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 一、TOPCon 繼往開來，技術路線多樣化

TOPCon技術是德國Fraunhofer太陽能(9.960, -0.07, -0.70%)研究所2013年在第28屆歐洲PVSEC光伏大 會上首次提出的一種新型鈍化接觸太陽能電池。TOPCon電池在結構上與PERC電池 的區(qū)別在于背面增加了超薄隧穿氧化層和多晶硅層，二者形成鈍化接觸結構，為硅 片背面提供了良好的界面鈍化。


隨著TOPCon技術的持續(xù)推進，其競爭力逐步顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

第一，轉換效率較高，潛力較大。PERC目前的量產轉換效率在23%左右，轉換效率 的提升空間已然有限，TOPCon目前的量產轉換效率在24.0-24.5%左右，理論最高 轉換效率在28.7%，與HJT（異質結）電池28.5%的轉換效率較為接近，而HJT電池 的量產轉換效率目前也在24.0-24.5%左右，兩者較為接近。

第二，與存量PERC兼容度高，能夠繼承PERC時代的技術積累與大部分設備。與現(xiàn) 有 PERC 生 產 工 序 相 比 ， TOPCon 主 要 增 加 硼 擴 散 和 隧 穿 層 沉 積 的 LPCVD/PECVD/PVD等設備；同時，近兩年新建大尺寸PERC產線一般預留了 TOPCon的升級空間，一些廠商也專門推出了針對存量產線改造的設備，諸如捷佳偉 創(chuàng)推出了三合一設備，并與潤陽簽訂了5GW存量產線改造的合同。

TOPCon技術可以延長現(xiàn)有產線的生命周期，節(jié)約資本開支。根據(jù)英利能源的數(shù)據(jù)， 新建PERC產線的設備投資額為1.2-1.7億元/GW，新建TOPCon產線設備投資額為2- 2.5億元/GW，新建HJT產線設備投資額為4-4.5億元/GW。而若從PERC升級至 TOPCon則設備投資額為0.5-0.7億元/GW，能有效降低投資成本；此外，從行業(yè)平均 的電池成本來看，TOPCon的單W成本比PERC高0.1元/W左右，而個別TOPCon先 進產能的單W成本已經(jīng)與PERC相當接近，HJT的單W成本比PERC高約0.2-0.3元/W， 先進產能的單W成本差距可以做到0.2元/W左右。


第三，性價比具有一定優(yōu)勢。TOPCon較高的轉換效率使得電池單瓦及單位面積發(fā) 電量有所提升，能夠有效的降低BOS成本。晶科能源(12.730, 0.23, 1.84%)N型TOPCon組件效率較現(xiàn)有產 品進一步提升，最新N型TOPCon組件Tiger Neo效率達到22.2%，功率達到620W， 天合和中來均推出了700W的組件。

同時，TOPCon電池具備良好的弱光效應，延遲組件日發(fā)電時長，有效降低LCOE。根據(jù)中來公眾號發(fā)布的數(shù)據(jù)，考慮25年全生命周期的維度，與PERC組件相比， TOPCon組件首年衰減低1%，BOS成本低3.9%，LCOE低6.6%，發(fā)電增益高6.3%，經(jīng)第三方檢測機構TUV北德在不同反射率的地面條件下的實證發(fā)電測試發(fā)現(xiàn)， TOPCon組件最高可以得到30%的發(fā)電增益，若控制LCOE不變（$0.1066），與主 流PERC組件對比，TOPCon組件比PERC有2.8美分/每瓦的價格優(yōu)勢。

TOPCon技術方案多樣，LPCVD較為成熟，PECVD、PVD、PEALD等各顯身手， 電池片環(huán)節(jié)的專有技術有望增多，競爭格局有望優(yōu)化。從結構方面來看，TOPCon結 構分為兩層：第一層為超薄氧化硅隧穿層，厚度1-2nm，可以通過熱氧、化學腐蝕方 式形成。



第二層是摻雜多晶硅層，可以由LPCVD、PECVD、PVD等方法制備，主要技術路線 分為磷擴摻雜、離子注入摻雜、原位摻雜，與傳統(tǒng)的擴散摻雜不同，離子注入是將雜 質原子電離成帶電粒子后，再用強電場加速這些粒子注入到硅基體材料中進行摻雜， 但是離子碰撞會引起晶格斷裂或損傷，需要退火來完成摻雜離子的去除和激活；原 位摻雜是在沉積多晶硅的同時通入含有雜質的氣體，使多晶硅摻雜均勻，后期也需 要退火處理來達到晶化目的，PECVD、PVD多使用原位摻雜。各家電池廠商基于自 身的技術積累，選擇了不同的技術路線進行攻關，隆基、晶科以LPCVD為主，通威 以PECVD、PEALD為主，中來以POPAID為主。

我們認為與PERC和HJT較為統(tǒng)一的技術路線不同，TOPCon多樣的技術方案使得 電池廠商從以往的整線采購向分環(huán)節(jié)采購設備“攢”產線轉變，有望增強電池端在 產業(yè)鏈中的話語權，競爭格局有望優(yōu)化。

隧穿氧化層的制備，熱氧化法較為成熟，而PECVD法和ALD法也是目前研究的重點 方向。對于隧穿氧化層的制備主要有熱氧化法、PECVD、原子層沉積、濕化學法等， 目前TOPCon氧化層制備主要采用熱氧化法，其鈍化效果最好，但反應速度較慢，熱 氧法所用設備為熱氧化管式爐，其可以與非晶硅沉積環(huán)節(jié)設備集成；PECVD法的優(yōu) 勢在于生長速率較快，但是鈍化效果和均勻性稍差；ALD鈍化效果和均勻性優(yōu)于 PECVD法，但是生長速率較差；濕化學法和準分子源干氫法應用較少。


摻雜多晶硅層的制備，LPCVD法為現(xiàn)有主流且較為成熟，PECVD法、PEALD法、 PVD法也是目前研究的重點方向。對于摻雜多晶硅層，主要有4中制備方法，其中 LPCVD、PECVD和PEALD屬于化學沉積方式，而濺射法是屬于物理氣相沉積(PVD) 方法。LPCVD是目前工藝較成熟的設備，具有產量高、可直接制備n型多晶硅層的優(yōu) 點，但會損傷石英件，石英件需要定期更換，且存在繞鍍問題；PECVD法沉積速度 要高于LPCVD，但其設備要求高，同時產生的膜層不致密，燒結后開壓較低；PEALD 則是較新的技術，采用原子層沉積原理，其沉積速率最高，但成本較高，也無法解決 PECVD膜層不致密的問題；PVD的優(yōu)點在于無污染，操作簡單且安全，沉積速率也 高于LPCVD，但缺點在于其硅靶材用量較大，成本較高，膜層均勻性相對較差，退 火溫度也較高。

除去常見的N型TOPCon電池之外，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種基于P型硅片的TOPCon電池結 構，根據(jù)中科院寧波材料所的公開資料，P型TOPCon電池正面和PERC結構一致， 無需增加擴硼設備，只需增加氧化硅和多晶硅的相關設備（諸如“二合一”PECVD 設備），只需有限的設備投入，非常適合現(xiàn)有PERC產線的升級。

從現(xiàn)有的轉換效率紀錄和廠商布局來看，由于LPCVD較為成熟，絕大部分廠商現(xiàn)有 布局以LPCVD法為主，少部分為PECVD法；值得注意的是，寧波研究所的25.50% 的轉換效率是用PECVD法取得的。另外，PVD法主要是中來在布局，PEALD主要是 通威、微導在主導。

當前業(yè)內多家企業(yè)已布局TOPCon電池，推出大功率級TOPCon組件。根據(jù)2021年 SNEC展會，多家廠商已推出TOPCon組件產品，量產轉換效率多數(shù)已達到22%以上。

TOPCon有望率先放量，22年全年產能投入有望超過30GW。根據(jù)晶科能源公眾號 的披露，2022年1月安徽晶科能源一期8GW新型高效電池片實現(xiàn)貫通投產，主要生 產高效N型TOPCon電池，目前晶科TOPCon電池平均量產效率在24.5%，最高效率 已經(jīng)達到25.4%，該項目的投產預示著TOPCon大規(guī)模投入的條件已經(jīng)較為成熟；除 去晶科之外，隆基、天合、中來、晶澳等電池片廠商以及比亞迪(251.780, 2.18, 0.87%)等新晉廠商均有不同 規(guī)模的投入計劃，根據(jù)集邦咨詢和我們的統(tǒng)計，目前規(guī)劃的TOPCon產能超過 100GW，我們預計2022年TOPCon將迎來投產高峰期，有望超過30GW。

二、TOPCon 技術方案多點開花，設備廠商爭奇斗艷

TOPCon技術方案多樣，設備廠商各有側重。在PERC技術升級為TOPCon的核心3 大工藝步驟中（隧穿氧化層、多晶硅層、擴散），多家廠商推出了各自的技術方案， 氧化層需要新增的設備主要是氧化爐、PECVD、PEALD，隧穿氧化層一般需要增加 LPCVD、PECVD，根據(jù)摻雜方案的不同，需要增加退火爐、擴散爐或者離子注入機。

目前采用較多的為拉普拉斯的LPCVD方案，即隧穿氧化層用熱氧（氧化爐），多晶 硅層用“本征+磷擴”（LPCVD、擴散爐），該方案技術成熟，但存在產能低、良率 低等問題，多晶硅層亦可用“摻雜+退火”（LPCVD、退火爐），繞鍍較易清理，但 是存在鍍膜速率較慢、膜層均勻性等問題；捷佳偉創(chuàng)(85.420, -2.46, -2.80%)基于自身在PECVD方面的深厚 積累，推出了“三合一”設備，實現(xiàn)了隧穿層、多晶硅層、原位摻雜層的制備，解決 了傳統(tǒng)TOPCon電池生產過程中繞鍍、石英件高損耗的固有難點，而且新型PE-poly 路線的原位摻雜時間僅為傳統(tǒng)LP路線的五分之一；微導提出了基于PEALD的方案， 隧穿氧化層采用基于PECVD的“摻雜+退火”方案，具有氧化層均勻性易控制，繞鍍 輕微，鍍膜速率快，但是也有H含量較高，容易爆膜的問題。

預計2022年光伏電池片設備市場規(guī)模約254億元，其中TOPCon設備市場規(guī)模約92億元。我們通過統(tǒng)計國內新增電池片環(huán)節(jié)的新增產能，并對不同技術路線的在新增 產能中的占比以及產線投入作出假設，得到2022-2025年的光伏設備市場規(guī)模為 254/348/430/535億元，復合增長率保持在20%左右。

三、硅料產能釋放，電池片盈利回升，資本開支望上行

短期波動不改長期趨勢，靜待下游盈利好轉。從21年初到22年1月初，硅料價格從72 元/kg，上升到235元/kg，上升幅度達226%，期間最高達到270元/kg，上升幅度達 275%，同期電池片價格從約0.95元/W上升到約1.10元/W，上升幅度只有約16%，硅 料價格上漲，電池片環(huán)節(jié)成本不能順利向下傳導，使得電池片環(huán)節(jié)盈利惡化。

以愛旭股份(20.110, -0.12, -0.59%)為例，20Q4-21Q3四個季度的毛利率分別為17.7%/9.7%/1.7%/6.0%，凈 利率為12.7%/3.4%/-3.2%/-0.5%，電池片環(huán)節(jié)開工率與盈利情況均不甚理想，也對 電池設備的投入與驗收工作造成了一定的負面影響。我們認為硅料價格的高企造成 的只是電池片設備投入的推遲而不是取消，隨著硅料產能的逐步釋放、電池片環(huán)節(jié) 開工率與盈利的逐步好轉，電池片設備的投入將繼續(xù)。


2022年隨著硅料產能逐步釋放，硅料環(huán)節(jié)“相對緊缺”現(xiàn)狀年內有望得到改善，電 池片盈利或將回升，有望帶動資本開支上行。根據(jù)集邦咨詢，至2022年年底全球多 晶硅有效產能有望達80-85萬噸，新增產能約為20-30萬噸?？紤]硅料產能爬坡時間 約6個月，且受能耗雙控及產線檢修影響，2022年上半年硅料新增有效產能有限，疊 加下游剛性裝機需求，硅料仍處于緊平衡狀態(tài)，隨著Q3、Q4季度硅料廠商擴產項目 達產，產能逐步釋放，Q2末硅料供需緊平衡狀況將得到緩解，硅料或將小有余量， 電池片盈利或將回升，將有效帶動設備的需求增長。

四、重點公司分析：技術路線多點開花，設備廠商各有千秋

（一）捷佳偉創(chuàng)：多路線布局，有望受益于行業(yè)擴產進程

捷佳偉創(chuàng)成立于2007年，是國內領先的從事晶體硅太陽能電池設備研發(fā)、生產和銷 售的國家高新技術企業(yè)。公司憑借自身的技術研發(fā)實力在太陽能電池設備生產領域 行業(yè)地位突出。

公司的主要業(yè)務為晶體硅太陽能電池設備研發(fā)、生產和銷售，主要產品包括PECVD 及擴散爐等半導體摻雜沉積工藝光伏設備、清洗、刻蝕、制絨等濕法工藝光伏設備 以及自動化（配套）設備、全自動絲網(wǎng)印刷設備等晶體硅太陽能電池生產工藝流程 中的主要及配套設備的研發(fā)、制造和銷售。


根據(jù)公司在互動易對投資者的答復，公司正加速第三代電池設備布局，管式PECVD 正在中試線上進行量產定型的工藝調試階段，運行情況均符合公司預期，并且還在 升級優(yōu)化，公司在光伏各技術路線及海外市場上的新簽訂單在不斷增加。


（二）邁為股份(546.030, -1.07, -0.20%)：國際 HJT 設備領先企業(yè)，率先受益于 HJT 擴產進程

邁為股份成立于2010年，是一家集機械設計、電氣研制、軟件算法開發(fā)、精密制造 裝備于一體的高端智能裝備制造商。公司憑借多年來優(yōu)異的自主研發(fā)能力、產品質 量與售后服務體系，打破了外國廠商在光伏絲網(wǎng)印刷設備領域的壟斷，成為全球光 伏絲網(wǎng)印刷設備的龍頭企業(yè)，實現(xiàn)了光伏絲網(wǎng)印刷制造設備領域的國產化替代。

邁為股份的主要業(yè)務為面向太陽能光伏、顯示、半導體三大行業(yè)，研發(fā)、制造、銷售 智能化高端裝備，主要產品包括全自動太陽能電池絲網(wǎng)印刷生產線、異質結高效電 池制造整體解決方案、OLED柔性屏激光切割設備、Mini/Micro LED晶圓設備、半導 體晶圓封裝設備等。

公司收入和凈利潤穩(wěn)中有升，凈利率和毛利率持續(xù)回升，盈利能力強。公司實現(xiàn)2020 年收入22.85億元，同比增長59%，2021Q1-Q3季度實現(xiàn)21.85億元，同比增長35%， 2021年收入預計將保持較高增長。公司2020年凈利率為17.25%，毛利率為34.02%， 2021年前三季度凈利率為20.39%，毛利率為38.41%，凈利率與毛利率持續(xù)上升，盈 利能力較強。


（三）帝爾激光(221.120, -2.63, -1.18%)：光伏激光設備龍頭，技術持續(xù)突破

帝爾激光成立于2008年，是一家研發(fā)精密激光加工配套設備,提供相應解決方案設計 的國家級高新技術企業(yè)。公司在微納級激光精密加工領域深耕多年，在高效太陽能 電池路線領域，PERC激光消融設備、SE激光摻雜設備，技術水平處于行業(yè)前列， 是行業(yè)內少數(shù)能夠提供高效太陽能電池激光加工綜合解決方案的企業(yè)。

公司主營業(yè)務為精密激光加工解決方案的設計及其配套設備的研發(fā)、生產和銷售。公司主要產品為應用于光伏產業(yè)的精密激光加工設備，目前的主要產品包括PERC 激光消融設備、SE激光摻雜設備、MWT系列激光設備、全自動高速激光劃片/裂片 機、LID/R激光修復設備、激光擴硼設備等激光設備。近來公司在激光轉印等領域 持續(xù)突破，已覆蓋了高效太陽能電池的PERC、MWT、SE、LID/R等多個工藝環(huán) 節(jié)，PERC、IBC、SE、LID/R等工藝可在高效太陽能電池生產過程中疊加。


公司收入和凈利潤穩(wěn)步上升，凈利率和毛利率緩慢下滑但仍維持高位。公司實現(xiàn)2020 年收入10.72億元，同比增長53%，2021Q1-Q3季度實現(xiàn)9.35億元，同比增長31%。公司2020年凈利率為34.79%，毛利率為46.54%，2021年前三季度凈利率為30.12%， 毛利率為44.62%，凈利率與毛利率有所下滑，但整體盈利能力仍較強。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

原標題：光伏設備行業(yè)專題研究：TOPCon繼往開來，22年擴產有望加速