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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
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光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
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根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
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光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
根據 CPIA 數據，2018 年全球光伏設備市場規模達 48 億美元，同比增長 7.62%。其中，硅料及硅片生產設備：電池片設備：組件設備=1：2：1，因此 2018 年全球硅料及硅片生產設備、電池片設備、組件設備市場規模分別為 12 億美元、24 億美元、12 億美元。我們認為，近幾年光伏設備市場將出現結構性機會，新技術的運用帶來高效產能的擴張，相關設備商業績有望景氣向上。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
根據 CPIA 數據，2018 年全球光伏設備市場規模達 48 億美元，同比增長 7.62%。其中，硅料及硅片生產設備：電池片設備：組件設備=1：2：1，因此 2018 年全球硅料及硅片生產設備、電池片設備、組件設備市場規模分別為 12 億美元、24 億美元、12 億美元。我們認為，近幾年光伏設備市場將出現結構性機會，新技術的運用帶來高效產能的擴張，相關設備商業績有望景氣向上。
近幾年，PERC快速擴張帶動對應的設備市場爆發增長。根據智匯光伏數據，2016-2018年全球PERC產能分別為 15GW、35GW、75GW，預計 2019 年產能將達到 134GW。按照每 GW 的 PERC 產線需要設備投資為 3.75 億元（2017 年數據，假設每年下滑 5%），則 2017-2019 年 PERC 設備市場規模分別為 75 億元、143 億元、200 億元。
（溫馨提示：文末有下載方式）
一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
根據 CPIA 數據，2018 年全球光伏設備市場規模達 48 億美元，同比增長 7.62%。其中，硅料及硅片生產設備：電池片設備：組件設備=1：2：1，因此 2018 年全球硅料及硅片生產設備、電池片設備、組件設備市場規模分別為 12 億美元、24 億美元、12 億美元。我們認為，近幾年光伏設備市場將出現結構性機會，新技術的運用帶來高效產能的擴張，相關設備商業績有望景氣向上。
近幾年，PERC快速擴張帶動對應的設備市場爆發增長。根據智匯光伏數據，2016-2018年全球PERC產能分別為 15GW、35GW、75GW，預計 2019 年產能將達到 134GW。按照每 GW 的 PERC 產線需要設備投資為 3.75 億元（2017 年數據，假設每年下滑 5%），則 2017-2019 年 PERC 設備市場規模分別為 75 億元、143 億元、200 億元。
根據隆基股份公告，PERC 產線設備投資中，背鈍化設備、自動化設備、絲網印刷設備、管式 PECVD以及制絨設備佔比較高，分別為 22%、22%、12%、9%、7%。據此我們測算 2019 年 PERC 新增產能帶動的背鈍化設備、自動化設備、絲網印刷設備、管式 PECVD 以及制絨設備市場需求分別為43 億元、43 億元、23 億元、18 億元、13 億元。
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一、 我國是全球最大的光伏生產國
光伏電池是一種對光有響應並能將光能轉化為電能的器件。光伏發電所用的太陽能具有普遍性、清潔性、長久性等特點，屬於可再生能源。近幾年全球光伏發電量佔比持續提升，2017 年達到 1.9%。根據國際可再生能源署（IRENA）數據，截至 2018 年底，全球光伏發電累計裝機量達 480GW，2009-2018 年增長了 20 倍。根據國際能源署（EIA）預測，2030 年全球光伏累計裝機量有望達到1721GW（2018-2030 年複合增速約 11%），到 2050 年將進一步增加至 4670GW（2030-2050 年複合增速約 5%）。光伏發電有望在未來成為主要的發電方式之一。
光伏電池主要分為晶硅電池和非晶硅電池（太陽能薄膜電池）。目前，晶硅電池佔絕對比重（90%左右），本篇報告主要探討晶硅電池的生產技術的創新和對應設備。晶硅電池產業鏈包括硅料（多晶硅）、硅片、電池片、組件、系統五個環節。其中上游為硅料、硅片，中游為電池片、組件，下游為光伏發電系統。
硅料：當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅料是生產多晶硅片和單晶硅片的直接材料。
硅片：硅料可以進一步加工成硅片，硅片分為單晶硅片和多晶硅片。
電池片：硅片可以進一步加工成電池片。電池片正面和背面的金屬電極用來收集光激發的自由電子和空穴，內部的 PN 結作用是將光激發的自由電子輸送給 N 型硅，將自由空穴輸送給 P 型硅，形成電流。
組件：將不同規格的光伏電池片組合在一起稱作組件。該過程需將電池片先串聯獲得高電壓，再並聯獲得高電流，然後通過一個二極管（防止電流回輸）輸出。
系統：將光伏組件、逆變器等零部件組合起來，構成最後的光伏發電系統。
根據 CPIA（中國光伏行業協會）數據，2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件有效產能分別達116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，產量分別為 77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅產能和產量分別為 38.7 萬噸和 25.9 萬噸，折算成 GW）。2018 年我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量佔全球總產量的比重分別為 58%、90%、73%、72%。我國是全球最大的光伏生產國。
2010-2018 年，我國多晶硅、硅片、電池片、組件產量分別增加了 4 倍、8 倍、7 倍和 6 倍多。我國光伏行業仍處於成長期，未來發展空間巨大。
全球光伏生產中心建立的背後是，我國誕生了一批知名的光伏製造企業。如在多晶硅領域的江蘇中能、新特能源、新疆大全；硅片環節的協鑫、隆基、中環；電池片和組件領域的晶澳、晶科、天合等。我國包攬了多晶硅、硅片、電池片、組件四大環節前十名公司的絕大多數。
二、 生產技術持續創新，推動設備加速迭代
光伏設備的增長機會來自光伏製造企業產能的擴張以及設備的更換。光伏行業呈現“一代技術，一代設備”的特點，技術的創新，推動了設備加速迭代，也成就了一批又一批光伏設備企業。
目前光伏行業面臨平價上網的重要挑戰，降低度電成本（LCOE）意義非凡，高效電池產能受到越來越多的客戶的認可。為了追求更高的光電轉換效率（指電池的電荷載流子數目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數目的比率），光伏企業積極創新，並不斷擴張高效電池產能，也帶來了光伏設備的投資機會。
生產光伏電池主要分為四大流程：硅料製程、硅片製程、電池片製程和組件製程。我們將分別分析不同環節的工藝製程，並對技術創新點重點分析，挖掘光伏設備行業的機遇。
2.1 硅料：生產技術成熟，設備市場穩健
當前主流的多晶硅（硅料）生產技術主要有三氯氫硅西門子法（改良西門子法）和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。改良西門子法生產工藝成熟，2018 年採用此方法生產出的棒狀硅約佔據全國總產量的 96%，是主流生產工藝。
改良西門子法的原理是在 1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。該方法主要包括四個流程：1）三氯氫硅的合成與提純。2）三氯氫硅的氫還原。3）四氯化硅的氫化分離。4）尾氣的幹法回收。
改良西門子法主要設備包括還原爐、氫化爐、流化床等。其中核心設備還原爐和氫化爐 2012 年之前基本被海外企業壟斷，如 Centrotherm、美國 GT、美國 PPP 公司等。2012 年之後，國內企業雙良節能和上海森鬆等企業逐步切入該領域，順利實現了國產替代。多晶硅環節產能擴張平穩，近幾年未出現革命性的技術創新。
2.2 硅片：單晶硅片滲透率提升
光伏硅片分為單晶硅片和多晶硅片。硅片的生產流程主要包括：1）原材料預處理；2）直拉單晶/多晶鑄錠；3）切片；4）清洗；5）檢測包裝。其中單晶直拉/多晶鑄錠是流程難點，對應設備單晶生長爐和多晶鑄錠爐難度最高。
硅片製程所需要的主要設備為：單晶生長爐/多晶鑄錠爐、切磨拋設備（切片、研磨、拋光）。
單晶爐供應商：晶盛機電、北方華創、京運通、天龍光電、美國 Kayex、德國 PVA 等。
多晶爐供應商：晶盛機電、京運通、精功科技、美國 GT Solar、德國 ALD 等公司。
切磨拋設備供應商包括：上機數控、連城數控、日本小松 NTC、瑞士 Meyer Burger 等公司。
金剛線（切片耗材）供應商：三超新材、岱勒新材、楊凌美暢、東尼電子等公司。
單晶和多晶路線之爭由來已久，近年來市場正在發生變化，單晶的趨勢愈發明顯。
首先，單晶電池具備更高的光電轉換效率。在晶體硅中，單晶硅具有規則的結構，因而光電轉換效率較多晶硅高。2018 年，多晶電池平均轉換效率約為 19.2%，單晶電池平均轉換效率為 21.8%。我們認為，隨著技術的推進，單晶電池轉換效率仍有提升空間，將繼續保持領先優勢。其次，單晶和多晶電池組件每瓦成本差距逐漸縮小。多晶憑藉成本優勢，一度佔據較高市場份額。2017 年前後，隨著單晶連續投料、金剛線切割等技術的發展，單晶和多晶的成本差距越來越小。2017 年年初，單晶組件和多晶組件成本約相差 0.2 元/W，到 2018 年底兩者僅相差 0.06 元/W。單晶 PERC 組件成本略高一些，未來有較大的下降空間。
根據 CPIA 數據，2018 年兩種類型的單晶硅（N 型和 P 型）合計佔比 45%，到 2019 年單晶硅佔比將達 55%，超過多晶硅片，成為市場主導。預計 2025 年，單晶市場份額將提升至 73%。單晶滲透率提升推動國內單晶硅片產能擴張，建議關注國內單晶爐龍頭企業晶盛機電。
2.3 電池片：PERC 電池持續擴張，N 型電池蓄勢待發
電池片環節技術路線較多，根據硅片種類可以分為單晶電池和多晶電池，多晶技術路線主要向黑硅多晶、鑄錠單晶路線發展；單晶根據襯底摻雜元素不同分為 P 型電池和 N 型電池。P 型硅片製作工藝簡單，成本較低，是目前單晶電池主流產品；N 型硅片通常少子壽命較長，電池效率可以更高，但是工藝更加複雜。
在純硅上先摻雜硼（最外層含有 3 個電子），可以得到 P 型硅，在 P 型硅上面擴散磷元素，形成 n+/p 型結構的太陽電池即為 P 型硅片。
在純硅上先摻雜磷（最外層含有 5 個電子），可以得到 N 型硅，向 N 型硅其注入硼元素，形成p+/n 型結構的太陽電池即為 N 型硅片。
傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（Al-BSF），P 型單晶的新型技術包括 PERC 路線，N 型單晶的新型技術路線包括 PERT（可以進一步升級為 TOPCON）、HJT、IBC 等路線。
電池片技術創新的主要動力是追求更高的轉換效率。我們認為，未來 P 型高效電池技術發展路線為：Al-BSF——>PERC 單面——>PERC 雙面。N 型高效電池技術發展路線為：PERT——>TOPCON；HJT——>HBC；IBC——>HBC/TBC。其中，PERC、PERT、HJT 幾種新型技術與傳統的 Al-BSF生產流程類似，屬於漸進式創新，而 IBC 技術製作流程差別較大，屬於革命性創新。
（1）Al-BSF 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）指在 PN 結制備完成後，在硅片的背光面沉積一層鋁膜，製備 P+層的光伏電池。鋁背場的作用有：1）表面鈍化，降低背表面複合速率；2）作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3）作為電極輸出端。
Al-BSF 電池片生產工藝包括制絨清洗、擴散制結、刻蝕、製備減反射膜、印刷電極、燒結及自動分選七道工序，各道工序採用自動化程度較高的生產設備。除此之外，晶體硅太陽能電池生產過程中還涉及其他非關鍵的自動化等設備，如自動化裝卸片機和自動化上下片機、硅片清洗設備等。
Al-BSF 光伏電池片製造環節需要用到六大設備，這些設備均有國內供應商。其中，捷佳偉創是電池片設備商龍頭（核心產品包括制絨清洗設備、擴散設備和 PECVD），邁為股份是絲網印刷設備龍頭，羅伯特科是自動化設備的領先企業。
（2）PERC 電池
Al-BSF（常規鋁背場電池）鋁背層的紅外輻射光只有 60-70%能被反射，產生較多光電損失，因此在光電轉換效率方面具有先天的侷限性。 PERC 技術通過在電池背面附上介質鈍化疊層 （Al2O3+SiNx），產生更多反射光增加額外電流，可以較大程度減少這種光電損失。
PERC，即發射極鈍化和背面接觸（Passivated emitter and rear contact），利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同時增大 P-N 極間的電勢差，降低電子複合，提高效率。PERC 不僅可以做成單面，還可以做成雙面電池。
PERC 工藝主要在常規電池生產工藝中增加了兩道額外工序，一是沉積背面鈍化疊層（增強背面鈍化反射能力），二是背面鈍化層激光開槽（打通鈍化疊層形成電學通路）。PERC 電池不需要另開生產線，在常規電池生產流程中增加兩道工序即可完成升級，需要增加的設備是背部鈍化設備（PECVD）和激光開槽設備。近幾年，PERC 產能快速擴張過程中，PECVD 和激光開槽設備業績彈性最大。PERC 設備基本國產化，PECVD 主要由捷佳偉創、北方華創、豐盛裝備等公司供應，激光開槽設備主要由帝爾激光、大族激光等公司供應。
（3）N-PERT 電池
Al-BSF 和 PERC 採用 P 型硅製造，普遍存在光致衰減（LID，指組件首次暴露在光照下後功率損失的百分比）現象，主要是硼氧複合引起。其次，由於 PERC 電池中常用的摻雜水平較高，因此採用PERC 技術後，LID 的負面效應會增加。N 型電池不存在 LID 現象，同等摻雜情況下，N 型電池光電轉換效率高於 P 型電池。隨著市場對光電轉換效率重視度的提升，N 型電池有望成為未來趨勢。PERT、HJT、IBC 電池均為 N 型電池技術路線。
PERT（鈍化發射極背表面全擴散電池）是一種典型的雙面電池。相比 PERC 電池，PERT 電池採用了 N 型硅作襯底，降低了 LID 現象；其次這種電池的正面和反面均可以接受光照並能產生光電壓和電流，能夠有效提升光電轉換效率。
相比 BSF 生產工藝，N-PERT 電池製造流程區別在於正面擴硼、背面離子注入磷和背面鈍化疊層的製備，需要的設備包括硼擴散爐、離子注入機和板式 PECVD，目前硼擴散爐和板式 PECVD 依賴進口。此外，相比 PERC 工藝，PERT 由於背面鈍化疊層膜為 SiO2+SiNx（PERC 採用了 Al2O3+SiNx，形成了絕緣的介電層），減少了激光開槽工藝。
（4）TOPCON 電池
N-PERT 電池雖然實現了雙面發電，但效率提升有限，與 PERC 電池相比沒有性價比優勢。PERT+TOPCON 電池可以進一步提高轉換效率，有望成為下一代產業化的 N 型高效電池。
TOPCON（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是在電池背面製備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴複合，電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸複合電流，提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCON 技術可以作為 N-PERT 技術的升級版，TOPCON 電池與 PERT 電池生產工藝兼容，主要區別在於背面鈍化疊層鍍膜工藝有所差異，TOPCON 電池背面需要製備隧穿氧化層（硝酸溼法氧化）和多晶硅薄層（PECVD 沉積）的工藝。PERT 產線升級為 TOPCON 產線，效率增幅大，成本增加少。與 PERT 電池設備類似，TOPCON 電池工藝的中硼擴散設備、背面多硅薄層鍍膜設備、磷擴散設備主要依賴進口，捷佳偉創等國內企業正在進入。
（5）HJT 電池
HJT（異質結）電池同樣是 N 型電池，是一種利用晶體硅（c-Si）和非晶體硅（α-Si）薄膜製成的光伏電池。HJT 電池工藝比 PERC 和 PERT 簡單，主要流程包括制絨清洗、生長非晶硅薄膜（CVD沉積硼和磷）、雙面鍍 TCO（透明導電薄膜）、絲網印刷、燒結。
HJT 電池技優勢包括：1）電池結構簡單，工藝流程短。2）電池開壓高。3）HJT 電池工藝一般在200℃以下，對硅底材料要求低；熱能投入少，同時對環境潔淨度要求較低。4）可以雙面發電。5）柔性好，可以製備柔性組件。HJT 電池憑藉非常高的轉換效率（2019 年平均效率達 23%，比 P 型電池高 1%-2%），被給予厚望，但目前 HJT 電池生產設備價格昂貴，投資成本高，降低成本是首要任務。綜合來看，我們認為 HJT 電池具備工藝流程短、轉換效率高等優勢，有望成為下一代主流電池技術，建議關注具備競爭優勢的 HJT 電池設備供應商。
生產 HJT 電池的核心設備包括槽式清洗設備、非晶硅薄膜生長設備 Cat-CVD、PECVD，以及 TCO鍍膜設備的 PVD 和 RPD，核心設備主要依賴進口。2019 年年初，理想萬里暉在某標誌性百兆瓦級HJT 項目的 PECVD 設備國際競標中，戰勝了瑞士 Meyer Burger 和美國的應用材料，成功奪標。這是我國不依賴海外技術第一次在高端板式 PECVD 領域打敗了海外巨頭。
（6）IBC 電池
IBC（交叉背接觸電池技術）指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池將 PN 結、基底與發射區的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，完全消除了前表面柵線的遮光，同時無須考慮前表面減反射結構對電極接觸的影響，為前表面陷光結構和實現更低反射率提供了更大的優化空間和潛力。根據 CPIA 數據，2019 年 IBC 電池轉換效率約為 23.6%，是目前量產轉換效率最高的電池。
IBC 電池的優勢在於開壓高，無柵線遮擋，全背面金屬化，填充高，串阻低。但是 IBC 電池對襯底質量要求高，工藝複雜，成本非常高，目前量產的企業非常少。日本 Kaneka 公司將 HJT 技術和 IBC技術結合創造了更加高效的電池，稱為 HBC（Hetero-junction Back Contact）技術，創造了實驗室最高轉換效率 26.6%的世界紀錄。HBC 電池比 HJT 電池最大的特點是沒有前表面柵線電極，極大降低了柵線對太陽光的遮擋。
IBC 製造工藝與 BSF、PERC、N-PERT、TOPCON、HJT 等流程完全不同，是全面的創新。具體流程包括：1.化學拋光去損傷；2.BBr3 管式擴散；3.幹氧生長掩膜；4.絲網印刷、局部 BSF 開孔；5.POCL3 管式擴散；6.制絨；7.雙面鈍化；8.絲網印刷、局部接觸開孔；9.絲網印刷-金屬化。IBC電池技術目前主要停留在實驗室階段，量產企業非常少，相關設備公司正在積極研發。
根據 CPIA 數據，2019 年 PERC、PERT+TOPCON、HJT、IBC 電池轉換效率分別為 22.1%、22.0%、23.0%、23.6%。N 型電池轉換效率更高，有望被更多客戶認可。
根據 CPIA 數據，2018 年，我國 BSF 電池市場佔比為 60%，PERC 佔比為 33.5%，是最主流的兩類電池。由於高效電池受追捧，傳統 BSF 市場份額將逐步萎縮。考慮到成本優勢，PERC 率先推廣，CPIA 預計 2018-2021 年，市場份額佔比分別為 33.5%、50.6%、55.7%、60.8%。N 型電池包括PERT、HJT、N-PERT 技術等蓄勢待發，市場份額有望持續提高。建議關注 PERC 電池的核心設備供應商捷佳偉創、帝爾激光、邁為股份，同時關注積極佈局 N 型電池設備的捷佳偉創和理想萬里暉等公司。
2.4 組件：MBB、半片、疊片技術多點開花
組件加工指將一片片光伏電池片封裝，使其能夠在戶外惡劣的環境下運行。光伏組件封裝工藝包括六大步驟：電池片檢測、焊接和串焊、組件層疊、組件層壓、安裝邊框和接線盒、成品測試。其中核心工藝包括串焊、層疊、層壓和檢測，需要的核心設備包括串焊機、疊壓設備、層壓機、功率測試設備。
目前國內主要的太陽能電池組件設備商包括金辰股份、奧特維、先導智能、蘇州晟成、蘇州宏瑞達、博碩光電等公司，海外公司包括瑞士 Meyer Burger 公司、德國 Schmid 公司、美國 Spire 公司等。光伏組件的技術更新路線主要是為了降低製造成本，其中主要是用於製作柵線的銀漿成本；其次是減少對受光區的遮擋；此外，還可以通過降低柵線電流進而降低電阻損耗，進而提高光電轉換效率。組件市場主要技術路線包括多主柵電池、半片或疊瓦電池。
（1）多主柵組件
多主柵（MBB）技術通過增加電池片上的主柵數量（降低主柵寬度，從而降低銀漿使用量）；降低對受光區的遮擋，提升受光面積；並使電池片上的電阻、電流分佈更加均勻，從而降低阻抗損失。傳統組件為 5 條主柵，MBB 一般指擁有 7 條以上的主柵線，市場主流為 12 條主柵。根據 CPIA 數據，同樣 60 片電池片的組件，MBB 組件功率可以提高 2-3W。
2018 年 5 主柵市場佔比 85.0%，4 主柵佔比 8.8%，MBB 佔比僅為 3.8%。CPIA 預計到 2021 年，MBB、5 主柵、4 主柵佔比分別為 53.3%、33.3%、0%，MBB 將超過 5 主柵，成為市場佔比最大的光伏電池種類。
MBB 技術要求主柵寬度更窄，提高了對多主柵串焊機的要求。常規 5 主柵電池的主柵寬度為 1mm，MBB 電池的主柵可窄至 0.1mm、焊盤寬度只有約 0.4mm，焊帶寬度大幅減小，焊帶數量大幅增加，焊帶的形狀也由扁平狀變為圓柱狀，從而對串焊機的焊接能力、精度和穩定性提出了更高要求。
（2）半片組件
減小單片電池面積，降低電流，進而降低內部損耗同樣可以提高組件功率。半片組件和疊瓦組件是兩種解決方案。
全片組件指將標準規格電池片（156mm✖156mm 或 125mm✖125mm）進行串焊層壓組裝得到的組件，半片電池組件指將標準規格電池片切分為兩個半片電池片（156mm✖78mm），然後進行焊接層壓組裝得到的組件。半片電池組件每根主柵的電流降低為原來的 1/2，內部損耗降低為原來的 1/4，進而提升組件功率，半片組件相較於傳統組件可以提升 5-10W。半片組件工藝流程增加了激光劃片的需求。
（3）疊片組件
疊片（疊瓦）電池是將一塊標準規格的電池片切割成 4-5 塊，採用一種全新的排版方式製作而成的組件。疊片組件採用整體無主柵設計，通過一種類似導電膠的方式將電池片連接成串，省去了焊帶焊接，減少了遮光面積，減少了內部損耗，比半片電池組件更有效的提高組件功率。疊片電池工藝將增加激光劃片機及和疊片機需求。
半片和疊片組件市場份額將快速提升。2018 年全片電池片的組件佔據了絕大部分市場份額，但相比2017 年降低了 7 個百分點至 91.7%。由於半片和疊片功率損失更小，未來市場份額將快速提升。CPIA 預計到 2021 年，全片、半片和疊片組件的市佔率分別為 51.3%、35.0%、13.8%。
MBB、半片或疊片組件滲透率的提升將帶動激光劃片機、串焊設備（多主柵串焊機、疊瓦機等）的需求增長。
我國激光劃片機生產企業包括帝爾激光、奧特維等公司。常規串焊機和多主柵串焊機主要生產企業包括先導智能、奧特維和寧夏小牛等。積極佈局疊片機的企業包括邁為股份、奧特維、金辰股份、沃特維、光遠股份和先導智能。
我們認為，隨著半片和疊片組件滲透率的提升，激光劃片機、多主柵串焊機、疊片機設備商業績有望持續向上，建議關注邁為股份、帝爾激光、金辰股份和先導智能，同時關注科創板擬上市公司奧特維。
三、 高效電池產能擴張，設備公司業績景氣向上
3.1 高效電池產能持續擴張
（1）多晶硅
由於我國是全球最大的光伏生產國，我國光伏產業鏈各環節產能仍在持續擴張。根據智匯光伏數據，2019 年我國新增多晶硅產能 20 萬噸左右，其中江蘇中能、新特能源、通威、東方有望擴張較多。
（2）硅片
2019 年我國硅片環節約有 36GW 的擴產，大部分為單晶硅片的擴產。預計到 2019 年底，全國單、多晶硅片的總產能約為 185GW。單晶硅片產能的擴張將為單晶硅片生產企業，尤其是單晶爐企業帶來直接機會。建議關注晶盛機電等公司。
（3）電池片
根據智匯光伏數據，2019 年我國電池片將有 50GW 的擴產，以單晶 PERC 為主，其中通威、愛旭、潤陽、蘇民新能源、展宇分別擴產 8GW、3.8GW、9GW、3GW、2GW。預計到 2019 年底，全國單晶、多晶電池片的總產能約為 170GW，其中約 100GW 為單晶 PERC 電池片產能。
近幾年仍是 PERC 電池技術的爆發之年，相關設備商受益明顯。PERT、HJT 有望成為下一代電池片主流技術，板式 PECVD、硼擴散爐等設備供應商有望把握新技術推廣運用的潮流，公司業績獲得爆發性增長。建議關注捷佳偉創、帝爾激光、理想萬里暉等公司。
（4）組件
預計到 2019 年底，國內的組件產能將達到 150GW，同比增加約 20GW。組件市場產能較為分散，競爭激烈，預計 2019 年年產能小於 5GW 的企業佔比達 35%。我們認為，組件領域新技術 MBB、半片和疊瓦技術的推廣運用，將帶來串焊機和疊片機等設備的機遇，建議關注邁為股份、金辰股份、先導智能和奧特維。
3.2 光伏設備市場穩健增長，技術創新誕生結構性機會
光伏設備的需求主要來自各環節企業產能的擴張。這些企業之所以願意擴張產能，是因為下游客戶有需求，光伏產品最終的下游需求體現為光伏裝機量。
2018 年全球光伏裝機量 110GW，同比增長 35%，CPIA 樂觀預計 2025 年新增裝機量將超過 200GW。2018 年我國光伏裝機量 44GW，約佔全球市場 40%，CPIA 樂觀預計 2025 年我國新增裝機量將達80GW。
根據 CPIA 數據，2018 年全球光伏設備市場規模達 48 億美元，同比增長 7.62%。其中，硅料及硅片生產設備：電池片設備：組件設備=1：2：1，因此 2018 年全球硅料及硅片生產設備、電池片設備、組件設備市場規模分別為 12 億美元、24 億美元、12 億美元。我們認為，近幾年光伏設備市場將出現結構性機會，新技術的運用帶來高效產能的擴張，相關設備商業績有望景氣向上。
近幾年，PERC快速擴張帶動對應的設備市場爆發增長。根據智匯光伏數據，2016-2018年全球PERC產能分別為 15GW、35GW、75GW，預計 2019 年產能將達到 134GW。按照每 GW 的 PERC 產線需要設備投資為 3.75 億元（2017 年數據，假設每年下滑 5%），則 2017-2019 年 PERC 設備市場規模分別為 75 億元、143 億元、200 億元。
根據隆基股份公告，PERC 產線設備投資中，背鈍化設備、自動化設備、絲網印刷設備、管式 PECVD以及制絨設備佔比較高，分別為 22%、22%、12%、9%、7%。據此我們測算 2019 年 PERC 新增產能帶動的背鈍化設備、自動化設備、絲網印刷設備、管式 PECVD 以及制絨設備市場需求分別為43 億元、43 億元、23 億元、18 億元、13 億元。
3.3 相關設備公司業績迎來景氣向上週期
晶盛機電（300316）——硅片設備龍頭企業
晶盛機電是國內硅片設備龍頭，主營產品包括全自動單晶生長爐、多晶硅鑄錠爐、區熔硅單晶爐、單晶硅滾圓機、單晶硅截斷機、全自動硅片拋光機、雙面研磨機、單晶硅棒切磨複合加工一體機等，是國內晶硅生長爐（單晶爐和多晶爐）龍頭公司。公司客戶包括除隆基之外所有的單晶和多晶硅片廠商，如中環、晶科、晶澳等硅片龍頭公司。2016-2018 年公司營收分別為 10.91/19.49/25.36 億，複合增長率為 52%。歸母淨利潤分別為 2.04/3.87/5.82 億，複合增長率為 69%。公司紮根光伏硅片生長爐領域，有望受益於本輪單晶硅片滲透率提升機遇。此外，公司正積極佈局半導體硅片生長爐，已經獲得有研、錦州神功半導體等客戶的訂單。
捷佳偉創（300724）——光伏電池片設備龍頭
捷佳偉創是太陽能電池片龍頭，主要產品包括 PECVD 設備、擴散爐、制絨設備、刻蝕設備、清洗設備、自動化配套設備等。公司客戶包括天合集團、阿特斯陽光、晶科能源、臺灣茂迪等一線光伏企業。2016-2018 年公司營收分別為 8.31/12.43/14.93 億，複合增長率為 34%。歸母淨利潤分別為1.18/2.54/3.06 億，複合增長率為 61%。公司是光伏電池片設備龍頭，憑藉領先的 PECVD 設備，有望受益於近幾年 PERC 電池產能擴張週期。此外，公司積極研發 N 型電池片設備（制絨清洗和TCO 設備等），長期業績值得看好。
帝爾激光（300776）——PERC 激光設備領軍者
帝爾激光主營業務為光伏行業的精密激光設備商領軍者，主要產品為 PERC 激光消融設備，客戶包括晶科能源、天合光能、隆基股份、阿特斯、晶澳太陽能、東方日升等。2016-2018 年，公司實現收入 0.77/1.65/3.65 億，複合增速為 118%；實現歸母淨利潤分別為 0.30/0.67/1.68 億，複合增速為137%。光伏電池激光加工設備行業進入壁壘較高、發展歷程較短，公司的競爭對手包括德國羅芬、德國 InnoLas Solutions、美國應用材料等。按照 2017 年公司發貨設備測算，公司 2017 年 PERC激光消融設備全球市佔率接近 76%，處於領先地位。公司業績有望跟隨本輪 PERC 產能擴張週期持續增長。
邁為股份（300751）——光伏絲網印刷設備龍頭
邁為股份主營業務為太陽能電池絲網印刷生產線成套設備。客戶包括阿特斯、晶科、隆基、天津中環、通威、天合等。2016-2018 年分別實現了 3.45/4.76/7.88 億的營業收入，複合增速為 51%，2016-2018 年歸母淨利潤為 1.07/1.31/1.71 億，複合增速 26%。在絲網印刷生產線領域，公司主要競爭對手是 Baccini 和東莞科隆威。2017 年公司市場佔有率已經超過 72%，是國內絲網印刷設備龍頭。此外，公司 2018 年獲得 2.3 億元光伏激光設備訂單和 8600 萬元疊瓦設備訂單。公司積極佈局長短期技術路線，未來業績有保障。
奧特維（科創板擬上市公司）——光伏組件設備優秀代表
奧特維主營光伏設備和鋰電設備，其中光伏設備產品包括常規串焊機、多主柵串焊機、硅片分選機、激光劃片機等。公司客戶包括全球知名的光伏組件商，如晶科能源、晶澳太陽能、隆基綠能、天合光能、阿特斯、協鑫集成、東方日升、越南光伏等。2016-2018 年公司收入 4.40/5.66/5.86 億，複合增速 15%，歸母淨利潤分別為-1.05/0.28/0.51 億。公司是國內串焊機設備龍頭，正積極佈局疊片機，有望受益於 MBB、半片和疊片組件產能擴張的機遇。
四、 投資建議（略）
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（報告來源：平安證券；分析師：胡小禹/吳文成）