光伏主产业链系列3:电池片产业梳理

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一. 电池片简介

1.1 电池片作为核心部件,其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命。

电池片是通过将硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片,决定了光伏系统的发电能力,原理为光生伏特效应和 PN 结。

电池片的转换效率是其受光照时的最大输出功率和入射光功率的比值,是直接影响光伏组件发电效率的核心因素;电池片的生产工艺水平直接影响光伏组件的使用寿命。

1.2 上下游产业链

电池片上游主要包括原材料硅片和核心辅材银浆。硅片占电池片成本最高,约为75%;银浆约占总成本的 8%,电力约占总成本的 5%。( 光伏银浆为电池片结构中的核心电极材料,受制于高技术门槛, 海外厂商市场份额较大)

电池片下游为光伏组件制造商。电池片主要与光伏玻璃、其他封装材料(背板、EVA 胶膜等)共同封装形成组件,组件再与逆变器、支架等共同构成光伏电站发电系统。电池片占组件成本比重为 50%。

1.3 生产流程:不同种类电池片生产流程有所差异

传统电池片生产主要可以概括为 6 个步骤:清洗与制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷、烧结。

不同种类电池片在生产流程上有所差异,其中 PERC 电池生产工艺步骤在 10 道,TOPCon 12-13 道;HJT 电池 4-5 道。

1.4 发展趋势:N 型电池将成为下一代技术方向

当前国内前五大电池片生产厂商:通威股份爱旭股份晶澳科技晶科能源、韩华。

PERC 电池从传统铝背场电池升级改造而来,电池产能占比 91%,短期仍然占据主流地位。光电转换效率更高的 N 型电池(TOPCon和 HJT 电池)成本较高,量产规模仍较小。

P型电池原材料为 P 型硅片(掺硼),N 型电池原材料为 N 型硅片(掺磷)。P 型电池主要包括 BSF和 PERC;N 型电池目前较主流的技术为 TOPCon(隧穿氧化层钝化接触) 和 HJT(异质结)。

P 型 PERC 电池量产效率已十分逼近理论极限效率,提升空间有限。TOPCon 电池、HJT 电池和背接触电池,会在未来十年内陆续释放产能。

二. TOPCon 电池 :接轨 PERC 产线,产业化进程最快

在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,即是 TOPCon 技术。

超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层,极大地降低少子复合速率,提升了电池的开路电压和短路电流,从而提升电池转换效率。

TOPCon 电池的理论极限效率达到 28.7%,高于 HJT 的 27.5%和 PERC 的 24.5%,最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率 29.4%。目前量产效率在 24%~24.5%。

TOPCon 电池和 PERC 电池的技术和产线设备兼容性极高,均为高温工艺,主要增加了隧穿氧化层的制备。LPCVD 是目前主流工艺路线,短期来看,TOPCon 技术的产能释放最具性价比 。

TOPCon 电池的良率整体低于 PERC,仍有提升空间。目前TOPCon 电池的整体良率在 93%-95%,而 PERC 电池的整体良率在 97%-98%。

三. HJT 电池:未来降本空间大

HJT电池 中文全称为本征薄膜异质结电池,通过在N型硅片基地添加非晶硅材料薄膜的形式来提高光电转换效率。

HJT 电池理论极限效率为 28.5%,目前量产效率在 24%~24.5%。

HJT 具有生产良率高、温度系数低、衰减率低、更适合钙钛矿叠层等优点。由于是双面对称加低温工艺,易于薄片化降本

HJT 产线需重新建设,无法在PERC基础上改造,故设备投资较大,但工序较少,未来降本空间大。未来主要的降本落脚点分别为银浆少银化、靶材少铟化 、硅片薄化。

四. IBC 电池:仍需精简工艺步骤和降本

IBC 电池中文名称为交叉指式背接触电池。IBC 电池正面无金属栅线,最大程度减少光学损失。XBC 为当前热门发展方向。

在产业化道路上,IBC 电池面临以下挑战:(1)对基体材料要求较高,需要较高的少子寿命。(2)IBC 电池对前表面的钝化要求较高。(3)工艺过程复杂。背面指交叉状的 P 区和 N 区在制作过程中,需要多次的掩膜和光刻技术。(4)复杂的工艺步骤使其制作成本远高于传统晶体硅电池。

XBC 为当前热门发展方向,头部电池厂商例如隆基绿能爱旭股份已开始布局 XBC 电池。

五. 相关标的

隆基绿能:全球最大的单晶硅片和组件制造企业。包括Topcon、HJT、HPBC等均有布局。

通威股份:全球电池片及硅料双龙头,HJT、TOPCon 新技术加速研发。

晶科能源:全球光伏组件龙头,专注光伏中游制造环节,N型TOPCon电池产能全球第一。

晶澳科技:光伏组件一体化龙头,业务覆盖硅片、电池、组件及光伏电站。公司电池片大部自供,垂直一体化率达 80%。

爱旭股份:全球PERC电池的主要供应商,自研高效 ABC 电池引领组件技术迭代。

$万科A(SZ000002)$ $科大讯飞(SZ002230)$ $隆基绿能(SH601012)$