20230528_安信证券_电力设备及新能源行业深度分析：TOPCon迎规模量产技术红利释放_20页.pdf

本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。1 2023 年 05 月 28 日 电力设 备及新能源 行 业 深度 分 析 TOPCon 迎规模量产，技术红利释放 证券研究报告 投 资评 级 领先大市-A 维持评级 首 选股票 目 标价（元）评级 行业表现 资料来源：Wind 资讯 升幅%1M 3M 12M 相 对收益 1.6-4.2 0.0 绝 对收益-1.1-9.4-3.5 杨 振华 分 析师 SAC 执 业证 书编 号：S1450522080006 相关报告 行 业 背 景：N 型 时代 拉 开帷幕，TOPCon 率 先脱 颖 而出 当 下部分 厂商的 N 型电 池量产 效率已 经达到 25.5%（通威 股份，TOPCon，2023 年 4月），而 2022 年 P 型电池 的主 流转换 效率在 23.2%，相较 于 2021 年 仅有 0.1%的提升，N 型 电池量 产效率较 P 型 已经有 2.3%左右 的优 势。随 着产业 链上下 游的配 合，有 望看到 2023 年 N 型电池对 P 型的 快速替 代，其中 TOPCon 电池 由于其 性价比 高、核 心设备 已国产 化、提 效路径 清晰等 因素率 先大规 模量产。技 术 路 径：TOPCon 钝 化层制 备 路 径仍 未 定型，PECVD 和 LPCVD 为 主流 此前TOPCon 的主流 技术路径 是以晶 科、钧 达为代 表的 LPCVD，2022 下半年 开始，行 业内的 新投产 能出现 了偏好 PECVD 路径的 风向，代表 公司有 通威、天合、晶澳等。通过测 算两种 路径的 设备 投资成 本和耗 材成本，两种 路径的 成本差 异不明 显，LPCVD 和 PECVD 目前 的设备投 资成本 在每 GW1.7 亿和1.6 亿元，总 体的非 硅成本 差异 在单瓦 几厘钱。此外，通威 的 PECVD 路径 下的 TOPCon 最新 量产效 率已和 晶科 相当，也就 是说路 径选择 带来的 效率和 成本差 异不明 显。未 来更需 关注新 技术如 降低银 耗、选 择性发 射极叠 加等带 来的效 率提升。此外，POPAID 和 PEALD 路 径相对 小众，由中 来股份 和尚德 电力主 导，目 前尚未 向主流 方向发 展。产 业 进 展：2023 年 TOPCon 出 货 占 比将 近 40%，量 产 效率 进 一 步提 升 TOPCon 正 处于技 术红利 期，行 业产能 扩张超 预期。经 不完 全统计，产业端 已有 26家 公司公 布 TOPCon 的 建设规 划，2022 年 已投 TOPCon 产 能超 过 132GW，2023 年新增 投产规 划超 270GW。我们预 计 2023 年 TOPCon 出货在 160GW+，占全 年组件 出货的近40%。领先 企业 TOPCon 电池 量产 效率已 至 25.5%，预 计 2023 年将 进一 步提升。经 济 性：较 PERC 的超 额 收益 将 拉 大，技 术红 利 将逐 步兑 现 1）发电 增益：TOPCon 组 件的 低光衰、弱光响 应能力 强等 优势，带 来发电 小时数 的提 升和衰 减损失 的减少，综合 来看，可 给电站 端带来 5%左 右的发 电量增 益。2）电站 BOS 成本 下降：当下同 版型 的 TOPCon 组 件功率 较 PERC 高出 6.4%，预计可 带来BOS 成 本同比 例的下 降。3）组 件价格 提升：价格端，2022 年 1 月至 2023 年 4 月，TOPCon 组 件相较 PERC 的溢价 在 0.11-0.25 元/W，呈 上行 趋势。4）组件成 本下降：成 本 端，硅 料 进 入 下 行 周 期、多 主 栅 技 术 带 动 银 耗 持 续 降 低，有 望 看 到 2023 年TOPCon 组 件和 PERC 打平。综 上，TOPCon 的 盈利优 势将进 一步扩 大。TOPCon 进入 2023 年的 规 模量 产 阶 段，产 业端 盈 利兑 现 TOPCon 产 业发展 趋势明 确，效率提 升路径 清晰，建议关 注电池 片、组 件、设 备领域 的投资 机会。1）电 池片端：钧 达股份、聆 达股份、沐 邦高科、亿 晶光电 等；2）组 件端：晶科 能源、通 威股份、天 合光能、晶澳科 技、中 来股份、东 方日升、阿特斯。风险提示：TOPCon 产 业 化进 展 低 于预 期，HJT、IBC 等 新 电 池片 技 术进 展 超预期，测算 不 及预 期-13%-3%7%17%27%37%2022-05 2022-09 2023-01 2023-05电 力 设 备 及 新 能 源 沪深300 999726929行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。2 内容目录 1.行 业背 景：N 型 时代 拉 开帷幕，TOPCon 率 先脱 颖 而出.3 1.1.光伏N 型 时代 到来，TOPCon 电 池量 产效 率超PERC.4 1.2.TOPCon 上 下游 产业 链完备，四 大因 素助 力其 在N 型 中脱 颖而 出.5 2.工 艺流 程：由磷 扩散 改 为硼扩 散，并新 增隧 穿氧 化层制 备.6 3.技 术路 径：TOPCon 技 术路径 仍未 定型，PE 和 LP 为主 流.8 4.产 业进 展：2023 年量 产效率 将 超 25.5%，产能 扩张超 预期.12 5.经 济性：随 着转 换效 率 的提升，TOPCon 超 额盈 利 有望扩 大.15 6.投 资建 议.18 7.风 险提 示.18 图表目录 图1.TOPCon 产 业链 图谱.3 图2.电池 提效 的五 大核 心要素.4 图3.N 型 硅片 相较P 型 硅 片的优 势.4 图4.P 型及 N 型电 池效 率 对比.5 图5.PERC、HJT、TOPCon 电池转 换效 率理 论上 限.5 图6.TOPCon 电 池结 构示 意图.6 图7.隧穿 氧化 层钝 化接 触结构 的能 带图.6 图8.TOPCon 与 PERC 的 工 艺流程 对比.6 图9.LPCVD 反 应腔 室结 构 示意图.9 图10.PECVD 反 应腔 室结 构示意 图.9 图11.TOPCon 电池 转换 效 率.13 图12.2022 年1-11 月TOPCon 与PERC 组 件价 差.16 图13.2023 年1-4 月 TOPCon 与PERC 组 件价 差.16 表1：TOPCon 新投 产能 的 技术路 径选 择.8 表2：4 种 技术 路径 的设 备参考.9 表3：LPCVD 与 PECVD 技 术对比.10 表4：LPCVD 及 PECVD 设 备成本 测算 对比.10 表5：LPCVD 与 PECVD 路 径下电 池成 本测 算.11 表6：TOPCon 产能 投放 规 划表（预测，不 完全 统计）.12 表7：2023 年 光伏 级POE 粒子需 求测 算.14 表8：TOPCon 组件 带来 的 发电量 增益 测算.15 表9：一 体化 TOPCon 组 件企业 有望 成本 与 PERC 打平.17 1ZBYzQqNoNqRrPnOnQrOqRbRcMaQsQpPsQsReRrRtOeRtRuN6MoOyQvPnQsPMYmRyQ行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。3 1.行业背 景：N 型时代拉开 帷幕，TOPCon 率先脱 颖而出 2023 年 TOPCon 进入大规 模量产阶段，技术红 利在 产业端逐步兑现。光 伏 产 业已经 进入 由电池片技 术变 革主 导的 新周 期，未 来 3-5 年将 是TOPCon、HJT、IBC 等 新型 电池 技 术的大 力发 展期，新旧 技术 更迭 时，率 先布局 新技 术的 企业 首先 享受技 术变 革带 来的 红利。2022 年 产业 链上下游 围 绕 TOPCon 共同 布 局，2023 年TOPCon 走向 大规模 量产，技 术红 利逐 渐兑现。1）设 备端：TOPCon 首 先 在钝化 层制 备上 出现 差异，设备 是技 术的 载体，在 LPCVD 与 PECVD技术路 径之 争中 涌现 出拉 普拉斯、捷 佳伟 创等 一系 列公司；在 降本 提效 过程 中，又 涌现 出 帝尔激光、海 目星、英 诺激 光等一 系列 激光 设备 公司。2023 年 TOPCon 预计 新 增扩产 270GW 以上，钝化 层制 备设 备 厂 商的 收入具 备增 量 空 间，随 着新 增产能 的投 建，设 备端 盈利 逐渐兑 现。2）电 池片 端：TOPCon 电 池的非 硅成 本较 PERC 高出 3-4 分钱/W 且呈 下降 趋 势，硅 成本 随硅料降价 而 和 PERC 差 异缩 小，回 顾2022 年1-11 月，TOPCon 电池 售价 较 PERC 高出 0.06-0.17元/W，较 PERC 享有 超额 收 益。2023 年新 增 270GW 的TOPCon 规 划中，约120GW 以上是 一体 化组件厂 的自 用产 能，剩下 的新 增 TOPCon 电池 片产 能 相较PERC 仍为 稀缺 的优 质 产能，将仍 然享有 较 PERC 产 能的 盈利 增益。钧达 股份、聆 达股 份、沐 邦高 科、亿晶 光电 等企业 为典 型 的TOPCon 电 池制 造企 业，钧 达股份 的产 能规 划最 高，达到 44GW，其他 电池 厂 的 扩产规 划 在10GW上下。3）组 件端：TOPCon 组件 凭借其 优异 的弱 光响 应和 低衰减 性能，给 下游 电站 带来 5%左 右的 发电增益，并 给电 站端 带来 与功率 提升 幅 度 相匹 配 的BOS 成 本下 降，为电 站降 低度电 成本 提高项目收 益率。经 测算，组 件端成 本有 望 在 2023 年和 PERC 打 平，因此 其超 额 盈利有 望随 效率的提升 而扩 大。自 2022 年 起，晶 科能 源、天合 光能、晶澳 科技、通 威股 份均 已制定 了 30GW以上的 产能 规划。4）胶 膜：TOPCon 组件 对 于封装 材料 有跟 高的 抗水 汽与抗 PID 性 能的 要求，因此胶 膜材 料从EVA 向 POE 转变，在 POE 粒子供 给相 对紧 张的 情况 下，POE 类 胶膜 占比较 高 的胶膜 厂盈 利弹性大。传统 胶膜 龙头 福斯 特的粒 子保 供能 力最 强，明冠新 材 等 POE 胶膜 占比 较高。图1.T O P C on 产业链图谱 资料来源：公司 官网，安信证 券研 究中心 行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。4 1.1.光伏N 型时 代到来，TOPCon 电池 量产 效率 超 PERC TOPCon 电池相较 PERC 电池的不同主要在于硅 材料 与钝化技术方面。光 照 射 太阳电 池后 会产生各种 能量 损失，一 般分 为光学 损失 和电 学损 失，在技术 层面 的改 进主 要在 于减少 电学 损失。光学损 失是 由电 池正 面电 极遮挡，或 电池 表面 反射 光能量 的损 失带 来的，减 少光学 损失 的 方法包 括1）增加 减反 射涂 层，2）使用 最小 栅线 遮挡 面积技 术，如 MBB。电 学 损失主 要指 电阻损失，减少 电学 损失 的方 法包括：1）选 用晶 体结 构 更好的 硅片，如 N 型硅 片；2）改进 p-n结形成 技术，如离 子注 入 技术；3）研 发新 型钝 化技 术，如氧 化硅、氮 化硅、非晶硅 钝化 等技术；4）改 善金 属接 触技 术；5）提高 表面 处理。TOPCon 电 池效 率的 提升 主要 在 于硅材 料和 钝化技术 的改 变。N 型硅片在少子寿 命、光 致衰减、杂质容忍度 方面 好于 P 型硅片。P 型或 N 型硅片 都可 用来制备光 伏电 池，但目 前量 产转换 效率 较高 的电 池，均制备 N 型单 晶硅 衬底 上，N 型 硅片有 三个优点 1）少子 寿命 长：相同电 阻率 的 N 型 硅片 的 少子寿 命比 P 型硅 片高 出 1-2 个 数量 级；2）光 致衰 减不 明显：P 型 硅片基 底掺 硼（B），N 型 硅片基 底掺 磷（P），因此N 型硅 片的 硼 氧对含量 较少，进 而使 得硼 氧对导 致的 电池 性能 衰减 不明显，光 衰不 明显 的好 处体现 在组 件端，助力 N 型组 件在 生命 周期 内发电 量的 提升；3）对金 属杂质 容忍 度高：N 型 硅片 对金属 杂质 不敏感，铁、铜等 金属 对 P 型硅片 的影 响均 比 N 型硅 片要高。在硅 料厂、切片 厂以及 硅片 制 造企业的 共同 努力 下，2022 年起 N 型硅 片开 始量 产，并 呈现出 薄片 化趋 势，N 型 时 代拉开 帷幕。图2.电池提效的五大核心 要素 图3.N 型硅片相较 P 型硅片的 优势 资料来源：太阳能 光伏技 术与应 用沈文 忠，安 信证券 研究中 心 资料来源：安信 证券研 究中心 P 型电池提效放缓，N 型电 池量产效率已超越 P 型电 池效率极限。2022 年P 型 电池的 主流 转换效率 在 23.2%，相较 于 2021 年 仅有 0.1%的 提升；行业内 部分 厂商 的 N 型 电 池量产 效率 已经达 到25.5%（通 威股 份，TOPCon，2023 年 4 月）；N 型电池 的试 验室 效率 最高 已经达 到 26.7%（中来 股份，TOPCon，2023 年 4 月）；N 型 电池 量产 效率较 P 型已 经有 2.3%左右 的优 势。从电池效 率的 理论 极限 来看，PERC 电池 的理 论极 限在24.5%，TOPCon 电 池的 极限 在28.7%，HJT的极限 在 27.5%，也 就是 说当下 TOPCon 的 量产 效率 已经超 越 PERC 极 限，且仍 有提效 空间。随着产 业内 对 于 N 型 电池 的持续 投入，有 望看 到2023 年 N 型电 池渗 透率 的提 升，并 实现 对 P型电池 的快 速替 代。行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。5 图4.P 型及 N 型电池效率对比 图5.P E R C、H JT、T O P Con 电池转换效率理论上 限 资料来源：CPIA，公司 公告，安信 证券研究 中心 资料来源：ELSEVIER，安信证 券研 究中心 1.2.TOPCon 上下 游产业 链完 备，四大因 素助 力其在 N 型 中脱 颖而出 四大因素助力 TOPCon 在HJT、IBC 等 N 型技术中率先 脱颖而出。PERC 电池 打下 基础、核 心设备国产 化、降本 提效 路径 清晰、高性 价比。1）PERC 电池打下基础：从工艺 流程 角度 来说，TOPCon 电 池和 PERC 电 池的 主 要差异 仅在 于硼扩散 和隧 穿氧 化层 制备，其 他流 程可 沿用PERC，且电池 制作 可承 受高 温；而 HJT 电池 工艺流程温 度要 控制 在 200 以下，与 现有 产线 设备 不 兼容；IBC 电 池在 制作 背 面 P、N 区时，需要 精 准控 制背 面发 射 极和背 场 的间 隔，工序 繁 多。因 此 在设 备、工艺 等 方面，PERC 电池 为TOPCon 打 下基 础，使其 在 产业端 快速 接受。2）核心设备国产化：当下单 GW 的 TOPCon 电池 设备 投资额 仅高 出 PERC 约4-5 千万左 右，单GW 设 备投 资额 在 1.5-1.7 亿元，而HJT 的单 GW 投资额 在 3.5-3.7 亿元，是 TOPCon 产线 的 1倍左右。TOPCon 电池 结构 首先在 德国 Fraunhofer 研 究所提 出，彼时 用于 制备 隧穿氧 化层 和多晶硅 层的 设备 主要 为国 外厂商，如Tempress（丹 麦）、SEMCO（澳 大利 亚）、Centrother（德国），但当 下 该 设备 均已 实 现国产 化，国内 厂商 涌现，如LPCVD 路径 的拉 普拉 斯、红 太阳、北方华创、普 乐、赛瑞 达，PECVD 路径 的捷 佳伟 创、金 辰股份，PEALD 路径 的微 导纳米，以 及POPAID 路 径的 江苏 杰太。3）降本提效路径清晰：经 过产业 端的 验证，预 计在 经过栅 线优 化、背面 陷光 结构优 化、正面SE 技术、浆 料优 化、硅片 质量改 善等 提效 方式 叠加 后，TOPCon 量产 效率 有望 突破 26%以上。4）高性价比：电 池片 端，TOPCon 相 较于 PERC 电池 的单瓦 非硅 成本 高 出 3-4 分钱，主 要来 自于银耗、设 备折 旧、其他 化学试 剂费 用、良率；硅 成本方 面，当下TOPCon 电 池使用 的硅 片厚度在 130 微米，PERC 电 池 使用的 硅片 厚度 在 150 微 米，随着 硅片 薄片 化的 发 展，硅片 每减 薄10 微 米，预 计将 节 约 0.1g/W 的 硅成 本。2022 年1-6 月，同 尺寸 的 TOPCon 电池 片售价 比PERC高出 0.06-0.17 元/W，相 较 PERC 电池 具有 超额 收益。组件 端，TOPCon 的 弱光 效应和 低衰 减率使其 对于 下游 电站 有 约5%的发 电增 益，组件 功率 的 提升基 本可 以同 比例 降低 电站 的 BOS 成本，有 利于下 游电 站企 业 降低度 电成 本、提 高项 目 收益率。组件 端 较 PERC 的 溢价超 过了 功率的提升 幅度，下 游电 站对TOPCon 组件 的接 受度 提升。2023 年有 望看 到组 件端 成 本和 PERC 打平，届 时将 看到 超额 收益 和 PERC 的 拉大。23.10%23.20%25%25.10%25.50%25.50%26.40%26.70%21%22%23%24%25%26%27%P 型电池2021P 型电池2022钧达TOPCon 量产2022.11.7通威TOPCon 量产2022.12.8一道TOPCon 实验室2022.7.29通威TOPCon 量产2023.4.25晶科TOPCon 实验室2022.12.9中来TOPCon 实验室2023.4.10%行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。6 2.工艺流 程：由磷扩散改为 硼扩散，并新增隧 穿氧化层制备 TOPCon 电池提效的关键在 于隧穿氧化层的载流 子选 择性透过，可降低电 池界 面的少子复合。N 型 TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧 穿氧化 层钝 化接 触太 阳能 电池）电池 与PERC 电池 的结 构类 似，核 心差异 在于 背面 钝化 接触。TOPCon 电池 采用 超薄 二 氧化硅 隧穿 层（1-2nm）和 掺杂 多晶 硅层（100-200nm）形成 的隧 穿 结来钝 化晶 体硅 界面，超 薄隧穿 氧化 层将N 型 晶体 硅衬 底与 掺杂 多晶硅 隔开，由 于 SiOx 界 面层很 薄，不会 阻碍 多数 载流子 的传 输，但会阻 碍少 子到 达界 面，因此能 够有 效降 低界 面的 少子复 合，可以 显著 提高 电池的 开路 电压。TOCPon 电 池的 背面 结构 属 于一维 结构，载 流子 可以 直线隧 穿过 超薄 氧化 层，不存在 二维 或者三维传 输引 起的 载流 子汇 聚效应 和电 学遮 挡，因 此TOPCon 电 池具 有更 高的 填 充因子。图6.T O P C on 电池结构示意图 图7.隧穿氧化层钝化接触 结构 的能带图 资料来源：安信 证券研 究中心 资料来源：安信 证券研 究中心 TOPCon 和 PERC 工艺流程的兼容性较高，差异 主要 体现在硼扩散以及背 面钝 化层的制备上。TOPCon 电 池的 主要 工艺 流 程为：1）p-n 结制备：在N 型硅片 表面 进行 硼扩 散制 备 P+发射 极，形成 p-n 结；2）刻蚀：去 除在硅 片周 围形 成的 硼扩 散层，以免 影响 后续 钝化；3）钝化层制备：进 行隧 穿氧 化层 和掺 杂多晶 硅层 的制 备；4）前 后表面减反射膜：在 电池 的背面 和正 面制备SiNx 减反 射膜；5）金 属化：通 过丝 网印 刷制 备 前后电 极，再 通过 高温 烧 结形成 良好 的欧姆接触。图8.T O P C on 与 P E R C 的工艺流程对比 资料来源：安信 证券研 究中心 行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。7 1）p-n 结制备。扩散 制备 p-n 结 是指 在高 温条 件下 把需要 掺杂 的物 质扩 散进 入硅片 的表 面，在硅片 表面 形成 一个 与基 体材料 导电 性能 相反 的膜 层的过 程，一般 使用 热扩 散法，扩散 炉 温度一般 在 950 左右。硼 扩散分 为常 压扩 散和 低压 扩散，低压 扩散 炉可 以增 强分子 的穿 透 力和气流 的稳 定性，从 而提 升掺杂 均匀 性，常压 扩散 对于硅 片掺 杂均 匀性 的控 制较差，且 常 压扩散中 化学 品的 吸收 率低、消耗量 大，因 而当 下以 低压 扩散为 主，SEMCO、捷 伟佳 创、Tempress、拉普拉 斯均 可提 供低 压扩 散炉。硼源 选择 上包 括 液 态溴化 硼（BBr3）和 氯化 硼（BCI3），这 两种硼源 在工 艺路 径和 设备 上的相 似度 极高，使 用 BBr3 扩散会 生成 液态 的副 产物 硼硅玻 璃（BSG）使得石 英件 粘黏，减 少设 备的正 常运 行时 间，目前 越来越 多的 厂商 开始 使 用 BCI3 作 为硼 源。BCI3 的副 产物BSG 更容 易 去除，对 石英 器件 基本 无 损伤，但 受制 于 B-CI 键能 较大，其 扩散 均匀性略 逊 于 BBr3。在硼 源 的选择 上，Tempress 和 Centrotherm 主 要采 取 BBr3，Semco、拉普拉斯则 是 将 BCI3 作 为前 驱 体。2）刻蚀。由于 扩散 过程 中，硅片 正反 面都 形成P 型 层，扩 散结 束 后 需要 去除 硅片背 面和 边缘的P 型 层，并 对硅 片再 次 进行腐 蚀。一 般采 用硝 酸、氢 氟酸 溶液 与硅 片发 生 反应，实 现对 多余P 型 层的 刻蚀。3）钝化层制备。在钝 化层 制备环 节分 为 LPCVD、PECVD、POPAID、PEALD 这4 种 工艺路 径，当下工艺 路径 未完 全定 型。先在硅 片下 方制 备 1-2nm 厚度的 超薄 二氧 化硅 层，然后在 二氧 化 硅隧穿层 下方 沉积 一层 混有 非晶硅 和微 晶硅 相的 多晶 硅层，多晶 硅层 厚度 为 100-200nm。在钝化层制 备后，对多 晶硅 层 进行磷 掺杂，使之 有更 好 的电性 能，形 成磷 掺杂 的 多晶硅 层，工 艺路径一 般包 括原 位掺 杂、离子注 入、磷 扩 散。磷 掺 杂后，对 其进 行退 火处 理，将 非活 性状 态的磷原 子进 行激 活，退火 温度 在 850 左 右，一般 情况下，除 了 LPCVD+磷扩 散的方 式不 需 要退火处 理外，其 他路 径均 需要进 行退 火。4）前后表面减反 射膜。在 硅片前 表面 制 备 AlOx 膜，在硅片 最外 层的 前后 表面 沉积氮 化硅 膜。由于 AlOx 膜含 有大 量的 负电荷，可 以对 电池 正表 面的 P 型 层起到 很好 的钝 化效果，提 高 电池的开 路电 压，一般 使用 ALD 设 备制备，ALD 可以 精 准控制 薄膜 厚度，使 得膜 层更加 致密。而后将 硅片 放入 PECVD 沉 积炉中，通 入硅 烷和 氨气，在 350-450 的温 度 下，利 用高 频微波将硅 烷和 氨气 激发 为等 离子体 状态，Si 原子 与N 原子以 一定 比例 沉积 在硅 片表面 形成 一 层氮化硅 薄膜，起 到减 反射 和钝化 的作 用。5）金属化。将 银浆 用丝网 印刷机 分别 印在 硅片 背面 和正面，然 后放 入电 池烧 结炉，烧结 的 最高温度 约 900，将 印刷 在电池 表面 的银 浆渗 透至 硅片内 部，增强 导电 性能，形成 电池 表 面的银电 极。由于 PERC 电 池 正面使 用银 浆，背面 主要 使用铝 浆，TOPCon 电 池正 反面均 使用 银浆，单片 银浆 耗量 相较PERC 增加，目前 TOPCon 银耗在 120-130mg/片，未来 将 通过栅 线的 细化来实 现银 耗的 下降。行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。8 3.技术路 径：TOPCon 技术路 径仍未定型，PE 和 LP 为 主流 TOPCon 技术路径包括 LPCVD、PECVD、POPAID、PEALD，路径选择仍未定型。此前 TOPCon 的主流技 术路 径是 以晶 科、钧达为 代表 的 LPCVD，2022 下半 年开 始，行业 内的 新投产 能出 现 了偏好 PECVD 路径 的风 向，代表公 司有 通威、天合、晶澳等。对于 电池 片企 业 来说，通 过测 算两种路 径的 设备 投资 成本 和耗材 成本，可 看到 其由 于路径 的不 同，带来 的非 硅成本 差异 不 到0.01 元/W，而通 威 于2022 年11 月投产 的PECVD 路径的TOPCon 最新 量产 效率 已 和晶科 相当，说明 LPCVD 和PECVD 的路 径选择 带来 的效 率和 成本 差异将 不明 显。未来 更需 关注新 的降 本 提效技术，如降 低银 耗、选 择性发 射极 叠加 等。此 外，POPAID 和PEALD 路 径相 对小众，由 中来股份和 尚德 电力 主导，目 前尚未 向主 流方 向发 展。图表1：表1：TOPCon 新投产能的技 术路 径选择 22Q1 22Q2 22Q3 22Q4 23Q1 23Q2 晶科能源 合肥一 期 8GW 尖山一 期 8GW 合肥二 期 8GW 尖山二 期 11GW 上饶一 期 8GW LP LP LP LP LP 钧达股份 滁州一 期 8GW 安徽滁 州 10GW LP LP 中来股份 江苏泰 州 3.6GW 山西一 期 8GW POPAID POPAID 通威股份 眉山三 期 9GW PE 天合能源 江苏宿 迁 8GW PE 晶澳科技 河北宁 晋 1.3GW 河北邢 台 6GW PE 预计 PE 沐邦高科 广西梧 州 10GW 预计 PE 聆达股份 安徽金 寨 5GW 预计 PE 上机数控 徐州一 期 14GW 预计 PE 协鑫集成 芜湖一 期 10GW 预计 PE 尚德电力 江苏无 锡 2GW PEALD 江苏润阳 5GW 改造线 10GW PE 未确认 资料来源：公司 官网，公司公 告，安信证券 研究中 心 资料来源 TOPCon 电池氧化膜的制备 方式主要为热氧法和 PECVD。厚度 是隧 穿氧 化层的 关 键特性 之一，当厚度 大 于 2nm 时，隧穿 将难以 实现，目 前量 产厚 度一般 在1-2nm 之间。制 备隧穿 氧化 层 的主流工 艺方 法为 热氧 法 和PECVD，热氧 化法 的工 艺成 熟度较 高。此 外还 有 ALD 方法，ALD 适合制 备较 薄的 膜层，一 层一层 原子 沉积 的方 式使 得膜层 致密 性和 均匀 性较 好，但 沉积 速度 慢、产能小，此 外，ALD 沉积 二氧化 硅的 过程 中需 要通 入更多 的硅 烷（SiH4），成 本更高。TOPCon 电池多晶硅膜的制 备方式主要为 LPCVD 和 PECVD。化 学气 相沉 积法（CVD）是 指利 用气态的 先驱 反应 物，通过 原子、分子 间的 化学 反应，在硅片 表面 形成 一层 固体 薄膜。LPCVD 方法的压 力较 低，但需 要加 热使反 应气 体发 生热 分解，分解 后的 硅原 子沉 积在 硅片表 面，因 而反应温 度较 高，一般 在 600 以上，且 能耗 相对 较高。PECVD 为 常压，借 助外 建 电场，以射 频的方式 将反 应气 体电 离，由分子 变为 等离 子体 状态，沉 积在 硅片 表面，反应 温度较 低，通 常在 300 以 内，反应 速度 较快，但是 由于 沉积 时压 力波动 会出 现针 孔，且沉 积速度 较快，存在多晶 硅 膜 含氢 问题，易 造成爆 膜的 隐患。此 外还 有物理 气相 沉积 法（PVD）方法，利用 带电荷的粒 子在 电场 中加 速后 具有一 定动 能的 特点，将 靶材原 子溅 射出 来运 动到 硅片衬 底上，完成掺杂 多晶 硅层 的制 备，但其设 备投 资成 本较 大。行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。9 图9.LP C V D 反应腔室结构 示意 图 图10.PE C V D 反应腔室结构示 意图 资料来源：半导体 制造技 术，安 信证券研 究中心 资料来源：半导体 制造技 术，安 信证券研 究中心 磷掺杂方式包括磷扩 散、离子注入、原位掺杂，PECVD 原位掺杂潜力大。隧 穿 氧化层 和沉 积多晶硅 层使 TOPCon 电池 具 有良好 的钝 化性 能，除此 之外，TOPCon 电 池还 需要 在多晶 硅层 进行掺杂 以获 得良 好的 电性 能。业 界实 现多 晶硅 层掺 杂主要 有磷 扩散、离 子注 入和原 位掺 杂 三种方式。传 统的 扩散 掺杂 就是在 管炉 中通 过带 有杂 质的混 合气 体以 完成 掺杂；离子 注入 则 是将杂质 原子 电离 成带 电粒 子后，用强 电场 加速 这些 粒子注 入到 硅基 体材 料中 进行掺 杂；原 位掺杂是 在沉 积多 晶硅 的同 时通入 含有 杂质 的气 体，使多晶 硅掺 杂均 匀。磷扩 散工艺 较为 成熟，生 产效 率高，厚 度均 匀性好，已 实现 规模 化量 产，但 是存 在过 度的 绕镀 和石英 件沉 积问 题；离子注 入技 术则 无需 绕镀，但设 备成 本高；PECVD 多使用 原位 掺杂 技术，可 以直接 制备 掺 杂后的多 晶硅 层，流程 相对 简化，但薄 膜致 密度 和良 率较低。根 据拉 普拉 斯官 方披露，2022 年上半年 LPCVD+扩 磷法 制备 的产品 占 TOPCon 电池 90%的出货。PECVD 原位掺 杂 法由于 与 PERC产线不 兼容，更适 合新 产线，后 续有 望通 过工 艺的 成熟 改善镀 膜稳 定性，逐步 成为 主流技 术。LPCVD 路径 以热 氧法 生成 隧穿氧 化层，再 使用 低压 化学气 相沉 积的 方法 制备 多晶硅 层，相 较于 PECVD，LPCVD 一 般较 难进行 原位 磷掺 杂，需要 在多晶 硅层 制备 后增 加磷 扩散或 者磷 的 粒子注入 工序，膜 层质 量较 好，但 绕镀 明显。PECVD 路径通 过热 氧法 生或 PECVD 方式 制备隧 穿氧化层，再 用 PECVD 方式 进行掺 杂多 晶硅 层制 备，可进行 原位 掺杂，无 需额 外增加 磷掺 杂 工序，只 有轻 微绕 镀。PEALD 路径以 ALD 方 式制 备氧 化膜，原子 一层 一层 沉积 在硅片 表面，膜层质量 高但 沉积 速度 低，而后再 用 PECVD 方式 制备 掺杂多 晶硅 层。POPAID 路 径以PECVD 方式制备氧 化层，而后 用物 理气 相沉积 方式 制备 掺杂 多晶 硅层，无 绕镀，但 膜层 均匀 性较难 控制。表2：4 种技术路径的设备参考 LPCVD PECVD PEALD POPAID 隧 穿氧化层 热氧法 PECVD ALD PECVD 多 晶硅层 LPCVD PECVD PECVD PVD 磷 掺杂 离子注入 磷扩散 原位掺杂 原位掺杂 退火 需要 无 需要 需要 去 绕镀 无 需要 需要 需要 设 备公司 拉普拉斯、北方华创、普乐、赛瑞达 捷佳伟创、金辰股份 微导纳米 江苏杰太 资料来源：PV Infolink，安信证 券研究中 心 当下主流路径 为 LPCVD 和 PECVD，LPCVD 路径的成膜 质量高，PECVD 路径的绕 镀及耗材成本低。LPCVD 路线 工艺 成熟 度较高，已 具备 多年 规模 量产经 验。Tempress、拉 普拉斯、普 乐、北方华 创等 企业 均采 用 LPCVD 技 术，主 要优 势在 于 成膜质 量较 高，气 体用 量 较小。然 而，由于非晶 硅层 生长 过程 中石 英炉管 管壁 和石 英舟 表面 会覆盖 一层 很厚 的非 晶硅 层，当 炉管 冷却，打开炉 门将 石英 舟从 炉管 腔体取 出时，石 英件 表面 的非晶 硅 从 100 多 的高 温转移 到低 温 将 行 业深度分 析/电力设 备及新 能源 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。10 产生很 大的 应力，导 致石 英件易 损，因此 LPCVD 的 易耗品 成本 相对 较高。PECVD 技术 的绕 镀程度低，工艺 时间 短，且 可以配 合原 位掺 杂技 术；但其膜 层均 匀性 较差，氢 气在沉 积多 晶硅层时会 进入 多晶 硅层 形成 空腔，由 于 PECVD 沉 积速 度较快，氢 气无 法及 时释 放出来，而是在高温激 发后 快速 逸出，产 生薄膜 爆裂 问题。PECVD 的 主要设 备供 应商 有 Centrotherm、捷佳 伟创、金 辰股 份等。表3：LPCVD 与PECVD 技术对比 参 数指标 LPCVD PECVD 绕镀 严重 小 原位掺杂 较难,SiH4+PH3 可以，SiH4+PH3/B2H6 膜层质量 较好 一般，易爆膜 耗气量 低 高 特气 SiH4,PH3 SiH4,PH3/B2H6,H2 易耗品成本 高（石英舟、石英管）一般（石墨舟清洗）占地面积 小 小 能耗 高 低 优点 工艺成熟度高，多年规模量产经验；气体用量小；成膜质量较好 工艺时间短；易原位掺杂 缺点 绕镀；原位掺杂较难；能耗大；石英耗材成本高 膜层均匀性较差；易爆膜 资料来源：安信 证券研 究中心 表4：LPCVD 及PECVD 设备成本 测算对比 PECVD 路线 LPCVD 路线 设 备构成 占比 成 本（元/W）设 备构成 占比 成 本（元/W）清洗制绒 5%0.008 清洗制绒 5%0.008 硼扩散 13%0.021 硼扩散 13%0.021 刻蚀 7%0.011 刻蚀 7%0.011 PECVD 13%0.021 LPCVD 17%0.028 退火 4%0.007 磷扩散 4%0.007 清洗刻蚀 7%0.011 清洗刻蚀 7%0.011 正膜沉积 13%0.021 正膜沉积 13%0.021 丝印烧结 19%0.03 丝印烧结 18%0.03 自动化 13%0.02 自动化 12%0.02 其他 6%0.01 其他 6%0.01 合计 100%0.16 合计 100%0.17 资料来源：PERC+（TOPCon、p-IBC 及叠层）电池 的发展 前景，沈文忠，安信证 券研究 中心 LPCVD 和 PECVD 的设备投 资成本接近，两种路径 的 非硅成本差别不大。生产 TOPCon 所需 的设备如硼 扩散 炉、背面 镀膜 设备均 实现 了国 产化，目 前新建 TOPCon 产线 的设 备 投资额 为 1.6-1.7 亿元/GW，从 PERC 升 级至 TOPCon 的设 备投 资额 为 0.4-0.5 亿元/GW，对应 非硅成 本增 加不到 0.01 元/W。特 气方 面，PECVD 路 径用 到的 特殊 气体耗 用量 较多，LPCVD 路径由 于为 低压气相沉 积，所需 的气 源较 少。此 外，由于 LPCVD