1、行業(yè)介紹

光伏制造設(shè)備行業(yè)在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中起著重要的支撐作用，較大程度上決定了光伏電池生產(chǎn)工藝的技術(shù)水平及生產(chǎn)成本。光伏設(shè)備主要包括硅料生產(chǎn)設(shè)備、硅片生產(chǎn)設(shè)備、光伏電池和組件生產(chǎn)設(shè)備以及光伏系統(tǒng)支持部件生產(chǎn)設(shè)備等。

①光伏及光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈

光伏是指光生伏特效應(yīng)，即當(dāng)受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化從而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。光伏發(fā)電是根據(jù)光伏電池半導(dǎo)體材料P-N結(jié)的光生伏特效應(yīng)原理，將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。在一塊完整的硅片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，兩種半導(dǎo)體的交界面附近的區(qū)域即為P-N結(jié)。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括多晶硅料、硅棒硅錠、硅片、電池、組件、逆變器和發(fā)電系統(tǒng)（終端應(yīng)用）等多個環(huán)節(jié)。通常而言，上游主要指多晶硅料的生產(chǎn)，中游主要包括硅料硅片設(shè)備、電池設(shè)備、組件設(shè)備的生產(chǎn)等光伏電池制造流程，下游主要指集中式或分布式光伏電站等光伏發(fā)電系統(tǒng)建造與運營。

光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游，即光伏電池制造流程。光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)上游為鋼材、鋁材、電纜等，下游主要包括硅片/硅棒生產(chǎn)、光伏電池生產(chǎn)、光伏組件生產(chǎn)及光伏發(fā)電項目實施。

光伏設(shè)備主要包括硅料硅片設(shè)備、電池設(shè)備、組件設(shè)備三大領(lǐng)域。硅片設(shè)備主要包括單晶硅生長爐、多晶硅鑄錠爐、裁斷機(jī)、開方機(jī)、切片機(jī)、磨床機(jī)、倒角機(jī)等；電池設(shè)備主要包括清洗機(jī)、PECVD、ALD、擴(kuò)散爐、絲網(wǎng)印刷設(shè)備、刻蝕機(jī)等；組件設(shè)備主要包括分選機(jī)、層壓機(jī)、光焊機(jī)、測試儀、裝框機(jī)等。

光伏下游產(chǎn)品的技術(shù)迭代趨勢帶動光伏設(shè)備的技術(shù)迭代，下游需求量的增加直接帶動設(shè)備需求的增加。目前以電池技術(shù)迭代為較強(qiáng)趨勢。

②太陽能電池的分類和技術(shù)路線

在“十四五”規(guī)劃對可再生能源發(fā)電量增量要求的背景下，光伏發(fā)電加速布局，帶動光伏電池行業(yè)的需求快速擴(kuò)張。光伏發(fā)電的基本原理是利用半導(dǎo)體界面光生伏特效應(yīng)，將太陽能通過太陽能電池直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，再通過變壓器升壓后輸送到電網(wǎng)中。

光伏發(fā)電的關(guān)鍵元件是太陽能電池片，主要包括晶硅電池、薄膜電池和新型電池三大類。從市場應(yīng)用角度來看，晶硅電池技術(shù)最為成熟，目前處于主導(dǎo)地位。晶硅電池技術(shù)根據(jù)硅片摻雜元素的差異分為摻硼的P型電池和摻磷的N型電池，當(dāng)前光伏行業(yè)主流技術(shù)路線為P型PERC電池，但是由于PERC電池理論轉(zhuǎn)換效率極限為24.50%，現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換效率已接近極限，較難再有大幅度提升，理論轉(zhuǎn)換效率更高的N型電池逐漸受到更多關(guān)注。

目前N型電池呈現(xiàn)TOPCon、HJT和XBC三種主要技術(shù)路線。TOPCon及HJT電池都通過采用新的鈍化接觸結(jié)構(gòu)來提高鈍化效果，XBC則是指交指式背接觸電池技術(shù)（IBC）與其他新型電池技術(shù)相結(jié)合形成新的電池結(jié)構(gòu)，其具備高短路電流的特點以及其他電池技術(shù)的優(yōu)勢，因此能獲得更高的電池效率。當(dāng)前主流PERC電池技術(shù)和率先落地量產(chǎn)的N型TOPCon、HJT以及XBC技術(shù)路線的對比情況如下所示：   

項目		PERC	TOPCon	HJT	XBC
理論技術(shù)	基本原理	在電池片背面形成鈍化層作為背反射膜，增加長波光的吸收，同時增大P-N節(jié)間的電勢差，降低少子復(fù)合，提高效率	在電池背面制備一層超薄氧化硅然后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)。該鈍化結(jié)構(gòu)減少了因載流子復(fù)合產(chǎn)生的電能損耗，提升了光電轉(zhuǎn)換效率	在電池片里同時存在晶體和非晶體級別的硅，非晶硅的出現(xiàn)能更好地實現(xiàn)鈍化效果，擁有更高的光電轉(zhuǎn)換效率	電池正面的電極柵線全部轉(zhuǎn)移到電池背面，通過減少柵線對陽光的遮擋來提高轉(zhuǎn)換效率
實驗室效率	24.06%	26.00%	26.81%	不同電池技術(shù)結(jié)合下效率不同，高于PERC實驗室效率
量產(chǎn)特點	技術(shù)難度	容易	難度高	難度很高	難度很高
工藝成熟度	可量產(chǎn)	可量產(chǎn)但具備一定難度	可量產(chǎn)但難度較高	可量產(chǎn)但難度較高
工藝步驟	10	13-14	4（子工序更為復(fù)雜）	10-13
量產(chǎn)效率	0.232	0.245	0.246	0.245
優(yōu)勢	技術(shù)工藝成熟，制造成本較低，產(chǎn)品性價比最高	1、理論效率高，參數(shù)性能優(yōu)，具備高雙面率、低衰減率、低溫度系數(shù)等多重優(yōu)勢；2、TOPCon與PERC產(chǎn)線兼容性強(qiáng)，且PERC生產(chǎn)工藝可適用于TOPCon路線；3、降本路徑清晰，可圍繞硅片減薄、銀漿耗量、設(shè)備投資、提升效率等方面進(jìn)行；4、可與IBC電池結(jié)合成為TBC電池，能對IBC電池背面進(jìn)行優(yōu)化，使其具有更低的復(fù)合，更好的接觸和轉(zhuǎn)化效率	1、理論效率高具備良率高、雙面率高、溫度系數(shù)低等多重優(yōu)勢；2、HJT的核心工藝流程短，有助于提升生產(chǎn)良品率，降低人工、運維等成本；3、降本路徑清晰，可圍繞硅片減薄、銀漿耗量、設(shè)備投資、提升效率等方面進(jìn)行；4、可與IBC電池結(jié)合成為HBC電池，可以同時發(fā)揮IBC電池完全利用正面光線和HJT電池高開路電壓的優(yōu)勢	1、理論效率高，參數(shù)性能優(yōu)，具備溫度系數(shù)低、弱光響應(yīng)高、可靠性高等多重優(yōu)勢；2、XBC兼容部分PERC產(chǎn)線，可在PERC產(chǎn)線基礎(chǔ)上升級改造；3、XBC電池外表更加美觀，適用于光伏建筑一體化等場景；4、XBC為平臺型技術(shù)，可與P型/N型電池技術(shù)疊加實現(xiàn)提效降本，與TOPCon電池結(jié)合成為TBC電池，與HJT電池結(jié)合成為HBC電池
劣勢	效率進(jìn)一步提升空間有限	工藝流程長，影響其良品率及運營維護(hù)成本，車間占用面積大	設(shè)備投資較大，與PERC不兼容，生產(chǎn)技術(shù)及工藝需進(jìn)一步開發(fā)	1、對基體材料、前表面的鈍化要求較高；2、工藝流程長、結(jié)構(gòu)難度更大，設(shè)備復(fù)雜，投資成本高

如上表所示，因TOPCon、HJT、XBC技術(shù)路線相較于PERC具有更高的轉(zhuǎn)換效率，已成為下一代電池的路線選擇。

2、行業(yè)發(fā)展概況

目前，PERC電池產(chǎn)業(yè)化已較成熟。2022年，新投產(chǎn)的量產(chǎn)產(chǎn)線仍以PERC電池產(chǎn)線為主，但下半年部分N型電池片產(chǎn)能陸續(xù)釋放，PERC電池片市場占比下降至88%,N型電池片占比合計達(dá)到約9.1%，其中N型TOPCon電池片市場占比約8.3%,HJT電池片市場占比約0.6%,XBC電池片市場占比約0.2%。

除了N型電池的發(fā)展替代，薄膜電池中鈣鈦礦電池憑借其高光吸收系數(shù)、高缺陷容忍度、帶隙可調(diào)、制備工藝多樣、具有透光性可做疊層等優(yōu)勢，亦獲得較高的市場認(rèn)可度。   

3、行業(yè)市場容量及行業(yè)發(fā)展趨勢

①行業(yè)市場容量

世界各國積極推動能源轉(zhuǎn)型，可再生能源發(fā)電大有可為。根據(jù)IRENA發(fā)布的《WorldEnergy Transitions Outlook 2022》，預(yù)計光伏發(fā)電量占全球總發(fā)電量比例將持續(xù)提升，有望在2030年、2050年分別達(dá)到19%、29%；

在此背景下，光伏裝機(jī)量將節(jié)節(jié)攀升，預(yù)計2030年、2050年光伏裝機(jī)量有望分別超過5,200GW、14,000GW。中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)計，2023年全球光伏新增裝機(jī)量將達(dá)到280GW至330GW。

隨著光伏電站建設(shè)加速及光伏電站規(guī)模不斷擴(kuò)大，國內(nèi)光伏市場需求迅速增長。根據(jù)國家能源局的數(shù)據(jù)，截至2022年年末，我國累計太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約390GW，光伏新增裝機(jī)87.41GW，同比增長59.3%，再創(chuàng)新高，成為新增裝機(jī)規(guī)模最大、增速最快的發(fā)電類型；

其中，集中式光伏新增36.3GW，同比增長41.8%；分布式光伏新增51.1GW，同比增長74.5%。在需求高漲的背景下，多家國內(nèi)光伏企業(yè)加速擴(kuò)產(chǎn)。

根據(jù)公告信息，隆基綠能擬投資建設(shè)年產(chǎn)100GW單晶硅片項目及年產(chǎn)50GW單晶電池項目，預(yù)計項目總投資達(dá)452億元；晶澳科技擬在鄂爾多斯市建設(shè)光伏全產(chǎn)業(yè)鏈低碳產(chǎn)業(yè)園項目，總投資約400億元。

②行業(yè)發(fā)展趨勢

A.N型電池有望成為光伏電池主流技術(shù)，帶動相關(guān)設(shè)備行業(yè)發(fā)展

在“降本增效”的發(fā)展規(guī)律驅(qū)動下，光伏電池對于轉(zhuǎn)換率和制造成本提出更高的要求。目前，PERC電池產(chǎn)業(yè)化已較成熟，但市場PERC電池平均量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率約23.50%,

已逼近24.50%的理論效率極限。相比之下，N型電池的電學(xué)效能更優(yōu)，且具有高效率、投資成本不斷降低的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，目前有望大規(guī)模應(yīng)用的N型電池技術(shù)路線主要有TOPCon和HJT兩種。

其中，TOPCon電池是在N型電池工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)出的隧穿氧化層鈍化接觸技術(shù)，該技術(shù)的理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到28.70%，高于PERC電池的24.50%。而且TOPCon電池與PERC電池均為高溫工藝，二者技術(shù)和產(chǎn)線設(shè)備兼容性較高，TOPCon電池產(chǎn)線可以從PERC產(chǎn)線改造升級，投資成本較低。

但該技術(shù)路線仍然存在雙面率較低、生產(chǎn)難度較高等工藝難點。N型電池的另一主要技術(shù)HJT也被稱為異質(zhì)結(jié)電池，該技術(shù)通過N型硅襯底以及非晶硅對基底表面缺陷的雙重鈍化作用提高電池的轉(zhuǎn)換效率，目前量產(chǎn)效率普遍在24.00%以上，未來通過與鈣鈦礦等技術(shù)疊加有望提升至30%以上，并且HJT電池工藝流程短、發(fā)電量、衰減率等各項參數(shù)均較優(yōu)。

但該技術(shù)路線設(shè)備價格較高，不能在PERC產(chǎn)線的基礎(chǔ)上延伸，投資成本較高，且生產(chǎn)電池所需的低溫銀漿及靶材等輔材價格較高，仍然存在較多工藝難點。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年N型電池目前市場占比僅為3%,2022年N型電池市場占比已提升至9.1%，未來隨著生產(chǎn)成本降低及良率提升，N型電池有望成為光伏電池的主流。

B.海外市場需求增加，成為新的增量    

全球?qū)τ诳稍偕茉吹闹匾曋鸩郊訌?qiáng)，光伏應(yīng)用作為可再生能源的一大重要板塊，受到更大的重視。在此背景下，美國、印度等均加強(qiáng)光伏制造本土化，歐洲為擺脫傳統(tǒng)能源進(jìn)口依賴亦加強(qiáng)可再生能源布局，驅(qū)動海外本土訂單增長。

來源：正點光伏

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