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光伏電池片分類
2019年，我國光伏電池片產(chǎn)量為128GW，占全球產(chǎn)量的占比達(dá)83%，是電池片最大的生產(chǎn)國。隨著光伏行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展和電池片技術(shù)的不斷革新，電池片廠商加速擴(kuò)產(chǎn)，相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)商也隨之迎來快速發(fā)展。
按照材質(zhì)不同，光伏電池片可分為晶硅電池和薄膜電池，目前晶硅電池是行業(yè)的主流，可進(jìn)一步細(xì)分為多晶電池和單晶電池。單晶電池包括P型電池（硼擴(kuò)散）和N型電池（磷擴(kuò)散）兩大類，目前P型電池的占比較高，但N型電池的轉(zhuǎn)換效率上限高于P型電池，是未來的主流方向。
根據(jù)CPIA（中國光伏行業(yè)協(xié)會）的數(shù)據(jù)，各類材質(zhì)電池片的市場占有率情況如下：
按照電池結(jié)構(gòu)不同，光伏電池片可分為AL-BSF、PERC、PERT、TOPCON、HIT、IBC等類別，具體如下：
目前，AL-BSF已經(jīng)逐步被淘汰，PERC是市場主流產(chǎn)品，PERT的經(jīng)濟(jì)性較差，TOPCON是PERC的改進(jìn)產(chǎn)品，HIT有望成為下一代主流產(chǎn)品，IBC則尚需進(jìn)一步技術(shù)突破。PERC、TOPCON、HIT的基本情況對比如下：
PERC電池及相關(guān)設(shè)備情況
PERC電池已成為市場主流
PERC電池因?yàn)榱己玫谋潮砻驸g化而具有較高的轉(zhuǎn)換效率，是目前產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為最有潛力的高效電池技術(shù)之一。與常規(guī)電池工藝相比，PERC電池主要增加了背面鈍化和激光打孔兩道工藝。背面鈍化工藝在硅片背面沉積三氧化二鋁和氮化硅，三氧化二鋁由于具備較高的電荷密度，可以對P型表面提供良好的鈍化；氮化硅主要作用是保護(hù)背部鈍化膜，并保證電池背面的光學(xué)性能。激光打孔工藝是利用一定脈沖寬度的激光去除部分覆蓋在電池背面的鈍化層和氮化硅覆蓋層，以使絲網(wǎng)印刷的鋁漿可以與電池背面的硅片形成有效接觸，從而使光生電流可以通過鋁背場導(dǎo)出。
PERC電池目前成為電池升級的主流方向，主要在于以下優(yōu)點(diǎn)：1）電池效率提升明顯，多晶電池可提升1-1.2%，單晶電池可提升1.2-1.5%；2）產(chǎn)線升級方便，在傳統(tǒng)AL-BSF電池工藝的基礎(chǔ)上增加兩個工序即可。PERC電池的缺點(diǎn)在于其效率提升存在極限。
根據(jù)Energy Trend（集邦新能源網(wǎng)）統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2019年排名前15的電池片廠商的PERC產(chǎn)能已超過100GW，且未來幾年仍將保持高速增長，各廠商PERC具體產(chǎn)能情況如下：
PERC電池的生產(chǎn)過程及相關(guān)設(shè)備
PERC電池的生產(chǎn)共分為9步，相較于上一代AL-BSF電池新增了氮化硅背面、激光開槽兩個環(huán)節(jié)，可以在原有AL-BSF電池生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上通過增加沉積設(shè)備和激光開槽設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。PERC電池的具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)如下：
上述生產(chǎn)過程主要涉及以下設(shè)備：
制絨設(shè)備：利用堿對單晶硅表面的各向異性腐蝕，工業(yè)生產(chǎn)中一般采用成本較低的氫氧化鈉或氫氧化鉀稀溶液來制備絨面。目前國內(nèi)外的設(shè)備廠家包括RENA、施密德、捷佳偉創(chuàng)、晶洲裝備等。國內(nèi)以捷佳偉創(chuàng)為代表的設(shè)備企業(yè)在產(chǎn)能、控溫精度、自動配補(bǔ)液精度等方面的性能已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
擴(kuò)散設(shè)備：擴(kuò)散主要是電池片制P-N結(jié)的過程，擴(kuò)散工藝的好壞直接影響電池片效率的多少，核心技術(shù)指標(biāo)是擴(kuò)散方阻均勻性、控溫精度和穩(wěn)定性、工藝時間等。擴(kuò)散爐的提供廠家包括Tempress、Centrotherm、捷佳偉創(chuàng)、豐盛裝備、北方華創(chuàng)等。
鈍化設(shè)備：目前PERC電池中鈍化工藝主要包括兩種方式：1）使用PECVD（等離子體化學(xué)氣相沉積）設(shè)備一次性完成三氧化二鋁和氮化硅膜的層疊；2）使用ALD（原子層沉積）設(shè)備完成三氧化二鋁鍍膜，PECVD完成氮化硅鍍膜。相對于傳統(tǒng)的沉積工藝而言，ALD在膜層的均勻性、階梯覆蓋率以及厚度控制等方面都有較大優(yōu)勢。ALD的設(shè)備廠商包括Solay tec、理想能源、江蘇微導(dǎo)等。PECVD分為板式PECVD和管式PECVD，其中板式PECVD的設(shè)備和工藝更為穩(wěn)定，主要廠商為Meyer Burger；管式PECVD設(shè)備的主要廠商為Centrotherm、捷佳偉創(chuàng)、豐盛裝備。
絲網(wǎng)印刷：絲網(wǎng)印刷設(shè)備主要是依次完成背場、背電極、正柵線電極的制作，目前主要廠商包括Baccini、邁為股份、科隆威等。
激光開槽：激光開槽設(shè)備是利用一定脈沖寬度的激光在去除部分覆蓋在電池背面的鈍化層和SiNx覆蓋層，以使絲網(wǎng)印刷的鋁漿可以與電池背面的硅片形成有效接觸，從而使光生電流可以通過AL層到處。
目前PERC電池設(shè)備國產(chǎn)化率較高，除了技術(shù)要求極高的板式PECVD需要進(jìn)口外，其他國內(nèi)設(shè)備廠家已經(jīng)具有很強(qiáng)的競爭力，在下游客戶降本增效的需求下，市場占有率有望進(jìn)一步提高。根據(jù)CPIA的數(shù)據(jù)， 2019年P(guān)ERC產(chǎn)線的平均投資成本已經(jīng)降至3.03億元/GW，同比下降27.86%，且未來仍有進(jìn)一步下降空間，預(yù)計(jì)至2025年可下降至2.00億元/GW。
PERC+電池
在PERC電池的基礎(chǔ)上，已逐步衍生出PERT、TOPCON兩項(xiàng)新技術(shù)，兩者均為N型電池。
PERT是典型的雙面電池并且能夠兼容N型硅片，能夠通過背面擴(kuò)散形成背場，實(shí)現(xiàn)背面的效率增益。然而，與PERC雙面電池相比，PERT電池并沒有成本或效率上的明顯優(yōu)勢，已經(jīng)被證明為不經(jīng)濟(jì)的路線。
TOPCON是在電池背面制備一層超薄的二氧化硅和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者形成的鈍化層能夠很大程度上降低背面復(fù)合，從而提升N型電池的效率。TOPCON僅需在PERC的基礎(chǔ)上增加LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）的設(shè)備，能夠較好的與目前量產(chǎn)工藝兼容，便于產(chǎn)線升級，預(yù)計(jì)未來將占有一定比例的市場，目前需要進(jìn)一步提升背面收光的效率。
PERC、PERT、TOPCON三種電池片的基本情況對比如下：
HIT電池及相關(guān)設(shè)備情況
HIT電池有望成為下一代主流產(chǎn)品
HIT電池最早由日本三洋公司在1990年開發(fā)，是通過晶體硅基板和非晶體硅薄膜混合制成的太陽能電池，是N型電池的一種，在鈍化效果、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)化效率、遷移率以及能量損耗方面相較于其他的技術(shù)路線有一定優(yōu)勢。由于HIT已經(jīng)被三洋公司注冊為商標(biāo)，異質(zhì)結(jié)電池有時又被稱為HJT或HDT。
相較于目前市場主流的PERC電池，HIT的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：
1）結(jié)構(gòu)對稱、工藝簡單、設(shè)備較少。HIT電池是在單晶硅片的兩面分別沉積本征層、摻雜層和TCO以及雙面印刷電極，其結(jié)構(gòu)對稱、工藝相對簡單。
2）低溫制造工藝。HIT電池采用硅基薄膜工藝形成P-N結(jié)發(fā)射區(qū)，制程中的最高溫度就是非晶硅薄膜的形成溫度，避免了傳統(tǒng)晶體硅電池形成P-N結(jié)的高溫，可以降低能耗、減少對硅片的熱損傷。
3）獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。HIT電池中的本征薄膜能有效鈍化晶體硅和摻雜非晶硅的界面缺陷，形成較高的開路電壓。
HIT電池由于其較高的轉(zhuǎn)換效率、較少的工序以及已經(jīng)有量產(chǎn)實(shí)績，已成為下一代高效電池的主要發(fā)展方向，但目前仍然存在設(shè)備投資較高、低溫組件封裝工藝不成熟、透明導(dǎo)電膜成本較高等問題。
HIT電池的生產(chǎn)過程及相關(guān)設(shè)備
HIT電池的生產(chǎn)共分為4步，但其中的非晶硅沉積、TCO（透明氧化物導(dǎo)電薄膜）沉積工藝的技術(shù)難度較高，需要進(jìn)行多層鍍膜，且生產(chǎn)過程中對于清潔度的要求更為苛刻。HIT電池的具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)如下：
上述生產(chǎn)過程主要涉及以下設(shè)備：
制絨清洗：與常規(guī)電池相似，通過刻蝕去除硅片表面的損傷層，然后進(jìn)行制絨處理。雖然HIT電池和PERC電池的制絨清洗設(shè)備功能相近，但是比PREC電池要求更高，主要廠商有日本YAC、Singulus和捷佳偉創(chuàng)。
非晶硅膜層鍍膜：在硅片兩側(cè)沉積本征非晶硅薄膜，然后在硅片兩側(cè)沉積極性相反的摻雜非晶硅薄膜。該步驟取代了傳統(tǒng)PERC工藝中的擴(kuò)散工藝，是構(gòu)造異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，難度較高，主要設(shè)備包括PECVD、CAT-CVD等，相比于平面鍍膜工藝的PECVD具備自動化設(shè)備用量少、鍍膜均勻、生產(chǎn)節(jié)奏快等明顯優(yōu)點(diǎn)，縱向?qū)盈B式工藝的CAT-CVD設(shè)備雖然的薄膜質(zhì)量高、系統(tǒng)簡單，但是對自動化要求高，且設(shè)備復(fù)雜成本高，不容易做大規(guī)模。目前相關(guān)設(shè)備以進(jìn)口為主，PECVD的供應(yīng)商有Meyer Burger（梅耶博格）、AMAT（應(yīng)用材料）等，國內(nèi)邁為股份和理想能源也研發(fā)了PECVD設(shè)備；CAT-CVD的供應(yīng)商有ULVAC（日本真空）和捷佳偉創(chuàng)（和日本真空合作）。
TCO鍍膜：在兩側(cè)鍍上透明氧化物導(dǎo)電薄膜，包括RPD（反應(yīng)等離子體沉積）和PVD（物理化學(xué)氣象沉積）兩種方法。RPD技術(shù)主要由日本住友重工掌握，國內(nèi)捷佳偉創(chuàng)在獲得住友重工授權(quán)以后進(jìn)行研發(fā)制造，并實(shí)現(xiàn)了在通威產(chǎn)線的應(yīng)用。目前應(yīng)用較多、技術(shù)成熟的是PVD工藝，大部分設(shè)備廠商采用此技術(shù)，國外主流廠商為Meyer Burger，國內(nèi)包括鈞石能源、邁為股份、紅太陽等。
絲網(wǎng)印刷：利用絲網(wǎng)印刷工藝采用銀漿在硅片正面和背面印刷細(xì)柵，主要供應(yīng)商包括Baccini（AMAT的子公司）、邁為股份、捷佳偉創(chuàng)，其中以絲網(wǎng)印刷機(jī)起家的邁為股份具備較為明顯的優(yōu)勢。
HIT電池設(shè)備投資成本較高，根據(jù)東方日升2.5GW高效太陽能電池的項(xiàng)目投資來看，其設(shè)備總額為25億元，單GW投資額為10億元，遠(yuǎn)高于PERC的設(shè)備約2-3億元的投資額。HIT技術(shù)的進(jìn)一步普及有賴于設(shè)備價(jià)格的大幅下降，目前PECVD占所有設(shè)備的投資額比例達(dá)到40-50%，因此PECVD設(shè)備的價(jià)格下降是HIT技術(shù)推廣普及的關(guān)鍵。
電池片設(shè)備的相關(guān)企業(yè)
捷佳偉創(chuàng)（300724.SZ）
公司成立于2003年，主營業(yè)務(wù)產(chǎn)品包括單/多晶制絨設(shè)備、管式擴(kuò)散氧化退火爐、酸拋光及堿拋光設(shè)備、管式等離子體淀積爐、智能自動化設(shè)備、全自動絲網(wǎng)印刷設(shè)備等六大產(chǎn)品系列。公司已為全球200多家光伏電池生產(chǎn)企業(yè)，近900條電池生產(chǎn)線提供設(shè)備和服務(wù)，是全球領(lǐng)先的晶體硅太陽能電池設(shè)備供應(yīng)商。
除絲網(wǎng)印刷外，公司基本涵蓋了電池片生產(chǎn)的主要設(shè)備，包括PECVD設(shè)備（市占率50-60%）、擴(kuò)散爐（市占率50%）、制絨設(shè)備（市占率70-80%）、刻蝕設(shè)備（市占率30%）、清洗設(shè)備（市占率70-80%）、自動化設(shè)備（市占率20%）等。公司產(chǎn)品合計(jì)價(jià)值量占整體產(chǎn)線整體投資額的60%以上，并且在各環(huán)節(jié)基本處于龍頭地位，其中PECVD設(shè)備每年?duì)I收占比均超過30%，是公司核心業(yè)務(wù)。
公司為積極應(yīng)對市場和技術(shù)的變化，以高效率、高產(chǎn)能和智能化為研發(fā)方向，超潔凈HIT單晶制絨清洗設(shè)備研發(fā)、透光導(dǎo)電薄膜設(shè)備（RPD設(shè)備）研發(fā)、金屬電極絲網(wǎng)印刷線研發(fā)已基本完成，進(jìn)入工藝驗(yàn)證階段，HIT整線生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化正在積極推進(jìn)中；背鈍化技術(shù)氧化鋁鍍膜設(shè)備研發(fā)已形成批量生產(chǎn)銷售；TOPCON電池工藝技術(shù)鈍化設(shè)備研發(fā)已進(jìn)入工藝驗(yàn)證階段；主營產(chǎn)品高溫?cái)U(kuò)散氧化退火爐、管式等離子體沉積爐、濕法設(shè)備、自動化設(shè)備的研發(fā)也向大產(chǎn)能、高度自動化、集成化方向發(fā)展。
捷佳偉創(chuàng)最近三年主要財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)如下：
邁為股份（300751.SZ）
公司成立于2010年，主營產(chǎn)品為太陽能電池絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線成套設(shè)備，主要應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)鏈的中游電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括核心設(shè)備全自動太陽能電池絲網(wǎng)印刷機(jī)和自動上片機(jī)、紅外線干燥爐等生產(chǎn)線配套設(shè)備，現(xiàn)已與光伏行業(yè)巨頭通威太陽能、晶科能源、隆基樂葉、協(xié)鑫、阿特斯、天合光能等建立了長期合作關(guān)系。
公司的絲網(wǎng)印刷機(jī)打破了進(jìn)口壟斷的格局，2019年在全球新增市場的占有率已超過90%，具有絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，產(chǎn)品性能優(yōu)于主要競爭對手Baccini，且價(jià)格低10%-20%。在現(xiàn)有光伏設(shè)備的基礎(chǔ)上，公司相繼進(jìn)入光伏激光設(shè)備、疊瓦組件設(shè)備等光伏上下游設(shè)備領(lǐng)域，并進(jìn)入了OLED顯示裝備領(lǐng)域。
邁為股份最近三年主要財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)如下：
帝爾激光（300766.SZ）
公司成立于2008年，主營業(yè)務(wù)產(chǎn)品包括PERC激光消融設(shè)備、SE激光摻雜設(shè)備、MWT系列激光設(shè)備、全自動高速激光劃片/裂片機(jī)、LID/R激光修復(fù)設(shè)備、激光擴(kuò)硼設(shè)備等，涵蓋多種類型高效太陽能電池工藝，目前已經(jīng)發(fā)展成為世界領(lǐng)先的原創(chuàng)性高效太陽能電池激光加工設(shè)備供應(yīng)商，設(shè)備應(yīng)用于全球超過70%的PERC產(chǎn)能。
帝爾激光最近三年主要財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)如下：
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