创造财富担当责任股票代码：601881.SH 06881.HK中国银河证券股份有限公司CHINA GALAXY SECURITIES CO., LTD.钙钛矿&异质结专题深度报告银河证券研究院电力设备及新能源行业首席分析师周然2023.06.08光伏电池新技术新机遇 目录创造财富/担当责任三综述与投资建议二钙钛矿：产业化进程加速四风险提示一异质结：效率突破是关键 bWqVrUoPnMnM8O8Q7NoMmMtRpMkPqQtNlOpPzQ7NrQtMxNtQpMNZnMyQ创造财富/担当责任3N型技术变革已至P型瓶颈已现，N型替代正当时。据CPIA统计，2022年P型PERC电池量产平均效率达23.2%，世界效率记录24.06%，已接近24.5%的理论天花板。而N型电池2022年量产平均效率均已超24.5%，华晟新能源G12-15BB电池量产效率达25.2%。HJT电池方面，隆基绿能2022年11月创下26.81%的记录；TOPCon电池方面，晶科能源10月创下26.4%的纪录；IBC电池方面，日本Kaneda通过IBC+HJT结构拿下26.7%的效率记录。此外，N型电池还具有无LID效应，更好的温度性能、弱光性等优势，已开启对P型电池的全面替代之路。图1：不同电池技术路线量产平均转化效率资料来源：CPIA，中国银河证券研究院TOPConHJTIBC光电转换效率纪录理论28.7%29.2%29.1%实验室26.4%26.81%26.7%量产25.1%25.2%26%温度系数-0.34~0.37%/°C-0.23~0.25%/°C-0.28~0.31%/°C量产难度易中难成本较低较高中等表1：三大N型电池技术路线对比资料来源：CPIA，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任4N型电池理论极限2021年隆基研究表明，双面HJT理论转换效率28.5%，双面TOPCon理论转换效率极限28.7%。根据Nature期刊上最新发布数据，2023年隆基基于突破世界纪录的HJT技术，刷新双面HJT理论转换极限为29.2%。图2：2021年隆基绿能计算各类钝化电池类型的理论转换极限效率资料来源：《On the limiting efficiency for silicon heterojunction solar cells》Wei Long ，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任5N型电池、组件特性对比表2：不同电池技术的组件特性对比资料来源：《异质结超薄片技术和可靠性能的低碳未来展望》东方日升，中国银河证券研究院据东方日升量产数据，效率方面同版型HJT组件已明显领先于TOPCon和PERC组件，在光转膜加持下功率已突破700W，领先TOPCon组件约4%左右。HJT组件还具有更高的双面率和更优异的温度性能。电池技术210*105硅片种类组件型式组件功率（瓦）组件效率（%）双面率（%）温度系数（%/°C）PERCP132 G-G650-66021.2%70-0.35TOPConN132 G-G670-68021.9%80-0.3HJTN132 G-G700-710（+光转换）22.9%85-0.24 创造财富/担当责任6叠层→多结电池将成终极形态钙钛矿/异质结叠层电池现雏形，多结电池驶向星辰大海。2023年4月13日KAUST中心的小面积钙钛矿/异质结叠层电池创下33.2%的效率纪录；1月曜能科技叠层电池达到32.44%的效率。德国ISFH研究表明，成熟晶硅电池的效率已难破30%，钙钛矿薄膜电池理论效率虽高但亦难工业制造。而多结电池凭借吸收光谱更宽、开压更高，晶硅/钙钛矿叠层电池被公认为光伏电池终极形态。图3：太阳能电池效率发展趋势资料来源：《Solar cell efficiency tables Version 61》，中国银河证券研究院24%26.40%26.8%26.7%33.2%37.9%38.8%39.2%47.6%23%24%24.5%24.5%26.8%20%25%30%35%40%45%50%PERCTOPConHJTxBC叠层3结5结6结聚光量产效率记录P型电池N型电池多结电池图4：多结太阳电池SQ理论效率极限轻松突破主流单晶单节电池资料来源：《Fundamental losses in solar cells》，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任异质结：效率突破是关键 创造财富/担当责任8HJT优势突出HJT即具有本征非晶层的异质结技术（HeterojunctionTechnology），核心结构是晶硅层与非晶硅薄膜。异质PN结一方面可以形成更高的开路电压，另一方面能实现更好的钝化效果，因此更易提升转换效率。HJT优势明显，有望成为N型主流：1）抗光衰能力更强，可实现25年功率衰减不超过8%，明显优于PERC的20%和TOPCon的13%；2）两侧均具有透光能力，双面率最高可达95%，高于PERC与TOPCon电池；3）双面均有晶硅+非晶硅结构，实现双面钝化，其钝化选择率可达14.0（PERC电池仅11.7）；4）适应能力强，较双面PERC，温度升高后效率降低幅度小，温度系数仅为-0.26%/°C（PERC约-0.35%/°C，TOPCon约-0.3%/°C）；5）结构应力分布更均衡、更稳定，易提升良率且后续运维压力小。 创造财富/担当责任9HJT优势突出HJT电池的制备过程仅需4步，产线简单，良率更高。薄膜沉积工艺不涉及高温扩散环节，能耗更低。两步薄膜沉积可通过设备优化实现二合一，产业化潜力巨大。HJT易实现叠层结构，可通过改良膜的性能、增减膜甚至与钙钛矿薄膜电池技术叠加，突破晶硅效率极限，升级空间广阔。图5：HJT对称结构以及4道制造工序资料来源：华晟新能源官网，金刚昊阳官网，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任10HJT前景广阔国际光伏技术路线图（ITRPV）预测2025年/2030年全球HJT市场份额约9%/13%；中国光伏协会对HJT发展前景更乐观，预测2025年/2030年其市场份额约18%/32%。图6：国际光伏技术路线图对全球光伏电池技术市场份额的统计预测资料来源：ITRPV，中国银河证券研究院图7：中国光伏协会对全球光伏电池技术市场份额的统计预测资料来源：CPIA，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任11HJT爆发在即HJT大订单签订，市场验证加速。2022年9月，华晟新能源和中电建华东院正式签署采购合作框架协议，2022年至2025年华东院将从华晟采购10GW异质结光伏组件，这成为迄今为止行业内N型电池最大订单，成为HJT产业化里程碑。据CPIA预测，2023年HJT市占率有望或达3%，对应装机有望超过10GW。华晟扩产领跑。华晟新能源目前除了宣称总部，还拥有合肥、无锡、大理三个基地。华晟宣城规划共5期，目前1-3期已经投产，合计5GW，4-5期预计分别将于2023年6月和第四季度设备搬入。公司2022年实现销售收入17个亿，对应约900MW异质结组件的出货。预计2023年电池/组件产能分别达到22.5GW/18.6GW。华晟M6-144常规版型组件功率已突破500W，G12-132常规版型组件功率突破730.55W，组件转换效率达到23.5%。根据公司披露信息不完全统计，目前全行业已公布HJT电池产能超过200GW，已投产约8GW，在建约53GW。预计2023/2025年底国内HJT产能有望实现68GW/97GW。 创造财富/担当责任12HJT提效降本之路图8：HJT降本提效关键技术资料来源：《不断创新的HJT技术》王文静，《效率25%+异质结电池及可靠性研发进展》通威股份，《异质结技术的产业化发展》晋能科技，《异质结超薄片技术和可靠性能的低碳未来展望》东方日升，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任13提效—单面→双面微晶相较于传统非晶硅薄膜，微晶硅薄膜透光率更优、缺陷密度更低、掺杂效率更高、导电率更高，从而获得更高的转换效率。微晶工艺难点在于解决生产节拍较慢及一致性问题。单面微晶基本开发完成，开始挑战双面微晶。2022年头部企业与设备商携手完成了微晶技术的初步落地，华晟采用迈为VHF-PECVD设备的单面微晶HJT2.0电池首片效率达到24.68%，目前宣城二期平均效率约25%，预计今年双面微晶导入后平均效率有望达到25.5%。东方日升双面微晶产品“伏羲”电池效率中试效率已达25.5%，组件效率达23.89%。通威采用纳晶工艺，年底完成双面纳晶导入有望突破25.5%+的效率。为实现极致的钝化、吸光等效果，在i层、a层、p层、n层硅基础上演变出的多层结构或将成为主流，对工艺掌控、设备性能等方面提出更高要求。图10：华晟异质结电池在正面制备微晶硅层形成单面微晶电池资料来源：华晟新能源官网，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任14提效—改进封装工艺光转膜或成标配。HJT微/非晶硅中的硅氢键会被紫外光破坏，导致功率、寿命降低。传统解决方案为使用UV截止膜来阻挡紫外光，但吸收到的光能量会降低。而光转胶膜能将紫外光转换成可见光再被电池吸收，从而提升组件发电量，实证数据表明其能提升1-2%的组件功率。目前行业头部企业基本完成导入。高阻水性材料进一步保障产品寿命，提升长期效率。此外，HJT特殊的材料、结构导致其极易受水气影响，常规封装材料无法应对挑战。目前行业正在导入丁基胶作为HJT封装材料，预计年底有望实现导入。图12：赛伍技术单玻（左）及双玻（右）HJT电池组件封装解决方案中应用光转胶膜资料来源：赛伍技术官网，中国银河证券研究院图11：光转膜组件发电量提升效果资料来源：华晟新能源官网，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任15提效—N型硅片质量提升N型硅片制备技术逐渐成熟，品质不断提升。截止目前，N型硅片少子寿命已由最初的500μs提升至2000μs左右，氧含量下降由14ppma下降至11-12ppma。预切片、清洗吸杂等处理工序进一步提升硅片质量从而提升电池效率。据晋能科技测算，通过前处理工艺可降低缺陷密度及损耗，可实现0.2-0.3%左右的效率提升。图9：降低硅片氧含量来减轻甚至解决硅片氧同心圆问题资料来源：《效率25%+异质结电池及可靠性研发进展》通威股份，中国银河证券研究院 创造财富/担当责任16降本—薄片化虽然硅片越薄短路电流会越少，但是HJT非晶硅层可以帮助形成更高的开路电压，即原理上HJT硅片减薄不会明显影响效率。此外HJT生产工艺简单且使用低温环境，不易产生碎片。目前头部企业已做到110~130μm厚度，行业正在冲击100μm厚度，TaiyangNews研究报告显示HJT已有80微米厚度的实现路径。硅料价格为150元/kg时，硅片厚度每减薄10微米可以带来单瓦硅成本0.01元左右的降低。图14：不同电池技术路线的硅片厚度变化趋势（μm）资料来源：CPIA，中国银河证券研究院资料来源：华晟新能源，中国银河证券研究院图13：使用100μm左右的硅片厚度的HJT效率仍处于25%+的高水平 创造财富/担当责任17降本—硅片半棒半片：硅棒开方后再将其分成两个半棒。技术上，整片厚度难突破120μm，而半片更易实现薄片化，2023年5月高测股份首次展示利用半片工艺制造的60μm超薄硅片。边皮切割：HJT对硅棒的边皮料利用率更高，可提高硅棒使用率，可助力硅成本下降约15%。氧含量容忍度更高：HJT较TOPCon可使用更高氧含量的头尾料，可进一步降低约30%硅成本。表3：G12 N半型硅片边皮切割成本是整片切割的约85%资料来源：华晟新能源，中国银河证券研究院资料来源：华晟新能源，中国银河证券研究院图15：边皮切割公司外购边材外购方棒片厚(μm)130130单价(元/kg)125205每公斤出片pcs41.9748.62硅料单片成本(元)3.154.22硅块加工成本(元)0.18/切片单片成本(元)0.8840.763合计(元)4.224.98 创造财富/担当责任18降本—银耗据PVInfolink数据，2022