企业竞争图谱：2024年TOPCon电池 头豹词条报告系列

吴一凝·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-08-22未经平台授权，禁止转载 电力、热力、燃气及水生产和供应业/电力、热力生产和供应业/电力生产/光伏综合性企业/综合企业 行业： 摘要隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池最早由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer-ISE）于2013年提出，是一种新型钝化接触太阳能电池。该电池以PERC电池工艺为基础，在背面制备一层超薄的隧穿氧化硅层，再沉积一层磷掺杂的微晶非晶硅薄膜，该薄膜在退火过程中发生结晶性变化转变为多晶，形成钝化接触结构。2024年7月24日，中国国家光伏产业计量测试中心最新认证报告显示，中环新能源旗下控股公司中环低碳（安徽）新能源光伏科技有限公司自主研发的182尺寸n-TOPCon电池效率达到26.72%，刷新了记录。TOPCon工艺凭借其较高的光电转化率及较低的工艺转型成本，成为目前光伏行业技术路线的主流方向，且仍有强大的发展潜力。而随着许多企业进入TOPCon电池赛道开始布局，各类新TOPCon电池技术相互竞争、相互取代，不断突破技术瓶颈，再加上全球光伏行业需求上升，政策面同时予以支持，TOPCon电池产业链迎来新一轮的升级。TOPCon电池行业近年来发展迅速，市场规模显著增长，得益于光伏装机量的增加、技术进步及政策支持。TOPCon电池凭借高转换率和成本优势，市场占有率快速提升。尽管未来市场占有率或有所下降，但技术进步和成本降低将推动行业持续发展。多企业加大产能规划，原材料成本下降，进一步促进行业规模扩大。然而，随着市场趋于稳定，行业增速预计将放缓。 行业定义[1] TOPCon电池，即隧穿氧化层钝化接触电池，是一种以PERC电池工艺为基础的新型钝化接触太阳能电池。该电池在电池背面制备了一层超薄隧穿氧化硅层，后再沉积一层磷掺杂的微晶非晶硅薄膜，该薄膜在经过退火过程后转变为多晶，形成钝化接触结构。隧穿氧化硅层与磷掺杂多晶硅钝化接触结构共同形成了对载流子具有选择 性的减反接触结构，该结构能够降低金属接触复合电流，提升电池的开路电压与短路电流，从而提高电池效率。 随着众多企业不断开始布局TOPCon电池赛道，2022年被普遍认为是TOPCon电池量产元年。迄今为止，TOPCon电池技术的发展方向逐渐变为通过电池结构优化、新材料开发与集成、新工艺开发与集成、配套量产设备开发来协同实现提升钝化质量、降低接触电阻率、降低量产工艺设备成本。 行业分类[2] 按照硅片类型的分类方式，TOPCon电池行业可以分为如下类别： 行业特征[3] TOPCon电池行业近年来发展迅速，头部厂商竞争格局稳定，行业集中度较高。 1TOPCon电池行业发展迅速 近年来，全球光伏装机总量持续上升，由2020年的787GW飞跃式上升到2023年的2,600GW；TOPCon电池市场占有率快速增加，由2018年的仅有部分厂商小规模实验，到2023年市场占有率达23%，预计至2024年达到60%。TOPCon电池行业规模不断扩大，中国企业业务不断向全球发展。同时，各企业也在不 断刷新TOPCon电池转换效率记录，如中环低碳自主研发的182尺寸n-TOPCon电池连续四次实现了重大飞跃，电池转换效率从26.06%，26.31%，26.66%再稳步提升至26.72%，行业发展迅速。 2头部厂商竞争格局较稳定 2023年，根据TOPCon电池出货量，头部厂商晶科能源、晶澳科技、天合光能、钧达股份分别以70GW、57GW、40GW、40GW的产能规划排名前四。与前几年相比，这四个厂商内部排名虽有所变动，但仍稳坐前四。尽管有“黑马”一道新能等新企业的出现，电池最高转换效率可达26.55%，但整体产能布局仍不及第一梯队厂商。 3行业规模未来增速下降 根据预测，2023-2024年，由于TOPCon电池市场占有率的飞跃，TOPCon电池将迎来爆发式增长，由570.4亿元上升至1717.4亿元。而随着未来TOPCon电池市场占有率因新技术的出现而趋向小幅度下降，2025年预测市场占有率为66%，至2028年预测市场占有率为55%，同时电池设备成本由于产品效率增益带来的成本逐年下降，TOPCon电池行业规模未来呈现增速下降趋势。 发展历程[4] 自2013年德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所首次提出TOPCon电池概念以来，TOPCon技术不断改良提升，在光伏电池领域发挥了重要作用。自2015年起，TOPCon技术逐渐开始投入研发，行业进入启动期，德国、中国不断将新技术应用于TOPCon电池，实现了电池转换效率的突破。2021年起，TOPCon电池市场占有率不断提高，隆基电池研发中心于2021年研发的单晶P型TOPCon电池实现25.19%转换效率，中环低碳（安徽）新能源光伏科技有限公司自主研发的182尺寸n-TOPCon电池连续四次实现了重大飞跃，电池转换效率从26.06%，26.31%，26.66%再稳步提升至今天的26.72%。 萌芽期2013~2015 2013年，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所首次提出TOPCon电池概念自2013年德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所首次提出TOPCon电池概念以来，该技术凭借其高转换效率、低温度系数、低光衰减系数、高双面率等优势，对光伏行业产生了深远的影响，成为推动光伏行业技术进步的重要力量 启动期2015~2018 2015-2018年，TOPCon工艺开始投入研发：2015年，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所将臭氧氧化层应用于N型TOPCon太阳能电池；2018年，晶科能源在大面积商用硅片衬底上制备了N型TOPCon电池，最高效率达24.19%；同年，隆基绿能在单晶硅片商业化尺寸TOPCon电池效率上首次突破25% TOPCon技术逐渐被应用并提升，中国大型厂商抓住机会开始布局，在商业化尺寸TOPCon电池效率上实现突破 高速发展期2021~ 2021年，隆基电池研发中心将单晶P型TOPCon电池转换效率突破至25.19%；2024年，中环低碳（安徽）新能源光伏科技有限公司自主研发的182尺寸n-TOPCon电池实现迄今为止最高转换效率26.72% 中国厂商不断发力，在P型与N型TOPCon电池领域均实现转换效率的突破，不仅展示了企业在技术创新方面的实力，也为整个光伏行业的技术进步和成本降低提供了动力。 产业链分析 TOPCon电池行业产业链上游为原材料与设备环节，主要作用为为TOPCon电池的生产制造提供原材料与工艺设备，目前硅片薄化与银浆成本的降低为主要降本手段；产业链中游为TOPCon电池生产制造与销售环节，主要厂商竞争激烈；产业链下游主要为光伏组件等各种TOPCon电池的应用环节，虽全球近年来光伏新增装机量不断走高，但光伏组件辅材成本的走高带来一定的成本压力。[6] TOPCon电池行业产业链主要有以下核心研究观点：[6] 硅片薄化与银浆降本为最主要的降本手段，其成本高低直接影响下游光伏组件的市场竞争力硅片是TOPCon电池成本中占比最大的部分，约为63%。硅片的大尺寸和薄化方向有助于硅片成本的持续下降。TOPCon电池硅片尺寸从小尺寸166mm向大尺寸182mm和210mm发展，尺寸厚度从2020年的P型175μm、N型168μm持续减薄。另一方面近期硅料价格持续下跌或保持平稳，下游光伏组件的爆发也将拉动硅料价格的增长。银浆方面，银浆成本在光伏电池非硅成本中占比约35%，是光伏电池的第一大非硅成本。LECO等新型银浆通过降低接触电阻，有望支撑溢价。同时多主栅技术和减少细栅宽度能够降低银浆消耗量，减少银浆成本。 中游电池厂商竞争激烈 2023年，TOPCon电池产业链中游电池生产商竞争激烈：龙头四大产商晶科能源、晶澳科技、天合光能以及钧达股份产能规划均超40GW，其中晶科能源、晶澳科技计划于2024年达到100GW产能；第二梯队阿特斯、通威股份、隆基绿能、英发德耀产能均在25GW以上。2024年5月8日，根据安徽池州市生态局公示，于2023年成立的安徽中清新能源拟新建12GW高效TOPCon光伏电池项目，该企业为江苏中清控股子公司。此外，江苏中清2GW高效TOPCon电池智能制造项目于4月25日在辽宁锦州签约。由此可见，TOPCon电池产业链中游无论是老玩家还是新玩家，都在积极布局TOPCon电池产业，竞争激烈。[6] 产业链上游 生产制造端 原材料与设备 上游厂商 TCL中环新能源科技股份有限公司 产业链上游说明 硅片薄化为主要降本方式之一 硅片在TOPCon电池成本中占比最大部分，约为63%。相比其他电池，TOPCon电池在硅片薄片化方面更有优势，可以实现更低的硅片成本。故实现成本降低的主要方式之一为硅片薄化。根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，2020年，P型单晶硅片平均厚度为175μm，N型硅片平均厚度为168μm；至2023年，P型单晶硅片平均厚度在150μm左右，N型硅片平均厚度为125μm。但同时，硅片厚度的降低会带来一定的碰撞断裂风险。目前中国主要生产单晶N型硅片主要企业有隆基绿能、TCL中环、阳光能源、晶科能源。 银浆降本为降本最主要手段 光伏银浆是电池环节成本占比最高的辅材之一，约占电池非硅成本的35%，整体成本的13%，单瓦价值量约0.05元/W，银浆降本将成为降本主要手段，目前正通过将电池栅线图形从MBB/SMBB（多主栅/超多主栅）向0BB进一步发展，以减少金属电极使用，降低遮光面积，提高光电转换效率，降低银 消耗量。0BB技术预计将使电池银浆耗量降低20%-40%；另一方面，N型电池银浆加工费高于P型电池银浆，LECO等新型银浆通过降低接触电阻，有望支撑溢价。中国银浆生产头部企业主要有聚和材料、帝科股份、苏州固锝等，海外企业主要有贺利氏、硕禾、日本KE、三星SDI等。 制备工艺设备逐渐开始更新 根据N型TOPCon电池结构及发电原理，TOPCon电池的制作工艺流程为：制绒清洗、背面硼扩散制PN结、去硼硅玻璃（BSG）、碱抛、沉积制备超薄隧穿氧化硅层、背面扩散制备磷掺杂多晶硅层、去磷硅玻璃（PSG）、去绕镀清洗（RCA）、正面原子层沉积法（atomic layer deposition, ALD）镀膜、正背面PECVD镀氮化硅减反射膜、丝网印刷、光／电注入、检测、包装。工艺生产设备方面，在制备多晶硅层上，LPCVD工艺成熟，在过去5年处于主导地位，但由于去绕镀较难控制影响电池良率；PECVD工艺综合性能最佳,自2022年8月以来快速推广，目前已占据市场超50%的市场份额，但存在成膜质量较差、生产良率较低等问题。目前中国拥有LPCVD设备技术的厂商主要有深圳拉普拉斯、捷佳伟创、普乐新能源和赛瑞达；PECVD设备技术主要厂商包括通威股份、晶澳科技、天合光能、捷佳伟创等。 产业链中游 品牌端 光伏电池制造生产与销售 中游厂商 通威股份有限公司 特变电工股份有限公司 产业链中游说明 多产业进入赛道布局，产业链供给侧竞争加剧 根据2023年《财富》中国上市公司500强排行榜，共13家公司上榜，其中通威有限公司以25,726.45百万元的利润排名第一，隆基第二、特变电工第三、天合光能第四、晶科第五。晶科2021年开始布局TOPCon，是业内首家拥有10GW产能的企业。根据晶科能源2023年年报，晶科能源于2022年年底已建立35GW N型TOPCon电池产能，2023年N型高效产品出货超130GW；通威预计在2024年年底达到100GW TOPCon电池产能；根据钧达2023年年报，钧达电池产品出货29.96GW（P型9.38GW，N型20.58GW），同比2022年增长179.48%；根据天合光能2023年报，截至2023年底，天合光能电池产能为75GW。 龙头企业凭产能与成本优势持续领先，有年轻企业杀出重围 根据晶科能源2023年报，其2023年全年实现营业收入1,186.82亿元，同比增长43.