2021年光伏裝置行業深度研究報告（附下載）

行研君說

導語

光伏發電的基本原理是利用半導體的光生伏特效應（Photovoltaic Effect），在太陽能電池內部PN 結上形成電位差，從而將太陽能轉換為電能，因此光伏電池是決定光伏發電效率的核心器件。

1 光伏框架

光伏原理

光伏發電的基本原理是利用半導體的光生伏特效應（Photovoltaic Effect），在太陽能電池內部PN 結上形成電位差，從而將太陽能轉換為電能，因此光伏電池是決定光伏發電效率的核心器件。光伏電池中的最核心部分是PN接面，在P型（摻硼）矽片和N型（摻磷）矽片的交介面形成。P型半導體摻雜元素為硼，空穴作為多數載流子（多子）主要參與導電，電子是少數載流子（少子）；N型半導體摻雜元素為磷，電子作為多子主要參與導電，空穴是少子。

由於半導體內載流子濃度的差異，在PN接面會形成一個由N指向P的內電場。當太陽光照射在半導體表面，PN接面附近的電子吸收能量變為移動的自由電子，同時在原來的位置形成空穴。自由電子受到內電場的作用會向N區漂移，同時對應空穴向P區漂移。當連線電池正負極形成閉合迴路時，自由電子受到內電場的力從N區經過導線向P區移動，在外電路產生電流。

2 電池生產工藝流程及裝置

2。1 從矽料到矽片工藝流程及裝置

從單、多晶工藝流程圖可以看出，單、多晶光伏發電系統的成本主要差異集中在單多晶矽片的加工流程上。

多晶矽片首先需要在多晶爐裡形成矽鑄錠，之後通常使用砂漿切割形成多晶矽片；而單晶矽片的形成需要在多晶矽的基礎上進行進一步加工，在單晶爐裡形成單晶拉棒，在經過金剛線切割形成單晶矽片。

2。2 光伏電池片介紹

P 型電池原材料為P型矽片（摻雜硼），型電池原材料為N型矽片（摻雜磷）。P型電池主要是BSF電池和PERC電池。N型電池目前投入比較多的主流技術為HJT電池和TOPCon電池。P型電池傳統單晶和多晶電池主要技術路線為鋁背場技術（AI-BSF），目前主流的P型單晶電池技術為PERC電池技術，該技術製造工藝簡單、成本低，疊加SE（選擇性發射技術）提升電池轉換效率。

N型電池，隨著P型電池逐漸接近其轉換效率極限，N型將成為下一代電池技術的發展方向。N型電池具有轉換效率高、雙面率高、溫度係數低無光衰弱光效應好載流子壽命更長等優點，主要製備技術包括 PERT、TOPCon、IBC、HJT等。

2。3 元件介紹—結構、作用及工序流程

元件：具有內部聯接及封裝的、能單獨提供直流電輸出的最小不可分割的太陽電池組合裝置稱為太陽電池元件。

光伏元件作為光伏系統中最為基礎的組成部分，其質量嚴重影響到光伏系統的工作年限。只有封裝可靠，才能使電池受到更少的外界影響，體現其自身價值。太陽能元件主要有電池片、互聯條、匯流條、鋼化玻璃、EVA、背板、鋁合金、矽膠、接線盒這九大核心組成部分。

光伏元件生產製造過程主要是將單片光伏電池片進行串聯和並聯連線後嚴密封裝，以保護電池片表面電極和互聯線等不受到腐蝕，另外封裝也避免了電池片的碎裂，所以光伏電池元件生產過程其實就是元件的封裝過程，因此元件線又叫封裝線。

3 行業趨勢及市場規模

3。1 光伏新增裝機逐年攀升，產業鏈各環節持續向好

能源轉型提供廣闊市場，光伏發電逐漸佔據主流。當前，全球能源體系正加快向低碳化轉型，可再生能源規模化利用與常規能源的清潔低碳化將是能源發展的基本趨勢，加快發展可再生能源已成為全球能源轉型的主流方向。

3。2 矽片、電池片和元件市場變化趨勢

矽片朝大尺寸方向發展：M2市場份額會逐步下降；M6市場份額會逐步下降，但下降速度低於 M2；M10和M12未來一段時間會佔據主流

矽片薄片化趨勢：2020 年，多晶矽片平均厚度為180μm ，P型單晶矽片平均厚度在175μm左右，N型矽片平均厚度為168μm；矽片尺寸越大，薄片化速度或減緩。

切割線母線直徑變化趨勢：2020年，金剛線母線直徑為48-57μm，用於單晶矽片的金剛線母線直徑降幅較大，且呈不斷下降趨勢；用於多晶矽片的金剛線母線直徑大於單晶矽片，用於多晶矽片的金剛線母線直徑降幅趨緩。

4 工藝變化對裝置的影響

4。1 矽片尺寸對裝置的影響

大尺寸趨勢已成為行業共識，隨著相關研究越來越深入、製程越來越精益、差異化越來越明顯，未來市場會對裝置製造商提出更多、更高的要求。後續的技術進步主要圍繞拉晶、加工裝置的最佳化升級，對於企業而言被不同技術路線替代可能性較低，具有大規模投資基礎。

矽片端：當前主流單晶爐熱屏內徑在270mm左右，M12矽片外徑達到295mm，需要投資新的長晶裝置，大尺寸矽片薄片化過程中碎片率更高，切片機也需要更換。且為了減少成本，單爐投料量也在不多增加；

電池片端：擴散、沉積工藝在密封管道中進行，相應尺寸需要擴大，同時制絨、鍍膜等環節均勻度要求更高，裝置需要改進或換新；

元件端：層壓機和串焊機也要更長和更寬。此外，這些裝置的採用也在推動流程的自動化。

4。2 電池片技術迭代對裝置影響

前文其實已經有過論述，電池片工藝改變對裝置的影響是顯而易見的。PERC只需要在原有BSF基礎上增添裝置，TOPCon也只需要在PERC基礎上增添裝置。而HJT工序較少，需要更換部分全新的裝置，且投資額較大。

PERC主要是增加了PECVD/ALD裝置。ALD鍍膜均勻性優於PECVD。目前ALD裝置在新增PERC產能中佔比越來越高，2018年已經超過60%。目前業內PERC電池技術加入熱氧化工藝，並最佳化刻蝕、擴散匹配效率提升至21。7%。PECVD方法區別於其他CVD方法的特點在於等離子體中含有大量高能量的電子，可以提供化學氣相沉積過程所需的啟用能。

4。3 元件技術升級對裝置的影響—半片技術

使用鐳射切割法沿著垂直於電池主柵線的方向將標準規格電池片切成相同的兩個半片電池片後進行焊接串聯，從而可將透過每根主柵的電流降低為原來的1/2，內部損耗降低為整片電池的1/4，進而提升組件功率。半片技術疊加在常規多晶元件上可以提升5~6W的功率；同樣的技術疊加在單晶PERC元件上就可以帶來8W以上的功率提升。

半片元件優勢：降低發熱，減少溫度損失；減少遮擋損失；提高封裝效率。

與其他新技術相比，半片技術最成熟、最容易實現快速規模化量產，因此對串焊機的數量需求增長將會更加顯著。

5 重點企業分析

5。1 邁為股份：HJT整線裝置龍頭，募資擴產貢獻業績

公司成立於2010年，主營產品為太陽能電池絲網印刷生產線成套裝置，包括核心裝置全自動太陽能電池絲網印刷機和自動上片機、紅外線乾燥爐等生產線配套裝置。公司首次實現了國產太陽能電池絲網印刷裝置在二次印刷領域的突破，提升了電池片的轉換效率，改變了我國太陽能電池絲網印刷裝置主要依賴進口的局面。公司擬募集資金不超過28。12億元，募投異質結太陽能電池片裝置產業化專案，投產後公司將具備每年提供40條異質結太陽能電池片整線裝置的能力，預計達產後每年可實現銷售收入60億元。公司是HJT整線裝置國產化的領軍者，與隆基股份、通威、晶澳等光伏行業巨頭建立了長期合作關係。

5。2 捷佳偉創：電池片核心裝置供應商，多維度佈局高效電池片

公司成立於2007年，是國內領先的晶體矽太陽能電池生產裝置製造商，產品包括幹法類裝置（擴散爐、PECVD裝置）、溼法類裝置（制絨清洗裝置、刻蝕裝置）以及自動化裝置五大類，同時公司在絲網印刷、燒結、分選領域也進行了技術儲備，是目前少有的儲備有PERC+/TOPCon/HJT等多種先進技術的電池片裝置公司。公司HJT電池整線裝置從制絨到絲網印刷機自動化裝置國產化已量產，正進行產業化推廣應用，同時，公司適用於大尺寸矽片的TOPCon電池工藝裝置也進入產業化推廣應用，並積極推進半導體、光電領域裝置的研發和應用。公司與下游龍頭企業合作緊密，主要服務於阿特斯、天合光能、隆基股份、晶科能源等大型光伏電池生產企業。

5。3 奧特維：串焊機龍頭，切入矽片&電池片全領域佈局

公司目前主要業務涉及光伏裝置、鋰電裝置及半導體裝置。光伏裝置領域以串焊機、鐳射劃片機等元件裝置為主，2020年推出了超高速、大尺寸多主柵串焊機，憑藉領先的技術水平進一步鞏固串焊機領域龍頭地位。一方面，公司縱向業務延伸，矽片端佈局矽片分選機和單晶爐，電池端佈局制絨、光注入和燒結退火一體爐等裝置。另一方面，公司積極進行橫向業務擴充套件，鋰電裝置主要是軟包和圓柱模組和 PACK 線、圓柱電芯外觀檢測裝置，半導體鍵合機裝置已經進入客戶試用驗證期。

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