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在漫谈光伏行业（一）里我们重点谈到了什么是光伏，光伏行业发展的底层逻辑和终极目标，光伏行业发展的核心要素和技术路线，以及我国光伏行业的发展阶段和竞争格局；在漫谈光伏行业（二）里我们重点探讨了光伏产业链的划分，主产业链中的硅料--硅片--电池片--组件等细分领域的情况，辅产业链的概述以及光伏行业如何提高度电利润；在今天的文章里，我们将聚焦于光伏产业链中技术迭代速度最快的电池片环节，将PERC、TOPCON、HJT、IBC电池的原理、结构、优缺点以及发展趋势分成五个部分进行全面梳理。
一、电池片的区别及对应的电池类型
电池片是光伏发电的核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响发电效率和成本。
1、电池片根据衬底的不同分为P型（掺杂硼）和N型(掺杂磷）两种，目前主流的电池片类型是P型电池，它的代表产品是BSF（常规铝背场电池）和PERC（钝化发射极和背面电池），作为已被替代和即将被替代的产品，不做重点学习（配图1）。
2、N 型电池通过电子导电，且磷掺杂导致硼氧原子对造成的光致衰减较少，因此光电转换效率更高，在N型电池的基础上，发展出了TOPCON和HJT两种新结构。
a：TOPCON电池是在N型电池工艺的基础上研发出的隧穿氧化层钝化接触技术，降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流，从而提升转化效率，目前TOPCON平均效率可达24%，理论极限为28.7%（配图2）。
b：HJT（本征薄膜异质结），异质结技术通过增加一层非晶硅异质结来提高VOC开路电压，从而提高电池片的转换效率，目前异质结平均效率可达24.3%，理论极限为27.5%（如果考虑钙钛矿叠层则会更高）（配图3）。
c：IBC/XBC：背结电池，技术出现的时间早，转化效率高，平均效率为25%，但是因为技术路径仍未成熟，工艺复杂、难度高，设备投资成本高且产线复制困难，良品率难以达到90%以上，因此单瓦组件的成本高达2.3-2.5元/W，仅有欧洲、日本等有特殊要求的客户需求；另一个制约因素是N型IBC专利均已被抢注完毕，绕开的成本很高，因此国内厂家布局的意愿不强，目前仅隆基和爱旭研发投入较高，进度较快，大约能够保持一年半左右的技术领先优势。
二、非晶硅电池
非晶硅电池主要指的是薄膜电池，薄膜电池是指在玻璃、柔性聚合物等基板上沉积一层厚 度不大于20微米的薄膜，并在这层薄膜中制作PN结等形成的太阳能电池（配图4）。作为太阳能电池另一条技术路线，目前主要作为叠层电池技术应用，以辅助晶硅电池突破理论转化效率的极限。
薄膜电池的优点很明显，材料成本低，弱光性强，温度系数低，适应性好，且热斑效应小。但当晶体硅光伏组件中某块太阳电池被遮挡时, 电池电压将会被偏置成负载，消耗其他电池发的电。因此,这块电池的温度会比其他电池更高，从而产生热斑效应。长期的树叶，杆身，树木等阴影遮挡下，易导致热斑效应，局部温度过高，烧坏组件，极易产生火灾。而薄膜电池的垂直规划设计可以避免这个问题，因此在城市等复杂环境下，薄膜电池更加适用。
同样的，薄膜电池的缺点也很明显：
1、转化效率偏低，特别是非规模化生产的非晶硅电池组件，转换效率大约只有晶硅电池组件的一半。
2、相同功率所需的太阳能电池面积增加，在安装空间有限的情况下，将会受到限制，即便空间足够也会导致BOS系统成本（除光伏组件外的所有成本）增加。
3、稳定性差，由于非晶硅的光致衰减特性，非晶硅电池的光电转换效率在强光照射后含有输出衰退的现象，这在一定程度上影响了这种低成本电池的应用。
4、固定资产投资大,由于制造工艺需要用到先进的专用加工设备，对生产环境要求高，需要较高的投资费用。
因此，非晶硅电池暂时只能作为晶硅电池的辅助和补充，还不足以形成对PERC电池的替代优势，这里不做深入讨论。
三、电池片生产设备价值量及各技术路线所需设备差异
上一篇文章，我们引入了度电成本和单瓦成本的概念，这些成本包含了从原料到成品所需要的工艺流程，不同的制备设备以及不同技术路线新增的需求，具体有哪些呢，我们逐步展开了解。
首先，传统电池片的生产主要分为6个步骤，从工艺流程来看包括：
1、清洗与制绒。主要目的是去除吸附在硅片表面的各类污染物；减少光的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率；
2、扩散。主要目的是形成 PN结，该环节是电池片制造的心脏，使电池片具有功能；
3、刻蚀（去磷硅玻璃）。刻蚀工序即是将硅片边缘带有磷的部分去除，避免PN结短路且造成并联电阻降低；
4、镀膜。镀膜，主要起到减反射作用，提高电池片对阳光的吸收，提高光生电流，从而提高转化率；同时薄膜中的氢对于电池片表面的钝化降低了发射结表面复合速率，减少暗电流，提升开路电压，进一步提高转化效率，目前主要的镀膜技术包括：PECVD\LPCVD\PVD\ALD等；
5、丝网印刷。主要作用是为太阳能电池收集电流并制造电极；
6、烧结。把印刷到电池片表面的电极在高温下烧结，使电极和硅片本身形成欧姆接触，使电极接触有电阻特性以达到高转换率；
根据电池片的结构不同，又会各自增减部分工艺，对设备的需求也有差别，这里就形成了价值量上的差别（配图5）。
四、发展趋势
光伏是一个由政策+技术驱动的高成长行业，行业发展用“长江后浪推前浪”一点也不为过，伴随每一次技术迭代，都会有旧王者的落幕和新王者的崛起。
2002年9月，无锡尚德（以下简称尚德）第一条电池生产线和组件生产线建成，规模为10MW，产能是国内电池总产的四倍；2004年，尚德横扫德国市场，产值翻了十倍，年利润近2000万美元；2005年登陆纽交所，2006年，施正荣登顶中国首富；2007年，尚德产能540MW，销售收入超百亿，市值突破百亿美元，直奔世界光伏前三；2008年，尚德光伏组件产量世界第一，电池产量世界第三，独家研制的冥王星技术将多晶硅转化效率提升3%，被形容为，凭一己之力将中国光伏产业和世界水平之间的距离缩短15年。然而因为当时的生产线，关键设备，原材料全部依靠国外进口，最关键的多晶硅被国外垄断，价格从22美元/公斤暴炒到500美元/公斤。为了锁价，尚德签下80美元/公斤的十年长约，然而，随之而来的金融危机，让硅料价格暴跌九成至35美元/公斤，加上欧美实施反倾销和反补贴，把尚德推到了悬崖边，一代王者被技术扼住咽喉。
原本行业地位、产业规模以及无锡政府的支持，加上2014年后，国产光伏设备开始突破，凭借技术沉淀，尚德是有机会上演王者归来的，但是2015年，国家推出“领跑者计划”，对多晶组件转化率提出更高的要求，在当时，多晶产品只有20%能够达标，而单晶产品80%都符合要求，前期囤货较多的尚德等多晶硅厂商的最后一根救命稻草也被新王者斩落。
而这个新王者，就是押注单晶硅技术的隆基股份（隆基绿能，以下简称隆基），光伏是重资金、高负载的领域，一个企业不可能同时研发多条路线，只能有一种选择，复盘隆基当时选择孤注一掷专攻单晶硅的理由，就是抓住光伏行业的核心，度电成本，虽然单晶硅比多晶硅技术门槛更高，生产工艺更复杂，但是效率更高，因此只要通过技术革命降低单晶硅的度电成本，就能进一步拉大竞争优势，在光伏行业，“降本增效”是永远悬着的达摩克利斯之剑。
2012年，隆基上市，2013年，隆基全球单晶硅片出货量第一，2014年收购浙江乐叶，从硅片延伸至电池、组件环节，营收从2014年的不足1亿飙升至2015年的25亿，2021年营收达到809亿，成为全球最大的光伏企业，股价从2015年行业转向单晶硅片计算，至今累计上涨超过15倍。
一如当年隆基凭借对单晶硅片的押注最终获得成功一样，这次行业再一次来到一个十字路口，一旦无法跟上新的技术迭代，隆基的先发优势就可能变成劣势。因为PERC电池的效率已接近天花板，TOPCON和HJT迎来市场迭代的需求。
据不完全统计，2022年底TOPCON产能将达50GW（含在建），2023年有望超过80GW； HJT 国内规划产能超 60GW，新老电池片厂商均有开始布局。安徽华晟（2.7GW量产，4.8GW预计23年完成）、金刚玻璃（1.2GW 达产，6月计划扩产4.8GW）、爱康科技 （3.4GW 23年3月达产）等已纷纷开始布局。传统电池片厂商中，通威（金堂 1GW 量产线）、晶澳、东方日升、阿特斯、天合光能等也已相继进入，加速从 PERC 向 N型电池的转型。
综上，我们可以得出一个大致的判断：TOPCON和HJT进入快速发展周期，那么两者相对PERC电池的各自优势在哪里？
TOPCON之所以产业化进度最快，因其具有以下几个核心优势：
1、兼容性好。与传统PERC电池产线具有兼容性，可直接升级；
2、转化效率高。提升潜力远高于PERC电池，目前量产效率已达24%，主打TOPCON的天合光能正努力将叠层电池技术应用，将效率达到29%的目标；
3、设备投资额低。有望持续降低，性价比凸显，改造原有PERC产线，只需5000-6000万，新建产线相对于PERC，单GW设备投资额较PERC仅增加20-30%，随着核心设备LPCVD设备国产化，成本将进一步降低。
HJT虽然目前的单GW成本较高，但是其优势也很明显：
1、转化效率更优。HJT效率潜力超28%，远超PERC电池；
2、工艺流程简化、降本空间更大。HJT为低温工艺，在硅片成本，和非硅成本降低上更有优势，同时只需6道工艺，产品良品率更高，人工成本更低；
3、光衰减更低。HJT电池10年衰减率效率3%，25年发电量下降仅为8%，衰减速度远低于PERC和TOPCON电池；
4、温度系数低、稳定性高。在相同温度下，HJT光电转化率比传统组件高出13%；
5、双面率更高。HJT为双面对称结构，双面率有望提升至93-98%（PERC和TOPCON均在80%附近，很难再提升），可使其获得10%的额外发电量。
五、重点公司
新技术革命的浪潮已经掀起，谁可能会是新的王者？我们也无法准确预言，只能对目前各条路线的重点公司进行简单介绍，并且持续跟踪。
TOPCON
1、晶科能源
6月28日上午，晶科能源“尖山二期11GW高效电池及15GW组件智能生产线项目”作为浙江省重点项目参与集中开工仪式。据澎湃新闻了解，尖山二期将在一期已有基础上，继续加大N型TOPCON产能投入，电池量产平均效率目标为25%以上。晶科是业内首家建成10GW以上规模N型产品生产线的企业。今年2月，晶科能源在浙江海宁投产8GW大尺寸N型TOPCON电池及组件产能，目前已达到满产条件，产量、成本、效率、良率等各项指标均符合预期。其中电池量产平均效率已达24.75%，可用良率与PERC持平。此前，晶科在安徽合肥投产的8GW TOPCON产能也已满产。
2、钧达股份
2021年12月，钧达股份子公司捷泰科技签署了《高效太阳能电池片生产基地项目投资合作协议》，投资112亿建设16GW高效太阳能电池片项目，首期年产8GW光伏电池项目采用N型TOPCON技术路线，将于2022年内达产。2022年3月，捷泰科技对滁州捷泰增资4.98亿，以加快安徽16GW高效太阳能电池片项目的建设。
3、天合光能
天合光能自2015年开始布局TOPCON电池研发，通过6年的技术积累和突破，于今年3月成功实现自主研发210mmX210mm高效I-TOPCON电池最高效率达到25.5%，创造了大面积产业化N型单晶硅TOPCON电池效率世界纪录，210大尺寸TOPCON中试线的量产转化率已经超过24.5%，最高可实现25.5%，公司通过结合N型高功率和210大尺寸平台，低电压、高组串功率技术特点，为系统端降低成本开辟新方向，有效降低系统BOS成本（非硅系统成本）和LCOE（发电成本），提升IRR（内部收益率），为客户提供最大化的系统价值。
4、中来股份
中来股份山西年产16GW高效单晶电池智能工厂项目，2021年5月22日正式签约，项目计划总投资56亿人民币，第一期8GW，建设周期为24个月，根据调研情况，预计2022年末TOPCON产能达到10GW左右。
中来目前使用的技术是独家的POPAID设备，实现单面POLY和单面掺杂一步完成，减少了蚀刻步骤，使得制造供需从12道缩短为9道，提升了转换效率和良品率，从而降低成本。根据研报显示，公司的TOPCON的电池成本已接近PERC电池，接下来的3.0技术目标是降低到7道工序。
HJT
根据中科院电工所统计的表格（配图6），再结合今年已经公布的规划，可以发现HJT的进度是超预期的。
1、华晟新能源
华晟是目前国内技术最领先的HJT电池制造企业之一。目前华晟采用的是166的电池片尺寸。2022年5月，公司公告拟在宣城开展三期新产能4.8GW双面微晶HJT智能工厂项目，预计2023年Q1-Q3分两期完成全部设备搬入和调试投产。预计到2022年年中，华晟将实现HJT电池与组件产能各2.7GW，叠加4.8GW扩产计划，华晟2023年合计HJT电池产能将至少突破7.5GW。
2、金刚玻璃
公司通过采购迈为股份设备当前已经具备1.2GW异质结产能，公司6月16日公告成立子公司建设4.8gw高效HJT电池片级组件项目，预计22年10月设备进场、12月出片，有望于年底实现6GW异质结产能。订单方面，公司4月实现东南亚知名厂商电池出货，5月德国光伏展已和国外客户达成200MW组件合作意向，同时也通过HJT巨头REC的QMS线上审核，预计随着高品质HJT出货有望实现盈利底部反转。
3、宝馨科技
公司公告，与安徽蚌埠市怀远县人民政府签订协议，规划总投资127.2亿建设18GWHJT电池和8GW组件项目，2022年5月开工，第一期项目建设周期为9个月，2023年上半年投产。
4、东方日升
作为国内较早布局异质结电池的企业之一，2022年3月，东方日升抛出了募资50亿元，用于5GW N型超低碳高效异质结电池片与10GW高效太阳能组件项目等计划。按照计划，新工厂将于2023年一季度达到GW级量产出货。
5、爱康科技
2021年8月，“甩卖”光伏电站回笼资金的爱康科技曾披露，未来五年内将打造22GW异质结电池、组件制造实体企业。
爱康科技在浙江湖州长兴县建设的HJT高效电池组件项目，目前一期2GW异质结电池及2.4GW组件项目中，2.4GW组件产线已于2020年8月底全部投产，一期220MW异质结电池项目全面进入批量化、大规模生产阶段。
总结：
1、在光伏“降本增效”的大原则下，技术路线从P型电池向N型电池转变成为必然，其中最有可能替代PERC电池的就是TOPCON和HJT电池；
2、TOPCON和HJT基于自身技术演变的不同，与上一代电池的衔接情况也不同，因此带来的工艺变化，设备需求的变化，也会带动新的产业链发展，特别是新增工艺所需的设备价值量提升；
3、TOPCON和HJT产能建设进度和规划规模都超出预期，属于一个加速发展的环节，对PERC电池的替代速度，以及规模化之后单瓦成本的降低速度也会超预期；
4、这又是一次时代选择的十字路口，技术路线上的错误选择就可能让王者宝座易位；而后来的挑战者们，纷纷开启了GW级的量产，向上一代的王者隆基发起的挑战；个人更加看好HJT的前景，因此会重点挖掘HJT的相关投资机会；
5、这场技术迭代，除了给光伏行业格局带来巨大变化，同样也会产生巨大的创富效应。只有牢牢把握技术变革的路线，才有机会把握这种投资机会，改变个人的财富状态。
以上仅为以上仅为投资体系分享或者行业和公司基本面分析，不荐股，切勿作为投资依据，否则风险自负！
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