2022年光伏行业TOPCon专题报告.docx

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1、2022年光伏行业TOPCon专题报告1、TOPCOn电池：新一代电池片主流技术，迎产业化新机遇TOPCon即隧穿氧化层钝化接触电池(TUnne1.OxidePassivatedContact):由德国Frauhofer太阳能研究所于2013年首次提出。主流TOPCon电池采用N型硅片，首先在电池背面制备一层1-2nn的超薄氧化层，随后在氧化层上沉积一层多晶硅层，之后经过退火结晶加强钝化效果。原理：TOPCOn电池核心结构由电池背面的超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层组成，二者共同形成钝化接触结构。超薄氧化层使多子电子隧穿进入多晶硅层的同时，可阻挡少子的空穴复合，进而使电子在多晶硅层横向传输被金属收

2、集，极大降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流，从而提升了电池效率。1.1.核心优势：效率高、投资性价比高、发电性能优异TOPCon具有转换效率高、与现有PERC产线可兼容、电池参数性能优异等优势，当前PERC提效面临瓶颈、HJT投资回报周期/成本下降仍需时间优化的背景，TOPCon是当下最具有发展空间的光伏电池技术之一。优点一：光电转换效率高，提效潜力大1)PERC电池转换效率已接近理论极限，提效空间有限。当前PERC电池平均量产效率为23.2%,理论转换效率极限为24.5%,量产效率已逼近其效率的理论极限，导致PERC电池效率很难再有大幅度提升。2)TOPCon电池提效潜力

3、巨大。TOPCon电池目前量产效率在24.5%-25%左右，实验室效率最高达到26.1%（由晶科能源于2022年实现）。据权威测试机构德国哈梅林太阳能研究所（ISFH）测算，TOPCon理论极限效率为28.7%,高于HJT的理论极限效率27.5%,未来量产效率仍然有很大提升空间。3）TOPCon电池提效路径清晰。目前TOPCon量产效率与28.7%的理论极限效率相比仍有很大的优化空间,提效路径更为清晰明确。光伏电池提效方法主要有光学性能提升（如栅线变细、材料吸光性能优化）和电学性能改善（如钝化提升）两大类方法，以晶科能源为例，其效率优化路径以金属栅线宽度优化、金属复合提升、背面吸光优化、钝化优

4、化、金属接触优化、硅片品质提升等几方面为主。优点二：ToPCon可基于PERC产线进行升级，单GW设备投资额低于HJTTOPCon与PERC产线具有兼容性，可基于PERC产线进行改造升级。相比PERC增加或替换的主要设备为硼扩散、用于隧穿氧化层及多晶硅层制备的设备（1.PCVD.PECVD）,其余环节基本与PERC产线兼容。目前新建PERC产线的设备投资额为1.2T.5亿元/GW,新建TOPCon产线设备投资额为1.8-2.3亿元/GW,新建HJT产线设备投资额为4亿元/GW。从PERC升级至TOPCon则设备投资额为0.6-0.8亿元/GW,能有效降低设备投资成本。优点三：TOPCON电池参

5、数性能优异，可提升全周期发电量1）高双面率：TOPCon双面率可达80%+,PERC为70%左右。大基地项目由于地域辽阔，地面反射率较高（通常可达30%）,因此在大基地项目中使用具备高双面率的N型组件发电增益更为明显。根据晶科能源计算，在标准工况及平均地面反射率条件下，传统PERC组件因双面率带来的发电增益约为9.45%,而N型组件因双面率带来的发电增益约为11.48%02)低衰减率：N型电池硅片基底掺磷，无硼-氧对形成复合中心对电子捕获的损失，几乎无光致衰减。TOPCon组件首年衰减率约1%(PERC约2%),首年后年均衰减率约0.4%(PERC约0.45%)。相较于传统PERC组件，N型组

6、件功率质保可达30年，并保证30年后输出功率不低于原始输出功率的87.40%o3)低温度系数：根据晶科能源发布的产品白皮书，P型组件的温度系数为-0.35%C,N型TOPCon组件优化温度系数至-0.30%C,在高温环境下发电量尤为突出。1.2.市场端：TOPCOn溢价初显，下游厂商加速扩产溢价端：主要由BOS成本摊薄+低衰减带来的发电量的提升形成。据PVInfoIink报价(截至2022年10月)，目前TOPCon(M10/G12)电池当前价格约在1.417.45元/W,较传统PERC(M10/G12)电池(1.33-1.34元/W)高出7分1毛2/W的溢价，较成本端的上升已初具性价比。1)

7、BOS成本摊薄带来的溢价约0.03元/W:BOS成本指除了光伏组件以外的系统成本，主要由逆变器、支架、电缆等机电设备与安装成本、建筑工程、项目建设等部分构成。TOPCon效率提升使得单位面积对应的瓦数提升，从而单瓦对应面积的BOS得到摊薄，支架、安装、直流电缆、发电场建筑工程、项目建设用地费等均有不同程度节约，BOS成本比PERC减少约0.03元2）低衰减率带来的发电量的提升形成的溢价：与PERC相比，TOPCon具有低衰减率的优势，TOPCon组件首年衰减率约1%（PERC约2%）,首年后年均衰减率约0.4%（PERC约0.45%）o我们测算在假设TOPCon和PERC组件具有相同功率的背景

8、下，按照全生命周期25年发电，TOPCon组件全生命周期发电量较PERC提升6%以上。成本端：主要包括硅成本和非硅成本。目前TOPCon成本比PERC高约0.06元/W：主要来自银浆耗量及设备折旧。1）银耗：PERC电池单片银浆耗量70mg,而TOPCon电池单片银浆耗量约120mg,目前市场上银浆约5500元kg,TOPCon银浆成本高0.04元/W;2）设备投资带来的折旧：相较于PERC,TOPCon单GW投资额增加约5000-7000万元，按照6年折旧周期，对应成本增加0.01元/W。3）硅片成本已基本打平：以中环9月公布的182硅片报价（P型150um182硅片7.62元/片，N型13

9、0Um182硅片7.97元/片）测算，在PERC23%效率对比TOPCon24.5%效率的基准下，N型较P型硅成本已基本打平。硅片、银浆、折旧分别占TOPCon成本约80%、7%、3%,三者合计构成了TOPCon成本的90%o要使TOPCon的经济性进一步凸显，需要改进技术方法，促使成本不断下降。促使TOPCon进一步降本，将主要围绕硅片减薄、银浆耗量、设备折旧、提升效率4方面进行：1）硅片：向大尺寸和薄片化方向发展。通过增大硅片尺寸，可摊薄各个环节的固定成本；通过降低硅片厚度，可减少硅料损耗。目前PERC和TOPCon电池所用硅片厚度在150-155m左右，硅片成本可通过进一步薄片化来降低。

10、2）银浆：和PERC类似，TOPCOn采用高温银浆，但单片耗量在12Omg左右，高于PERC、低于HJT,未来随着多主栅技术的成熟、背面用银铝浆等材料替代使用、及电镀铜等方式，将推动银浆成本进一步下滑。3）设备折旧：目前TOPCon单GW设备投资额在1.8-2.3亿元左右，未来随着设备效率提升以及核心零部件国产化，设备价格有望下降，从而设备投资带来的折旧额仍有下降空间。4）提升转换效率：目前主流TOPCon电池效率在24.525%之间，未来仍有较大提升空间。提效路径包括：金属栅线宽度优化、金属复合提升、背面吸光优化、钝化优化、金属接触优化、硅片品质等。1.3.产业化进程：行业扩产规划超300G

11、W,TOPCOn最高效率突破26%扩产端：行业TOPCon扩产规划超300GW,预计2022年投产超80GWo截至2022年Q3,行业已有近40GWN型TOPCon电池实现投产，目前晶科、天合、中来、晶澳、通威、钧达、一道、润阳、上机等厂商均有不同规模的投入计划，我们预计2022年TOPCon电池扩产有望超过80GW,2023-2025年迎来高峰期、年均扩产规模有望超200GWo效率端：2022年10月14日，晶科发布公告，其自主研发的182N型高效单晶硅电池（ToPCOn）转化效率经中国计量科学院第三方测试认证，全面积电池转化效率达到26.1%,再次创造了182及以上尺寸大面积N型单晶钝化接

12、触（TOPCon）电池转化效率新的纪录。证明了TOPCon电池的发展潜力，打开产业化的天花板。2、TOPCon设备：多技术并存，预计2023年市场空间359亿元2.1.技术路径：1.PCVD占据主流，PECVD有望成为新方向TOPCon电池的制备工序包括清洗制绒、正面硼扩散、BSG去除和背面刻蚀、氧化层钝化接触制备、正面氧化铝沉积、正背面氮化硅沉积、丝网印刷、烧结和测试分选，约12步左右。从技术路径角度：1.PCVD方式为目前量产的主流工艺，预计PECVD路线有望成为未来新方向。其中，氧化层钝接结构制备为TOPCon在PERC的基础上增加的主要工序，也是TOPCon的核心工序，工艺路线大致分为

13、三种：1）路线一：1.PCVD本征+磷扩，全称为低压力化学气相沉积法，利用1.PCVD设备通过热氧化方式生长氧化硅层并沉积多晶硅，然后在多晶硅中掺入磷制成PN结，形成钝化接触结构。这一技术路线出现时间最早，工艺成熟度高，具有成膜质量高、产能高等优势，但存在绕镀问题，且沉积时使用的石英管需进行清洗维护和定期更换，耗材成本较高。1.PCVD法是目前TOPCon厂商选择的主流路线,拉普拉斯等国内主流设备厂商已实现该设备的产业化，晶科能源已实现满产的16GWTOPCon电池均为1.P-PO1.Y路线。2）路线二：PECVD原位掺杂，全称为等离子体增强化学气相沉积法，原理为借助微波或射频等含有薄膜组成原

14、子的气体在局部形成等离子体，利用等离子体的强化学活性在基片表面沉积出薄膜。按实现方式不同，可分为管式PECVD.板式（线式流程）PECVD和集群式PECVDo相较于1.PCVD,PECVD可实现成本的大幅下降，具有绕镀轻微，成品率高；成膜速度快，掺杂效率高；采用低温工艺，附产物少；无石英管，耗材成本低等优势，但存在成膜厚度均匀性差、膜层致密度不高、易爆膜等问题。PECVD路线出现时间较晚但发展迅速，目前捷佳伟创、红太阳、金辰股份、理想万里晖等国内设备厂商已布局该路线。3）路线三：PVD原位掺杂，即物理气相沉积法，其原理为利用PVD设备，在真空条件下用物理方法（采用溅射镀膜），使材料沉积在衬底表

15、面。PVD可实现原位掺杂，不存在绕镀问题，且不同尺寸兼容性好，有利于薄片化，但设备投资较高，工艺出现时间较短，有待进一步成熟，目前布局PVD路线的设备厂商主要有江苏杰太等。总体来看，1.PCVD工艺路线成熟度最高，为目前TOPCon电池制备的主流工艺，未来随着PECVD技术不断完善，工艺稳定性不断提升，PECVD有望因其更低成本而逐渐成为主流。1.PCVD出现时间最早，发展最为成熟，成膜质量高、产能高，但存在较为严重的绕镀问题，且石英管等耗材成本较高。PECVD绕镀问题轻微，无需使用石英管因而耗材成本低，但目前成膜均匀性不稳定、成膜致密度不高，后续有望受益于技术迭代成为主流技术。PVD不存在绕

16、镀问题，但设备投资额高，成膜质量不稳定，工艺路线有待进一步成熟。2. 2.市场空间：预计2023年达359亿元，行业市值空间达1078亿元设备端：相较传统PERC设备，核心设备的改变/增量包括：磷扩改为硼扩（扩散炉+激光SE设备）、增加隧穿层+PoIy层制备（1.PCVD/PECVD/PEA1.D等），同时去除了激光开槽工艺的需要。单GW设备投资额较传统PERC电池（121.5亿/GW）增加60008000万左右。市场空间：我们对TOPCOn设备市场空间进行测算，假设：1）全球电池片产量：从2021年的198GW增长至2025年的679GW,CAGR=36%,产能利用率为60%,电池片产能从330GW增长至1132GW。（注：2021年电池片产量为198GW,yoy21%,产能利用率为60%）;2）TOPCon电池在行业渗透率：从2021年的3%提升至2025年的65%;3）设备投资额：从2021年的2.2亿，以570%左右年降