一、技術(shù)迭代推動(dòng)降本增效，N 型電池技術(shù)發(fā)展提速

晶硅電池技術(shù)是以硅片為襯底，根據(jù)硅片的差異區(qū)分為 P 型電池和 N 型電池。其中 P 型電池主要是 BSF 電池和 PERC 電池，N 型電池目前投入比較多的主流技術(shù)為 HJT 電池和 TOPCon 電池。

1）P 型電池，傳統(tǒng)單晶和多晶電池主要技術(shù)路線為鋁背場技術(shù)（Al-BSF）， 目前主流的 P 型單晶電池技術(shù)為 PERC 電池技術(shù)，該技術(shù)制造工藝簡單、成本低，疊加 SE（選擇性發(fā)射技術(shù)）提升電池轉(zhuǎn)換效率；

2）N 型電池，隨著 P 型電池逐漸接近其轉(zhuǎn)換 效率極限，N 型將成為下一代電池技術(shù)的發(fā)展方向。N 型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、 溫度系數(shù)低、無光衰、弱光效應(yīng)好、載流子壽命更長等優(yōu)點(diǎn)，主要制備技術(shù)包括 PERT/PERL、 TOPCon、IBC、異質(zhì)結(jié)（HJT）等。

技術(shù)迭代推動(dòng)提效降本，PERC 電池產(chǎn)能占 86%

過去五年，PERC 代替 Al-BSF 成為目前主流電池技術(shù)。P 型電池技術(shù)主要經(jīng)歷了 Al-BSF（傳統(tǒng)鋁背場）到單面 PERC 再到雙面 PERC 技術(shù)的發(fā)展路線。根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)， 2015 年之前，鋁背場電池是主流的電池技術(shù)，市占率一度超過 90%，2015 年開始隨時(shí) PERC 電池技術(shù)的推廣，BSF 電池市占率開始下降并在 2020 年市占率降至 8.8%。PERC 電池技術(shù)的推廣主要得益于單晶硅片的大規(guī)模推廣，設(shè)備國產(chǎn)化率快速提升等因素。根據(jù) CPIA數(shù)據(jù)，2020 年新建量產(chǎn)產(chǎn)線仍以 PERC 電池為主，PERC 電池市場占比達(dá)到 86.4%。

1） Al-BSF 電池技術(shù)。為改善太陽能電池效率，在 P-N 結(jié)制備完成后，在硅片的背 光面沉積一層鋁膜，制備 P+層，稱為鋁背場電池。鋁背層主要進(jìn)行表面鈍化，降 低背表面復(fù)合速率，增加光程，提升效率。但紅外輻射光只有 60-70%能被反射， 產(chǎn)生較多的光電損失，在轉(zhuǎn)換效率方面有明顯的局限。

2） PERC 電池技術(shù)。通過在電池背面附上介質(zhì)鈍化疊層三氧化二鋁和氮化硅作為背 反射器，增加長波光的吸收，同時(shí)增大 P-N 極間的電勢差，降低電子復(fù)合，提升 光電轉(zhuǎn)換效率，還可以做成雙面電池。隨著工藝成熟，設(shè)備國產(chǎn)化和成本降低， 逐漸成為市場主流電池技術(shù)。

Al-BSF 改造為 PERC 產(chǎn)線并不復(fù)雜，但效率提升明顯。從產(chǎn)線改造角度看，鋁背場 電池技術(shù)的生產(chǎn)工藝主要包括清洗制絨、擴(kuò)散制結(jié)、蝕刻、制備減反射膜、印刷電極、燒 結(jié)及自動(dòng)分選七道工序和關(guān)鍵設(shè)備，而 PERC 電池技術(shù)的生產(chǎn)工藝無需另開產(chǎn)線，只需在 鋁背場基礎(chǔ)上，增加鈍化疊層和激光開槽這兩道工序即可完成，所需設(shè)備包括增加 PECVD 和激光開槽設(shè)備，相關(guān)設(shè)備也均實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。而從效率提升角度看，根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)，截 至 2020 年，PERC 電池平均轉(zhuǎn)換效率 22.8%，而傳統(tǒng)鋁背場的轉(zhuǎn)換效率則不足 20%，效 率提升是加速 PERC 產(chǎn)能占比提升的核心因素之一。

PERC 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化時(shí)間不長，電池效率提升速度較快。從 PERC 電池技術(shù)的發(fā)展到成 為主流路線的時(shí)間并不長，核心原因在于電池技術(shù)快速發(fā)展推動(dòng)行業(yè)的降本提效。從 1989 年 PERC 電池技術(shù)的首次提出，到 2010 年進(jìn)行背面/疊層鈍化改造推動(dòng)大尺寸電池的產(chǎn)業(yè) 化進(jìn)程，產(chǎn)業(yè)界用了 10 年時(shí)間將其效率提升和成本下降發(fā)揮到了極致，成為目前全球電 池的主流技術(shù)。隆基樂葉在2019年發(fā)布的PERC電池技術(shù)效率記錄為24.06%，目前PERC 電池的量產(chǎn)效率已經(jīng)突破 23%。

單晶 PERC 電池平均量產(chǎn)效率超 22.8%，已逐漸接近 24.5%極限效率。從目前電池 效率看，隆基 24.1%的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)接近 PERC 電池極限效率，電池廠商研發(fā)重心已經(jīng)逐 步轉(zhuǎn)向新的技術(shù)，PERC技術(shù)正式進(jìn)入變革后周期。為了進(jìn)一步提升PERC電池轉(zhuǎn)換效率， 在傳統(tǒng)的 PERC 電池工藝基礎(chǔ)上不斷增加新的工藝，包括 SE 技術(shù)優(yōu)化、多主柵電極、氧 化層增強(qiáng)鈍化、背面堿拋及光注入或電注入再生等技術(shù)工藝的改進(jìn)。通過技術(shù)工藝的不斷 改進(jìn)，目前單晶 PERC 電池的產(chǎn)業(yè)化平均效率達(dá)到 22.8%+，已經(jīng)在逐漸接近其極限效率。

N 型電池技術(shù)優(yōu)勢顯著，有望替代 P 型成為主流

N 型電池轉(zhuǎn)換效率高，有望替代 P 型電池成為發(fā)展主流。從目前技術(shù)發(fā)展來看，P 型 PERC 電池已經(jīng)迫近效率天花板，降本速度也有所放緩。而 N 型電池效率天花板較高，電 池工藝和效率提升明顯加快，未來效率提升空間大，隨著國產(chǎn)化設(shè)備成本不斷降低，預(yù)計(jì) 將成為未來主流的電池技術(shù)路線。目前實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)（>1GW）的新型高效電池主要包括 TOPCon、HJT 和 IBC 三種，HBC、疊層電池暫時(shí)還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。同時(shí)，N 型電池技術(shù)組成的疊層電池，轉(zhuǎn)換效率將有進(jìn)一步提升的空間。

針對 PERC、TOPCon 和 HJT 這幾種主流的技術(shù)路線，我們從效率、成本及工藝等 多個(gè)角度對比：

1） 從效率角度看，TOPCon 電池的極限理論效率達(dá)到 28.7%，高于 HJT 的 27.5% 和 PERC 的 24.5%。而從目前量產(chǎn)效率看，PERC 已經(jīng)達(dá)到 23%附近，TOPCon 和 HJT 已經(jīng)超過 24%，但距極限效率仍有一定差距，效率提升的空間更大；

2） 從工藝角度看，PERC 目前最成熟， TOPCon 需要在 PERC 產(chǎn)線上增加擴(kuò)散、 刻蝕及沉積設(shè)備改造，成本增加幅度??；而 HJT 電池工藝最簡單、步驟最少（核 心工藝僅 4 步），但基本全部替換掉 PERC 產(chǎn)線，IBC 電池工藝最難最復(fù)雜，需 要是用離子注入工藝提供生產(chǎn)技術(shù)門檻；

3） 從成本角度看，PERC 產(chǎn)業(yè)化最快成本低，TOPCon 電池兼容性最高，可從 PERC/PERT 產(chǎn)線升級，IBC 次之，HJT 電池完全不兼容現(xiàn)有設(shè)備，需要新建產(chǎn) 線，較 PERC 成本高 2.5 億元，較 TOPCon 成本高 2 億元，成本仍有下降空間。

P 型產(chǎn)線轉(zhuǎn)向 N 型電池的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)已經(jīng)到來。在光伏行業(yè)持續(xù)降本的進(jìn)程中，過去五 年是 P 型和 N 型同步賽跑和效率提升的階段，N 型電池的工藝、設(shè)備及材料等因素不具備 性價(jià)比。但站在目前時(shí)點(diǎn)，P 型電池接近其效率極限，設(shè)備成本下降接近其極限，而隨著 光伏設(shè)備和材料的國產(chǎn)化日趨成熟，對于更高效電池的追求也成為市場的選擇，N 型電池 提效降本空間更大的優(yōu)勢便體現(xiàn)出來，預(yù)計(jì) 2021 年將是 N 型電池加速量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)。

二、TOPCon：延長 PERC 產(chǎn)線周期，具備性價(jià)比的路線

效率上限高+設(shè)備成本低，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提速

TOPCon 電池技術(shù)，即隧穿氧化層鈍化接觸技術(shù)。由于 PERC 電池金屬電極仍與硅 襯底直接接觸，金屬與半導(dǎo)體的接觸界面由于功函數(shù)失配會產(chǎn)生能帶彎曲，并產(chǎn)生大量的 少子復(fù)合中心，對太陽電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，有學(xué)者提出電池設(shè)計(jì)方案中用薄 膜將金屬與硅襯底隔離的方案減少少子復(fù)合，在電池背面制備一層超薄氧化硅，然后再沉 積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進(jìn)入 多晶硅層同時(shí)阻擋少子空穴復(fù)合，進(jìn)而電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，極大地降低 金屬接觸復(fù)合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流，從而提升電池轉(zhuǎn)化效率。

電池轉(zhuǎn)換效率極限較高，量產(chǎn)提速空間更大。TOPCon 的發(fā)展歷史其實(shí)并不長，由德 國 Fraunhofer 研究所的 Frank Feldmann 博士在 2013 年于 28th EU-PVSEC 首次提出 TOPCon 的電池概念。此后，經(jīng)過一系列科研院所的積極研發(fā)推進(jìn)技術(shù)工藝的逐步成熟和 理論轉(zhuǎn)換效率提升，TOPCon 電池的極限理論效率達(dá)到 28.7%，高于 HJT 的 27.5%和 PERC 的 24.5%。而目前晶硅電池產(chǎn)業(yè)化平均效率低于實(shí)驗(yàn)室效率 2 個(gè)百分點(diǎn)左右， TOPCon 電池產(chǎn)業(yè)化效率有更高的提升空間。截至 2020 年底，N 型 TOPCon 電池平均轉(zhuǎn) 換效率達(dá)到 23.5%，2021 年晶科能源 TOPCon 電池效率達(dá) 24.9%。

量產(chǎn)效率提升明顯，2021 年產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提速。從目前 TOPCon 量產(chǎn)的情況看，平均 量產(chǎn)效率主要在 24%左右，最高效率達(dá)到 24.5%-25%，包括隆基股份、通威股份、天合 光能、晶科能源、中來股份等在內(nèi)的主流電池廠商 2021 年的規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)達(dá) 15GW。目 前最高效率來自隆基的電池研發(fā)中心的 25.09%，單晶硅片商業(yè)化尺寸 TOPCon 電池效率 首次突破 25%，創(chuàng)下最新的世界紀(jì)錄。

從 SNEC 展會調(diào)研了解到，龍頭廠商紛紛布局 TOPCon 產(chǎn)品。根據(jù) 2021 年 SNEC 展臺統(tǒng)計(jì)看，包括隆基、英利、中來、天合及晶科等十余家企業(yè)布局并展示了其在 TOPCon 領(lǐng)域的核心產(chǎn)品。從最新的調(diào)研情況看，由于與 PERC 設(shè)備產(chǎn)線的兼容性問題，TOPCon 更受到龍頭廠商的青睞，多家企業(yè)將 TOPCon 應(yīng)用到大尺寸的產(chǎn)品中，轉(zhuǎn)換效率在 21.7%~24%之間，平均效率 22.6%，基本接近。如隆基股份發(fā)布的首款 TOPCon 雙面組 件—Hi-MO N 為例，主要采用 182 尺寸電池片，功率達(dá) 570W，量產(chǎn)效率 22.3％。預(yù)計(jì) 2021 年 TOPCon 電池產(chǎn)業(yè)化將進(jìn)一步加速。

兼容 PERC 產(chǎn)線設(shè)備，多技術(shù)并進(jìn)加速降本

TOPCon 兼容 PERC 產(chǎn)線設(shè)備，是未來 2-3 年最具性價(jià)比的技術(shù)路線。國內(nèi) PERC 產(chǎn)線主要從 2018 年開始建設(shè)，新建產(chǎn)線大多預(yù)留了 TOPCon 改造空間，而未來的擴(kuò)產(chǎn)計(jì) 劃也紛紛轉(zhuǎn)向 N 型技術(shù)產(chǎn)線建設(shè)。面對目前巨大的 PERC 電池產(chǎn)能，TOPCon 和 PERC 電池技術(shù)和產(chǎn)線設(shè)備兼容性較強(qiáng)，以 PERC 產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備改造為主，主要新增設(shè)備在非晶 硅沉積的 LPCVD/PECVD 設(shè)備以及鍍膜設(shè)備環(huán)節(jié)。目前 PERC 電池產(chǎn)線單 GW 投資在 1.5-2.0 億元，而僅需 0.5-1 億元即可改造升級為 TOPCon 產(chǎn)線。在面臨大規(guī)模 PERC 產(chǎn)線設(shè)備資產(chǎn)折舊計(jì)提壓力下，改造為 TOPCon 拉長設(shè)備使用周期，降低沉沒風(fēng)險(xiǎn)，是未來 2-3 年極具性價(jià)比的路線選擇。

從產(chǎn)線改造難度看，從 PERC 到 TOPCon 產(chǎn)線，主要增加幾道工序：

1）TOPCon 增加了硼擴(kuò)散工藝，通過硼磷管式擴(kuò)散爐制備 P 型發(fā)射結(jié)和 N 型背面，在通過 PECVD 技 術(shù)在正反表面制備鈍化層和減反射膜；

2）需要增加隧穿氧化制結(jié)、離子注入及退火清洗 工藝，超薄氧化層可以使多子電子隧穿進(jìn)入多晶硅層同時(shí)阻擋少子空穴復(fù)合，進(jìn)而電子在 多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而提升電池轉(zhuǎn)化效率。

TOPCon 多技術(shù)路線并進(jìn)，LPCVD 是目前主流工藝。目前 TOPCon 最大的任務(wù)是簡 化工藝降低成本，從目前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)展看，LPCVD 是目前主流工藝路線。主要包括 三種工業(yè)化流程：

1） 方法一：本征+擴(kuò)磷。LPCVD 制備多晶硅膜結(jié)合傳統(tǒng)的全擴(kuò)散工藝。此工藝成熟 且耗時(shí)短，生產(chǎn)效率高，已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，但繞鍍和成膜速度慢是目前最大的 問題。該技術(shù)為目前TOPCon廠商布局的主流路線，主要是晶科能源和天合光能；

2） 方法二：直接摻雜。LPCVD 制備多晶硅膜結(jié)合擴(kuò)硼及離子注入磷工藝。離子注入 技術(shù)是單面工藝，摻雜離子無需繞度，但擴(kuò)硼工藝要比擴(kuò)磷工藝難度大，需要更 多的擴(kuò)散爐和兩倍的 LPCVD，投資成本高、良率更高，主要是隆基股份布局；

3） 方法三：原位摻雜。PECVD 制備多晶硅膜并原位摻雜工藝。該方法沉積速度快， 沉積溫度低，還可以用 PECVD 制備多晶硅層，簡化很多流程，實(shí)現(xiàn)大幅降本。 但仍存在氣體爆膜現(xiàn)象導(dǎo)致良率偏低，穩(wěn)定性有待進(jìn)一步觀察，因此產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 較慢。根據(jù) Solarzoom，目前拉普拉斯、捷佳偉創(chuàng)、金辰股份、無錫微導(dǎo)等國內(nèi) 設(shè)備廠商已經(jīng)布局，后續(xù)有望受益于技術(shù)迭代。

增效降本加速量產(chǎn)，進(jìn)一步打開設(shè)備市場空間

三方面有助于 TOPCon 電池進(jìn)一步降本。從 TOPCon 電池成本構(gòu)成中來看，硅片、 銀漿及折舊成本分別占比 63%、16%及 4%。目前 TOPCon 的成本高于 PERC 電池 25%-30%，成本下降有賴于以上三方面：

1）硅片大尺寸和薄片化方向有助于硅片成本持 續(xù)下降。TOPCon 電池硅片從 166mm 向 182mm 和 210mm 發(fā)展，尺寸厚度從目前的 170 μm 持續(xù)減薄；

2）銀漿替代和用量下降推動(dòng)成本下降。目前用量 150-180mg，預(yù)計(jì)未來 背面用銀鋁漿替代會推動(dòng)成本下降；

3）目前 TOPCon 電池單 GW 設(shè)備投資額降至 2.5 億 元以內(nèi)，預(yù)計(jì)未來技術(shù)發(fā)展會帶動(dòng)設(shè)備價(jià)格及折舊成本下降。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，設(shè)備廠商受益明顯。TOPCon 作為高效晶硅電池發(fā)展方向之一，實(shí) 驗(yàn)室屢次創(chuàng)下新高，產(chǎn)業(yè)化效率也在進(jìn)一步提升。目前的 TOPCon 電池技術(shù)方案并未完全 定型，未來工藝流程進(jìn)一步簡化，并且隨著設(shè)備技術(shù)成熟提升良率，銀漿用量和替代帶來 成本降低，TOPCon 電池成本和市場競爭力將具備明顯優(yōu)勢。目前隆基、晶科、天合及晶 澳等企業(yè)紛紛布局 TOPCon 產(chǎn)能，2021 年量產(chǎn)產(chǎn)能有望達(dá)到 15GW。根據(jù) CPIA 預(yù)測數(shù) 據(jù)，到 2025 年，TOPCon 產(chǎn)能占比進(jìn)一步提升至 16%。2019 年開始新擴(kuò)建的 PERC 產(chǎn) 線都有兼容 TOPCon 升級空間，隨著 TOPCon 產(chǎn)業(yè)化加速，新增產(chǎn)能和存量設(shè)備更新打 開市場空間，龍頭設(shè)備廠商將明顯受益。

三、HJT：國產(chǎn)化降本空間大，有望成下一代主流技術(shù)

HJT 電池優(yōu)勢顯著，正處在產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期

HJT 電池技術(shù)經(jīng)歷 30 年的發(fā)展，目前正處在行業(yè)爆發(fā)期。自 1974 年 Walter Fuhs 首次提出 a-Si 和晶體硅融合的 HJT 結(jié)構(gòu)起，到 1989 年三洋獲得專利，HJT 電池技術(shù)經(jīng)歷 了較長時(shí)間的技術(shù)壟斷，期間全球各個(gè)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行積極研發(fā)。直至 2010 年，三洋核心 專利過期，技術(shù)壟斷終于打破，國內(nèi)外開啟了 HJT 電池技術(shù)效率提升的工業(yè)化探索，并于 2017 年開始進(jìn)行 100MW 級的產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn)線建設(shè)。過去兩年多家公司進(jìn)入試生產(chǎn)線環(huán)節(jié) 并加大 HJT 電池產(chǎn)業(yè)化的投資力度，HJT 電池技術(shù)迎來快速發(fā)展期。

HJT 電池，即非晶硅薄膜異質(zhì)結(jié)電池，是由兩種不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成異質(zhì)結(jié)。HJT 電池主要由 N 型硅片（c-Si）及基極，在正面、背面都采用非晶硅薄膜（a-Si）形成異質(zhì) 結(jié)結(jié)構(gòu)，正面使用本征非晶硅薄膜和 P 型非晶薄膜沉積形成 PN 異質(zhì)結(jié)，背面同樣使用本 征非晶硅薄膜和 N 型非晶薄膜形成 N+背場，雙面 TCO 膜及雙面金屬電極。HJT 電池正 背面結(jié)構(gòu)對稱，適合于雙面發(fā)電，較 PERC 電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低、 無光衰、弱光效應(yīng)、載流子壽命更長等優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)勢一：雙面率高，光電轉(zhuǎn)換效率高。從目前轉(zhuǎn)換效率看，HJT 電池平均量產(chǎn)效率均 在 24%+，安徽華晟最新的量產(chǎn)批次平均效率 24.7%，最高效率達(dá)到 25.06%，通威最高 實(shí)現(xiàn)了 25.18%，效率潛力明顯優(yōu)于 PERC 電池。光伏電池的未來發(fā)展趨勢，向更高效率 和更大降本空間的 N 型電池發(fā)展，HJT 是中期最適合的發(fā)展方向之一，未來也有望實(shí)現(xiàn)與 鈣鈦礦的疊層產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)換效率。HJT 是雙面對稱結(jié)構(gòu)，雙面電池的發(fā)電量要超出單面 電池 10%+，目前雙面率已經(jīng)達(dá)到 95%，相比其他工藝路線有明顯的發(fā)電增益優(yōu)勢。根據(jù) Solarzoom 數(shù)據(jù)，HJT 電池每 W 發(fā)電量較雙面 PERC 電池高出 2.0~4.0%。

優(yōu)勢二：工藝流程更加簡化，提效降本空間更大。相比 PERC 的 8 道和 TOPCon 的 10 道工藝，HJT 僅需 4 道工序即可完成，從生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率上更有優(yōu)勢和提升空間， 而良率也是目前 TOPCon 產(chǎn)業(yè)化遇到的最大瓶頸。同時(shí)，HJT 是在＜250℃低溫環(huán)境下制 備，相比于傳統(tǒng) P-N 結(jié)在 900℃高溫下制備，一方面有利于薄片化（未來可實(shí)現(xiàn) 100μm 厚度）和降低熱損傷來降低硅片成本，另一方面因能源節(jié)約等因素非硅成本也表現(xiàn)更優(yōu)。

優(yōu)勢三：光衰減低+溫度系數(shù)低，穩(wěn)定性強(qiáng)。HJT 電池通過良好的鍍膜工藝來降低界 面復(fù)合改善 TCO 層及 Ag 接觸性能。測試發(fā)現(xiàn) HJT 電池的 10 年衰減小于 3%，25 年僅下 降 8%，導(dǎo)致全生命周期每 W 發(fā)電量的增益效果明顯。從溫度系數(shù)角度看，能減少太陽光 帶來的熱損失。光伏系統(tǒng)實(shí)際工作的溫度是要高于實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)室溫，而 HJT 電池的溫度 系數(shù)-0.25%，相比 PERC的溫度系數(shù)-0.37%，因此每W 發(fā)電量較 PERC電池平均高3%+。

工藝、設(shè)備及材料共同推動(dòng)異質(zhì)結(jié)降本

據(jù) Solarzoom 數(shù)據(jù)，HJT 電池生產(chǎn)成本 0.9 元/W，高于 PERC 成本的 0.7 元/W，短 期看成本競爭力不足，核心因素在于兩方面：

1） 設(shè)備投資額度大，國產(chǎn)化進(jìn)行仍在路上。由于 HJT 與目前主流的 PERC 產(chǎn)線不 兼容，因此非晶硅薄膜沉積和 TCO 膜沉積等核心設(shè)備需要重新購置，投資額度相 對較大，但電池效率體現(xiàn)的性價(jià)比并未能完全覆蓋。從目前情況看，HJT 單 GW 設(shè)備投資成本在 4.5 億元，相較于 PERC（1.5-2 億元）和 TOPCon（2-2.5 億元） 有很大的成本劣勢。

2） 材料成本偏高，是制約短期產(chǎn)業(yè)化核心之一。成本構(gòu)成看，硅片、漿料、設(shè)備折 舊和靶材成本占比中分別為 47%、25%、12%和 4%。HJT 技術(shù)需要用的 N 型硅 片整體價(jià)格偏高，低溫銀漿單片用量超過 200mg，是目前 PERC用量的 2倍以上， TCO 進(jìn)口材料價(jià)格偏高等多個(gè)因素共同推升成本。

因此，材料與設(shè)備國產(chǎn)化共同推動(dòng) HJT 產(chǎn)線降本：

1） 材料方面降本。降低硅片成本方面，主要來自于硅片薄片化方向的進(jìn)展，因?yàn)?HJT 電池是對稱結(jié)構(gòu)，易于薄片化且不影響效率，自目前 175μm 降至 2022 年 130μm 以下，能夠使得 Voc 上升，效率提升成本降低；降低非硅成本方面，主要是銀漿、 TCO 靶材的降本。多柵技術(shù)的銀漿用量有望從 200mg/片下降至 130mg/片，下降 幅度 35%，若無柵技術(shù)、銀包銅技術(shù)導(dǎo)入則降銀漿用量至 100mg/片以內(nèi)。推進(jìn) TCO 材料國有化，并改進(jìn) TCO 鍍膜環(huán)節(jié)工藝，ITO 靶材的耗用有望降低約 20-30mg/片，靶材成本有望持續(xù)下降。

2） 設(shè)備方面降本。HJT 制作工藝流程大幅簡化，制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO 薄膜沉積、電極金屬化四個(gè)步驟，分別對應(yīng)的制絨清洗、PECVD、PVD/RPD、 絲印/電鍍四道工藝設(shè)備。隨著邁為、捷佳及鈞石等國內(nèi)設(shè)備廠商積極推進(jìn) HJT 整線設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，帶動(dòng)核心設(shè)備價(jià)格持續(xù)下降，Solarzoom 預(yù)計(jì) 2022 年設(shè)備成 本有望降至 3 億元/GW 以內(nèi)，折舊成本下降 0.03 元/W，降本空間超 40%。

總體而言，Solarzoom 預(yù)計(jì) 2022 年硅片成本和非硅成本較目前降低 40%+，HJT 電 池總體生產(chǎn)成本從目前的 0.9 元/W 下降至 0.52 元/W，HJT 電池相對于目前主流單晶 PERC 電池的性價(jià)比優(yōu)勢有望逐步顯現(xiàn)，從而有望實(shí)現(xiàn)對于單晶 PERC 的替代。

HJT 產(chǎn)業(yè)化持續(xù)推進(jìn)，龍頭設(shè)備產(chǎn)商受益

效率提升+設(shè)備降本空間大，HJT 電池產(chǎn)能規(guī)劃超 80GW。HJT 電池產(chǎn)線初期設(shè)備投 資額度大，工藝要求嚴(yán)格，2021 年之前，國內(nèi)外很多電池廠商處在觀望和 MW 級別的試 產(chǎn)線。隨著設(shè)備加速國產(chǎn)化和工藝逐步提升，通威股份、東方日升、安徽華晟、愛康科技 及梅耶博格等國內(nèi)外電池廠商均開始 GW 級別的 HJT 電池產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)劃。截至目前，全 球 HJT 規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)超過 80GW 的級別。

隨著 2021 年一季度以來，安徽華晟、通威股份等企業(yè) HJT 產(chǎn)線相繼批量生產(chǎn)，量產(chǎn) 平均效率實(shí)現(xiàn) 24%的突破，并不斷快速提升，降本增效持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1） 安徽華晟：采用 M6 尺寸、12BB 量產(chǎn)及銀包銅漿料試產(chǎn)等。500MW 異質(zhì)結(jié)電池 項(xiàng)目于 2020 年 7 月啟動(dòng)，2021 年 3 月 18 日正式投產(chǎn)出片，目前日均產(chǎn)量水平 在 2 萬片以上，平均效率可以達(dá)到 24.12%，最佳工藝批次平均效率達(dá)到 24.44%， 最高電池片效率達(dá)到 24.72%。6 月 8 日，電池量產(chǎn)批次平均效率達(dá) 24.71%，單 片最高效率達(dá) 25.06%。公司計(jì)劃在二季度產(chǎn)能爬坡至 50%，還將于下半年立即 啟動(dòng) 2GW 規(guī)模的 HJT 電池+組件擴(kuò)產(chǎn)。

2） 通威股份：公司目前積極開展包括 HJT、TOPCON 等有可能成為下一代量產(chǎn)主流 技術(shù)路線的中試與轉(zhuǎn)化。根據(jù)公司公告和披露數(shù)據(jù)，3 月底 200MW 的 HJT 中試 線試平均效率達(dá) 24.3%，最高效率達(dá) 25.18%，預(yù)計(jì) 2021Q2-Q4 的分季度效率目 標(biāo)分別為 24.6%、24.8%、25%，中試線平均良率達(dá) 97.84%，體現(xiàn)出良好的設(shè)備 生產(chǎn)穩(wěn)定性。同時(shí)，還將建設(shè) 1GW 的 HJT 中試線于下半年投產(chǎn)。

HJT 設(shè)備國產(chǎn)替代加速，國內(nèi)龍頭廠商明顯受益。HJT 制作工藝流程大幅簡化，制絨 清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO 薄膜沉積、電極金屬化四個(gè)步驟，分別對應(yīng)制絨清洗、PECVD、 PVD/RPD、絲印/電鍍四道設(shè)備。目前國內(nèi)試產(chǎn)及量產(chǎn)產(chǎn)線基本實(shí)現(xiàn)了 HJT 設(shè)備的國產(chǎn)化 替代。從目前量產(chǎn)產(chǎn)線的招標(biāo)設(shè)備情況看，國內(nèi)的邁為股份、捷佳偉創(chuàng)、鈞石能源等廠商 整線化布局基本完善，成為入局的核心設(shè)備供應(yīng)商。

整線設(shè)備國產(chǎn)化加速，龍頭廠商設(shè)備效率持續(xù)提升。近期，經(jīng)德國哈梅林太陽能研究 所（ISFH）測試認(rèn)證，邁為股份研制的異質(zhì)結(jié)太陽能電池片，全面積(大尺寸 M6，274.3cm2） 光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 25.05%，刷新了異質(zhì)結(jié)量產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的最高紀(jì)錄。邁為股份是第一家 實(shí)現(xiàn) HJT 高效電池整線設(shè)備國產(chǎn)化的企業(yè)，此次的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，全部采用邁為股份 自主研發(fā)的高效異質(zhì)結(jié)電池量產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)制成。在量產(chǎn)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，異質(zhì)結(jié)電池的 可量產(chǎn)效率邁過了 25%這道分水嶺，對于推進(jìn)異質(zhì)結(jié)的商業(yè)化應(yīng)用，有著里程碑式的意義。

四、IBC、鈣鈦礦及疊層技術(shù)，是長期電池技術(shù)路線

IBC 產(chǎn)業(yè)化偏慢，工藝提升與成本下降潛力大

IBC 電池，即交叉指式背接觸電池。電池正面無金屬柵線，發(fā)射極和背場以及對應(yīng)的 正負(fù)金屬電極呈叉指狀集成在電池的背面。電池前表面收集的載流子要穿過襯底遠(yuǎn)距離擴(kuò) 散至背面電極，所以一般采用少子壽命更高的 N 型單晶硅襯底。這種結(jié)構(gòu)避免了金屬柵線 電極對光線的遮擋，結(jié)合前背表面均采用金字塔結(jié)構(gòu)和抗反射層，最大程度地利用入射光， 具有更高的短路電流，有效提高 IBC 太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

IBC 電池工藝流程相對復(fù)雜，核心要解決制備指狀間隔排列的 PN 區(qū)，金屬化接觸和 柵線的問題。重點(diǎn)工藝包括擴(kuò)散摻雜、鈍化鍍膜及金屬化柵線這幾方面：

1） 鈍化鍍膜。前表面場 N+/N 結(jié)構(gòu)的存在可以排斥空穴，較少少子在表面的復(fù)合， 有利于效率提升。電池表面形成 P+/N 結(jié)，P 型 FFE 將向襯底中注入一定濃度的 少子空穴，通過增加襯底中的少子空穴濃度來提升電池的短路電流密度；

2） 制備 PN 結(jié)?？刹捎糜∷⒃礉{、光刻、離子注入或激光摻雜等方式形成叉指狀 PN 結(jié)。

①印刷源漿方式：進(jìn)行 P+區(qū)和 N+區(qū)摻雜具有成本優(yōu)勢，且工藝簡單，但易造 成電池表面缺陷，摻雜效果難以控制，尚未應(yīng)用 IBC 電池；

②光刻技術(shù)：具有復(fù) 合低、摻雜類型可控等優(yōu)點(diǎn)，但工藝過程復(fù)雜，工藝難度大；

③離子注入方式： 具有控制精度高、擴(kuò)散均勻性好等特點(diǎn)，但其設(shè)備昂貴，易造成晶格損傷；

④激 光摻雜：工藝簡單，可常溫制備，但其需要精確對位；

3） 背面金屬化。行業(yè)量產(chǎn)產(chǎn)線采用絲網(wǎng)印刷和銅蒸鍍兩種方式。隨著絲網(wǎng)印刷原輔 材料和設(shè)備的不斷優(yōu)化與更新，IBC 太陽電池背面電極的精確對位問題已經(jīng)得到 解決，這也給背面設(shè)計(jì)優(yōu)化與成本控制提供了很大空間，絲網(wǎng)印刷方式的優(yōu)勢逐 漸顯現(xiàn)。

IBC 電池技術(shù)難度與設(shè)備投資成本高，國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。IBC 電池在當(dāng)前各 電池技術(shù)中效率最高，可以達(dá)到 25%-26%以上，目前有少部分國內(nèi)外公司進(jìn)行布局，例 如 SunPower 公司（被中環(huán)收購后吸納技術(shù)）、LG、FuturaSun、天合光能等。從目前研發(fā)和量產(chǎn)進(jìn)展看，美國 SunPower 最早實(shí)現(xiàn) IBC 電池量產(chǎn)，已經(jīng)研發(fā)了三代 IBC 太陽電池。 其中，2014 年在 N 型 CZ 硅片上制備的第三代 IBC 太陽電池的最高效率達(dá)到 25.2%， SunPower 量產(chǎn)效率達(dá) 25%，LG 量產(chǎn)效率達(dá) 24.5%。國內(nèi)來看，天合光能一直致力于 IBC 單晶硅電池的研發(fā)，2017 年 5 月自主研發(fā)的大面積 6 英寸（243.2cm2）N 型單晶硅 IBC 電池效率達(dá)到 24.13%；2018 年 2 月，該電池的效率進(jìn)一步提高到 25.04%。

IBC 電池技術(shù)發(fā)展面臨的問題：

1）對基體材料要求較高，需要較高的少子壽命。因 為 IBC 電池屬于背結(jié)電池，為使光生載流子在到達(dá)背面 PN 結(jié)前盡可能少或完全不被復(fù)合 掉，就需要較高的少子擴(kuò)散長度；

2）IBC 電池對前表面的鈍化要求較高。如果前表面復(fù) 合較高，光生載流子在未到達(dá)背面 PN 結(jié)區(qū)之前，已被復(fù)合掉，將會大幅降低電池轉(zhuǎn)換效 率；

3）工藝過程復(fù)雜。背面指交叉狀的 P 區(qū)和 N 區(qū)在制作過程中，需要多次的掩膜和光 刻技術(shù)，為了防止漏電，P 區(qū)和 N 區(qū)之間的 gap 區(qū)域也需非常精準(zhǔn)，這無疑都增加了工藝 難度；

4）IBC 復(fù)雜的工藝步驟使其制作成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)晶體硅電池。

IBC 疊加工藝效率提升潛力大。由于 IBC 電池具備沒有金屬遮擋的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，在繼續(xù) 優(yōu)化性能、提升效率的過程中可以與其他電池技術(shù)相結(jié)合。為了進(jìn)一步優(yōu)化 IBC 電池的整 體復(fù)合，基于 IBC 電池結(jié)構(gòu)衍生新型電池技術(shù)分兩個(gè)方向：

1） HBC 電池。將 HIT 非晶硅鈍化技術(shù)與 IBC 相結(jié)合，開發(fā)出 HBC 電池。對比 IBC， 采用氫化非晶硅層作為雙面鈍化層，背部形成局部異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)或側(cè)高開路電壓； 對比 HJT，前表面無電極遮擋，采用減反射層取代透明的導(dǎo)電氧化物薄膜 ，在短 波長范圍內(nèi)光學(xué)損失更少；

2） POLO-IBC 電池。將 TOPCon 鈍化接觸技術(shù)與 IBC 相結(jié)合，研發(fā)出 POLO-IBC （TBC）電池。多晶硅氧化物 （POLO）選擇鈍化接觸技術(shù)是通過生長 SiO2 和 沉積本征多晶硅，采用高溫退火方式使正背面 SiO2鈍化薄層形成局部微孔，通過 微孔和隧穿特性實(shí)現(xiàn)電流的導(dǎo)通，能在不損失電流的基礎(chǔ)上提高鈍化效果和開路 電壓, 獲得更高光電轉(zhuǎn)換效率的 IBC 太陽電池。

從轉(zhuǎn)換效率的角度看，兩種電池效率都要比 IBC 電池效率要高很多。近年來，Sharp、 Panasonic 和 Kaneka 公司在 HBC 太陽光電轉(zhuǎn)換電池技術(shù)開發(fā)中獲得的重要進(jìn)展與具體 電性能參數(shù)，平均效率已經(jīng)達(dá)到了 26%，2018 年最新的模擬轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 27.2%；有報(bào)道的 POLO-IBC 電池研究多基于小面積硅片進(jìn)行，隨著 N 型電池技術(shù)發(fā)展，很多廠商 已經(jīng)開始了大面積電池量產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)探索。POLO-IBC 電池具有穩(wěn)定性好、選擇性鈍化 接觸優(yōu)異及與 IBC 技術(shù)兼容性高等優(yōu)勢。

設(shè)備和工藝兼容優(yōu)勢明顯，POLO-IBC 電池更具產(chǎn)業(yè)化潛力。但目前這兩種電池都處 在實(shí)驗(yàn)室研究階段，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍需要解決很多現(xiàn)實(shí)的問題。

1）HBC 電池，要解決 HJT 技術(shù)存在的 TCO 靶材和低溫銀漿成本高以及良率低等問題，還需要解決 IBC 技術(shù)嚴(yán)格的 電極隔離、制程復(fù)雜及工藝窗口窄等問題，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍有很長的路要走；

2）POLO-IBC 電池，難點(diǎn)主要集中在背面電極隔離、多晶硅鈍化質(zhì)量的均勻性以及與 IBC 工藝路線的集 成等，隨著設(shè)備不斷更新升級，POLO-IBC 技術(shù)更具有推廣與應(yīng)用潛力。

鈣鈦礦是長期技術(shù)路線，疊層有更高極限效率

鈣鈦礦電池效率高，成本大幅低于晶硅電池。鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)來源于染料敏 化電池，以有機(jī)金屬鹵化物作為吸光材料，以固態(tài)空穴傳輸材料代替液態(tài)電解質(zhì)。以全固 態(tài)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)作為吸光材料的太陽能電池，其能隙約為 1.5eV，消光系數(shù)高，幾百納米厚 的薄膜即可充分吸收 800nm 以下的太陽光。自 2009 年以來，鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)化效率從 3.8% 到 29.15%，電池技術(shù)在效率上取得了飛速提升，成本也僅為晶硅電池的十分之一，目前 看商業(yè)化前景比較好。鈣鈦礦/硅雙結(jié)疊層電池實(shí)驗(yàn)室效率在過去的五年中也從 13.7%提升 到 29.15%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了單結(jié)晶體硅太陽電池的最高效率，且其理論效率高達(dá) 42.5%，仍 然有很大的提升空間。

鈣鈦礦未來發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)在于：

1）提升疊層電池器件中鈣鈦礦頂電池的穩(wěn)定性和大 面積制備成為了技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵所在，也是疊層電池邁向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)；

2）鈣鈦礦光電 器件裝備的研發(fā)，激光、蒸鍍、磁控和 SALD 設(shè)備和配套工藝方面的積累；

3）鈣鈦礦技 術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，需要材料、設(shè)備及鍍膜等合作開發(fā)新型的鍍膜材料及相關(guān)鍍膜設(shè)備，來適 應(yīng)新產(chǎn)品的需求，這是一個(gè)漫長且艱辛的過程；

4）傳統(tǒng)鈣鈦礦吸光材料在長期光照加熱 條件下結(jié)構(gòu)極易被破壞，導(dǎo)致電池性能迅速衰減，穩(wěn)定性是個(gè)世界難題，這一點(diǎn)纖納光電 近期有所突破，但仍需很長的路要走。

疊層電池未來有望進(jìn)一步打開轉(zhuǎn)換效率的天花板，轉(zhuǎn)換效率可提升至 30%以上。在疊 加 IBC 技術(shù)成為 HBC 電池的路徑之外，異質(zhì)結(jié)電池也比較適合疊加鈣鈦礦成為疊層/多結(jié) 電池。HJT+鈣鈦礦的疊層電池，能夠解決對更廣泛波長的吸收，低溫工藝，非晶硅和 TCO 鍍膜兼容及電池面積放大等問題上更好的兼容。疊層電池目前還處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，未來有望達(dá)到 25%+每 W 硅料節(jié)省，30%+的每 W 銀耗節(jié)省。目前最新的新型 III-V//Si 疊層 電池效率已經(jīng)達(dá)到 35.9%，然而如今這種新型電池的生產(chǎn)成本仍明顯高于傳統(tǒng)的單結(jié)晶體 硅太陽能電池。