光伏设备行业专题研究.docx

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1、光伏设备行业专题研究一、ToPCon继往开来，技术路线多样化TOPCon技术是德国Fraunhofer太阳能研究所2013年在第28届欧洲PVSEC光伏大会上首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池。TOPCon电池在结构上与PERC电池的区别在于背面增加了超薄隧穿氧化层和多晶硅层，二者形成钝化接触结构,为硅片背面提供了良好的界面钝化。随着ToPCon技术的持续推进，其竞争力逐步显现，主要表现在以下三个方面：第一，转换效率较高，潜力较大。PERC目前的量产转换效率在23%左右，转换效率的提升空间已然有限，TOPCon目前的量产转换效率在24.0-24.5%左右，理论最高转换效率在28.7%,与HJ

2、T（异质结）电池28.5%的转换效率较为接近，而HJT电池的量产转换效率目前也在24.0-24.5%左右，两者较为接近。第二，与存量PERC兼容度高，能够继承PERC时代的技术积累与大部分设备。与现有PERC生产工序相比，TOPCon主要增加硼扩散和隧穿层沉积的1PCVD/PECVD/PVD等设备；同时，近两年新建大尺寸PERC产线一般预留了TOPCon的升级空间，一些厂商也专门推出了针对存量产线改造的设备，诸如捷佳伟创推出了三合一设备，并与润阳签订了5GW存量产线改造的合同。TOPCon技术可以延长现有产线的生命周期，节约资本开支。根据英利能源的数据,新建PERC产线的设备投资额为1.2-1

3、.7亿元/61丫，新建ToPCcm产线设备投资额为2-2.5亿元/GW,新建HJT产线设备投资额为4-4.5亿元/GW。而若从PERC升级至TOPCOn则设备投资额为0.5-0.7亿元/GW,能有效降低投资成本；此外，从行业平均的电池成本来看，TOPCOn的单W成本比PERC高0.1元/W左右，而个别TOPCon先进产能的单W成本已经与PERC相当接近，HJT的单W成本比PERC高约0.2-0.3元/，先进产能的单W成本差距可以做到0.2元/W左右。第三，性价比具有一定优势。TOPCOn较高的转换效率使得电池单瓦及单位面积发电量有所提升，能够有效的降低BoS成本。晶科能源N型TOPCOn组件效

4、率较现有产品进一步提升，最新N型ToPCon组件TigerNeO效率达到22.2%,功率达到620W,天合和中来均推出了700W的组件。同时，TOPCOn电池具备良好的弱光效应，延迟组件日发电时长，有效降低1eoE。根据中来公众号发布的数据，考虑25年全生命周期的维度，与PERC组件相比，TOPCOn组件首年衰减低1%,BoS成本低3.9%,1eoE低6.6机发电增益高6.3%,经第三方检测机构TUV北德在不同反射率的地面条件下的实证发电测试发现，TOPCOn组件最高可以得到30%的发电增益，若控制1COE不变($0.1066),与主流PERC组件对比，TOPCon组件比PERC有2.8美分/

5、每瓦的价格优势。TOPCOn技术方案多样，1PeVD较为成熟，PECVD.PVD.PEA1D等各显身手，电池片环节的专有技术有望增多，竞争格局有望优化。从结构方面来看，TOPCon结构分为两层：第一层为超薄氧化硅隧穿层，厚度2nm,可以通过热氧、化学腐蚀方式形成。第二层是掺杂多晶硅层，可以由1PCVD、PECVD.PVD等方法制备，主要技术路线分为磷扩掺杂、离子注入掺杂、原位掺杂，与传统的扩散掺杂不同，离子注入是将杂质原子电离成带电粒子后，再用强电场加速这些粒子注入到硅基体材料中进行掺杂，但是离子碰撞会引起晶格断裂或损伤，需要退火来完成掺杂离子的去除和激活；原位掺杂是在沉积多晶硅的同时通入含有

6、杂质的气体，使多晶硅掺杂均匀，后期也需要退火处理来达到晶化目的，PECVD.PVD多使用原位掺杂。各家电池厂商基于自身的技术积累，选择了不同的技术路线进行攻关，隆基、晶科以1PCVD为主，通威以PECVD、PEA1D为主，中来以PoPAID为主。我们认为与PERC和HJT较为统一的技术路线不同，TOPCOn多样的技术方案使得电池厂商从以往的整线采购向分环节采购设备“攒”产线转变，有望增强电池端在产业链中的话语权，竞争格局有望优化。隧穿氧化层的制备，热氧化法较为成熟，而PECVD法和A1D法也是目前研究的重点方向。对于隧穿氧化层的制备主要有热氧化法、PECVD,原子层沉积、湿化学法等，目前TOP

7、Con氧化层制备主要采用热氧化法，其钝化效果最好，但反应速度较慢，热氧法所用设备为热氧化管式炉，其可以与非晶硅沉积环节设备集成；PECVD法的优势在于生长速率较快，但是钝化效果和均匀性稍差；A1D钝化效果和均匀性优于PEeVD法，但是生长速率较差；湿化学法和准分子源干氢法应用较少。掺杂多晶硅层的制备,1PCVD法为现有主流且较为成熟,PEeVD法、PEA1D法、PVD法也是目前研究的重点方向。对于掺杂多晶硅层，主要有4中制备方法，其中1PeVD、PECVD和PEA1D属于化学沉积方式，而溅射法是属于物理气相沉积(PVD)方法。1PCVD是目前工艺较成熟的设备，具有产量高、可直接制备n型多晶硅层

8、的优点，但会损伤石英件，石英件需要定期更换，且存在绕镀问题；PECVD法沉积速度要高于1PCVD,但其设备要求高，同时产生的膜层不致密，烧结后开压较低；PEA1D则是较新的技术，采用原子层沉积原理，其沉积速率最高，但成本较高，也无法解决PECVD膜层不致密的问题；PVD的优点在于无污染，操作简单且安全，沉积速率也高于1PCVD,但缺点在于其硅靶材用量较大，成本较高，膜层均匀性相对较差，退火温度也较高。除去常见的N型TOPCOn电池之外，现在出现了一种基于P型硅片的TOPCOn电池结构，根据中科院宁波材料所的公开资料，P型TOPeOn电池正面和PERC结构一致，无需增加扩硼设备，只需增加氧化硅和

9、多晶硅的相关设备(诸如“二合一PECVD设备)，只需有限的设备投入，非常适合现有PERC产线的升级。从现有的转换效率纪录和厂商布局来看，由于1PCVD较为成熟，绝大部分厂商现有布局以1PCVD法为主，少部分为PECVD法；值得注意的是，宁波研究所的25.50%的转换效率是用PECvD法取得的。另外，PVD法主要是中来在布局，PEA1D主要是通威、微导在主导。当前业内多家企业已布局TOPCOn电池，推出大功率级TOPCon组件。根据2023年SNEC展会，多家厂商已推出TOPCOn组件产品，量产转换效率多数已达到22%以上。TOPCOn有望率先放量，22年全年产能投入有望超过30GW。根据晶科能

10、源公众号的披露，2023年1月安徽晶科能源一期8GW新型高效电池片实现贯通投产，主要生产高效N型ToPCon电池，目前晶科TOPCon电池平均量产效率在24.5%,最高效率已经达到25.4%,该项目的投产预示着TOPCOrI大规模投入的条件已经较为成熟；除去晶科之外，隆基、天合、中来、晶澳等电池片厂商以及比亚迪等新晋厂商均有不同规模的投入计划，根据集邦咨询和我们的统计，目前规划的ToPCon产能超过IoOG队我们预计2023年TOPCon将迎来投产高峰期，有望超过30GW。二、TOPCOn技术方案多点开花，设备厂商争奇斗艳ToPCon技术方案多样，设备厂商各有侧重。在PERC技术升级为TOPC

11、On的核心3大工艺步骤中（隧穿氧化层、多晶硅层、扩散），多家厂商推出了各自的技术方案，氧化层需要新增的设备主要是氧化炉、PECVD.PEA1D,隧穿氧化层一般需要增加1PCVD、PECVD,根据掺杂方案的不同，需要增加退火炉、扩散炉或者离子注入机。目前采用较多的为拉普拉斯的1PCVD方案，即隧穿氧化层用热氧（氧化炉），多晶硅层用“本征+磷扩”（1PCVD,扩散炉），该方案技术成熟，但存在产能低、良率低等问题，多晶硅层亦可用“掺杂+退火”（1PCVD.退火炉），绕镀较易清理，但是存在镀膜速率较慢、膜层均匀性等问题；捷佳伟创基于自身在PECVD方面的深厚积累，推出了“三合一”设备，实现了隧穿层、多

12、晶硅层、原位掺杂层的制备，解决了传统ToPCon电池生产过程中绕镀、石英件高损耗的固有难点，而且新型PE-po1y路线的原位掺杂时间仅为传统1P路线的五分之一；微导提出了基于PEA1D的方案，隧穿氧化层采用基于PECvD的“掺杂+退火”方案，具有氧化层均匀性易控制，绕镀轻微，镀膜速率快，但是也有H含量较高，容易爆膜的问题。预计2023年光伏电池片设备市场规模约254亿元，其中TOPCon设备市场规模约92亿元。我们通过统计国内新增电池片环节的新增产能，并对不同技术路线的在新增产能中的占比以及产线投入作出假设，得到2023-2025年的光伏设备市场规模为254/348/430/535亿元，复合增

13、长率保持在20%左右。三、硅料产能释放，电池片盈利回升，资本开支望上行短期波动不改长期趋势，静待下游盈利好转。从21年初到22年1月初，硅料价格从72元kg,上升到235元kg,上升幅度达226%,期间最高达到270元kg,上升幅度达275%,同期电池片价格从约0.95元/W上升到约1.10元/W,上升幅度只有约16%,硅料价格上涨，电池片环节成本不能顺利向下传导，使得电池片环节盈利恶化。以爱旭股份为例，20Q4-21Q3四个季度的毛利率分别为17.7%9.7%1.7%6.0%,净利率为12.7%3.4%-3.2%/-0.5玳电池片环节开工率与盈利情况均不甚理想，也对电池设备的投入与验收工作造

14、成了一定的负面影响。我们认为硅料价格的高企造成的只是电池片设备投入的推迟而不是取消，随着硅料产能的逐步释放、电池片环节开工率与盈利的逐步好转，电池片设备的投入将继续。2023年随着硅料产能逐步释放，硅料环节“相对紧缺”现状年内有望得到改善，电池片盈利或将回升，有望带动资本开支上行。根据集邦咨询，至2023年年底全球多晶硅有效产能有望达80-85万吨，新增产能约为20-30万吨。考虑硅料产能爬坡时间约6个月，且受能耗双控及产线检修影响，2023年上半年硅料新增有效产能有限，叠加下游刚性装机需求，硅料仍处于紧平衡状态，随着Q3、Q4季度硅料厂商扩产项目达产，产能逐步释放，Q2末硅料供需紧平衡状况将

15、得到缓解，硅料或将小有余量，电池片盈利或将回升，将有效带动设备的需求增长。四、重点公司分析：技术路线多点开花，设备厂商各有千秋（一）捷佳伟创：多路线布局，有望受益于行业扩产进程捷佳伟创成立于2007年，是国内领先的从事晶体硅太阳能电池设备研发、生产和销售的国家高新技术企业。公司凭借自身的技术研发实力在太阳能电池设备生产领域行业地位突出。公司的主要业务为晶体硅太阳能电池设备研发、生产和销售，主要产品包括PECVD及扩散炉等半导体掺杂沉积工艺光伏设备、清洗、刻蚀、制绒等湿法工艺光伏设备以及自动化（配套）设备、全自动丝网印刷设备等晶体硅太阳能电池生产工艺流程中的主要及配套设备的研发、制造和销售。公司

16、收入和净利润稳中有升。公司实现2023年收入40.44亿元，同比增长60%,2023Q1-Q3季度实现37.45亿元，同比增长21.43%,2023年收入预计将保持增长。公司2023年净利率为12.93%,毛利率为26.43%,相较于2019年均出现下滑，2023年Q1-Q3季度净利率为16.01%,毛利率为25.70%,净利率较2023年有所上升，毛利率下滑速度趋缓。根据公司在互动易对投资者的答复，公司正加速第三代电池设备布局，管式PECVD正在中试线上进行量产定型的工艺调试阶段，运行情况均符合公司预期，并且还在升级优化，公司在光伏各技术路线及海外市场上的新签订单在不断增加。（二）迈为股份：国际HJT设备领先企业，率先受益于HJT扩产进程迈为股份成立于2010年，是一家集机械设计、电气研制、软件算法开发、精密制造装备于一体的高端智能装备制造商。公司凭借多年来优异的自主研发能力、产品质量与售后服务体系，打破了外国厂商在光伏丝网印刷设备领域的