2022年中国光伏行业系列研究：HJT光伏电池研究报告

市场研读| 2022/12 中国：光伏系列 摘要 HJT光伏电池行业简介 HJT(Heterojunctionwith intrinsic Thin-layer)即本征薄膜异质结电池，是一种由非晶硅和晶体硅两种半导体材料形成的混合型太阳能电池技术。 HJT即本征薄膜异质结电池，是一种由非晶硅和晶体硅两种半导体材料形成的混合型太阳能电池技术；2021年，HJT光伏电池的量产平均转换效率为24.2%。HJT光伏电池因其具备更高的光电转换效率、更高的双面率、更优异的温度系数、更易实现硅片薄片化、生产工序数量更少、稳定性更好等优势而备受市场关注。HJT光伏电池生产成本约为1.255元/W，PERC光伏电池的生产成本约为1.165元/W，HJT约高出PERC7.7%，其主要成本增量构成为生产设备折旧、银浆消耗及靶材成本。HJT光伏电池的核心生产步骤有清洗制绒、非晶硅沉淀、TCO薄膜沉积以及电极金属化，其中，非晶硅薄膜沉淀与TCO薄膜沉积是主要环节，其设备价值占比合计超过70%HJT光伏电池行业产业链 HJT电池采用双面对称结构，中间为N型晶体硅。 电池正面依次沉积P型非晶硅薄膜和本征富氢非晶硅薄膜，形成P-N结。电池背面依次沉积N型非晶硅薄膜和本征富氢非晶硅膜，形成背表面场由于非晶硅薄膜导电性较差，电池表面两侧各沉积了一层透明导电氧化物膜(TCO)进行导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极。凭借N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化，可以减少载流子复合，提升少子寿命，增大开路电压，提高电池转化效率。相较于TOPCon等其他光伏电池技术，HJT具有在实际量产中能够达成更高的转换效率、生产工序更短、与钙钛矿适配性更高的优势，预计会成为未来数年主流的光伏电池技术路线之一。至2027年，预计HJT光伏电池新增装机规模将达34.0GW，2021至2027复合年化增长率达92.9%。 HJT光伏电池的上游主要有硅片、靶材、银浆以及电池生产设备，其中硅片是最主要的成本构成部分，目前生产设备投资较高；中游主要为光伏电池生产企业；下游主要是光伏组件企业。硅片成本的改善将从原料成本、固定成本及变动成本三大组成部分为切入点，硅片降本是未来光伏电池行业最主要的攻克方向之一。2021年，HJT光伏电池平均量产银浆耗量为190mg/片，鉴于低温银浆的成本较高，银浆的降本成本各企业亟待解决问题。目前，银包铜技术备受市场关注，诸多企业亦已进行研发及布局。非晶硅薄膜沉积与TCO薄膜沉积是HJT核心生产环节中的关键步骤，主要PECVD与PVD厂商有钧石能源、理想万里晖、迈为股份、梅耶博格、捷佳伟创等 名词解释 ITO靶材：氧化铟锡(英文全称为Indium Tin Oxide，简称“ITO”)，由氧化铟和氧化锡粉末按照一定比例 混合后，经过一系列的生产工艺加工成型，再高温烧结形成的黑灰色陶瓷半导体材料 TCO膜：透明导电膜（TCO）玻璃不仅具有导电性，同时具有透光性，具有广泛的应用前景。透明导电 膜玻璃分为三种：ZnO基TCO薄膜、多元TCO薄膜、高迁移率TCO薄膜 LID衰减：LID全称为光致衰减(Light Induced Degradation)，通常我们所说的光衰是指硼氧复合体光衰 （BO-LID），BO-LLID也是被认为是晶体硅电池初始光衰的主要因素，一般发生在p型掺硼硅片制作的 电池产品中，但在近年来研究发现，P型掺镓硅片也有BO-LID现象 PID衰减：2005年美国SunPower公司首次发现并提出PID效应，指组件长期在高电压工作，在盖板玻璃、 封装材料、边框之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致 填充因子、短路电流、开路电压降低，使组件性能低于设计标准，但此衰减是可逆的。 LETID衰减：热辅助光诱导衰减”（LightelevatedTemperatureInduceDegradation，LeTID），LeTID 现象会随着环境温度的升高而加强，与传统LID现象的特性有所不同。 CTM：通常我们使用组件输出功率与电池片功率总和的百分比(Cell To Module简称CTM值)表示组件功 率损失的程度，CTM值越高表示组件封装功率损失的程度越小 HJT即本征薄膜异质结电池，是一种由非晶硅和晶体硅两种半导体材料形成的混合型太阳能电池技术；2021年，HJT光伏电池的量产平均转换效率为24.2% HJT光伏电池因其具备更高的光电转换效率、更高的双面率、更优异的温度系数、更易实现硅片薄片化、生产工序数量更少、稳定性更好等优势而备受市场关注 HJT光伏电池的核心生产步骤有清洗制绒、非晶硅沉淀、TCO薄膜沉积以及电极金属化，其中，非晶硅薄膜沉淀与TCO薄膜沉积是主要环节，其设备价值占比合计超过70% HJT光伏电池生产成本约为1.255元/W，PERC光伏电池的生产成本约为1.165元/W，HJT约高出PERC7.7%，其主要成本增量构成为生产设备折旧、银浆消耗及靶材成本 HJT具有在实际量产中能够达成更高的转换效率、生产工序更短、与钙钛矿适配性更高的优势，至2027年，预计HJT光伏电池新增装机规模将达34.0GW，2021至2027复合年化增长率达92.9% 中国HJT光伏电池行业综述——定义及简介 HJT即本征薄膜异质结电池，是一种由非晶硅和晶体硅两种半导体材料形成的混合型太阳能电池技术；2021年，HJT光伏电池的量产平均转换效率为24.2% HJT光伏电池的定义及简介 22.00% 2022年11月，隆基绿能HJT光伏电池刷新硅基光伏电池光电转换效率记录，达26.81%，且隆基绿能称此次是采用可量产设备、技术与全硅片大面积创造。近年来，HJT光伏电池以其出色的光电转换效率与优异的特性引起众多企业关注，仅2022年一年内HJT光伏电池记录被多次刷新，部分新晋光伏电池企业布局HJT光伏电池赛道以期抢跑占领市场形成弯道超车。随着PERC光伏电池效率逼近其理论极限，以HJT、TOPCon为代表的N型光伏电池即将走入市场化的前夕 HJT量产平均转换效率，2019-2025E 2021年，HJT光伏电池的量产平均转换效率为24.2%，部分企业能够达到更高的转换效率，如东方日升HJT光伏电池的平均转换效率为25.2%，金刚光伏的吴江产线平均转换效率大于25% 25.3% 26.0% 25.0% 24.6% 24.2% 23.8% 24.0% 23.0% 22.0% 20.0% 预计未来随着双面微晶等工艺的普及，HJT光伏电池行业的平均量产转换效率将迅速突破25% 2019 2020 2021 2022E2023E 2025E HJT光伏电池结构与定义 HJT(HeterojunctionwithintrinsicThin-layer)即本征薄膜异质结电池，是一种由非晶硅和晶体硅两种半导体材料形成的混合型太阳能电池技术。HJT电池采用双面对称结构，中间为N型晶体硅。电池正面依次沉积P型非晶硅薄膜和本征富氢非晶硅薄膜，形成P-N结。电池背面依次沉积N型非晶硅薄膜和本征富氢非晶硅膜，形成背表面场由于非晶硅薄膜导电性较差，电池表面两侧各沉积了一层透明导电氧化物膜(TCO)进行导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极。凭借N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化，可以减少载流子复合，提升少子寿命，增大开路电压，提高电池转化效率 中国HJT光伏电池行业综述——参数特征对比 HJT光伏电池因其具备更高的光电转换效率、更高的双面率、更优异的温度系数、更易实现硅片薄片化、生产工序数量更少、稳定性更好等优势而备受市场关注 HJT与PERC各类参数对比 2021年，PERC光伏电池市占率约91.2%，HJT光伏电池仅约为1%，但HJT光伏电池因其具备更高的光电转换效率、更高的双面率、更优异的温度系数、更易实现硅片薄片化、生产工序数量更少、稳定性更好而备受市场关注，被认为是未来的主流光伏电池技术之一。目前，众多光伏领军企业已布局研发如通威、隆基绿能，部分新晋光伏电池企业及规模相对较小的光伏企业已进行布局产线生产，以期借助光伏电池技术换代阶段取得先发优势，实现弯道超车 对比项目量产效率极限效率技术成熟度工艺温度 现有产线兼容性双面率温度系数良品率 PERC 22.5%-23.5%24.5%非常成熟高温工艺-约70%-0.38%/℃97%-98%约95.4约170>50μs 0.4- 1.1Ω/cm 9-12 91.2% 1.5亿元/GW 0.94 0.18-0.22 HJT 24.2%27.5% 技术爬坡中<200℃不兼容90-93%-0.25%/℃98%约190约150>1ms 1.0-7.0 4（子工序较多）约1% 3.5-4亿元/GW 1.26 约0.4元/W无约1.5%90% 生产情况 银浆耗量（mg/片）硅片厚度（μm）硅片少子寿命硅片电阻率主要工序数量2021年市场份额设备投资 电池成本（元/W）非硅成本（元/W）LID、PID、LETID衰减首年衰减十年后剩余提效路径目前问题 市场情况 成本 存在LID、PID、LETID衰减2%-5%80% 衰减 接近极限，提效路径不清晰提效困难 微晶、钙钛矿叠层技术不成熟、成本较高 产业化 代表性企业 通威股份、隆基绿能等 爱康科技、东方日升等 中国HJT光伏电池行业综述——HJT电池成本测算 HJT光伏电池生产成本约为1.255元/W，PERC光伏电池的生产成本约为1.165元/W，HJT约高出PERC7.7%，其主要成本增量构成为生产设备折旧、银浆消耗及靶材成本 HJT与PERC成本测算对比 HJT及PERC成本测算对比 以M6型号为例，对HJT及PERC光伏电池进行成本测算，HJT光伏电池生产成本约为1.255元/W，PERC光伏电池的生产成本约为1.165元/W，HJT约高出PERC7.7%，其主要成本增量构成为生产设备折旧、银浆消耗及靶材成本，未来HJT的降本方向将依然集中于此 生产设备降本：HJT光伏电池的生产设备约3.5亿元/GW，相较于PERC光伏电池的1.5亿元/GW投资额具有较大的降本空间，预计未来随着硬件结构设计及参数指标的优化、国产化替代、单台设备产能增加、HJT产线放量建设投产等因素，HJT光伏电池的初始投资成本将有望降至3亿元以下 银浆降本：银浆是HJT光伏电池重要的非硅成本之一，其低温银浆价格较为昂贵且其双面性需要更多的银浆进行印刷，预计未来随着银浆耗量的降低、银粉国产化替代以及银包铜技术的发展，银浆成本亦将逐步呈现下降趋势 靶材降本：低铟化及无铟化技术是未来HJT光伏电池靶材的重要发展趋势 中国HJT光伏电池行业综述——HJT电池生产 HJT光伏电池的核心生产步骤有清洗制绒、非晶硅沉淀、TCO薄膜沉积以及电极金属化，其中，非晶硅薄膜沉淀与TCO薄膜沉积是主要环节，其设备价值占比合计超过70% HJT光伏电池生产流程及技术路径 HJT光伏电池的核心生产步骤有清洗制绒、非晶硅薄膜沉淀、TCO薄膜沉积以及电极金属化，其中，非晶硅沉淀与TCO薄膜沉积是主要环节，其设备价值占比合计超过70%。非晶硅沉淀目前主流技术为PECVD，主要设备厂商有迈为股份、钧石能源与理想万里晖；TCO薄膜沉积环节的主流技术为PVD技术，主要设备厂商有迈为股份、钧石能源与、理想万里晖与捷佳伟创 HJT光伏电池生产流程 核心流程简介 预清洗：硅片置于氢氧化钠中 硅片切割 作用：在硅片表面形成金字塔形状，达到陷光的目的 链式清洗 制绒：硅片置入制绒液，控制温度 链式吸杂 漂洗、酸洗 设备价值占比 HJT光伏电池制备核心流程 入光面钝化层沉积 清洗制绒 堆叠掺杂硼的P型层 8% 作用：形成P-N结 背光面钝化层沉积 非晶硅薄膜沉积 PECVD沉积非晶硅薄膜 Cat-CVD沉积非晶硅