2021年光伏电池行业专题分析报告（最全）.pdf

目录目录技术迭代推动降本增效，技术迭代推动降本增效，N N 型电池技术发展提速型电池技术发展提速. .1 1技术迭代推动提效降本，PERC 电池产能占 86%.1N 型电池技术优势显著，有望替代 P 型成为主流 .3TOPConTOPCon：延长：延长 PERCPERC 产线周期，具备性价比的路线产线周期，具备性价比的路线 . .5 5效率上限高+设备成本低，产业化发展提速.5兼容 PERC 产线设备，多技术并进加速降本 .8增效降本加速量产，进一步打开设备市场空间. 11HJTHJT：国产化降本空间大，有望成下一代主流技术：国产化降本空间大，有望成下一代主流技术 . .1212HJT 电池优势显著，正处在产业爆发期 .12工艺、设备及材料共同推动异质结降本 .14HJT 产业化持续推进，龙头设备产商受益 .16IBCIBC、钙钛矿及叠层技术，是长期电池技术路线、钙钛矿及叠层技术，是长期电池技术路线. .2020IBC 产业化偏慢，工艺提升与成本下降潜力大.20钙钛矿是长期技术路线，叠层有更高极限效率.23风险因素风险因素 . .2424投资建议投资建议 . .2525行业观点.25投资策略.25插图目录插图目录图 1：光伏电池片技术路线 .1图 2：PERC 电池与常规铝背场电池原理对比 .2图 3：典型的 PERC 太阳电池生产线布局图.2图 4：PERC 电池转换效率发展梳理.3图 5：PERC 太阳电池产业化工艺的改进 .3图 6：近年来 PERC 太阳电池最高效率的增长情况.3图 7：光伏电池技术及效率演进发展史 .4图 8：TOPCon 电池结构示意图 .6图 9：TOPCon 电池产能及规划情况 .7图 10：2021SNEC 展会上展出的 TOPCon 产品.8图 11：TOPCon 三条主要工业化路线 .10图 12：TOPCon 电池成本构成. 11图 13：2020-2030 年各种电池技术市场占比变化趋势 . 11图 14：HJT 电池技术的发展历史.12图 15：HJT 电池结构示意图.12图 16：HJT 效率明显优于 PERC 与 TOPCon 电池.13图 17：主流产业化晶硅电池极限效率模拟 .13图 18：HJT 电池工艺流程及相关设备 .13图 19：不同电池的温度系数 .14图 20：HJT 电池温度系数低.14图 21：HJT 电池成本构成 .15图 22：HJT 电池设备价值量分布.15图 23：HJT 经全生命周期发电溢价修正后的成本 .16图 24：安徽华晟异质结电池量产效率/产量趋势图.18图 25：通威股份 HJT 中试线量产效率 .18图 26：通威股份 HJT 中试线产品良率 .18图 27：迈为股份 HJT 电池效率测试报告.19图 28：IBC 电池结构示意图 .20图 29：IBC 电池工艺流程较传统工艺有较大的变化 .21图 30：近年来部分 IBC 太阳电池光电转换效率.21图 31：HBC 太阳电池结构示意图.22图 32：POLO-IBC 电池结构示意图 .22图 33：POLO-IBC 电池结构及效率水平.23表格目录表格目录表 1：不同类型电池技术和成本等重要参数对比.4表 2：TOPCon 电池技术进展与效率提升的历史梳理.6表 3：现有企业 TOPCon 研发与产业布局梳理.7表 4：TOPCon 与 PERC 电池技术工艺及设备改造情况 .9表 5：TOPCon 的 LPCVD 与 PECVD 路线对比.10表 6：预计到 2022 年，HJT 技术成本下降明显 .15表 7：HJT 电池现有与规划产能情况 .17表 8：HJT 产线所用设备均已实现国产化替代.19表 9：部分 HBC 和 POLO-IBC 太阳电池光电转换效率 .22表 10：重点公司盈利预测、估值及投资评级.25 技术迭代推动降本增效，技术迭代推动降本增效，N N 型电池技术发展提速型电池技术发展提速晶硅电池技术是以硅片为衬底，晶硅电池技术是以硅片为衬底，根据硅片的差异区分为根据硅片的差异区分为 P P 型电池和型电池和 N N 型电池。

型电池 其中其中 P P型电池主要是型电池主要是 BSFBSF 电池和电池和 PERCPERC 电池，电池， N N 型电池目前投入比较多的主流技术为型电池目前投入比较多的主流技术为 HJTHJT 电池电池和和 TOPConTOPCon电池 1） P型电池， 传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术 （Al-BSF） ，目前主流的 P 型单晶电池技术为 PERC 电池技术，该技术制造工艺简单、成本低，叠加SE（选择性发射技术）提升电池转换效率；2）N 型电池，随着 P 型电池逐渐接近其转换效率极限， N 型将成为下一代电池技术的发展方向 N 型电池具有转换效率高、 双面率高、温度系数低、 无光衰、 弱光效应好、 载流子寿命更长等优点， 主要制备技术包括 PERT/PERL、TOPCon、IBC、异质结（HJT）等图 1：光伏电池片技术路线资料来源：PV InfoLink，中信证券研究部技术迭代推动提效降本，技术迭代推动提效降本，PERCPERC 电池产能占电池产能占 86%86%过去五年，过去五年，PERCPERC 代替代替 Al-BSFAl-BSF 成为目前主流电池技术成为目前主流电池技术。

P 型电池技术主要经历了Al-BSF（传统铝背场）到单面 PERC 再到双面 PERC 技术的发展路线根据 CPIA 数据，2015 年之前，铝背场电池是主流的电池技术，市占率一度超过 90%，2015 年开始随时PERC 电池技术的推广，BSF 电池市占率开始下降并在 2020 年市占率降至 8.8%PERC电池技术的推广主要得益于单晶硅片的大规模推广，设备国产化率快速提升等因素根据CPIA数据， 2020年新建量产产线仍以 PERC电池为主， PERC电池市场占比达到 86.4%1 1） Al-BSF Al-BSF 电池技术电池技术为改善太阳能电池效率，在 P-N 结制备完成后，在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备 P+层，称为铝背场电池铝背层主要进行表面钝化，降低背表面复合速率，增加光程，提升效率但红外辐射光只有 60-70%能被反射，产生较多的光电损失，在转换效率方面有明显的局限2 2） PERC PERC 电池技术电池技术通过在电池背面附上介质钝化叠层三氧化二铝和氮化硅作为背反射器，增加长波光的吸收，同时增大 P-N 极间的电势差，降低电子复合，提升光电转换效率，还可以做成双面电池。

随着工艺成熟，设备国产化和成本降低，逐渐成为市场主流电池技术图 2：PERC 电池与常规铝背场电池原理对比资料来源：TaiyangNews，中信证券研究部Al-BSFAl-BSF 改造为改造为 PERCPERC 产线并不复杂，但效率提升明显产线并不复杂，但效率提升明显从产线改造角度看，铝背场电池技术的生产工艺主要包括清洗制绒、扩散制结、蚀刻、制备减反射膜、印刷电极、烧结及自动分选七道工序和关键设备，而 PERC 电池技术的生产工艺无需另开产线，只需在铝背场基础上， 增加钝化叠层和激光开槽这两道工序即可完成， 所需设备包括增加 PECVD和激光开槽设备，相关设备也均实现国产化而从效率提升角度看，根据 CPIA 数据，截至 2020 年，PERC 电池平均转换效率 22.8%，而传统铝背场的转换效率则不足 20%，效率提升是加速 PERC 产能占比提升的核心因素之一图 3：典型的 PERC 太阳电池生产线布局图资料来源：晶体硅太阳电池研究进展（中国可再生能源学会光伏专业委员会），中信证券研究部PERCPERC 技术产业化时间不长，技术产业化时间不长，电池效率提升速度较快电池效率提升速度较快。

从 PERC 电池技术的发展到成为主流路线的时间并不长， 核心原因在于电池技术快速发展推动行业的降本提效从 1989年 PERC 电池技术的首次提出， 到 2010 年进行背面/叠层钝化改造推动大尺寸电池的产业化进程，产业界用了 10 年时间将其效率提升和成本下降发挥到了极致，成为目前全球电池的主流技术 隆基乐叶在2019年发布的PERC电池技术效率记录为24.06%， 目前PERC电池的量产效率已经突破 23%图 4：PERC 电池转换效率发展梳理资料来源：CPIA，相关公司公告，中信证券研究部单晶单晶 PERCPERC 电池平均量产效率超电池平均量产效率超 22.8%22.8%，已逐渐接近，已逐渐接近 24.5%24.5%极限效率极限效率从目前电池效率看，隆基 24.1%的转换效率已经接近 PERC 电池极限效率，电池厂商研发重心已经逐步转向新的技术， PERC技术正式进入变革后周期 为了进一步提升PERC电池转换效率，在传统的 PERC 电池工艺基础上不断增加新的工艺，包括 SE 技术优化、多主栅电极、氧化层增强钝化、背面碱抛及光注入或电注入再生等技术工艺的改进通过技术工艺的不断改进， 目前单晶 PERC 电池的产业化平均效率达到 22.8%+， 已经在逐渐接近其极限效率。

图 5：PERC 太阳电池产业化工艺的改进图 6：近年来 PERC 太阳电池最高效率的增长情况25%23.6%23.5%23.3%24.1%24.0%24%22.6%22.1%22.8%22.7%23%21.4%21.7%22%21%20%资料来源： 晶体硅太阳电池研究进展 （中国可再生能源学会光伏专业委员会） ，中信证券研究部资料来源： 晶体硅太阳电池研究进展 （中国可再生能源学会光伏专业委员会） ，中信证券研究部N N 型电池技术优势显著，有望替代型电池技术优势显著，有望替代 P P 型成为主流型成为主流N N 型电池转换效率高，有望替代型电池转换效率高，有望替代 P P 型电池成为发展主流型电池成为发展主流从目前技术发展来看，P 型PERC 电池已经迫近效率天花板，降本速度也有所放缓而N 型电池效率天花板较高，电池工艺和效率提升明显加快，未来效率提升空间大，随着国产化设备成本不断降低，预计将成为未来主流的电池技术路线目前实现小规模量产（1GW）的新型高效电池主要包括 TOPCon、HJT 和 IBC 三种，HBC、叠层电池暂时还处于实验室研发阶段同时，N型电池技术组成的叠层电池，转换效率将有进一步提升的空间。

图 7：光伏电池技术及效率演进发展史资料来源：NREL针对针对 PERCPERC、TOPConTOPCon 和和 HJTHJT 这几种主流的技术路线，我们从效率、成本及工艺等这几种主流的技术路线，我们从效率、成本及工艺等多个角度对比：多个角度对比：1） 从效率角度看，TOPCon 电池的极限理论效率达到 28.7%，高于 HJT 的 27.5%和 PERC 的 24.5%而从目前量产效率看，PERC 已经达到 23%附近，TOPCon和 HJT 已经超过 24%，但距极限效率仍有一定差距，效率提升的空间更大；2） 从工艺角度看，PERC 目前最成熟， TOPCon 需要在 PERC 产线上增加扩散、刻蚀及沉积设备改造，成本增加幅度小；而 HJT 电池工艺最简单、步骤最少（核心工艺仅 4 步） ，但基本全部替换掉 PERC 产线，IBC 电池工艺最难最复杂，需要是用离子注入工艺提供生产技术门槛；3） 从成本角度看， PERC 产业化最快成本低， TOPCon 电池兼容性最高，可从PERC/PERT 产线升级，IBC 次之，HJT 电池完全不兼容现有设备，需要新建产线，较 PERC 成本高 2.5 亿元，较 TOPCon 成本高 2 亿元，成本仍有下降空间。

表 1：不同类型电池技术和成本等重要参数对比效率硅片类型衰减双面率良率量产效率理论效率P首年 2.5%，以后 0.5%/年60%97%-98%22.5-23.5%24.5%以上N首年 1.5%，以后 0.5%/年80%93%-95%23.5-24%28.7%以上。