光伏行业新技术系列：XBC电池专题，“效率+美观”双轮驱动，XBC加速户用市场商业模式变革

“效率+美观”双轮驱动，XBC加速户用市场商业模式变革 光伏新技术系列：XBC电池专题 证券研究报告 太平洋证券研究院新能源团队 首席刘强执业资格证书登记编号：S1190522080001 研究助理梁必果一般证券业务登记编号：S1190122110002研究助理钟欣材一般证券业务登记编号：S11901220900072023年8月10日 报告摘要 1、从1到10，XBC量产加速中，效率领先有望成为主流技术之一 XBC技术凭借独特的电池片结构，保持领先的效率。隆基绿能的HPBC、爱旭股份ABC产能率先落地，Maxeon计划加大IBC产能建设，受益的标的：爱旭股份、隆基绿能、TCL中环等。钧达股份、日托光伏、永和智控等企业也投身于XBC的量产中来，相关企业有望持续进化。凭借独特的结构与工艺升级潜力，XBC技术有望逐步成为主流技术之一。 2、XBC技术独家性打造护城河，XBC产品有望享受“美观+效率”分布式市场溢价 IBC结构作为一种平台型结构，能与多种路线结合，兼具正面无遮挡与钝化层优化的优势，效率持续领先于同时代其他晶硅技术路线。与领先效率对应的是独家的技术，在N型转型加速过程中，XBC技术的独家性有望成为相关企业的护城河。相关企业通过独特的XBC技术打造差异化的产品，充分享受“美观+效率”带来的分布式（尤其是户用）市场溢价。 3、XBC企业提供全面系统性解决方案，远期成长空间较大 国内外户用市场商业模式差距较大，XBC企业有望凭借领先的产品力+配套服务加速市场变革。国内，随着户用光伏补贴退坡，XBC产品效率优势将更为凸显。海外市场，随着绿色转型不断持续，客户对系统化解决方案的需求有望凸显。 4、优质产品是核心发力点，重视XBC产研两端龙头 爱旭股份打造极致效率的ABC产品，随着各个市场渠道的开拓以及产能的投放，营收与盈利有望持续高增；钧达股份XBC中试线已经部署，2023年有望推出电池片样品，有望从电池片端推动XBC市占率提升，通过技术创新实现营收与盈利高增。5、风险提示 技术升级不及预期，新增装机增速不及预期，行业竞争加剧。 目录 Contents 1 叉指背接触结构效率优势凸显，XBC产业化进程加速 2 以“美观+效率”打造产品力，XBC有望享受高溢价 3 优质产品加速户用光伏商业模式变革，系统解决方案打开市场空间 4 技术+产品是核心发力点，重视企业综合实力的提升 5 风险提示 1.1 IBC为叉指式背接触太阳电池，正面有效降低光学损失 IBC电池为叉指式背接触太阳电池，其电池结构特点为正面沉积钝化和反射膜、无金属栅线，消除了正面金属电极结构带来的光学损失；背表面的PN结和金属接触以叉指式排列。 IBC电池结构一般以N型硅片为基底/衬底，前表面是n+的前场区FSF，背表面为叉指状排列的p+发射极diffusion和n+发射极diffusion，电池的正背面的钝化层均采用SiNx/SiO2叠层膜，电池的正负两极金属接触在电池背面呈叉指状排列。 图：交叉指式背接触太阳电池 图：正面有效降低光学损失 资料来源：《IBC太阳电池技术的研究进展》、太平洋研究院整理资料来源：《高效率n型Si太阳电池技术现状及发展趋势》、太平洋研究院整理 1.1 IBC为叉指式背接触太阳电池，正面有效降低光学损失 IBC电池消除了传统太阳电池中栅线电极的遮光损失。IBC硅太阳电池的金属电极位于电池片背面，正负极呈指交叉状排列。由于其器件结构的特殊性，电池前表面的光生载流子必须扩散到背表面的p-n结才能形成有效的光电流。因此材料中少数载流子的扩散长度要比器件厚度大，并且电荷的表面复合速率要非常低。为提高其转化效率，IBC太阳电池的硅基体一般选用高质量的n型单晶硅材料，并对其前表面进行制绒处理和钝化。对于电池的背面，优化的重点在于减小接触电阻、提高电荷的收集效率。 图：背面栅线以叉指式分布 资料来源:《为什么p-IBC会大有作为》沈文忠教授著、太平洋研究院整理 1.2 IBC作为平台型技术，多种分支路线并存 IBC技术最早可追溯到由Schwartz和Lammert于1975年提出的背接触式光伏电池概念，1985年，Swanson教授创立SunPower，专注研发IBC电池。Sunpwer持续引领IBC研发及产业化。2020年8月27日，公司成功拆分为Sunpwer和Maxeon，电池片组件的研发生产由Maxeon负责。传统上，IBC技术形成三大分支化路线，a）以SunPower为代表的经典IBC电池 工艺；b）以ISFH为代表的POLO－IBC工艺；c）以KANEKA为代表的HBC（IBC与HJT技术结合）电池工艺。 图：Sunpower、ISFH、KANEKA引领IBC效率提升图：IBC作为平台型技术，能与多种技术构成XBC技术 资料来源:《Back-contactstructuresforoptoelectronicdevices:Applicationsandperspectives》（Yang,Z.,etal.，2020）、太平洋研究院整理 1.2 POLO-IBC：ISFH的POLO-IBC路线，基于P型硅片制备的高效率路线 1）对P型硅片抛光；2）在掩膜下，借助PECVD形成载流子隧穿层，沉积n型非晶硅层，最后退火；3）形成正面与背面的氧化铝和氮化硅钝化层；4）激光开槽；5）银与铝浆料进行丝网印刷。 2018年，此路线实验室效率突破26.1%。 图：ISFH的POLO-IBC路线，基于P型硅基制备 资料来源:ISFH、太平洋研究院整理 1.2 P型IBC：将Perc工艺路线与IBC结构结合起来，有望以低成本实现技术升级 图:某种基于Perc工艺路线的丝网印刷P型IBC P型IBC工艺将Perc技术、TOPCon技术以及IBC理念等优势相结合，使 得P型IBC具有以下升级优势： 1）正面无遮挡，有效实现增效；2）无硼扩；3）金属化与Perc相似； 4）多晶硅钝化在背面，寄生光吸收降低；5）与Perc电池现有产线兼容性较高。 资料来源:《为什么p-IBC会大有作为》沈文忠教授著、太平洋研究院整理 1.2 N型TBC：隧穿氧化层增加载流子选择性，结合无金属栅线遮挡实现效率提升 图:一种N型TBC太阳能电池及其制备方法 TBC指在BC结构基础上，在多晶硅硅基底之间沉积一层隧穿氧化层，从而增加载流子选择性，降低少数载流子的复合，提升电池的开路电压。 TBC电池片结合了TOPCon与IBC结构的优点，通过隧穿氧化层实现效率提升， 同时正面无金属栅线遮挡，提升电池的电流密度，实现转化效率的提升。 图:Maxeon提出的某种采用隧穿氧化层的N型IBC电池片结构 资料来源:《一种N型TBC太阳能电池及其制备方法》正泰新能科技有限公司专利、Maxeon投资者交流会、太平洋研究院整理 1.2 ABC：首创光伏全无银金属涂布技术，打造极致效率产品 爱旭股份首创光伏全无银金属涂布技术，打造极致效率产品，其中激光设备、PECVD设备、涂布机设备等较为核心。 激光设备用于激光光刻，使用ps绿光对硅片背面除背场以外的区域SiNx进行光刻处理，实现周期性的图形化。PECVD用于薄膜沉积，通过PECVD工艺在清洁的硅片表面沉积SiNx、氧化硅薄膜。 爱旭股份采购光伏涂布机作为无银金属化生产环节的核心设备，在光伏领域使用涂布技术进行太阳能电池的生产属行业首创。 图：激光光刻原理示意图 图：SiNx薄膜沉积工序原理图 图：爱旭股份ABC电池片工艺流程图（部分涉密流程公司未予展示） 激光光刻 银浆印刷、烧结 SiNx薄膜沉积 SiNx薄膜沉积 AlOx薄膜沉积 a-Si薄膜沉积 激光光刻 光刻后清洗 磷扩散 激光光刻 刻蚀 SiNx薄膜沉积 a-Si薄膜沉积 制绒 PECVD工艺 PECVD工艺 管式PECVD设备 PECVD工艺 注：部分涉密流程公司未予展示 ALD设备 PECVD工艺 1.2 N型HBC：结合HJT与IBC优势实现高效率，却也受限于两者各自工艺难点 图:一种背面钝化接触结构的HBC太阳能电池及其制备方法 Kaneka的HBC高转化效率的原因是： 1）采用氢化非晶硅(a-Si:H)作为双面钝化层，在背面形成局部的a-Si/c-Si异质结结构，基于高质量的非晶硅钝化，获得高Voc。 2）采用了IBC电池结构，前表面无遮光损失和减少了 电阻损失，从而拥有较高的Jsc。 结合HJT、IBC优势的情况下，HBC能够实现较高的效率，却也受限于各自工艺难点，各家企业基于工艺难点纷纷研发出更为简洁有效、更适合量产的方法（如左图所示）。 资料来源：普乐新能源《一种背面钝化接触结构的HBC太阳能电池及其制备方法》、《普乐科技POPSOLAR》公众号、太平洋研究院整理 1.3 XBC产业化进程加速，产能正加速释放 随着技术迭代节奏加快、产研不断突破，XBC产业化进程将在2023年开始持续加速。从产业化角度看，XBC目前最大的特点就 是差异化较强，凸显光伏制造业的Know-how，是N型技术中最具有差异化的路线。 国内爱旭股份、隆基绿能引领XBC产能扩张，打造了极具差异化的产品。隆基绿能采用的高性价比的HPBC、HPDC技术，也是扩建XBC产能最快、最大的企业，推出了Hi-Mo6这一代极具差异化的产品；爱旭股份采用极致效率的ABC技术，打造了黑洞、白洞等领先产品。 图:XBC产业化进程加速，从中试线到量产端资本投入持续增加 公司名称 技术路线 已有产能(GW) 规划/在建产能(GW) 备注 maxeon IBC 1 0.5 新建0.5GW产能或将主要生产Maxeon7 隆基绿能 HPBC、HPDC 34 泰州4GW与西咸29GW在2023年全面投产 爱旭股份 ABC 10 25 珠海10GW产能在2023年Q3满产 国电投黄河水电 N型IBC 0.2 黄河水电N型IBC产能于2019年完成建设 日托光伏 MBC 0.5 2023年Q4有望落地0.5GW电池片、组件产能 普乐科技（永和智控） LD-BC 有望在泰兴基地二期项目开始量产 钧达股份 TBC 中试线已搭建，2023年有望推出样品 天合光能 IBC 有中试线研究并在2023年SNEC展上推出产品 横店东磁 P型BC 有中试线，产线数据持续提升中 金石能源 HBC SNEC展推出效率24.2%的组件，中试线电池片效率已突破27% 资料来源:公司官网、公司公众号、北极星太阳能光伏网、太平洋研究院整理 目录 Contents 1 叉指背接触结构效率优势凸显，XBC产业化进程加速 2 以“美观+效率”打造产品力，XBC有望享受高溢价 3 优质产品加速户用光伏商业模式变革，系统解决方案打开市场空间 4 技术+产品是核心发力点，重视企业综合实力的提升 5 风险提示 2.1 XBC产品“颜值”与“实力”并存，无栅线提升组件美观度 受益于电池片正面无栅线，XBC组件正面栅线更少，纯黑组件美观程度再上一台阶。同样美观程度下，XBC产品能凭借更高的效率实现更高的发电量，充分利用有限的户用屋顶面积。通过调研组件企业、海外安装商和部分媒体，海外户用市场较为关注产品的美观度。 图:同为纯黑产品，BC类产品更加美观（右侧为Maxeon产品实例图） 资料来源:Maxeon官网、太平洋研究院整理 2.1 XBC产品有望有效降低热斑问题带来的风险 XBC产品在反向电压情况下表现更好，有效降低热斑问题带来的风险。传统组件遇遮挡时，被遮挡电池片会成为“负载”，温度明显高于其他电池片，极端情况下会造成安全问题，传统组件较为依赖旁路二极管应对热斑问题。 XBC产品有望通过独特的正面无栅线以及各家对于结构的持续完善，有效降低热斑问题带来的风险。 图:传统组件遇遮挡时，被遮挡电池会成为负载，温度上升产生热斑效应 图:Maxeon7代产品在反向电压情况下温度未见明显异常 资料来源:太阳能杂志公众号、Maxeo