光伏电池技术分析报告( 140 页)

    2023-04-11

光伏电池技术分析报告( 140 页)


经济管理文库

目 录

1、 晶硅电池的基本原理与核心工序 ...... 12

2、 掺杂与成结:光伏电池的“心脏” ...... 14

2.1、 同质结:磷扩与硼扩 .... 16

2.2、 同质结:SE ...... 19

2.3、 异质结:掺杂与非掺杂 ..... 20

2.4、 非成结掺杂 ....... 21

2.5、 扩散炉 ...... 22

3、 钝化:提效的关键 ....... 24

3.1、 钝化:有效减少复合 .... 25

3.2、 钝化层的选择,决定了电池路径 ...... 27

3.3、 钝化接触:高效路线的本质 ..... 31

4、 光伏镀膜工艺:致密性、均匀性、厚度 .... 35

4.1、 真空镀膜工艺总览 .... 37

4.2、 TOPCon 镀膜设备 ..... 40

4.2.1、镀膜的质量与厚度 ....... 42

4.2.2、趋势:LP 与PE 路线 ....... 45

4.3、 HJT 镀膜设备 ....... 50

4.3.1、镀膜的质量与厚度 ....... 50

4.3.2、趋势:腔室、镀膜顺序 ....... 53

5、 先进电池进步的思路与方向 ..... 58

5.1、 TOPCon:主要缺口来自前表面 .... 58

5.2、 HJT:完美钝化,主要缺口来自光学损失 .... 60

6、 金属化与电池进步 ....... 64

6.1、 金属化之材料:浆料区别与改进路线 ....... 68

6.1.1、高温浆料:从PERC 浆料到TOPCon 银浆 ...... 69

6.1.2、低温浆料与银包铜 ....... 72

6.1.3、银浆与银粉国产化 ....... 76

6.2、 金属化之工艺:接触式与非接触式 ...... 80

6.2.1、接触式 ..... 80

6.2.2、非接触式 ..... 84

7、 激光的应用:沿着功率曲线,寻找用武之地 ..... 93

8、 当前时点:TOPCon 扩产具备确定性,HJT 到了降本关键节点 .... 98

9、 相关标的梳理 .... 100


10、 风险分析 ..... 139

图目录

图1:光伏电池分类 ...... 12

图2:组件价格与累计出货量的关系 .... 12

图3:光伏不同技术的转化效率及未来前景 ..... 12

图4:产业化太阳能电池技术发展历程 ..... 13

图5:按照P-N 结对光伏电池进行分类 .... 14

图6:空穴与电子示意图 ....... 14

图7:内建电场示意图 ...... 14

图8:表面钝化能够增加同一位置下载流子被收集的概率 ....... 15

图9:P-N 结杂质浓度分布 ....... 16

图10:扩散高低方阻的区别以及对电池片的影响 .... 16

图11:低压硼扩散原理图 ..... 16

图12:硼扩与磷扩原理 .... 17

图13:杂质在硅材料中的固溶度 ...... 17

图14:硼扩与磷扩工艺区别 ..... 17

图15:硼扩的两种路线 .... 18

图16:硼扩散的技术路线预测 ..... 18

图17:SE 原理图 ...... 19

图18:异质结电池基本结构 ..... 20

图19:备选的空穴及电子传输层材料能带结构图 .... 21

图20:TOPCon 电池中的P-N 结与高低结 .... 21

图21:HJT 电池中的P-N 结与高低结 ...... 21

图22:垂直放片与水平放片 ..... 22

图23:类PE 顺向放片 ...... 23

图24:LPCVD 多段进气 ...... 23

图25:AM 1.5G(地表光谱辐照度)太阳光谱下能够被硅吸收的部分 .... 24

图26:太阳能电池的效率损失机理 ...... 24

图27:晶体硅太阳电池中四种复合过程 ....... 25

图28:晶体缺陷引起晶格局部弹性变形称晶格畸变 ..... 26

图29:悬挂键示意图 .... 26

图30:晶硅太阳能电池的钝化 ..... 26

图31:不同光伏电池的钝化层组合 ...... 27

图32:不同电池模型的理论最大效率....... 28

图33:不同的钝化介质会的钝化界面特性 ....... 28

图34:不同电池模型的理论最大效率(隆基) .... 28

图35:PERC 电池结构 ..... 29

图36:不同钝化介质会的钝化界面特性 ....... 29

图37:Al2O3 钝化界面 .... 29

图38:HJT 电池钝化机理 ..... 30

图39:TOPCon 电池钝化机理 ...... 31

图40:铝背场电池结构 .... 31

图41:PERC 电池结构 ..... 31

图42:钝化接触原理 .... 32

图43:不同隧穿层材料的钝化特性 ...... 32

图44:不同隧穿层材料的钝化特性 ...... 32

图45:TOPCon、HJT 的钝化结构 .... 33

图46:TOPCon 与PERC 的背面电流示意图 .... 33

图47:不同电池路线的开路电压 ...... 33

图48:PERC、TOPCon、HJT 的开路电压、短路电流、效率对比 ....... 34

图49:光伏镀膜工艺的要点 ..... 35

图50:气场示意图(LPCVD) .... 35

图51:热场示意图(LPCVD) .... 36

图52:PECVD(电场) ....... 36

图53:薄膜沉积设备技术分类 ..... 38

图54:PERC、TOPCon、HJT 电池中镀膜工序 .... 39

图55:TOPCon 电池正面采用Al2O3 钝化 ..... 42

图56:Al2O3 薄膜制备方法 ....... 42

图57:氧化铝沉积技术对比 ..... 43

图58:ALD 沉积氧化铝由两个自限半反应组成 ....... 43

图59:PERC 电池背钝化技术市场占比 ....... 43

图60:载流子隧穿机制 .... 44

图61:过薄的多晶硅层会导致金属浆料烧穿 .... 44

图62:背表面多晶硅薄膜减薄有助于提升电池效率 ..... 44

图63:背表面多晶硅薄膜寄生吸收原理 ....... 44

图64:背表面多晶硅薄膜厚度下降趋势预测 .... 45

图65:关键结构的制程选择 ..... 45

图66:LPCVD 和PECVD 镀膜优劣势对比 ...... 46

图67:制备工艺 ....... 47

图68:原位掺杂与非原位掺杂市占率....... 47

图69:不同的镀膜技术路线市占率 ...... 47

图70:优化涂层与加工工艺可延长石英管寿命 .... 48

图71:PECVD(石墨舟) .... 48

图72:LPCVD(石英舟) .... 48

图73:管式PECVD 与板式PECVD 的区别 ..... 49

图74:常见的TCO 材料 ....... 51

图75:不同产线构型示意图 ..... 53

图76:线性串联式(钧石) ..... 54

图77:团簇并联式(AM)....... 54

图78:线性并联式(MB) ....... 54

图79:IN-IP 镀膜顺序 ...... 55

图80:I-IN-P 镀膜顺序 ..... 55

图81:多个腔室镀制一层同性质薄膜示意图 .... 56

图82:各家设备公司路线选择 ..... 56

图83:钧石能源设备特点 ..... 57

图84:钧石能源关键改进 ..... 57

图85:理想万里晖设备特点 ..... 57

图86:理想万里晖关键改进 ..... 57

图87:迈为设备示意图 .... 57

图88:迈为设备特点 .... 57

图89:n-TOPCon 电池模拟及损失分析 .... 58

图90:TOPCon 电池效率提升路线图 ....... 59

图91:正表面全钝化接触 ..... 59

图92:正表面局部钝化接触 ..... 59

图93:HJT 电池电学损失分析 ...... 60

图94:a-Si:H、μc-Si:H 和c-Si 的光吸收 ...... 60

图95:微晶硅可减少非晶硅的寄生吸收 ....... 60

图96:微晶硅的形成需要更高的稀释率 ....... 61

图97:稀释率提高后沉积速率变慢 ...... 61

图98:VHF 在微晶硅沉积中的技术优势 ...... 61

图99:金属化与钝化镀膜的接触与配合 ....... 64

图100:金属化浆料设计要点 ....... 64

图101:全铝背场电向PERC 电池的进步 ..... 65

图102:中润光能157 多晶单面太阳能电池 ..... 65

图103:爱旭PERC 电池 ....... 66

图104:一道182N 型TOPCon 电池 ..... 66

图105:华晟M6-12BB 异质结电池 ...... 67

图106:金属化材料与工艺 ....... 67

图107:电池片银耗趋势(182,前+后表面)...... 68

图108:电池片银耗趋势(M6+M10 平均) ..... 68

图109:前表面金属化 ...... 68

图110:正面印刷工艺 ...... 68

图111:正面细栅宽度 ...... 68

图112:主栅路线(≥M10) .... 68

图113:PERC 细栅浆料印刷路线 ..... 69

图114:从PERC 电池到TOPCon 电池结构变化 ...... 69

图115:TOPCon 银浆组合(贺利氏) ...... 70

图116:TOPCon 银浆组合(帝科) ..... 70

图117:TOPCon 银浆组合(聚和新材) ...... 70

图118:背面细栅需控制烧穿深度 .... 71

图119:正面细栅需控制银铝尖刺 .... 71

图120:光伏电池表面接触机理 .... 71

图121:低温银浆基本构成及要求 .... 72

图122:高低温银浆电极对比 ....... 72

图123:片状银粉+球状银粉复配有助于提高银粉间接触面积 ...... 72

图124:低温银浆印刷较低 ....... 73

图125:化学镀银包铜粉示意图 .... 73

图126:银包铜粉制备关键技术 .... 73

图127:银包铜制备技术路线 ....... 74

图128:银包铜粉制备工艺流程 .... 74

图129:异质结电池银耗降低路线 .... 76

图130:光伏银浆制备工艺 ....... 76

图131:聚和材料原材料采购 ....... 76

图132:帝科股份原材料采购 ....... 76

图133:银粉的分类及功能 ....... 77

图134:国产正面银浆市占率 ....... 78

图135:各类银浆国产化率 ....... 78

图136:聚和材料银粉采购(2021 年) .... 79

图137:帝科股份银粉采购(2019 年) .... 79

图138:丝网印刷示意图 ....... 80

图139:丝网印刷机 ...... 80

图140:分步印刷和两次印刷原理 .... 81

图141:MBB 技术缩短电流收集路径 ....... 82

图142:MBB 技术对电池片隐裂容忍度更高 .... 82

图143:圆形焊带的光学优势 ....... 82

图144:SMBB 技术可以缩短电流传导距离,降低电阻 ....... 82

图145:华晟15BB 半片N 型异质结电池(G12) ....... 82

图146:主栅数量增加,收集路径和主栅宽度降低 ...... 83

图147:主栅数量增加,串联电阻降低,电池功率提升 ....... 83

图148:网版结构差异 ...... 84

图149:激光转印过程示意图 ....... 85

图150:不同激光功率下激光转印过程 ..... 85

图151:无主栅技术 ...... 85

图152:圆丝铜线有效减少遮光 .... 86

图153:主栅数量呈上升趋势 ....... 86

图154:铟锡层与银形成接触 ....... 86

图155:SWCT 技术可实现低温熔融接触 ..... 86

图156:SWCT 技术缩短电流收集路径 ..... 87

图157:SWCT 技术对电池片隐裂容忍度更高 ...... 87

图158:SWCT 技术可实现更小应力 .... 87

图159:铜电镀工艺流程 ....... 88

图160:镀铜可以实现更好的接触 .... 89

图161:优化设计的电镀电池与丝印电池比较 ...... 90

图162:退火对铜金属化电池外量子效率EQE 的影响 ..... 90

图163:不同功率激光在光伏领域应用 ..... 93

图164:光注入增效原理 ....... 93

图165:异质结太阳电池交替光注入后效率变化 ...... 94

图166:光注入设备 ...... 94

图167:双面单晶硅 PERC 电池截面结构示意图 .... 95

图168:电池片背部激光开槽图案设计 ..... 95

图169:HBC 工艺步骤 ..... 95

图170:激光用于激光转印的转移过程 ..... 96

图171:激光划片工艺分类 ....... 96

图172:光伏电池多分片趋势(≥M10 尺寸) ..... 96

图173:有损与无损激光划片 ....... 97

图174:冷却法与直接法无损划片 .... 97

图175:MWT 原理 ....... 97

图176:光伏玻璃打孔原理 ....... 97

图177:电池新技术投资的三个阶段 .... 98

图178:捷佳伟创发展历程 ..... 101

图179:迈为股份发展历程 ..... 103

图180:奥特维发展历程 ..... 104

图181:奥特维产品布局 ..... 105

图182:奥特维营收情况 ..... 105

图183:奥特维归母净利润情况 ...... 105

图184:奥特维分部业务营收 ..... 106

图185:奥特维分部业务毛利率 ...... 106

图186:帝尔激光发展历程 ..... 110

图187:捷泰科技发展历程 ..... 112

图188:钧达股份营收情况 ..... 112

图189:钧达股份归母净利润情况 ...... 112

图190:英杰电气发展历程 ..... 115

图191:英杰电气营收情况 ..... 115

图192:英杰电气归母净利润情况 ...... 115

图193:英杰电气分部营收(按应用领域) ....... 116

图194:英杰电气分部营收(按产品) ....... 116

图195:横店东磁营收情况 ..... 119

图196:横店东磁归母净利润情况 ...... 119

图197:横店东磁分部业务营收 ...... 120

图198:横店东磁分部业务毛利率 ...... 120

图199:赛伍技术发展历程 ..... 123

图200:赛伍技术营收情况 ..... 123

图201:赛伍技术归母净利润情况 ...... 123

图202:赛伍技术分部业务营收 ...... 124

图203:赛伍技术胶膜与背板销量(万平米) .... 124

图204:帝科股份TOPCon 金属化方案 ....... 128

图205:帝科股份HJT 金属化方案 ..... 128

图206:聚和材料发展历程 ..... 129

图207:聚和材料产品、客户、研发体系 ....... 130

图208:聚和材料TOPCon 金属化方案 ....... 130

图209:聚和材料TOPCon 电池用银浆性能指标 .... 130

图210:金辰股份电池片设备发展历程 ....... 132

图211:金辰股份在TOPCon 电池设备领域的布局 .... 132

图212:海目星业务布局 ..... 133

图213:海目星在光伏领域产品布局 ...... 134

图214:微导纳米发展历程 ..... 136

图215:理想万里晖发展历程 ..... 137

图216:理想万里晖客户基础 ..... 137

图217:钧石能源发展历程 ..... 138

图218:钧石能源PECVD 设备特点 ....... 138

图219:钧石能源提供异质结整线装备 ....... 138

图220:拉普拉斯发展历程 ..... 139

图221:拉普拉斯主要产品设备 ...... 139

表目录

表1:硼扩SE 不同路线对比 .... 20

表2:硼扩SE 各路线效率潜力分析 ...... 20

表3:各种钝化介质特性 ....... 27

表4:真空表面处理技术的分类 .... 37

表5:薄膜沉积技术对比 ....... 38

表6:常见的薄膜生成原理 ....... 39

表7:TOPCon 技术路线对比 .... 40

表8:不同厂家的设备参数对比 .... 40

表9:TOPCon 扩产厂商设备选择 ..... 41

表10:LPCVD 和PECVD 镀膜特性 ..... 46

表11:HJT CVD 路线参考 .... 50

表12:HJT TCO 制备路线参考 ..... 51

表13:不同厂家的设备参数对比 ...... 52

表14:HJT 扩产厂商设备选择 ...... 52

表15:不同设备厂家的产线构型 ...... 54

表16:光伏电池需求与扩产 ..... 62

表17:HJT 与TOPCon 设备市场空间 ...... 63

表18:异质结浆料与高温正银差异 ...... 72

表19:银包铜浆料性能指标 ..... 75

表20:银包铜浆料测试结果 ..... 75

表21:银包铜电池(背面副栅)组件CTM 数据...... 75

表22:银浆与银粉的国产化情况 ...... 78

表23:全球主要银粉厂家 ..... 79

表24:全球主要银粉厂家产品性能 ...... 80

表25:铜电镀领域各公司进度 ..... 89

表26:铜电镀和丝印银浆电池效率对比 ....... 90

表27:金属化设备市场空间 ..... 90

表28:金属化浆料市场空间 ..... 91

表29:组件环节设备市场空间 ..... 92

表30:设备公司TOPCon 激光SE 研发进展 ..... 94

表31:各类电池成本拆分 ..... 99

表32:TOPCon 电池设备重点国内厂家 ...... 100

表33:HJT 电池设备重点国内厂家 .... 100

表34:捷佳伟创盈利预测与估值简表..... 102

表35:迈为股份盈利预测与估值简表..... 104

表36:奥特维营业收入盈利预测表 .... 108

表37:可比公司估值比较 ....... 109

表38:奥特维业绩预测和估值指标 .... 109

表39:帝尔激光盈利预测与估值简表..... 111

表40:钧达股份产能及出货量预测 .... 113

表41:钧达股份营业收入盈利预测表..... 114

表42:可比公司估值比较 ....... 114

表43:钧达股份业绩预测和估值指标..... 114

表44:英杰电气营业收入盈利预测表..... 117

表45:可比公司估值比较 ....... 118

表46:英杰电气业绩预测和估值指标..... 118

表47:横店东磁产能预测 ....... 120

表48:横店东磁营业收入盈利预测表..... 121

表49:可比公司估值比较 ....... 122

表50:横店东磁业绩预测和估值指标..... 122

表51:赛伍技术背板、胶膜出货量预测 ..... 125

表52:赛伍技术营业收入盈利预测表..... 127

表53:可比公司估值比较 ....... 127

表54:赛伍技术业绩预测和估值指标..... 128

表55:光伏正面银浆销售体量同业对比 ..... 130

表56:聚和材料各电池路线银浆销售..... 131

表57:银浆企业专利情况对比 ....... 131

表58:海目星在光伏领域研发项目 .... 135

表59:微导纳米光伏设备产品 ....... 136

表60:行业重点上市公司盈利预测、估值与评级 ...... 140


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[报告关键词]:   光伏电池  
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