（报告出品方/作者：财信证券，杨甫）
1 光伏设备分类和技术路径的迭代1.1 基本介绍：光伏设备分为硅料硅片设备、电池设备、组件设备三大领域
光伏设备主要包括硅料硅片设备、电池设备、组件设备三大领域。光伏发电的基本 原理是利用太阳光照射光伏半导体产生的光电效应来发电。太阳能电池中存在大量的 PN 结，在太阳光照射下，电池 PN 结上形成电位差，光伏电池将光能转换为电能，因此光伏 电池的质量决定着光电转换效率，是光伏发电系统中的核心元器件。光伏电池中最重要 的部分是 PN 结。采用不同的掺杂工艺，将 P 型（掺硼）半导体和 N 型（掺磷）半导体 制作在同一块基片上，它们的交界面形成的空间电荷区就称作 PN 结。当太阳照射到光伏 电池上时，由于光伏电池内部的载流子浓度的不同，在 PN 结会产生一个由 N 指向 P 的 内部电场，同时 PN 结附近的电子吸收能量成为自由电子，而电子原来的位置则形成了空 穴。在内部电场的作用下，自由电子会向 N 区移动，而空穴会向 P 区移动，当外部电路 连接电池的正负极形成闭合的回路时，自由电子在闭合回路中移动会产生电流。
光伏产业链上游为硅料、硅片生产，中游为电池片生产，下游为组件生产以及光伏 发电项目的实施。
单、多晶硅片的加工流程工艺的不同造成了光伏发电系统的成本差异，单、多晶硅 片的加工过程中，后段工序腐蚀、清洗基本相同，主要是前段工序有些差异。
单晶拉棒需要在多晶硅的基础上进行深加工，需要在单晶炉里面生成单晶拉棒，将 单晶拉棒用外圆切割机进行切割，这种切割机通常刀片边缘为金刚石涂层，比普通的切 割机速度快，操作方便。单晶硅切割完成后，对单晶硅进行外径滚圆，由于单晶硅生长 时的热振动、热冲击造成单晶硅的直径有一些起伏不均匀，因此为了使得单晶硅的直径 达到统一，对单晶硅进行外径滚圆操作。单晶硅外径滚圆操作完成后，对单晶硅进行切 片操作，切片的目的是对单晶硅进行厚度控制。单晶硅切片完成后，为了防止硅片边缘 破裂和晶格缺陷产生，需要对硅片进行倒角操作。单晶硅倒角后，由于硅片在切片后表 面会产生线痕，需要对单晶硅进行研磨来改善单晶硅的翘曲度、平坦度。单晶硅研磨完 成后，硅片切片后通常存在机械损伤和杂质污染，需要对硅片进行化学腐蚀，腐蚀后进 行化学清洗来清除硅片表面的污染源。单晶硅片清洗完成后进行分选检测即可包装入库。
多晶硅片的加工工艺主要是前段工序与单晶硅片有区别，多晶硅首先进行截断处理， 硅锭截断后沿着多晶硅晶体生长的方向，将硅锭切割成一定尺寸的长方形硅块。由于多 晶硅进行开方后会产生线痕，为了改善多晶硅表面的平坦度、平行度及损伤，需要对多 晶硅进行磨面处理。多晶硅进行磨面处理后为了防止硅片边缘破裂、晶格缺陷等需要进 行倒角处理，工艺后段的切片、腐蚀、清洗、分选检测和单晶硅片类似。
P 型电池与 N 型电池的差别主要是原材料和制备技术。P 型电池是由 P 型硅片（掺 杂硼）制作而成，N 型电池是由 N 型硅片（掺杂磷）制作而成。P 型电池的主要的制备 技术是铝背场技术（AI-BSF）和现在的主流技术 PERC 技术。PERC（发射极及背面钝化） 是一种高效电池技术，PERC 电池技术具有工艺简单，成本较低的特点，从开始导入就迅 速在中国光伏企业普及，在 2021 年 PERC 电池的市场占有率达到 91.2%。随着技术水平 的不断提高，PERC 电池的效率逐渐逼近理论极限 24.5%，N 型电池逐渐成为下一代电池 的主流方向。N 型电池具有双面率高、无光衰、弱光效应好、转换效率高、温度系数低、 载流子寿命更长等优点。N 型电池技术路线中，现在实现了小规模量产（>1GW）的技术 路线有 TOPCON、HJT、IBC 三种路线，其他技术路线还处于实验室研发阶段。
对于常规的铝背场电池技术（BSF），由于到达铝背层的辐射光只有 60%-70%能够被 反射，导致产生较多的光电损失，所以铝背场电池技术具有先天的局限性，而 PERC 技 术通过在电池的背面添加钝化层，可以较大程度上减少反射导致的光电损失，提高电池 的转换效率。BSF 的工艺主要是清洗制绒、扩散制结、刻蚀、制备减反射膜、丝网印刷、 烧结、分选七道工序，而将 BSF 产线改造为 PERC 产线不需另开产线，只需要增加钝化 叠层、激光开槽两道工序就可以将 BSF 产线改造为 PERC 产线，相应增加 PECVD 和激 光开槽设备，这也是 PERC 电池技术从量产导入后能够在光伏企业中迅速普及的原因。
2013 年在第 28 届欧洲 PVSEC 光伏大会上，德国 Fraunhofer 太阳能研究所首次提出 了 TOPCON 电池结构概念，即隧穿氧化层钝化接触电池。由于 PERC 电池的金属电极和 硅衬底直接接触，半导体与金属的接触界面产生能带弯曲，并且产生大量的少子复合中 心，对太阳能电池的效率产生负面影响。但是，通过在电池方案中用薄膜将金属和硅衬 底隔离的方法减少少子复合，再在电池背面增加一层超薄氧化硅，沉积一层掺杂硅薄层， 形成钝化接触结构，超薄氧化硅让多子电子隧穿多晶硅层，阻止少子空穴的复合，可以 降低金属接触复合电流，提升电池的转换效率。前几年 PERC 电池技术路线处于降本增 效的周期段，TOPCON 的工艺复杂，产线良率低等问题突出，PERC 在性价比上明显好 于 TOPCON。然而经过这几年龙头企业的推动，TOPCON 技术迎来了大的发展，目前 TOPCON 的量产效率在 24-24.3%，相比 PERC 优势明显，并且有望进一步降低成本及提 高效率。
TOPCON 与 PERC 技术路线工艺流程进行对比，TOPCON 相比 PERC 增加了硼扩散 设备、LPCVD/PECVD 设备、离子注入机、退火炉、湿法刻蚀设备，其余设备和 PERC 产线基本一致。目前把 PERC 产线改造成 TOPCON 产线的改造成本是每 GW 在 0.6 亿元 左右，在 TOPCON 产线设备价值量中，扩散设备、PECVD 设备、印刷设备占整个产线 的价值量分别是 33%、17%、15%，每道工序设备价值量相差不是很大。 TOPCON 提效路径相对清晰，25-26%的量产效率可期。光伏提效的技术路线从两个 大的方向来看，一方面是电学性能的改善，电学性能的改善方法主要包括钝化优化等。
另一方面是光学性能的提升，光学性能的效率提升可以从材料吸光特性、栅线变细等方 面着手。 目前隆基在 TOPCON 实验室转换效率上达到了 25.21%，隆基的 TOPCON 技术在行 业领先。隆基对 TOPCON 实验室的转换效率和理论效率做了归因分析，发现效率损失的 原因主要是遮光、复合等因素引起的，因此提效路径清晰，隆基在 TOPCON 效率方面对 栅线、陷光缺陷、高质量硅片、增透膜、SE 等方面做了优化，优化效果明显。实验发现， SE 工艺的添加对效率提升非常明显，PERC 技术路线中 SE 采用的是 ns 绿光，然而 ns 绿 光能量过大会对硅片造成损伤，所以光源方案的选择对 TOPCON 的 SE 很重要。从隆基、 晶科等行业龙头的 TOPCON 优化方案中可以看出，栅线、SE、高质量硅片已经成为了行 业公认的提效发力点，未来几年提效路径清晰。
TOPCON 的降本空间比较大，目前 TOPCON 技术的改造成本相比 HJT 更容易让有 历史产能的下游企业接受认可，目前 PERC 现有存量在 300GW 以上，可能有相当一部分 需要升级到 TOPCON,短期上量的规模更大，TOPCON 有望因规模效应而进一步降低成本。 TOPCON 的银浆耗量相比 PERC 高出 20%以上，未来有望随着多主栅组件串焊机的使用 而进一步降低银浆耗量，目前 TOPCON 的石英管耗材 3-6 个月需要更换一次，未来有望 随着工艺优化而进一步降低耗材成本。
异质结（HJT）电池本名是本征薄膜异质结电池。HJT 最开始是由日本三洋公司在 1990 年研发出来的，在正面是透明导电氧化物膜（TCO）、P 型非晶硅膜及本征富氢非晶 硅薄膜；在背面是 TCO 透明导电氧化物膜，N 型非晶硅薄膜及本征非晶硅膜。异质结电 池的制造工艺流程比较简单，首先对半导体硅片进行清洗制绒，然后在正反面沉积非晶 硅薄膜、TCO,再经过丝网印刷或者电镀工艺在电池两面制作出金属电极，最后经过低温 固化工艺完成异质结电池的制造。HJT 技术成熟，电池光电转换效率高，HJT 高双面率、 低衰减、低温系数等技术特征，使得全生命周期的发电比 PERC 更具优势。异质结工序中，非晶硅膜沉积及 TCO 膜沉积两道工序设备价值量占到整条生产线的 75%，是产线设 备价值量最高的部分。HJT 的优势是工序少、工艺简单、良率高、较高的转换效率。
HJT 后续的提效路径相对清晰，优化提效方法包含非晶硅晶化率、靶材及银浆材料 优化、无主栅设计等几个方面。在非晶硅的晶化率方面，一旦非晶硅的晶化率提高，它 的电导率就会相应地提高，自吸率就会相应下降，从而减少 ITO 横向的电导压力，实现 非晶硅更好的钝化效果。在靶材及银浆材料方面，靶材的选择对薄膜的光电特性有重要 的影响，影响到电池转换效率。TCO 镀膜技术包含 PVD 和 RPD 技术，PVD 采用 ITO 或 者 SCOT 靶材，现在 ITO 靶材技术相对成熟，其中 ITO 靶材中的锡含量越低，电池的转 换效率就越高。而 RPD 技术中，RPD 主要采用 IWO 和 ICO 靶材技术，新型的 ICO 靶材 载流子迁移率高于 IWO 的载流子迁移率，有望优化薄膜的性能，提高电池转换效率。HJT 的低温银浆电阻率相对较高，PERC 电池中采用的高温银浆在烧结过程中部分熔融形成电 阻低的银电极，而目前的 HJT 电池工艺中的成型温度达不到银粉熔融的要求，因此 HJT 的电阻较高，后续可以通过低温银浆的材料优化降低电阻率。一方面，银粉的尺寸、形 貌在银浆中达到好的密度堆积状态，减少固化后的银浆内部孔洞的密度。另一方面，银 含量的提升及电极固化后的体积变化率。这些措施都可以降低银浆的电阻从而提高 HJT 的电池效率。无主栅技术方面，无主栅技术保留传统的丝网印刷，通过将垂直于细栅的 栅线覆盖在细栅上，形成交叉的网格结构，用金属线代替传统的焊接带实现电池互联， 从而提升光照面积并且降低电阻。
HJT 的降本空间很大，HJT 的降本方式有硅片减薄、银浆耗量下降、低温银浆国产 化、靶材国产化、设备叠加腔体及增大载板等。在硅片减薄方面，基于对称结构和低温 工艺，HJT 比 PERC 电池更易于实现薄片化，而薄片化有望使得硅料用量下降。在银浆 耗量方面，电池端可以通过银包铜等技术降低单片银浆耗量。在低温银浆国产化方面， 现在低温银浆提供商以国外厂商为主,然而随着苏州晶银、常州聚和等国产厂商也在不断 追赶，未来随着低温银浆国产化及规模上量后，低温银浆的价格有望降低。在靶材国产 化方面，目前先导薄膜、壹纳光电等国产厂商有望突破国外厂商的技术垄断，未来随着 驱动靶材国产替代加速，靶材价格有望降低。在设备降本方面，HJT 价值量高的环节主 要在非晶硅薄膜沉积和透明导电层的设备，其降本的方式主要是设备产能的提升，可以 通过叠加腔体、增大载板、连续镀膜等方式实现设备产能的提升。
