隨著P型電池接近效率極限，N型電池技術(shù)料將成為未來發(fā)展的主流方向，其中TOPCon和HJT技術(shù)為產(chǎn)業(yè)投資和市場(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)。#光伏電池

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。

P型電池（左）和N型電池（右）結(jié)構(gòu)示意圖：

資料來源：solarzoom

兩種電池發(fā)電原理無本質(zhì)差異，都是依據(jù)PN結(jié)進(jìn)行光生載流子分離，但是由于擴(kuò)散B元素和P元素在實(shí)際工藝上差異、以及晶體硅內(nèi)部缺陷對(duì)光照的響應(yīng)和對(duì)少子的捕獲能力差異，導(dǎo)致二者在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中面臨不同的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。

P型硅片制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，主要是BSF電池和PERC電池，為目前主流。

N型效率更高，但是工藝復(fù)雜，目前投入比較多的主流技術(shù)為HJT電池和TOPCon電池，2020年僅占比約3.5%。根據(jù)CPIA預(yù)測(cè)，2030年，N型電池的市占率或?qū)⑦_(dá)到56%左右，前景十分廣闊。

光伏電池片技術(shù)路線：

資料來源：PVinfolink, 中信證券

P型電池：PERC電池仍為主流

傳統(tǒng)單晶和多晶電池主要技術(shù)路線為鋁背場(chǎng)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(jiǎn)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。

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(guó)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(chǎng)占比達(dá)到86.4%。

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24.5%的極限效率，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，市場(chǎng)存在明顯的“效率焦慮”。

光伏電池技術(shù)及效率演進(jìn)發(fā)展史：

資料來源：NREL

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

理論上來說N型電池優(yōu)勢(shì)明顯：與傳統(tǒng)的P型單晶電池和P型多晶電池相比，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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

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，未來轉(zhuǎn)換效率提升空間更大。

根據(jù)光伏協(xié)會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線報(bào)告，N型高效電池2030年轉(zhuǎn)換效率或超過25.5%，比P型電池高出1個(gè)百分點(diǎn)以上。

隨著國(guó)產(chǎn)化設(shè)備成本不斷降低，且N型電池效率提升空間具備優(yōu)勢(shì)，對(duì)更高效電池的追求也成為市場(chǎng)的選擇，有望成為下一代電池技術(shù)的發(fā)展方向。

各種電池技術(shù)平均轉(zhuǎn)換效率變化趨勢(shì):

資料來源：《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖（

N型電池主流技術(shù)：HJT電池和TOPCon電池

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。

HJT電池：生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單但技術(shù)難度高

HJT電池對(duì)稱結(jié)構(gòu)使得電池本身受到內(nèi)部應(yīng)力的影響更小，低溫工藝進(jìn)一步保護(hù)了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器件界面接觸，使得電池良品率不會(huì)因硅片減薄而受到較大影響。

在此基礎(chǔ)上，HJT電池結(jié)合預(yù)切半刀技術(shù)可以將電池片厚度從160-170μm降低到120-130μm。

HJT的高效率來源于N型硅襯底以及非晶硅對(duì)基底表面缺陷的雙重鈍化作用。非晶硅由無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，含有大量的斷鍵可以起到飽和硅基底表面懸掛鍵的作用。

HJT只需4步工藝但技術(shù)難度較大：制絨清洗設(shè)備（投資占比10%）、非晶硅沉積設(shè)備（投資占比50%）、透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備（投資占比25%）和絲網(wǎng)印刷設(shè)備（投資占比15%）。

其中制絨清洗設(shè)備和絲網(wǎng)印刷設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代；邁為股份、捷佳偉創(chuàng)、理想萬里輝和鈞石能源均有PECVD設(shè)備銷售；邁為股份、捷佳偉創(chuàng)、鈞石能源均有PVD設(shè)備銷售，理想萬里輝正在推進(jìn)樣機(jī)研發(fā)。

HJT與PERC工藝路線完全不同，無法延伸，只能新投產(chǎn)線，且HJT與主流的PERC生產(chǎn)設(shè)備不兼容，因此PECVD等制膜和真空設(shè)備的投入會(huì)給企業(yè)帶來較高的轉(zhuǎn)換成本。

HJT電池設(shè)備企業(yè)及對(duì)應(yīng)工藝環(huán)節(jié)：

資料來源：興業(yè)證券

TOPCon：電池設(shè)備企業(yè)國(guó)產(chǎn)化程度高

TOPCon相比PERC工藝流程增加2-3步，但可在PERC工藝技術(shù)上延伸。目前TOPCon所使用的的PECVD均為管式，與HJT的板式不同。

TOPCon僅需在PERC產(chǎn)線基礎(chǔ)上增加硼擴(kuò)、LPCVD和濕法刻蝕機(jī)臺(tái)，新增投資額約5000萬元/GW。

TOPCon關(guān)鍵設(shè)備目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，拉普拉斯、捷佳偉創(chuàng)、北方華創(chuàng)、48所均有相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)。

TOPCon電池設(shè)備企業(yè)國(guó)產(chǎn)化程度高:

資料來源：興業(yè)證券

國(guó)內(nèi)各大光伏企業(yè)均在積極布局N型電池。

根據(jù)隆基股份2020年以來的投產(chǎn)公告推測(cè)，其新建的電池項(xiàng)目中約有33GW將要布局TOPCon，包括銀川5GW、西咸15GW、寧夏3GW、曲靖19GW。

通威股份金堂（一期）7.5GW高效太陽能電池片項(xiàng)目和眉山（二期）7.5GW高效太陽能電池片項(xiàng)目均預(yù)留了TOPCon新型高效電池技術(shù)升級(jí)空間。

晶科能源2021年1月7日宣布，其大面積N型單晶硅單結(jié)TOPCon電池效率達(dá)到24.9%，再破世界紀(jì)錄。目前已有部分產(chǎn)能。

天合光能2015年開始布局公司i-TOPCon電池研發(fā)，2018年技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率23%，2019年5月公司i-TOPCon電池轉(zhuǎn)換效率還一度達(dá)到24.58%，打破了世界紀(jì)錄。

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(guó)產(chǎn)化日趨成熟，對(duì)于更高效電池的追求也成為市場(chǎng)的選擇，N型電池提效降本空間更大的優(yōu)勢(shì)便體現(xiàn)出來，預(yù)計(jì)2021年有望成為N型電池加速量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)。