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編者按：光伏電池技術(shù)路線眾多，最具有市場影響力的主要是鋁背場電池、PERC電池和下一代技術(shù)HJT電池。2020年是HJT電池大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)的元年，國內(nèi)多家廠商將投建大規(guī)模量產(chǎn)線。

電池片環(huán)節(jié)技術(shù)路線較多，根據(jù)硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術(shù)路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發(fā)展；單晶根據(jù)襯底摻雜元素不同分為P型電池和N型電池。P型硅片制作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產(chǎn)品；N型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加復(fù)雜。

◆在純硅上先摻雜硼(最外層含有3個(gè)電子)，可以得到P型硅，在P型硅上面擴(kuò)散磷元素，形成n+/p型結(jié)構(gòu)的太陽電池即為P型硅片。

◆在純硅上先摻雜磷(最外層含有5個(gè)電子)，可以得到N型硅，向N型硅其注入硼元素，形成p+/n型結(jié)構(gòu)的太陽電池即為N型硅片。

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)，P型單晶的新型技術(shù)包括PERC路線，N型單晶的新型技術(shù)路線包括PERT(可以進(jìn)一步升級(jí)為TOPCON)、HJT、IBC等路線。


電池片技術(shù)創(chuàng)新的主要?jiǎng)恿κ亲非蟾叩霓D(zhuǎn)換效率。我們認(rèn)為，未來P型高效電池技術(shù)發(fā)展路線為：Al-BSF——>PERC單面——>PERC雙面。N型高效電池技術(shù)發(fā)展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT幾種新型技術(shù)與傳統(tǒng)的Al-BSF生產(chǎn)流程類似，屬于漸進(jìn)式創(chuàng)新，而IBC技術(shù)制作流程差別較大，屬于革命性創(chuàng)新。


光伏電池技術(shù)路線眾多，最具有市場影響力的主要是鋁背場電池、PERC電池和下一代技術(shù)HJT電池。

2015年之前，鋁背場電池是最主流的電池，市占率超過90%。2015-2019年，隨著金剛線切割降低單晶成本，以及轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢，PERC電池快速崛起。2020年，平價(jià)上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)臨近，轉(zhuǎn)換效率更高的HJT電池有望加速進(jìn)入導(dǎo)入期。

(1)Al-BSF電池

Al-BSF(常規(guī)鋁背場電池)指在PN結(jié)制備完成后，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，制備P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1)表面鈍化，降低背表面復(fù)合速率；2)作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3)作為電極輸出端。

Al-BSF電池片生產(chǎn)工藝包括制絨清洗、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕、制備減反射膜、印刷電極、燒結(jié)及自動(dòng)分選七道工序，各道工序采用自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中還涉及其他非關(guān)鍵的自動(dòng)化等設(shè)備，如自動(dòng)化裝卸片機(jī)和自動(dòng)化上下片機(jī)、硅片清洗設(shè)備等。


Al-BSF光伏電池片制造環(huán)節(jié)需要用到六大設(shè)備，這些設(shè)備均有國內(nèi)供應(yīng)商。其中，捷佳偉創(chuàng)是電池片設(shè)備商龍頭(核心產(chǎn)品包括制絨清洗設(shè)備、擴(kuò)散設(shè)備和管式PECVD)，邁為股份是絲網(wǎng)印刷設(shè)備龍頭，羅伯特科是自動(dòng)化設(shè)備的領(lǐng)先企業(yè)。


(2)PERC電池

Al-BSF(常規(guī)鋁背場電池)鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射，產(chǎn)生較多光電損失，因此在光電轉(zhuǎn)換效率方面具有先天的局限性。PERC技術(shù)通過在電池背面附上介質(zhì)鈍化疊層(Al2O3+SiNx)，產(chǎn)生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。

PERC，即發(fā)射極鈍化和背面接觸(Passivated emitter and rear contact)，利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，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，提高效率。PERC不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。


PERC工藝主要在常規(guī)電池生產(chǎn)工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層(增強(qiáng)背面鈍化反射能力)，二是背面鈍化層激光開槽(打通鈍化疊層形成電學(xué)通路)。PERC電池不需要另開生產(chǎn)線，在常規(guī)電池生產(chǎn)流程中增加兩道工序即可完成升級(jí)，需要增加的設(shè)備是背部鈍化設(shè)備(PECVD)和激光開槽設(shè)備。近幾年，PERC產(chǎn)能快速擴(kuò)張過程中，PECVD和激光開槽設(shè)備業(yè)績彈性最大。PERC設(shè)備基本國產(chǎn)化，PECVD主要由捷佳偉創(chuàng)、北方華創(chuàng)、豐盛裝備等公司供應(yīng)，激光開槽設(shè)備主要由帝爾激光等公司供應(yīng)。


據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2019年全球PERC新增產(chǎn)能分別為20GW、40GW、59GW。據(jù)PV Infolink統(tǒng)計(jì)，2020年國內(nèi)PERC還將有約40GW的PERC擴(kuò)產(chǎn)。PERC電池設(shè)備供應(yīng)商依然有不錯(cuò)的訂單支撐。

國內(nèi)設(shè)備廠商積極布局

HJT(異質(zhì)結(jié))電池是N型電池，是一種利用晶體硅(c-Si)和非晶體硅(α-Si)薄膜制成的光伏電池。Al-BSF和PERC采用P型硅制造，普遍存在光致衰減(LID，指組件首次暴露在光照下后功率損失的百分比)現(xiàn)象，主要是硼氧復(fù)合引起。其次，由于PERC電池中常用的摻雜水平較高，因此采用PERC技術(shù)后，LID的負(fù)面效應(yīng)會(huì)增加。N型電池不存在LID現(xiàn)象，同等摻雜情況下，N型電池光電轉(zhuǎn)換效率高于P型電池。隨著市場對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率重視度的提升，N型電池有望成為未來趨勢。HJT有望成為下一代N型電池的主流。

HJT電池工藝比PERC和PERT簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜、雙面鍍TCO(透明導(dǎo)電薄膜)、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)。


HJT電池技優(yōu)勢包括：1)光電轉(zhuǎn)換效率更高。PERC電池轉(zhuǎn)換效率為22%-23%，HJT電池量產(chǎn)效率已經(jīng)達(dá)到23%-24%，理論效率更是高達(dá)27%。

2)工藝流程短。相比PERC電池7步的核心工藝，HJT電池核心工藝僅有4步。

3)衰減性低。首先HJT采用N型電池，不存在LID現(xiàn)象；其次HJT電池表面沉積TCO薄膜，沒有絕緣層，因此無表面帶電機(jī)會(huì)，因此不存在PID(電勢誘導(dǎo)衰減)效應(yīng)。

4)雙面率更高。HJT電池雙面率可以達(dá)到90%以上，PERC一般為75%。60版型電池組件有效功率比PERC多出10W。

HJT電池憑借非常高的轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)勢，被市場給予厚望，但目前HJT電池生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務(wù)。目前1GW的HJT電池設(shè)備造價(jià)8-10億元，遠(yuǎn)高于PERC單GW約3億元的設(shè)備投資。綜合來看，我們認(rèn)為HJT電池具備轉(zhuǎn)換效率高、工藝流程短、衰減性低等優(yōu)勢，有望成為下一代主流電池，建議關(guān)注具備競爭優(yōu)勢的HJT電池設(shè)備供應(yīng)商。

HJT電池具有四大核心工藝依賴四類主要設(shè)備：

制絨清洗設(shè)備和PERC電池設(shè)備略有差別，HJT清洗設(shè)備兼容雙氧水和臭氧，其中進(jìn)口設(shè)備商包括YAC、新格拉斯和Rena，國產(chǎn)設(shè)備商捷佳偉創(chuàng)研發(fā)的設(shè)備正在驗(yàn)證。非晶硅鍍膜工藝可以采用Cat-CVD和PECVD兩種設(shè)備，其中Cat-CVD主要由日本愛發(fā)科提供，PECVD海外供應(yīng)商包括應(yīng)用材料和梅耶博格，國內(nèi)供應(yīng)商主要是理想萬里暉，邁為股份設(shè)備正在通威合肥公司驗(yàn)證，捷佳偉創(chuàng)仍處于研發(fā)期。 TCO鍍膜工藝可以選用PVD和RPD兩類設(shè)備。RPD專利歸屬于日本住友，授權(quán)給臺(tái)灣精曜和捷佳偉創(chuàng)，RPD效率更高，但是價(jià)格更貴，同時(shí)材料主要依賴進(jìn)口。相比而言，PVD在產(chǎn)能、價(jià)格、穩(wěn)定性等方面優(yōu)于RPD，被更多廠商采納。PVD海外設(shè)備供應(yīng)商主要是馮阿登納和新格拉斯，國產(chǎn)設(shè)備商包括上方電子、宏大真空。 HJT電池絲網(wǎng)印刷工藝和PERC電池略有差別，其中印刷工藝相似，后道的烘干/燒結(jié)工藝有差別。主要是因?yàn)镻ERC電池使用的是高溫銀漿，而HJT電池使用低溫銀漿。邁為股份已經(jīng)研發(fā)出HJT電池絲網(wǎng)印刷設(shè)備，正在通威股份產(chǎn)線上驗(yàn)證，捷佳偉創(chuàng)處于研發(fā)階段。


2020年是HJT電池大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)的元年，國內(nèi)多家廠商將投建大規(guī)模量產(chǎn)線。我們假設(shè)2020-2023年HJT新建產(chǎn)能分別為10GW、40GW、60GW、80GW，每GW投資分別為7億元、5億元、4億元、3.5億元，則2020-2023年HJT設(shè)備市場規(guī)模分別為70億元、200億元、240億元、280億元，4年的市場空間接近800億元。


從光伏電池行業(yè)來講，2015年之前，鋁背場電池是最主流的電池；2015-2019年，PERC電池快速崛起。2017-2019年全球PERC新增產(chǎn)能分別為20GW、40GW、59GW，預(yù)計(jì)2020年還將有40GW的擴(kuò)張，擴(kuò)張周期尚未結(jié)束，相關(guān)設(shè)備商繼續(xù)受益。相較于PERC電池，HJT電池(異質(zhì)結(jié)電池)轉(zhuǎn)換效率更高、衰減性更低、工藝流程更短，但此前一直受限于設(shè)備成本過高。隨著國產(chǎn)設(shè)備陸續(xù)成熟，設(shè)備降本迅速，2020年HJT電池有望加速進(jìn)入導(dǎo)入期。

HJT電池分為四道工藝，制絨清洗、非晶硅鍍膜、TCO鍍膜和絲網(wǎng)印刷。絲網(wǎng)印刷是生產(chǎn)光伏電池片最后一道工序，通常包括絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)和分選三道工序，分別需要用到絲網(wǎng)印刷機(jī)、燒結(jié)爐和太陽模擬器三類設(shè)備。公司核心產(chǎn)品為絲網(wǎng)印刷機(jī)，既可以單機(jī)銷售，也可以配合燒結(jié)爐、太陽模擬器做成整線設(shè)備統(tǒng)一銷售。

絲網(wǎng)印刷：制作太陽能電池的一種方法，使銀漿透過已制好柵線圖形的網(wǎng)膜漏印在已擴(kuò)散過程過的硅片上形成上、下電極，加熱后使?jié){料中有機(jī)溶劑揮發(fā)，形成太陽能電池電極。燒結(jié)：固態(tài)分子間存在相互吸引，通過加熱使質(zhì)點(diǎn)獲得足夠的能量進(jìn)行遷移，使粉末體產(chǎn)生顆粒黏結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶過程。太陽模擬：模擬太陽光譜和輻照度的一種光源設(shè)備，通常用做測試光伏電池電性能的光源。


我國光伏設(shè)備制造業(yè)起步較晚，早期絲網(wǎng)印刷設(shè)備主要通過進(jìn)口，以Baccini為首外國廠商一度占據(jù)壟斷地位。2014年以后，國產(chǎn)單通道的絲網(wǎng)印刷機(jī)開始成熟；以邁為為主的國內(nèi)設(shè)備制造廠商研發(fā)的二次印刷設(shè)備目前也已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并填補(bǔ)了國產(chǎn)設(shè)備在二次印刷領(lǐng)域的空白。部分節(jié)選自評(píng)安機(jī)械PAJX

原標(biāo)題：PERC擴(kuò)產(chǎn)尚未叫停 HJT號(hào)角已然吹起