2019年异质结太阳能电池设备深度报告：异质结电池工艺及设备介绍、异质结电池性价比测算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PERC电池设备：在铝背场电池设备的基础上新增两类设备：一是沉积背面钝化叠层的设备； 二是激光开槽形成背接触的设备。
图表9：铝背场及PERC设备构成（标红为PERC设备）
来源：捷佳伟创、帝尔激光、中泰证券研究所
8
光伏电池片技术梳理
2wenku.baidu.comPERC电池VS铝背场电池：设备投资及竞争格局
图表10：铝背场及PERC设备投资及竞争格局
自动分选机
合计
印制正负电极 形成欧姆接触 电池片分档
7000
迈为股份、科隆威、捷佳伟创 Applied Materials（美国）旗下
（即将推出）
的Baccini
25000(ALD+PECVD) 24000(管式PECVD二合一)
来源：各公司官网、中泰证券研究所
9
光伏电池片技术梳理 3 PERC之后的技术迭代：PERC+及HIT
图表3：N 型半导体与 P 型半导体
来源：光伏混子说
4
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
P-N结：当P型半导体和N型半导体紧密接触在一起时，交界面会形成一个P-N结，P-N结是一 个稳态的电场（内建电场），能够阻碍电子和空穴的移动。光伏电池的基本结构就是一个大面 积的P-N结。
延伸思考：提高转换效率的方式（制绒减少光损失，镀膜增加少数载流子寿命）；P型电池 片和N型电池片的对比（多空穴与多电子的优势）。
图表11：光伏电池片技术迭代方向
来源：光伏材料与技术国家重点实验室、中泰证券研究所 10
光伏电池片技术梳理
3 PERC之后的技术迭代：PERC+的几种类型
PERC+工艺：PERC能够基于新的工艺和技术改进提升光电转换效率，新的工艺能够与老 的产线兼容。主要包括SE、双面、N-PERT、TOPCon等。
图表1：本征半导体的结构图
图表2：价电子受激发后形成电子和空穴
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
3
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
自由电子和空穴都被称为载流子，本征硅中载流子数目极少，其导电性能很差。因此，实 际应用的半导体是在纯硅中加入微量的杂质元素后的材料。
掺杂在纯硅中的杂质有两种：一是掺入五价磷元素取代硅原子。二是掺入三价硼元素取代 硅原子。掺杂后的部分称为N型半导体和P型半导体，其中N型半导体掺磷，多电子，少空穴；P 型半导体掺硼，多空穴，少电子。
背面镀氧化铝及氮化硅，进一步钝 化，提高开路电压。
5000 4000
捷佳伟创、东莞讯立、理想能 源、微导 捷佳伟创
SolayTec（美国） CT（德国）
6 背面开槽 激光开槽设备
激光开槽，打通电极
1000
帝尔激光、迈为股份 罗芬、innolas、3d-micromac
7 丝印 8 烧结 9 分选
丝网印刷机 烧结炉
目前电池片技术的迭代体现在两个方面：一是在PERC的基础上进行持续的工艺改进，我们 称之为“2.5代”技术，这类技术升级的优势是能够实现与原有产线的良好兼容，更容易实现产 业化。二是对PERC工艺进行了颠覆的HIT电池，我们称之为“3代”技术，这类技术的优势是光 电转换效率高，代表行业下一代技术的发展方向
（48所）、北方华创
国）
2000
捷佳伟创、苏州聚晶
Schmid（德国）、Rena（德 国）
4 正面镀膜
PECVD
正面镀氮化硅钝化，提高开路电压
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 （48所）、北方华创
Roth & RauAG（德国，梅耶博 格收购）、Tempress（荷兰）
、CT（德国）
5
背面镀膜 1、ALD+PECVD 2、管式PECVD二合一
PERC电池原理： Passivated Emitter and Rear Cell，即钝化发射极及背面电池。相较 于铝背场，PERC电池进行了背面的工艺升级，采取了氧化铝+氮化硅的背钝化叠层结构，实现进 一步的钝化。
图表6：铝背场电池结构
图表7：PERC电池结构
来源：ISFH
来源：ISFH
6
光伏电池片技术梳理
工艺序号 工艺环节
设备名称
1 制绒清洗 制绒清洗设备
设备作用 制绒以降低反射率
单GW投资额（万元） 2000
国内公司
捷佳伟创、上海思恩、张家港 超声
上海釜川、北方华创
国外公司
2 扩散 3 刻蚀
扩散炉 刻蚀设备
形成PN结，产生发射极 边缘刻蚀，避免短路
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 Tempress（荷兰）、CT（德
2 PERC电池VS铝背场电池：工艺介绍
铝背场电池工艺：①清洗制绒；②扩散制结；③边缘刻蚀和去磷硅破璃； ④沉积钝化层 和减反射层；⑤-⑥丝网印刷及烧结；⑦自动分选工序。 PERC电池工艺：在铝背场电池工艺基础上，新增两道工艺：①背面沉积AI2O3和SiNx :H。 ②激光开槽形成背接触。
图表8：铝背场及PERC工艺构成（标红为PERC工艺）
来源：ISFH、中泰证券研究所
7
光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：设备介绍
铝背场电池设备：铝背场电池片设备主要包括8类，根据前述工艺分别对应制绒清洗设备、 扩散炉、刻蚀设备、PECVD、丝网印刷设备、烧结炉、自动分选机；以及应用于整体制造过程 中的自动化设备，包括自动化装卸片机和上下片机等。
图表4：图说P-N结的构成
图表5：图说光生伏特效应
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
5
光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：原理介绍
铝背场电池原理：铝背场（Al-BSF）电池是指在晶硅光伏电池P-N结制备完成后，通过在硅 片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，从而形成铝背场。其既可以减少少数载流子在背面复合 的概率，同时也可以作为背面的金属电极，因此能够提升光伏电池的转换效率。
2019年异质结太阳能电池设备深度报告
目录
一、光伏电池片技术梳理 二、异质结电池工艺及设备介绍 三、异质结电池性价比测算 四、行业投资策略
2
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
光伏发电需要两个要素：（1）自由电子;（2）电子能够定向移动
自由电子如何生成:完全纯净的、具有晶体结构的硅，称为本征硅，硅原子之间形成共价键， 共价键中的两个电子，称为价电子。价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣 脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正 电）。
图表9：铝背场及PERC设备构成（标红为PERC设备）
来源：捷佳伟创、帝尔激光、中泰证券研究所
8
光伏电池片技术梳理
2wenku.baidu.comPERC电池VS铝背场电池：设备投资及竞争格局
图表10：铝背场及PERC设备投资及竞争格局
自动分选机
合计
印制正负电极 形成欧姆接触 电池片分档
7000
迈为股份、科隆威、捷佳伟创 Applied Materials（美国）旗下
（即将推出）
的Baccini
25000(ALD+PECVD) 24000(管式PECVD二合一)
来源：各公司官网、中泰证券研究所
9
光伏电池片技术梳理 3 PERC之后的技术迭代：PERC+及HIT
图表3：N 型半导体与 P 型半导体
来源：光伏混子说
4
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
P-N结：当P型半导体和N型半导体紧密接触在一起时，交界面会形成一个P-N结，P-N结是一 个稳态的电场（内建电场），能够阻碍电子和空穴的移动。光伏电池的基本结构就是一个大面 积的P-N结。
延伸思考：提高转换效率的方式（制绒减少光损失，镀膜增加少数载流子寿命）；P型电池 片和N型电池片的对比（多空穴与多电子的优势）。
图表11：光伏电池片技术迭代方向
来源：光伏材料与技术国家重点实验室、中泰证券研究所 10
光伏电池片技术梳理
3 PERC之后的技术迭代：PERC+的几种类型
PERC+工艺：PERC能够基于新的工艺和技术改进提升光电转换效率，新的工艺能够与老 的产线兼容。主要包括SE、双面、N-PERT、TOPCon等。
图表1：本征半导体的结构图
图表2：价电子受激发后形成电子和空穴
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
3
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
自由电子和空穴都被称为载流子，本征硅中载流子数目极少，其导电性能很差。因此，实 际应用的半导体是在纯硅中加入微量的杂质元素后的材料。
掺杂在纯硅中的杂质有两种：一是掺入五价磷元素取代硅原子。二是掺入三价硼元素取代 硅原子。掺杂后的部分称为N型半导体和P型半导体，其中N型半导体掺磷，多电子，少空穴；P 型半导体掺硼，多空穴，少电子。
背面镀氧化铝及氮化硅，进一步钝 化，提高开路电压。
5000 4000
捷佳伟创、东莞讯立、理想能 源、微导 捷佳伟创
SolayTec（美国） CT（德国）
6 背面开槽 激光开槽设备
激光开槽，打通电极
1000
帝尔激光、迈为股份 罗芬、innolas、3d-micromac
7 丝印 8 烧结 9 分选
丝网印刷机 烧结炉
目前电池片技术的迭代体现在两个方面：一是在PERC的基础上进行持续的工艺改进，我们 称之为“2.5代”技术，这类技术升级的优势是能够实现与原有产线的良好兼容，更容易实现产 业化。二是对PERC工艺进行了颠覆的HIT电池，我们称之为“3代”技术，这类技术的优势是光 电转换效率高，代表行业下一代技术的发展方向
（48所）、北方华创
国）
2000
捷佳伟创、苏州聚晶
Schmid（德国）、Rena（德 国）
4 正面镀膜
PECVD
正面镀氮化硅钝化，提高开路电压
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 （48所）、北方华创
Roth & RauAG（德国，梅耶博 格收购）、Tempress（荷兰）
、CT（德国）
5
背面镀膜 1、ALD+PECVD 2、管式PECVD二合一
PERC电池原理： Passivated Emitter and Rear Cell，即钝化发射极及背面电池。相较 于铝背场，PERC电池进行了背面的工艺升级，采取了氧化铝+氮化硅的背钝化叠层结构，实现进 一步的钝化。
图表6：铝背场电池结构
图表7：PERC电池结构
来源：ISFH
来源：ISFH
6
光伏电池片技术梳理
工艺序号 工艺环节
设备名称
1 制绒清洗 制绒清洗设备
设备作用 制绒以降低反射率
单GW投资额（万元） 2000
国内公司
捷佳伟创、上海思恩、张家港 超声
上海釜川、北方华创
国外公司
2 扩散 3 刻蚀
扩散炉 刻蚀设备
形成PN结，产生发射极 边缘刻蚀，避免短路
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 Tempress（荷兰）、CT（德
2 PERC电池VS铝背场电池：工艺介绍
铝背场电池工艺：①清洗制绒；②扩散制结；③边缘刻蚀和去磷硅破璃； ④沉积钝化层 和减反射层；⑤-⑥丝网印刷及烧结；⑦自动分选工序。 PERC电池工艺：在铝背场电池工艺基础上，新增两道工艺：①背面沉积AI2O3和SiNx :H。 ②激光开槽形成背接触。
图表8：铝背场及PERC工艺构成（标红为PERC工艺）
来源：ISFH、中泰证券研究所
7
光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：设备介绍
铝背场电池设备：铝背场电池片设备主要包括8类，根据前述工艺分别对应制绒清洗设备、 扩散炉、刻蚀设备、PECVD、丝网印刷设备、烧结炉、自动分选机；以及应用于整体制造过程 中的自动化设备，包括自动化装卸片机和上下片机等。
图表4：图说P-N结的构成
图表5：图说光生伏特效应
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
5
光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：原理介绍
铝背场电池原理：铝背场（Al-BSF）电池是指在晶硅光伏电池P-N结制备完成后，通过在硅 片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，从而形成铝背场。其既可以减少少数载流子在背面复合 的概率，同时也可以作为背面的金属电极，因此能够提升光伏电池的转换效率。
2019年异质结太阳能电池设备深度报告
目录
一、光伏电池片技术梳理 二、异质结电池工艺及设备介绍 三、异质结电池性价比测算 四、行业投资策略
2
光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
光伏发电需要两个要素：（1）自由电子;（2）电子能够定向移动
自由电子如何生成:完全纯净的、具有晶体结构的硅，称为本征硅，硅原子之间形成共价键， 共价键中的两个电子，称为价电子。价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣 脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正 电）。