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由于上游原材料上漲，能源成本上升，光伏在2021各環(huán)節(jié)均開始出現(xiàn)新的技術(shù)變化，背后核心矛盾是現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈降本已到瓶頸期。

硅料新技術(shù)：顆粒硅

1、原理與工藝介紹

硅料新技術(shù)：顆粒硅 - 改良西門子法：目前全球主流的硅料生產(chǎn)工藝，原理是1050℃左右的硅芯上用氫氣還原三氯氫硅，生成多 晶硅沉積在硅芯上。還原工藝采用多晶硅還原爐，其將分解的硅單質(zhì)沉積在硅芯上慢慢長成硅棒，這種工藝 經(jīng)過西門子改良后基本實(shí)現(xiàn)無排放且安全性大幅提升，從而推廣?；诖?，改良西門子法是利用多晶硅還原 爐，采用氣相沉積的方式生產(chǎn)棒狀硅的工藝。

硅烷流化床法（FBR）：原理是將細(xì)小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的流化床層上，然后從下面通入硅烷，這 時(shí)硅顆粒種子具備流體特征，在加熱等反應(yīng)下，硅單質(zhì)沉積在硅顆粒種子上，生成體積較大的硅粒，通過出 料管送出流化床設(shè)備?；诖耍柰榱骰卜ㄊ抢昧骰苍O(shè)備，采用硅烷裂解的方式生產(chǎn)顆粒硅的工藝。

2、碳足跡是推進(jìn)亮點(diǎn) 全面擁抱新技術(shù)

顆粒硅的優(yōu)勢(shì)：一是成本更低，重點(diǎn)關(guān)注減碳前景。顆粒硅投資強(qiáng)度、電耗、人工成本更低。2021年6月， 中能硅業(yè)拿到國內(nèi)顆粒硅首張?zhí)甲阚E證書，每千克顆粒硅碳足跡數(shù)值為20.74千克二氧化碳當(dāng)量（對(duì)標(biāo)瓦克 57.559千克）。二是投料優(yōu)勢(shì)。對(duì)于多次裝料拉晶（ RCz ）工藝，顆粒硅能夠減少對(duì)爐壁損傷，且流動(dòng)性更優(yōu)； 對(duì)于連續(xù)拉晶（CCz）工藝，顆粒硅可以100%滿足投料需求，具備更佳的適配性。

顆粒硅的劣勢(shì)：一是“碳”，即顆粒硅碳元素含量相對(duì)較高最終影響拉晶品質(zhì)；根據(jù)協(xié)鑫披露目前生產(chǎn)的 顆粒硅碳含量低于0.4PPMA，達(dá)到客戶量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。二是“氫”，即顆粒硅含氫量高導(dǎo)致出現(xiàn)跳硅問題。根據(jù)江 蘇中能反饋，通過加熱后能夠?qū)溥M(jìn)行釋放，目前氫含量已降至10PPM。三是“粉”，即粉塵問題影響拉晶品 質(zhì)。

3、硅料設(shè)備市場(chǎng)空間較小，重點(diǎn)關(guān)注CCz應(yīng)用

顆粒硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)展：目前國內(nèi)顆粒硅技術(shù)主要由保利協(xié)鑫進(jìn)行牽頭布局，2020年9月8日，公司旗下江蘇中能規(guī)劃產(chǎn)能10萬噸， 首期5.4萬噸顆粒硅項(xiàng)目開建，在原有6000噸產(chǎn)能基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容，2021年2月3日，公司江蘇中能徐州基地顆粒硅有效產(chǎn)能由6000 噸提升至10000噸。2021年11月18日，江蘇中能與上機(jī)數(shù)控簽訂長協(xié)，期限為2022年1月1日-2026年12月31日，預(yù)計(jì)采購合同為 262億元（含稅）。

顆粒硅設(shè)備市場(chǎng)空間：顆粒硅生產(chǎn)工藝與棒狀硅完全不同，因此設(shè)備需要全部更新，主要設(shè)備為流化床、換熱器等。考慮到協(xié) 鑫顆粒硅設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，預(yù)計(jì)顆粒硅設(shè)備投資6億元/萬噸。我們預(yù)計(jì)2022年國內(nèi)顆粒硅產(chǎn)能達(dá)3萬噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間18億元。p 重點(diǎn)關(guān)注CCz設(shè)備應(yīng)用：2020年12月，協(xié)鑫與天通股份簽訂設(shè)備采購協(xié)議，主要針對(duì)顆粒硅產(chǎn)能規(guī)模應(yīng)用；2021年1月，雙方 成立合資公司徐州鑫誠，天通持股40%。天通股份為江蘇協(xié)鑫提供308臺(tái)直拉單晶爐，用于協(xié)鑫新增的顆粒硅材料產(chǎn)能規(guī)?；瘧?yīng) 用。

硅片新技術(shù)：鑄錠單晶、N型

1、鑄錠單晶：原理及優(yōu)勢(shì)介紹

鑄錠單晶（cast-mono wafer）介紹：鑄錠單晶硅片指采用多晶鑄錠爐，在常規(guī)多晶鑄錠工藝的基礎(chǔ)上加入單 晶籽晶，定向凝固后形成方型硅錠，并通過開方、切片等環(huán)節(jié)，最終制成單晶硅片。鑄錠單晶的優(yōu)勢(shì)：①對(duì)硅 料要求低，硅料成本是常規(guī)拉晶的一半以下；②采用多晶技術(shù)，電耗更低。

鑄錠單晶的問題：①轉(zhuǎn)換效率較拉晶有所降低；②單晶出材率。協(xié)鑫是行業(yè)先行者，其于2011年發(fā)布“鑫 單晶”，此后持續(xù)完善，但尚未大規(guī)模推廣的原因是單晶出材率低，攤薄了硅料及電耗成本。2021年，以海源 復(fù)材、金陽新能源為代表的企業(yè)在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高了出材率。

2、鑄錠單晶：不是顛覆，而是資源回收利用

鑄錠單晶是對(duì)直拉單晶的補(bǔ)充。鑄錠單晶所采用的硅料來源為四類：①直拉單晶不能使用的硅料，如頭尾 料、碎料等；②切片產(chǎn)生的廢料；③單晶硅料不能用的回料，如鍋底料；④報(bào)廢組件回收料。海源復(fù)材是目前A股鑄錠單晶龍頭，其第一大股東賽維目前已取得3萬噸回收硅料項(xiàng)目生產(chǎn)線批復(fù)，預(yù)計(jì) 2022年將實(shí)現(xiàn)GW級(jí)鑄錠單晶硅片產(chǎn)能釋放。

3 鑄錠單晶:配合HJT性價(jià)比突出

硅片新技術(shù)：鑄錠單晶、N型 。鑄錠單晶需要驗(yàn)證邏輯為兩點(diǎn)：目前鑄錠單晶182售價(jià)為3.9元/片，較直拉單晶硅片便宜，具備明顯性價(jià)比。 但有兩個(gè)環(huán)節(jié)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證：一是鑄錠單晶電池的效率損失是否可接受，根據(jù)協(xié)鑫及海源復(fù)材披露數(shù)據(jù)， 鑄錠單晶相較于直拉單晶做成的電池效率損失在0.3-0.5%；二是鑄錠單晶的單晶出材率是否達(dá)到盈利水平。

鑄錠單晶+HJT有望對(duì)PERC進(jìn)行部分替代。根據(jù)測(cè)算，鑄錠單晶+HJT較PERC具備明顯性價(jià)比，可以同時(shí) 實(shí)現(xiàn)效率及成本優(yōu)勢(shì)。（報(bào)告來源：未來智庫）
電池新技術(shù)：TOPCon、HJT、 IBC以及鈣鈦礦

1、TOPCon電池結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化層鈍化接觸）通常采用N型結(jié)構(gòu)，與PERC相比 的改進(jìn)是增加了遂穿層，其包括兩層結(jié)構(gòu)：一是1-2nm的超薄SiO2作為遂穿層實(shí)現(xiàn)鈍化，二是100nm的摻雜多 晶硅層形成背面的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率相較于PERC更高，且能夠與PERC產(chǎn)線進(jìn)行兼容，2021年平均轉(zhuǎn)換效率超過24%。

缺點(diǎn)：產(chǎn)線具備持續(xù)升級(jí)壓力；工藝較為復(fù)雜，良率相對(duì)較低。

2、TOPCon工藝介紹

TOPCon相較于PERC而言主要是兩個(gè)變化：一是N型電池結(jié)構(gòu)（正面硼擴(kuò)替代磷擴(kuò)，背面高低結(jié)需要摻 磷）；二是增加了隧穿層（SiO2）和多晶硅（本征poly Si）。TOPCon工藝尚未定型。主要分歧在于隧穿層及 多晶硅鍍膜工藝有所區(qū)別，目前的主流工藝是LPCVD+磷擴(kuò)。

3、TOPCon工藝：存在的問題及技術(shù)對(duì)比

TOPCon早期存在的問題主要有三點(diǎn)：一是硼擴(kuò)替代磷擴(kuò)后工藝溫度更高；二是氧化隧穿及多晶硅層后容 易出現(xiàn)繞鍍，且鍍膜均勻性較差；三是離子注入設(shè)備相對(duì)較貴。隨著LPCVD、硼擴(kuò)散設(shè)備成熟、二次磷擴(kuò)替代 離子注入、通過RCA清洗或單面掩膜等方式控制繞鍍后，TOPCon的工藝趨于穩(wěn)定，且良率從早期的70-80%提 升至95%以上。

PECVD工藝優(yōu)勢(shì)明顯，目前正處于產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證。管式PECVD進(jìn)行原位摻雜從工藝流程來看有所節(jié)省，同 時(shí)鍍膜速度提升，且較大程度解決繞鍍問題，有望成為未來的主流工藝，目前正處于持續(xù)驗(yàn)證之中。

組件新技術(shù)：串焊工藝匹配

1、設(shè)備空間：單GW投資額降至6300萬

組件設(shè)備：組件設(shè)備是指將電池片進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)形成組件的設(shè)備，包括串焊機(jī)、匯流條自動(dòng)焊接機(jī)、層 壓機(jī)、削邊機(jī)、EL測(cè)試儀、全自動(dòng)裝框機(jī)、接線盒設(shè)備、清洗設(shè)備、IV測(cè)試儀。

市場(chǎng)空間：截至2020年底組件設(shè)備單GW投資額已降至6300萬元，其中串焊機(jī)設(shè)備是核心，一條250MW 的產(chǎn)線需配置4臺(tái)串焊機(jī)，單臺(tái)價(jià)格在135-150萬元，即串焊機(jī)的單GW投資為2000-2400萬元，是最核心的 組件設(shè)備。預(yù)計(jì)2021年組件產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)95.1GW（182+210），對(duì)應(yīng)設(shè)備市場(chǎng)空間為60億元，對(duì)應(yīng)串焊機(jī)市場(chǎng) 空間為20億元。

2、串焊機(jī)技術(shù)迭代：MBB、大尺寸、異質(zhì)結(jié) 組件新技術(shù)：串焊工藝匹配

MBB影響：串焊機(jī)是將光伏電池片通過焊帶進(jìn)行串聯(lián)的設(shè)備，隨著電池尺寸的增大和主柵數(shù)量的增加， 串焊機(jī)設(shè)備將迎來升級(jí)換代需求。多主柵電池對(duì)于設(shè)備的焊接能力、精度、穩(wěn)定程度要求均有大幅的提 高，5BB升級(jí)到9BB串焊機(jī)需要更換串焊機(jī)，并使用特殊的助焊劑，9BB繼續(xù)升級(jí)通過更換工裝實(shí)現(xiàn)。
大尺寸影響：串焊機(jī)需升級(jí)成為182、210型號(hào)串焊機(jī)，設(shè)備需進(jìn)行更換。182串焊機(jī)可以通過改造升級(jí) 為210串焊機(jī)，但無法在現(xiàn)場(chǎng)改造，且產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)不明顯，因此也以更換新機(jī)型為主。210機(jī)型不僅可以滿 足210電池生產(chǎn)，同時(shí)能夠向下兼容，生產(chǎn)效率也相對(duì)更高。更為重要的是，串焊機(jī)在組件環(huán)節(jié)出現(xiàn)了 182、210兩次尺寸迭代。

HJT影響：HJT是全程低溫工藝，因此傳統(tǒng)的高溫串焊方式需要更改，針對(duì)HJT有專門串焊機(jī)設(shè)計(jì)，會(huì)帶動(dòng)設(shè)備更新需求。

原標(biāo)題：光伏四環(huán)節(jié)十大技術(shù)變革