝐹,𝑛−𝑐−𝑆𝑖 − 𝐸𝐹,𝑝−𝑎−𝑆𝑖)/𝑞 = (𝐸𝑔,𝑝−𝑎−𝑆𝑖 −𝛿𝑉,𝑝−𝑎−𝑆𝑖 −𝛿𝐶,𝑛−𝑐−𝑆𝑖 −Δ𝐸𝐶)/q。 （ VD为内建电场电势差， EF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 ， δ C为 费米 能级与导带底的能量差 ， Δ EC为导带带阶， Δ EV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 制绒 扩散 制结 刻蚀 / 去 P SG 正 面沉积 减反膜 正面印刷 银栅线 高温烧结 背面印刷 铝膜 槽式制绒 清洗机 氢氧化钠 异丙醇 添加剂 氢氟酸 管式高温 扩散炉 三氯氧磷 氧气 氮气 等离子体刻 蚀机 + 去 P SG 清洗机 湿法刻蚀 清洗机 四氟化碳 氧气 硝酸 氢氟酸 氢氧化钠氢氟酸 P ECVD 硅烷 氨气 氮气 氩气 丝网印刷 机 铝浆 丝网印刷 机 银浆 烧结炉 工艺 设备 原料 衬底准备 制结 镀膜 印刷电极 烧结单晶铝背场 P 型 硅片 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。 制绒清洗机 4% 扩散炉 9% 刻蚀清洗机 8% P E CV D 18% 丝网印刷机 39% 烧结炉 9% 自动化设备 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 PECVD+PECVD 和 PECVD+ALD （原子层沉积） 两种路线。 钝化膜主要是氧化铝（ Al2O3） 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 清洗 制绒 正面扩 磷制结 刻蚀 / 去 P SG 正面印刷 银栅线 高温烧结 槽式制绒 清洗机 氢氧化钠 异丙醇 添加剂 氢氟酸 管式高温 扩散炉 三氯氧磷 氧气 氮气 等离子体 刻蚀机 / 清 洗 机 湿法刻 蚀清洗 机 四氟化碳 氧气 硝酸 氢氟酸 氢氧化 钠 氢氟酸 PECVD 硅烷 氨气 氮气 氩气 丝网印刷 机 铝浆 丝网印刷 机 银浆 烧结炉 P 型 硅片 背面沉积 钝化膜 正 面沉积 减反膜 背面刻划 接触区 PECVD P ECVD+ ALD 激光消融 机 背面印刷 铝栅线 衬底准备 制结 镀膜 印刷电极 烧结PE R C 双面 工艺 设备 原料 三甲基铝 三甲基铝 硅烷 氮气 硅烷 氮气 16 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 32： 单晶 PERC 电池产线布置 资料来源 :捷佳伟创 官网 ， 中信建投证券研究发展部 在设备投资上，由于新增的钝化膜用 PECVD设备价格较高， 整线投资构成与常规单晶相比有较大变动，占 比前三的设备分别为钝化膜用 PECVD、丝网印刷机、减反膜用 PECVD，分别占 30%、 24%和 11%。 图表 33： 单晶 PERC 电池 设备 成本拆分 资料来源 :中信建投证券研究发展部 4.3 工艺设备材料拆解 —— HJT电池 HJT产线中， 所有工艺和 核心设备均与 PERC产线 有所 不同 ， 其中最大的不同 有 以下 4点： 1） 非晶硅薄膜沉积环节 ， 使用 CVD（ PECVD 或 Cat-CVD） 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或 RPD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。 制绒清洗机 3% 扩散炉 6% 刻蚀清洗机 5% P E V CD 减反膜 11% P E V CD 钝化膜 30% 激光消融机 7% 丝网印刷机 24% 烧结炉 5% 自动化设备 9% 17 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 34： HJT 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 35： HJT 电池的生产设备 资料来源 :中信建投证券研究发展部 在成本方面， HJT电池成本主要来自 硅片 、浆料和靶材，三者占比分别为 47%、 24%和 5%。 未来的降本空 间主要来自以下几方面： 1）量产效率继续提高 ，由 23.5%提高至 24.5%及以上 ； 2） 硅片减薄 ， 由 180 μm减薄至 100 μm左右 ； 3）浆料减量和国产化降价； 4）设备国产化继续降价。 清洗 制绒 N 型 硅片 非晶硅 薄膜沉积 导电膜 沉积 烧结不超 250 ℃ 正面印刷 银电极 背面印刷 银电极 槽式制绒 清洗机 丝网印刷 机 丝网印刷 机 烧结炉PECVD PVD 衬底准备 制结 镀膜 印刷电极 烧结HJT 氢氧化钠 异丙醇 添加剂 氢氟酸 硅烷 氢气 磷烷 硼烷 氧化铟 氧化锡 低温银浆 低温银浆 工艺 设备 原料 18 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 36： HJT 电池成本构成 图表 37： HJT 电池成本下降空间（元 /W） 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 5. HJT 经济性如何 5.1 HJT的平准化 度电成本已与 PERC 基本相同 在目前 价格 条件下，经测算使用 HJT电池的光伏电站度电成本与使用 P型 PERC双面 电池的光伏电站度电 成本已基本相同。以 200MW光伏电站 为例，测算假设中 P型 PERC与 HJT的不同主要 在于电池效率、双面率、 首年衰减率与年均衰减率、组件价格；在初始投资方面 HJT组件投资高于 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 高约 10%。 同时由于高效 率、低衰减， 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基本相同。 图表 38： PERC 和 HJT 平准化 度电成本测算 单位 P 型 PERC HJT 主要假设（电站规模 200MW） 电池片效率 22.2% 23.5% CTM(Cell-to-module) 98% 98% 电池片功率 W 5.305 5.615 双面率 80% 95% 背面增益 10% 12.6% 首年衰减 2.50% 1.00% 年均衰减 0.76% 0.50% 组件价格 元 /W 2.1 2.8 投资情况 初始投资 -组件 万元 42,000 55,861 初始投资 -其它 万元 60,000 56,681 初始投资 -合计 万元 102,000 112,542 硅料 47% 浆料 24% IWO 靶材 5% 热丝 / 网版 3% 气体化学 3% 动力 5% 人工 4% 折旧 6% 制造费用 3% 19 行业深度研究 报告 电源设备 请参阅最后一页的重要声明 单位 P 型 PERC HJT 年利用小时数 h 1,400 1,400 测算结果 LCOE 元 /kWh 0.382 0.392 资料来源：中信建投证券研究发展部 5.2 HJT的平准化度电成本还有较大下降空间 在上面的假设下计算 HJT 电站 LCOE 对电池效率、年均衰减率、组件价格的敏感性，发现 1） HJT 组件降 价 0.25元 /W， LCOE降低 0.01元 ； 2） HJT效率提高 1%， LCOE降低 0.01元 ； 3） HJT衰减率减缓 0.5%， LCOE 降低 0.01元 。 图表 39： HJT 电池电站的 LCOE 对电池效率的敏感性 图表 40： HJT 电池电站的 LCOE 对年均衰减率的敏感性 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 预计 2020年 HJT组件价格降至目前 PERC组件水平，对应的 LCOE可降至 0.36元 /kWh，相比目前降幅达 10%。 图表 41： HJT 电池电站的 LCOE 对组件价格的敏感性 图表 42： HJT 电池成本下降空间（元 /W） 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 根据以上敏感性计算结果，在给定的未来