光伏深度报告专题之二：聚焦HJT下一代电池技术的领航员.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 Table_Title 工业 资本货物 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 Table_Summary 报告摘要 本报告从目前光伏产业链环节中最具有技术变革性的电 池环节出发，深度剖析未来电池技术的大方向异质结技术，主 要解决三大问题，一是为什么市场现在选择了异质结？二是为 什么异质结会成为未来的电池主流技术？三是基于此逻辑下 的细分领域投资机会及受益 标的。 工序简单，简化电池制备流程。 HJT 技术仅有有四道工序， 分别为清洗制绒、非晶硅薄膜沉积， TCO 薄膜制备和丝网印刷。 其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺， HJT 独特 的工艺在于非晶硅薄膜沉积和 TCO 膜的沉积。 HJT 技术 大大 减化了制备流程，未来更容易实现产业化和流程化。 产能规划近百 GW，规模化量产在即。 截至目前，包括爱 康科技、东方日升、中利集团、天合光能、比太科技、钧石能 源、山煤国际、通威股份等在内的多家光伏电池片知名企业均 已宣布投资新建 GW 级的 HJT 项目。据公开资料显示，目前 市场上规划 HJT 电池片技术的产能有近 100GW。 国产设备、银浆性价比高，替代进口大势所趋。 现有 HJT 产线的设备中，丝网印刷的国产化程度比较高，其余三个环节 进口设备占主导。因此在国产化顺利的情况下， PECVD 和 PVD 两个环节的设备投资额有望由国产设备替代，降低成本。 此外， 低温银浆的减量工艺和国产化趋势是提升丝网印刷经济性的 有效途径，从而可以进一步实现降本。 薄片化和高功率凸显 HJT 技术的经济性。 据测算，受益 于薄片化，基于 160m 厚度硅片的 HJT 技术，每片硅耗量能 够比 PERC 技术下降接近 9%。未来当 HJT 硅片降到 150m 厚 度时，硅耗可以下降近 15%。 此外，由于 HJT 组件的 高功率所 带来的相关 BOS 成本摊薄也不容小觑。根据测算，以 182 尺 寸为例， 在目前的参数下， HJT 和 PERC 的系统成本差异在 走势比较 Table_IndustryList 子行业评级 Table_Author 证券分析师：张文臣 电话： 010-88321731 E-MAIL： 执业资格证书编码： S1190518010005 证券分析师：刘晶敏 电话： 010-88321616 E-MAIL： 执业资格证书编码： S1190516050001 证券分析师：周涛 电话： 010-88321940 E-MAIL： 执业资格证书编码： S1190517120001 证券分析师：方杰 电话： 010-88321942 (0%) 18% 37% 55% 74% 93% 20 /3/ 23 20 /5/ 23 20 /7/ 23 20 /9/ 23 20 /11 /23 21 /1/ 23 电气设备 沪深 300 Table_Message 2021-04-09 行业深度报告 看好 /维持 电气设备 行 业 研 究 报 告 太 平 洋 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 行业深度报告 P 2 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 E-MAIL： 执业资格证书编码： S1190517120002 实习生武阳参与了本报告的资料搜集整 理工作。 0.144 元 /W。根据我们的敏感分析数据，在 PERC 电池的效率 在 23.5%的前提下，当 HJT 的电池效率达到 25.5%，硅片厚度 到达 150m 时，就会比 PERC 更具经济性。此外，当 HJT 的 电池非硅成本下降到 0.27 元 /W 的时候，也会比 PERC 更具经 济性。 投资建议： 基于此报告的逻辑，强烈看好异质结电池技术 发展和大规模产业化带来的投资机会，主要分为三大细分领 域：设备端 如 捷佳伟创、迈为股份 、奥特维 等 。 电池端 投入较 早进展较快的公司如 通威股份、爱康科技 等 。 辅材端 如 帝科股 份、苏州固锝 等 。 风险提示： 技术降本不及预期，硅片厚度、银浆耗量工艺 技术进步不及预期，银浆国产化和降价进度较慢，设备国产化 进程较慢，量产良率控制、效率和成本控制不及预期。 行业深度报告 P 3 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 目录 一、光伏电池技术概述 . 5 （一）光伏电池发电原理 . 5 （二）现有电池技术简介 . 5 二、市场为何选择了 HJT . 7 （一） HJT 的发展进程和基本结构 . 7 （三）工艺流程简洁，非晶硅薄膜和 TCO 膜沉积是关键 . 8 （四）比较优势明显，发展潜力巨大 . 11 （五）产能规划近百 GW，规模化量产在即 . 14 三、 HJT 为什么可以引领未来 . 15 （一）国产设备性价比高，替代进口大势所趋 . 16 （二）多主栅技术助力辅材降本 . 18 （三）薄片化减少硅耗降本显著 . 18 （四）高效率摊薄终端成本成就 HJT 技术 . 19 四、 相关 标的 . 20 （一）电池端 . 21 （二）设备端 . 22 （三）辅材端 . 23 五、结语 . 24 行业深度报告 P 4 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 图表目录 图表 1：太阳能电池发电原理 . 5 图表 2：电池技术比较 . 6 图表 3： HJT 的发展进程 . 7 图表 4： HJT 电池的结构 . 8 图表 5： HJT 电池各 层材料及对应的制备工艺 . 8 图表 6： HJT 工艺流程及原理 . 9 图表 7： RCA 工艺与 O3 工艺 . 9 图表 8： CAT-CVD 与 PECVD . 10 图表 9： PERC 与 HJT 制造工艺流程图 . 11 图表 10： IBC+HJT . 12 图表 11：钙钛矿 +HJT . 12 图表 12：不同电池的温度系数 . 13 图表 13： HJT 产能规划 . 14 图表 14： HJT 产线建设招标情况 . 15 图表 15： HJT 电池的成本分布 . 15 图表 16：国内外关键设备的价格及参数比较 . 17 图表 17：不同丝网印刷技术的银浆消耗量 . 18 图表 18：薄片化的降本效应测算 . 19 图表 19： PERC 与 HJT 技术成本差异 . 20 图表 20： HJT 技术成本敏感性分析 . 20 行业深度报告 P 5 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 一、光伏电池技术概述 （一）光伏电池发电原理 光伏发电是一种把太阳能转化为电能的过程，其发电原理是太阳光照在半导体 P-N 结上，形成新的空穴 -电子对，在 P-N结内建电场的作用下， N区的光生空穴流向 P区， P区的光生电子流向 N区，形成从 N到 P的光生电动势，从而使 P端电势升高， N端电势降 低，接通电路后就形成 P到 N的外部电流。电流可以送往蓄电池中存储起来，也可以直 接推动负载工作。 图表 1：太阳能电池发电原理 资料来源：百度图库，太平洋研 究院整理 （二）现有电池技术简介 PERC电池 钝化发射极和背面电池 (Passivated Emitter and Rear Cell， PERC) 技 术已成为行业中的主流技术。 PERC技术是通过在硅片的背面增加一层钝化层 (氧化铝或 氧化硅 )，对硅片起到钝化的作用，可有效提升少子寿命。目前全球产能已经超过 200GW，年产量超过 150GW。在 PERC基础上，如果背面不用铝浆，改成局部铝栅线， 可以简单升级成双面 PERC结构，双面率可以达到 7585%。对于 PERC电池来说，从目 前的研究情况来看，量产效率已经 提升到 23.5%，有望提升到 24%。但是再往上提升难 度非常大。从成本方面来看， PERC电池的非硅成本已经到 0.2元 /瓦左右，降本空间有 限。从盈利情况看，由于产能的快速扩张，盈利空间有限，电池厂商需要寻找新的方 向来拓宽盈利空间，恢复融资能力。 N-PERT电池 钝化发射极背表面全扩散电池（ Passivated Emitter and Rear Totally-diffused Cell）是一种全扩散背场钝化结构，通常 PN结在正面，结构比较简单， 行业深度报告 P 6 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 是最早的 N型电池，是天然的双面结构，双面率可以达到 8095%， 但是在量产效率和 成本上已经不具备优势，已经 被 证明为不经济的技术路线。 N-TOPCon电池 隧穿氧化层钝化接触电池 (Tunnel Oxide Passivating Contacts Cell)是一种钝化接触结构， 前表面与 N-PERT太阳能电池没有本质区别，主要区别在于 背面。 基本原理是在 N型硅片背面沉积一层很薄氧化硅，然后再沉积一层重掺杂的多晶 硅薄膜，实现背面的钝化接触，提高开路电压，提升转化效率。目前行业里 TOPCon的 量产效率已经超过 24%，双面率相对于 PERC略低，但可以通过增加 PERC产线的设备来 升级，具有一定的空间。 HJT电池 异质结电池（ Heterojunction Technology Cell）的基本原理是在 N型硅 片基底上采用非晶硅沉积的方式形成异质结并作为钝化层。这种结构的电池开路电压 更高，效率也会相应的比较高，同时最外一层有 TCO透明导电层。工艺采用的是低温 工艺，银浆的温度通常在 200度左右，便于采用更薄的 N型硅片，使未来有比较大的硅 片成本下降空间。目前行业量产效率 24%左右，双面率 90%以上。现在主要问题是设备 与材料的成本比较高，工艺控制难度比较大。 IBC电池 差指 状背接触电池 (Interdigitated Back Contact Cell) 电池的基本原理 是在 N型硅片的基础上，前后表面均覆盖一层热氧化膜，以降低表面复合。利用光刻技 术，在电池背面分别进行磷、硼局部扩散，有效消除高聚光条件下的电压饱和效应。 由于 PN结都在背面做差指状接触，所以正面没有栅线遮挡，正面受光面积增加，电流 也增加。主要问题是工艺比较复杂，成本也比较高。潜在的空间是可以和异质结结合， 采用非晶硅钝化层结构或隧穿钝化层来形成 HBC结构。 图表 2：电池技术比较 PERC N-PERT N-TOPCon HJT IBC 电池效率 23.5% 23.5% 24% 24.2% 25% 优势 性价比高 可从现有 产能升级 可从现有产 能升级 工序少 效率高 量产 非常成熟 可量产 量产难度大 量产难度 大 量产难度 大 技术难度 容易 较容易 高 高 极高 工序 少 较少 多 最少 多 设备投资 少 较少 较贵 贵 非常贵 产能兼容 产能很多 可用现有设备升级 可用新产线 升级 不兼容 不兼容 问题 扩张快，降本空间有限 没有性价 比 难度高，效率 提升不够 设备投资 成本高 难 度高，成 本高 资料来源：光伏盒子，太平洋研究院整理 行业深度报告 P 7 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 综上所述，根据比较我们发现目前主流的 PERC技术由于其效率极限的限制，未来 将会被更先进的技术所替代，那么在先进的诸多 N型电池技术中，我们认为 HJT是目前 最具潜力的电池技术，首先它的电池效率比 PERC技术要高一个台阶， 24%的转换效率 是 PERC电池的极限值而却只是 HJT的基础值。其次， HJT的工序很简单，只需要四个 环节，并且在薄片化和无衰减上有优势。最后， HJT成本相对于 IBC更低且降本路径更 明确。因此我们认为在可预见的未来 HJT具备成为主流电池技 术的潜力。 二、市场为何选择了 HJT （一） HJT 的发展进程和基本结构 自 1974年 Waler Fuhs首先提出了非晶硅与晶硅材料结合的 HJT结构开始 ， HJT电池 的发展进入起始阶段。 1989年三洋集团首次成功开发了运用 HJT结构的太阳能电池，并 申请专利，效率达到 15%。 1997年三洋为 HJT申请注册商标，并开始提供商业化光伏组 件， HJT电池进入初步发展阶段。 2010年后，松下对 HJT电池的专利保护结束，各电池 厂商们迎来了大力发展该技术的机会， HJT电池进入工业生产阶段，在这个阶段中， HJT电池的转换效率不 断提升， 2017年 HJT电池迈入商业化阶段，关注进入 HJT行业的 公司增加，进入小批量生产阶段，随着 100MW规模以上产能投入运营的数量持续增加， 预计未来 HJT电池还将获得不断的发展。截至 2021年 2月， HJT电池的最高实验室效率 已达到 29.52%，量产效率达到 24.53%。 图表 3： HJT的发展进程 资料来源：太平洋研究院整理 行业深度报告 P 8 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 HJT电池结构如下图所示，首先在 N型单晶硅片（ c-Si）的正面沉积很薄的本征非 晶硅薄膜（ i-a-Si:H）和 P型非晶硅薄膜（ p-a-Si:H）， 然后在硅片的背面沉积很薄的本 征非晶硅薄膜（ i-a-Si:H）和 N型非晶硅薄膜（ n-a-Si:H）形成背表面场，再在电池的两 面沉积透明氧化物导电薄膜 (TCO)， TCO不仅可以减少收集电流时的串联电阻，还能起 到减反作用，最后在 TCO上制作金属电极。 图表 4： HJT电池的结构 资料来源：摩尔光伏，太平洋研究院整理 （三）工艺流程简洁，非晶硅薄膜和 TCO 膜沉积是关键 HJT技术有四道工序，分别为清洗制绒、非晶硅薄膜沉积， TCO薄膜制备和丝网印 刷。其中清洗制绒和丝网印刷都 是传统硅晶电池的工艺， HJT独特的工艺在于非晶硅薄 膜沉积和 TCO膜的沉积。 图表 5： HJT电池各层材料及对应的制备工艺 HJT 电池结构 各层材料及名称 制造工艺 电极 银或铜电极 丝网印刷 TCO 透明导电薄膜层 TCO 膜沉积 a-Si： H(p） 掺杂 P 型氢化非晶硅薄膜 非晶硅薄膜沉积 a-Si： H(i） 本征氢化非晶硅薄膜 c-Si（ n） 晶硅基体 清洗制绒 a-Si： H(i） 本征氢化非晶硅薄膜 非晶硅薄膜沉积 a-Si： H(p） 掺杂 N 型氢化非晶硅薄膜 TCO 透明导电薄膜层 TCO 膜沉积 电极 银或铜电极 丝网印刷 资料来源：【新型太阳电池材料、器件、应用】，太平洋研究院整理 行业深度报告 P 9 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 图表 6： HJT工艺流程及原理 工艺环节 清洗制绒 非晶硅薄膜沉积 TCO 沉积 丝网印刷 原理简介 利用硅在 NaOH 等碱溶液中的各 向异性腐蚀特性 在表面刻出类似 金字塔结构 通过先将源气体 分解成高能粒子， 从而在向气相和 基体界面发生化 学反应，反应物形 成薄膜 氢原子轰击阴极 靶材，靶材被溅射 出来而沉积到基 板表面 银浆印刷后烧结 形成银电极 最终目的 利用造成 的绒面 造成馅光现象，减 少光的反射率，增 加光吸收，最终提 升光电转化率 沉积形成的 a-Si （ p）层与硅基 c-Si(n）共同构成 异质结界面， a-Si （ p）层形成背结 场 解决 a-Si 层横向 导电性不佳的同 时保持透光性 通过银电极将电 流导出 资料来源：【新型太阳电池材料、器件、应用】，太平洋研究院整理 清洁制绒 对清洁度要求更高，主流工艺为 RCA法。 硅片经过前期的工序加工 后，表面可能受到有机杂质、颗粒、金属离子等沾污，在制作电池的第一步都是对硅 片进行清洗，同时为了增加对光的能量吸收以及提升钝化效果，在硅片表 面腐蚀出金 字塔形貌以作为陷光结构也非常重要。异质结电池要形成高钝化的 a-Si:H/c-Si（ n）界 面，硅面表面清洁度要更高。在对硅片进行湿法处理之前有三个步骤，分别是去除硅 片切割过程的损伤、制绒和表面清洁，目的是除去有机物的金属杂质。清洗主流工艺 为 RCA法。 RCA法最早由美国 Radio Corporation of America研发用于半导体晶圆清洗工 艺，该工艺包含 SC1和 SC2两个步骤，分别使用 NH4OH、 H2O2和 HCI、 H2O2。由于 NH4OH 和 H2O2本身的挥发性较强，而 RCA工艺温度高于 60摄氏 度更是加剧了其挥发，从而引 起更高的清洗成本。另外一种新的清洗工艺是以臭氧法，臭氧去离子水（ DIO3）不仅 可以更高效地去除有机杂质和金属杂质，同时减少化学品的消耗，而且不会产生含氮 废水。根据测算，臭氧清洗的异质结电池转化效率比 RCA最高可高出绝对值 0.45%，臭 氧清洗工艺已于 2015年开始在异质结规模化生产中进行推广，但在国内的应用还不广 泛。 图表 7： RCA工艺与 O3工艺 Preclean Structuring Postclean Conditioning RCA NH4OH、 H2O2 (SC1) SDR TEX NH4OHH2O2 HF、 HNO3 HCI、 H2O2（ SC2) HF Dry O3 DIO3 SDR TEX HF、 DIO3 HF Dry 资料来源： Fraunhofer，太平洋研究院整理 非晶硅薄膜沉积 PECVD是主流， Cat-CVD有潜力。 非晶硅薄膜沉积是 HJT电 池生产过程中最关键的步骤，因为其决定了 HJT电池钝化的有效性，而钝化效果是转换 行业深度报告 P 10 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 效率提升的保证。该过程涉及在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜和沉积极性相反的掺杂 非晶硅薄膜。非晶硅薄膜沉积过程中化 学气相沉积法（ Chemical Vapor Deposition）是 主流工艺，其中以 PECVD（ 离子体增强化学气相沉积 ） 和 Cat-CVD（ 热丝化学气相沉 积 ）为主。目前 PECVD是主流， Cat-CVD具有潜力， PECVD是等离子体增强化学的气 相沉积法，这种方法具备基本温度低，沉积速度快，成膜质量好等优点。 PECVD方法 使用源气体分子与电子之间的碰撞，即三维空间中各点之间的碰撞，而 Cat-CVD方法使 用气体分子与催化剂主体表面之间的接触。过程为将气体分解为中性基团，对硅片表 面无轰击，比较柔和，相较于 PECVD所 得的非晶硅薄膜中氢含量更高，有利于钝化效 果提升，从这一角度来看， Cat-CVD方法的潜力比 PECVD大得多。此外， Cat-CVD对 于源气体的利用率在 80%以上，而 PECVD目前仅为 10%-20%，而且 Cat-CVD理论上可 在热丝两侧同时沉积，生产速度更快。但制约 Cat-CVD大规模生产应用的原因是其存在 着催化剂表面逐渐变性问题以及原料气和催化剂种类组合等问题，均匀性较差，热丝 需要周期性更换，更换周期小于一个月，这增加了 Cat-CVD设备的运行成本，未来需不 断改善工艺，延长热丝寿命。 图表 8： Cat-CVD与 PECVD 资料来源： Fraunhofer，太平洋研究院整理 TCO薄膜沉积： PVD是主流， RPD效率高价格贵。 制备透明导电氧化层（ TCO） 薄膜，是用作减反射层和横向运输载流子至电极的导电层。 TCO最关键的指标是透过 率和电阻率，透过率越高且电阻率越低，对于入射光的利用和转换效率越好。透过率 与电阻率对立，导电性好意味着载流子浓度高，而载流子浓度高会造成近红外区域吸 收增加，则透过率降低。制备 TCO目前有 PVD和 RPD两种方式，更主流的为 PVD（ Physical Vapor Deposition）即物理气相沉积，其基本原理是辉光放电产生的氩离子轰击阴极靶 材，靶材被溅射出来而沉积到基板表面。 RPD（ Reactive plasma deposition）即反应等 行业深度报告 P 11 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 离子体沉积，是由日本住友公司开发的一种低温、低损伤 TCO薄膜镀膜工艺，其制备 的 TCO薄膜结构更加致密、结晶度更高、导电性和透光性更好。但目前住友公司对 RPD 核心设备具有垄断优势，能带来 0.5%左右的效率提升，但其成本相对较高。 丝网印刷：低温固化时间长。 由于 HJT电池的工艺温度限制在 200摄氏度以内的低 温环境中，所以传 统的高温烧结生产工艺并不适用于 HJT电池的生产。目前主要的手段 包括以下两个，一个是丝网印刷，这是太阳能电池金属化的主要手段，是目前常用的 工艺，成熟度较高，与常规 P型电池差别不大，主要区别在于印刷后的固化阶段。 HJT 所用银栅线是靠浆料中的有机高分子成分在固化炉中将栅线粘附在电池表面和 TCO形 成良好接触，所以只能在 200摄氏度以内完成，持续时间较长需要几十分钟。而常规 P 型电池只需要在 800 高温烧结几秒即可。另一个是电镀法，这是用光刻的方式得到良 好的栅线图案，主要材料为铜，成本较低，栅线结构可控性高，电池的串联 电阻小， 但电镀铜工艺流程长，技术复杂，对污水处理要求较高。因此目前行业主流采用的仍 为丝网印刷。 （四）比较优势明显，发展潜力巨大 HJT电池工艺流程简洁。 目前市场上主流的电池技术 PERC需要 8-10道工序，而 HJT 技术只有四道工序，大大减化了制备流程，未来更容易实现产业化和流程化。 图表 9： PERC与 HJT制造工艺流程图 资料来源：捷佳伟创公告，太平洋研究院整理 行业深度报告 P 12 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 薄膜沉积工艺带来巨大的发展潜力。 由于 HJT电池采用的是薄膜 沉积工艺，这就使 得其可以和 IBC或者钙钛矿电池结合，技术的相融性决定了其具有很大的发展潜力。 IBC 和 HJT的结合结构是采用非晶硅钝化层结构或隧穿钝化层来形成 HBC结构， HBC电池同 时具备了 IBC电池的高短路电流以及 HJT电池的高开压，实验室转换效率高达 26.63%， 其发展潜力已得证明。钙钛矿和 HJT的结合能够更加高效地利用太阳光中高能的蓝光部 分，理论转换率的极限为 43%。截 至 2021年 2月，牛津光伏公司在其实验室的钙钛矿硅 异质结串联结构电池的效率再创新高，达到 29.52%。在量产方面，截 至 2021年 2月 ，国 家电投中央研究院所属新能源科技有限公司研发的、具有完全自主知识产权的 “高效晶 体硅铜栅线异质结光伏电池（ C-HJT） ”最高量产效率已达 24.53%。 图表 10： IBC+HJT 资料来源：百度图库，太平洋研究院整理 图表 11：钙钛矿 +HJT 资料来源：汉能，太平洋研究院整理 高开路电压带来强大的效率优势。 效率是光伏电池的核心竞争力，从技术原理来 行业深度报告 P 13 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 看，电池转换效率的决定因素由开路电压、短路电流和填充因子构成， HJT 电池的核 心优势在于 良好的钝化带来的开路电压高，从而带来效率的优势。开路电压是决定电 池的效率重要因素之一。获得更高开路电压的两个途径为：更低的载流子复合速率即 避免少数载流子与多数载流子发生复合、更低的接触阻抗即促进多数载流子有效运输。 目前主流的 PERC电池技术与传统 BSF技术相比增加了氧化铝背钝化和激光开槽两道工 艺，即利用场钝化削弱了 BSF背面直接与 Si接触带来的载流子复合严重的问题，开路电 压的极限从 685mV提升到 690mV，而 HJT技术则使用非晶硅薄膜作为钝化材料。避免最 外层 TCO薄膜中的载流子复合速率高和非硅晶薄膜接触电 阻率高这些缺点。从而结合 了 TCO薄膜接触电阻率低和非硅晶薄膜载流子复合速率低的优点，实现载流子的一维 运输的同时减少了向金属接触区域迁移导致的损失，开路电压可提升到 740-750mV。 无光衰问题使 HJT具有长期发电增益。 在实际使用过程中，光衰问题是电池的重 大问题。电池的效率会受光衰的影响，不会一直保持最佳状态，从而导致每年发电量 的递减。 PERC电池采用 P型硅片，传统工艺为掺硼形成，新工艺为掺镓形成。掺硼的 工艺会导致形成硼氧复合体 BO-LID进而引起光衰现象，甚至 PERC单晶电池的首年衰 减比光电转化效率 相对较低的多晶电池还高出 0.5%。而由于 N型硅片掺磷，不存在硼氧 复合体，由此导致的光衰几乎可以忽略。组件的预期寿命长达 25年，因此光衰参数的 差异在长期中将会放大，对光伏电站的收益将产生影响。根据实测数据，在使用同是 22%效率的 PERC电池组件和异质结电池组件，异质结双面组件发电量比高效单晶 PERC 单面组件发电量高 20%-30%左右，比高效单晶 PERC双面组件发电量高 10%。当考虑到 光伏组件全生命周期时，发电增益的优势更为明显。 HJT电池温度系数更低 ， 效率更高。 通常情况下，电池片温度每升高 1摄氏度，常 规单晶 电池的温度系数为 -0.42%， PERC电池 -0.37%， PERC有所改善但幅度并不大。异 质结电池的温度系数仅为 -0.25%。而 HJT电池本身的效率就更高，功率更高，因而高温 的功率损失更低，比较优势更为突出。 图表 12：不同电池的温度系数 资料来源：前瞻产业研究院，太平洋研究院整理 行业深度报告 P 14 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 （五）产能规划近百 GW，规模化量产在即 截至目前，包括爱康科技、东方日升、中利集团、天合光能、比太科技、钧石能 源、山煤国际、通威股份等在内的多家光伏电池片知名企业均已宣布投资新建 GW级的 HJT相 关项目。经检索公开渠道信息，下表列式 2020年以来部分下游电池片厂商 HJT电 池片产能规划情况，据公开资料显示，目前市场上规划 HJT电池片技术的产能有近 100GW。 图表 13： HJT产能规划 公司 时间 内容 通威股份 2020 年 2月 通威股份在成都市金堂县投资建设年产 30GW 高效太阳能电池及配套项目 中利集团 2020 年 3月 非公开发行股票募集资金投向 1GW 高效异质结（ HJT）电池 及组件项目，将新建高效异质结太阳能电池生产线 4 条，高效 太阳能组件生产线 4 条 爱康科技 2020 年 3月 非公开发行募集资金总额不超过 17 亿元，其中 11.9 亿元投向 1.32GW 高效异质结光伏电池及组件项目 爱康 &捷 佳 2020 年 5月 爱康科技宣布与捷佳伟创签署爱康长兴 2GW 异质结电池项目 战略合作框架协议，将共同探索在 HJT 异质结技术领域的深 入合作 高登赛 2020 年 6月 阜新国家高新技术产业开发区管委会与山东高登赛能源集团 签订项目合作协议，双方将携手共建 1GW 高效异质结太阳电 池产业基地项目。 比太科技 2020 年 6月 比太科技与颍上县政府合作 5G 高效异质结电池生产项目 东方日升 2020 年 7月 东方日升在安徽滁州经济技术开发区建设 “年产 5GW 高效太 阳能电池组件生产项目 ”，在义乌经济技术开发区建设 “15GW （一期 5GW）高效太阳能电池组件生产项目 ”，采用异质结电 池工艺。 山煤国际 2020 年 8月 山煤国际拟开展 10GW 高效异质结（ HJT）太阳能电池产业化项目（一期为 3GW）。 聆达股份 2020 年 8月 三期拟建设 HJT 异质结叠加钙钛矿电池项目 厦门神科 2020 年 9月 将在 “衢饶 ”示范区投资 18 亿元建设年产 2GW 异质结太阳能电池生产线项目 斯坦得 2020 年 9月 1GW 异质结电池生产基地 爱康科技 2020 年 10 月 爱康科技拟在泰兴高新技术产业开发区建设 6GW高效 HJT太阳能电池及高效组件项目，分三期建设，每期 2GW 钧石能源 2020 年 11 月 钧石能源和舟山市政府签约，计划投资 80 亿元建设 10GW 异质结太阳能电池片项目 润阳集团 2020 年 11 月 润阳集团与捷佳伟创在江苏盐城签署 30GW单晶 PERC+和 5GW异质结项目战略合作框架协议 安徽华晟 2021 年 3 月 500MWHJT 电池项目产能爬坡过程中， 6 月达产后，安徽华晟还将于下半年启动 2GWHJT 电池 +组件扩产。 潞能能源 2021 年 3 月 项目总投资 30 亿元，计划年产 1GW TOPCon 电池， 1GW HJT电池、 500MW 高效半片组件。 宝峰时尚 2021 年 3 月 利用单铸硅片制造高效本微博层异质结（ HJT）电池 合计 以上公开信息合计有 97.32GW HJT 电池扩产规划 资料来源：捷佳伟创公告，太平洋研究院整理 行业深度报告 P 15 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 截至到 2021年一季度末，各大公司的已经开始采购设备进行中试线建设或者实现 小规模量产的产能及所用设备厂商如下，可以看出目前国有的设备厂商开始崭露头角， 未来将替代进口设备成为主角。同时，这些近 3GW的产能有望在 2021年释放。 图表 14： HJT产线建设招标情况 企业 产能 制绒清洗 PECVD PVD/RPD 丝网印刷 爱康科技 220MW 日本 YAC 应用材料 捷佳RPD 应用材料 中威（通威 成都线） 200MW YAC 捷佳 理想万里晖 PECVD 爱发科 Cat-CVD 新格拉斯 PVD、捷佳 RPD 应用材料 捷佳 通威合肥线 250MW YAC 迈为 冯阿登纳 迈为 安徽宣城 500MW YAC 迈为 理想万里晖 迈为 迈为 中辰昊 阿特斯 250MW YAC 迈为 迈为 迈为 通威股份 1GW YAC 捷佳 迈为 理想万里晖 钧石 迈为 钧石 佰立恒 迈为 捷佳 安徽华晟 500MW YAC 迈为 理想万里晖 迈为 迈为 中辰昊 资料来源： solarzoom，太平洋研究院整理 三、 HJT 为什么可以引领未来 和目前主流的 PERC技术相比， HJT技术的高效率和发电量的长期增益是其天然的 优势，目前最大的问题是成本，所以产业在持续努 力不断提升 HJT转换效率的同时，降 低其制造成本，提升性价比。为什么说 HJT可以引领未来的电池技术，这是因为目前其 降本的路径非常明晰，在可预见的 3年内， HJT的性价比可以高于 PERC技术，实现大规 模的量产。 图表 15： HJT电池的成本分布 行业深度报告 P 16 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 资料来源：前瞻产业研究院，太平洋研究院整理 （一）国产设备性价比高，替代进口大势所趋 现有 HJT产线的设备中，丝网印刷的国产化程度比较高，其余三个环节进口设备占 主导。因此在国产化顺利的情况下， PECVD和 PVD两个环节的 设备投资 有望由国 产设 备替代 ，降低成本。 PECVD设备涉及到真空、发射和沉积系统、气体监控和控制系统、电气系统以及 外腔系统，制造工艺复杂，过去一直被海外企业垄断。国内企业近年来积极投入研发， 虽然目前主要还处于机械加工、集成层面，真空棒、高压管以及气体分析仪等关键核 心部件还需进口，但国产化的尝试和进展已经带来了较大成本降低。目前国际上能提 供适合异质结制造低温工艺的 PECVD设备供应商有美国的应用材料、韩国的 Jusung、 瑞士的梅耶博格、瑞士的 INDEOtec。中国企业能提供异质结 PECVD 设备的有中国大 陆的钧石能源、中 国大陆的理想能源、中国大陆的捷造光电、中国台湾的精耀科技等 企业。国内理想万里晖在 2018年首批量产 PECVD设备下线，价格比国外进口低 30%以 上，产品性能也不输国际一流设备。捷佳伟创也同爱康科技等电池厂商共同研发 PECVD 设备。迈为股份则为通威提供了相关设备，正处于验证阶段。进口的梅耶博格 PECVD 设备效率为 2400片每小时， 1GW的 PECVD进口设备价格在 5亿元左右。从国内企业研 发情况来看，国内企业 PECVD的通量有望达到 5500-6000片小时，每 GW所需要的设备 台数从 10台缩减至 4-5台， PECVD环 节设备投资成本有望降低一半左右。 TCO镀膜技术有 PVD和 RPD两种技术路线并行， PVD设备供应商有德国的冯阿登 纳，瑞士的梅耶博格，德国的新格拉斯和中国的钧石能源、捷造光电、湖南红太阳等， PVD设备主要由真空形成系统、发射源和沉积系统、沉积环境控制系统、监控系统以 及传统系统，目前国内企业在发射沉积以及传动系统已经取得一定突破，而控制和监 控系统则受限于气体分析仪和光功率计等设备的国产能力不足。 RPD方面，国内捷佳 硅片成本 , 47.13% 浆料成本 , 24.34% 折旧成本 , 12.30% 靶材成本 , 4.34% 其他成本 , 11.89% 行业深度报告 P 17 光伏深度报告专题之二 聚焦 HJT，下一代电池技术的领航员 伟创已获得住友公司 RPD授权，正积极研发 RPD相关设备。目前 HJT量产效率的分水 岭是 24.5%， 要实现 25%的量产效率， RPD扮演着非常关键的角色。 1GW美耶博格的 PVD 环节的投资在 1.5亿元左右，捷佳伟创的 RPD设备已经在国内产线上验证，通量也由梅 耶博格的每小时 3000片提升到每小时 5500片，同时通过新托盘设计和新增的工艺腔加 热系统，可以做到 0.6%以上的效率提升。 图表 16：国内外 PECVD设备的参数比较 PECVD 设备制造商 技术参数 Meyer Burger 设备沉积后可实现区熔单晶硅（ FZ）少子寿命超过 10ms，直拉硅片（ CZ） 少子寿命超过 4ms，制造出的 电池片温度系数最优可达 -0.25%/K。每小时 设备生产量为 2400 片，对应产能 110MW。 INDEOtec 设备的 6 英寸的直拉硅片 (CZ)上少子寿命可达 5ms， 4英寸的 区熔硅片 (FZ) 上少子寿命达 10ms。设备每小时可生产电池片 3000 片以上，产能约 140MW。 理想万里晖 单台设备产能从第一代的 50-60MW 左右提升至 2.5 代的 250MW，预计三代设备可实现 500MW 的单台设备产能。 钧石能源 载板单次可装载 144 片基片（ 12*12 载板尺寸），并可兼容 M6、 M10、G12 硅片，设备 uptime 超过 90%，每小时产量超过 3500 片。 迈为股份 产能最高可达 8000 片 /小时，转换效率 24%以上， uptime90%。 捷造光电 拥有 4 个独立的 PECVD 模块处理双面异质结工艺，保证非晶硅工艺稳定，电极间距可调，搭载 RF 快速匹配技术，采用模块化设计 资料来源：全球光伏，太平洋研究院整理 图表 17：国内外 PVD&RPD设备的参数比较 PVD&RPD 设备制造商 技术参数 冯阿登纳 可以实现在不翻转基片、不破坏真空的条件下双面沉 积 TCO 薄膜，设备沉 积腔室设计较为灵活，既可配置平板式或旋转式、单个或双磁控管，又可以 配置电子束枪或各种蒸发源 . Singulus 在全真空、无翻转的情况下进行双面沉积，各腔室独立工作，正背表面溅射 方向可灵活选择，旋转式圆柱形磁控管的引入将靶材利用率从 30%提升至 80%，两种型号工业量产设备，每小时产量分别可达 3000 和 6000 片。 Meyer Burger 可在真空环境内无翻转实现双面薄膜沉积，每小时产量约 3000 片，年产能 超过 140MWp， uptime 大于 94%，单个托盘 cycle time 约 36s，托盘单次可装 载 30 个 M2-M4 硅片 钧石能源 采用 双旋转靶设计，靶材利用率超过 80%，薄膜厚度均匀性可控制在 5% 以内。设备产能超过每小时 5000 片， uptime90%，可兼容 M6、 M10 和 M12 尺寸的大硅片。 捷佳伟创 捷佳伟创获得日本住友对 RPD 在中国大陆地区的独家授权，设备 uptime90%，膜