光伏技术前瞻分析：PERC和HJT带来光伏电池设备新时代

:一、PERC 和 HJT 是电池技术的未来

光伏电池技术路线。目前晶硅类电池的技术方向包括单晶和多晶。多晶电池逐渐向黑硅方向升级。单晶包括 P 型和 N 型。P 型电池中 PERC 技术逐渐成为主流，叠加 SE（选择性发射极）技术，电池效率 逐渐提升。但是 P 型电池有其转换效率的极限，而 N 型电池成为未 来高转换效率的方向，目前包括 PERT、TOPCon（隧穿氧化钝化接触）、 IBC（全背电极接触）、HJT（异质结）四种技术路径。下面将分别对各种技术路径进行讲解。

1）PERC 目前技术比较成熟、性价比比较高，技术相对容易，设备 完成了国产化，最高效率达到 22%，成为这两年高效电池主要扩产的 技术，叠加 SE（选择性发射极)技术，预计到 2020 年前依然是光伏 电池主流技术。

2）N-PERT 可实现量产，技术难度容易，设备投资较少。但是与双面 P-PERC 相比没有性价比优势，已经证明为不经济的技术路线。

3）HJT 效率可达 23%-24%，工序少、可实现量产，目前已经有松下、 晋能、中智、钧石等公司布局。但是其设备贵、投资成本高，成为阻 碍其大规模产业化的一点。

4）TOPCon 背面收光较差，量产难度很高，目前有布局的企业包括：LG、REC、中来等。

5）IBC 效率最高，可以达到 23.5%-24.5%，技术难度极高，设备投资 高，成本高，国内尚未实现量产，目前布局的企业包括 LG、中来、 sunpower。

从以上的对比来看，PERC 和 HJT 技术将是未来光伏电池技术的 发力方向，也是目前企业产能重点布局的地方。

传统光伏电池的生产工艺。目前常规的电池是 P 型电池。传统的电池生产流程，包括从硅片出发经历清洗制绒、扩散制结、刻蚀、去除磷硅玻璃、PECVD镀反射膜、丝网印刷、烘干烧结、分类检测等工艺，完成电池的制造。

PERC 电池工艺介绍。与常规单晶电池工艺相比，PERC 单晶电 池主要增加了背面钝化和激光打孔两道工艺。背面钝化工艺在硅片背面沉积三氧化二铝和氮化硅，对硅片背面进行钝化。三氧化二铝由于 具备较高的电荷密度，可以对 P 型表面提供良好的钝化；氮化硅主要作用是保护背部钝化膜，并保证电池背面的光学性能。激光打孔工艺是利用一定脉冲宽度的激光去除部分覆盖在电池背面的钝化层和氮化硅覆盖层，以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片形成有效接 触，从而使光生电流可以通过 Al 背场导出。

HJT 电池结构。HJT 电池以 N 型单晶硅(c-Si)为衬底光吸收区， 经过制绒清洗后，其正面依次沉积厚度为 5-10nm 的本征非晶硅薄膜 (i-a-Si:H)和掺杂的 P 型非晶硅(p-a-Si:H)，和硅衬底形成 p-n 异质结。硅片的背面又通过沉积厚度为 5-10nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和 掺杂的 N 型非晶硅(n-a-Si:H)形成背表面场。最后电池的两面沉积 TCO（透明氧化物导电薄膜），然后用丝网印刷的方法在 TCO 上制作 Ag 电极。

HJT 电池工艺介绍。HJT 电池工艺主要包括制绒、非晶硅沉积、TCO 沉积、丝网印刷。非晶硅沉积主要使用 PECVD 方法。TCO 薄 膜沉积目前有两种方法：RPD(反应等离子体沉积)和 PVD（物理化学 气象沉积）。住友重工拥有 RPD 的专利，而 PVD 技术发展成熟，提供给设备的厂家较多。

我们认为电池技术迭代是促进行业降本增效的动力。PERC 技术成熟、设备国产化率高，叠加 SE（选择性发射极）进一步提升效率，预计到 2020 年前依然是高效电池扩产的主流技术。N 型电池是未来高效电池的发展方向，其中 N-PERT 技术与双面 PERC 电池对不性价比不明显，TOPcon 量产难度高，而 IBC 技术虽然转换效率较高，但是未有量产实绩，HJT 由于工序少、国内已有企业量产，成为高效电池未来的发展方向，但是其目前的阻碍是设备投资较贵。从以上的对比来看，PERC 和 HJT 技术将是未来光伏电池发展的主要方向，也是企业重点进行产能布局的地方。我们认为在 PERC 和 HJT 技术布局的设备企业最终将走出来，成为成长性的公司。

二、PERC 产能快速扩充，带来电池设备企业高速增长

1、市场空间：PERC 大量扩产，带来订单

高效电池产能依然处于紧平衡的状态。光伏要实现平价上网，要光伏各个环节的降本增效，主要通过各个环节的技术创新进步。在电池片环节，我们认为高效电池是未来的方向，目前光伏高效电池主流技术包括 PERC 和 N 型技术。

我们来观察高效电池是否能满足下游的需求。以 2018 年来看，PERC+N 型合计产能为 72GW，不能满足全球 103GW 的装机需求。到 2020年 PERC+N 型合计产能为 132GW，依然处于一个紧平衡的状态。如果按照 2021 年，中国实现平价上网，全球光伏新增装机有望达到 200GW，高效电池产能远远不能满足需求，未来 PERC+N 型的产能会持续扩充中。

PERC 由于只需要在传统电池工艺基础上增加两个工序即可提升效率，升级方便，是目前高效电池的主流技术。国内以通威、爱旭、隆基等电池片龙头企业依然在大幅度扩产 PERC 产能。2020 年前 PERC 依然是电池产能的扩产主流。

参考隆基宁夏乐叶年产 5GW 的 PERC 电池项目设备工具购置费 用明细。我们可以看到 1GW 的 PERC 电池需要的设备投资额大约为 4.97 亿元，其中工艺设备为 3.53 亿元，检测设备为 0.26 亿元，自动 化设备 1.08 亿元。单独来看，背钝化投资额最大，1GW 投资额为 1.08 亿元；管式 PECVD 第二，1GW 需要设备数量为 11 台，投资额 0.46 亿元；制绒 1GW 需要设备 5 台，投资额 0.34 亿元；印刷线 1G 需要 设备 5 台，投资额为 0.58 亿元。其他设备包括扩散、激光掺杂、刻 蚀、退火、激光开槽、印刷线、烧结炉等。

2019-2021 年 PERC 电池设备累计市场空间为 315 亿元。参考宁夏隆基乐叶年产 5GW 的 PERC 电池项目设备工具购置费用明细，暂不考虑设备降价的因素，测算得出到 2019-2021 年 PERC 电池设备累计市场空间为 315 亿元。其中工艺设备市场空间为 221 亿元，检测设备市场空间为 16 亿元，自动化设备市场空间为 63 亿元。

具体到细分设备，2019-2021 年市场空间：制绒设备 21.4 亿元、扩散设备 13.9 亿元、刻蚀设备 9.5 亿元，退火设备 13.9 亿元，背钝化设备 63 亿元、PECVD 设备 28.4 亿元、印刷线 36.5 亿元、激光开槽设备 10.7 亿元、激光掺杂设备 10.1 亿元。

2、PERC 电池设备企业国内竞争力强，预计未来设备格局 将趋于稳定

目前国内设备企业在各个 PERC 电池设备都具备了竞争力，与国外企业的技术相比不相上下甚至超过。下面对重点设备进行介绍。

1）制绒设备

制绒是利用碱对单晶硅表面的各向异性腐蚀，工业生产中一般采 用成本较低的氢氧化钠或氢氧化钾稀溶液来制备绒面。利用 Si 在稀 NaOH 溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成 3-6 微米的金字塔结 构。理想的绒面效果：金字塔大小均匀，覆盖整个表面，相邻金字塔之间没有空隙，具有较低的表面反射率。单晶硅的绒面制备，能够有效地提高电池转换效率，由于市场的变化，对绒面质量的要求也变的越来越高。如何做出高质量的绒面，不仅仅是工艺技术的问题，还需要与优异的设备进行配合，而设备的相关性能也决定了工艺的效果。目前制绒设备技术指标控制严格的包括：工艺温度、溶液均匀性、产能等。为了保证反应条件的一致性，温控精度要在±1 ℃；溶液均匀性和产能也是重要的考察点。目前国内外的设备厂家包括 RENA、施密德、捷佳伟创、晶洲装备等。国内以捷佳伟创为代表的设备企业在产能、控温精度、自动配补液精度等方面的性能已经达到世界先进水平。