（报告出品方/作者：平安证券，皮秀、吴文成）一、 PERC 迫近理论效率极限，N 型技术拐点已至1.1“降本增效”推进技术迭代，PERC 电池仍为行业主流光伏发电是利用半导体材料的光生伏特效应，把太阳能转化为电能的过程。
其发电原理是太阳光照在半导体 P-N 结上，形 成新的空穴-电子对，在 P-N结内建电场的作用下，光生空穴（正电荷）由 N区流向 P 区，光生电子（负电荷）由 P 区流向 N 区，形成从 N到 P 的光生电动势，从而使 P 端电势升高，N端电势降低，接通电路后就形成 P 到 N的外部电流。
太阳能 电池是实现光电转换最为核心的环节。
太阳能电池根据半导体材料的不同分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，晶硅太阳能电池在太阳能电池中份额占比超 95%， 是目前产业化水平与可靠性最高的光伏电池类型。
晶硅电池根据用料的不同可分为单晶硅电池和多晶硅电池，单晶硅片因具 有完美的晶体结构，易制备高品质的 PN结从而获得更高的光电转换效率，且通过改进单晶炉、金刚线切片等环节大幅降本， 已成为行业的主流选择。
单晶电池根据硅片掺杂元素不同，又分为 P 型电池和 N型电池。
传统 P 型电池硅片基底掺硼，通 过扩散磷形成 N+/P 结构，虽然扩散工艺简单但转换效率上限较低；新型 N型电池硅片基底掺磷，通过扩散硼形成 P+/N结 构，扩散工艺难度大，但少子寿命长，且没有硼氧复合和硼铁复合，从而避免了形成复合中心的光致衰减损失，是未来的技 术迭代方向。
历经两代技术变革，N 型电池技术拐点已至，单晶 P 型 PERC 电池最具经济性仍为行业主流。
第一代电池技术（2016年之前）为常规 Al-BSF铝背场电池（Aluminium Back Surface Field），在电池 P-N结制备完成后， 于硅片的背光面沉积一层铝膜，无介电膜。
铝背场电池效率损失来自于背面全金属的复合，背钝化电池结构 PERC 应运而 生。
2021 年 BSF 电池市场占比下降至 5%，基本面临淘汰。
第二代电池技术（2017至今）为单晶 P 型 PERC及 PERC+电池，PERC 发射极钝化和背面接触电池（Passivated Emitter and Rear Contact），在电池片背面形成氧化铝钝化层作为背反射器，增加长波光的吸收，同时降低背表面电子复合，增大 P-N 极间的电势差，提高转换效率。
2017-2020 年 PERC电池加速迭代，市占率从 15%上升至 86%，4年间渗透率提升近 6 倍。
随着近两年大尺寸 PERC电池新产能的释放，2021年其市场占比进一步提升至 91.2%。
目前，PERC+利用提效工艺 如激光 SE、碱抛、光注入/电注入等，延长了技术生命周期，2022 年平均转换效率约为 23.3%，是目前最具经济性的主流 电池产品。
但 PERC效率迫近理论极限 24.5%，大尺寸 PERC的降本路径也临近扩产瓶颈，下一场竞赛将是高效率的比拼。
第三代电池技术（开启产业化元年）为 N 型高效电池技术，其钝化接触技术大幅减少金属电极和电池的接触复合，从而实 现比 PERC 电池更高的转换效率。
具体包括 TOPCon隧穿氧化层钝化接触电池（Tunnel Oxide Passivated Contact）、HJT 具有本征非晶层的异质结电池（Hetero-Junction with Intrinsic Thin-layer）、IBC 交指式背接触电池（Interdigitated Back Contact）等。
N型电池相对成本较高，2021年市场占比约为 3%，2022年产业化元年正式启动。
随着国内外需求开始转向 高效产品以及“降本增效”提速，N 型电池是下一步迭代发展的方向。
1.2 N 型技术拐点已至，多种技术路线竞相发展降本增效是光伏行业永恒主题，降低度电成本 LCOE 的终端目标驱动市场向高功率高效率组件转换。
高效晶硅电池迭代迅 速，根据晶硅太阳能电池的工作原理，要实现高转换效率（η=FF*Voc*Jsc/Pin）需要高的填充因子（FF）、开路电压（VOC） 和短路电流密度（JSC）。
相应地，电池技术演进的逻辑是：用更低成本的规模化工艺手段，减少电池载流子的复合，提高 开路电压、短路电流和转换效率，最终降低度电成本 LCOE，实现全行业降本增效。
早期第一代 Al-BSF铝背场电池，背面 沉积一层铝膜，金属复合严重。
第二代 PERC 电池利用背面氧化铝钝化层沉积，增强光线的内背反射、降低了复合。
而 N 型电池的钝化接触技术，大幅减少金属电极和电池的接触复合，其中 TOPCon 通过背面隧穿氧化层和掺杂多晶硅层形成钝 化接触结构，形成了良好的界面钝化，降低金属接触区域的复合；HJT综合了晶体硅电池优异的光吸收性能与薄膜电池的钝 化性能优势，利用本征非晶硅层将 N 型衬底与两侧的掺杂非晶硅层完全隔开，实现了晶硅/非晶硅界面态的有效钝化，获得 更高的开路电压；IBC电池将 P+掺杂区域和 N+掺杂区域均放置在电池背面，受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加电 池的短路电流，使电池的能量转化效率得到提高。
N 型单晶硅杂质少、纯度高、少子寿命长，N 型电池具备转换效率高、温度系数低、光致衰减低、弱光响应好、双面率高、 降本空间大等综合优势，全生命周期内的发电量高于 P 型电池，是下一步迭代发展的方向。
根据权威测试机构德国哈梅林太 阳能研究所测算，PERC、HJT、TOPCon三种类型电池技术理论极限效率分别为 24.5%，28.5%，28.7%（双面）。
随着 P 型 PERC电池效率迫近理论极限，且降本趋缓步入薄利时代，光伏企业围绕“降本增效”争先布局 N型高效新型技术路线。
预计 2022年 N型电池市场渗透率将超过 8%，2023年有望超过 20%。
其中，能兼容 PERC生产线的 TOPCon 电池量产领 先一步，N型新技术拐点已至。
当前，多样化的终端应用市场推进着多种 N 型电池路线并存发展，已有部分光伏厂商发布了 N 型新产品。
TOPCon 短期量 产经济性显著，HJT中长期提效降本空间较大，P 型 IBC受一体化龙头力推，三类电池处于发展导入期；此外，IBC有望与 TOPCon 和 HJT结合成下一代 TBC及 HBC技术，钙钛矿叠层电池极具远期发展潜力，技术前沿方案不断优化。
未来较长 一段时间，多种 N型技术路线将竞相发展。
二、 TOPCon 经济性凸显，引领 N 型技术产业化元年2.1 兼容 PERC 产线，TOPCon 强化钝化接触工艺PERC电池结构方面，与常规铝背场电池相比，PERC电池背面增加了氧化铝 AlOx，氧化硅 SiOx 和氮化硅 SiNx 等钝化叠 层，在工艺制程上主要增加了背面抛光、背面 ALD/PECVD钝化及镀膜、激光开槽等三道工艺，在背面钝化和局部铝背场的 共同效应下，PERC 电池效率得到有效提升。
TOPCon电池结构方面，该技术利用量子隧穿效应，在电池背表面制备一层超薄隧穿氧化层（1.5-2nm 氧化硅 SiO2），形成 良好的化学钝化性能，允许多数载流子（电子）通过，阻止少数载流子（空穴）通过，降低多少子表面复合。
同时，隧穿氧 化层与高掺杂的 n型多晶硅薄层 Poly-Si共同形成了钝化接触结构，使电极不接触硅片就完成电流传输，降低背面金属复合， 提升电池的开路电压和转换效率。
TOPCon产线与 PERC产线兼容，工艺流程在 PERC基础上增加了硼扩、隧穿氧化层和 掺杂多晶硅层沉积等步骤，需要扩散炉和沉积设备等。
TOPCon 技术的核心工艺包括隧穿层氧化物生长、本征多晶硅沉积及多晶硅掺杂。
在硼扩环节中，尽管硼扩与磷扩工艺及 设备高度相似，但是因为硼在硅中的固溶度较低，导致硼扩相较常规的磷扩较难。
在隧穿氧化层及多晶硅沉积——钝化接触 结构制备环节中，主要有 LP+扩散/离子注入、LP+原位掺杂、PE+原位掺杂、PVD+原位掺杂等几种方式。
按照隧穿氧化层和多晶硅层的不同制备方式，薄膜沉积主要包括 LPCVD、PECVD、PEALD、PVD等作为核心设备的制作 流程。
当前主流的工艺为通过热氧法生长约 1.5-2nm 的隧穿氧化层，同时通过 LPCVD方法沉积 150-200nm 的薄多晶硅层， 再辅之磷扩进行掺杂，但是该技术路线镀膜速度较慢，或伴随绕镀、石英件沉积和良率偏低等问题。
目前，晶科等企业采用 LPCVD 路线为主，已实现成熟量产，可用良率基本与 PERC 持平。
也有设备厂商逐步应用新的技术路线，如 PECVD/PEALD/PVD。
PECVD配合原位掺杂，可以实现同一台设备一次性完成氧化硅、多晶硅膜的沉积并掺杂，工艺流程 简化，效率与 LPCVD 基本持平或略低，且具有沉积速率快、绕度易去除、无石英耗材、设备与运维成本较低等优势，单 GW 设备投资较 LP 低约 2000 万元，但仍需解决成膜不稳定、良率较低等问题，待客户端数据验证后有望逐渐打开市场空 间。
目前 TOPCon 主要任务尚需简化工艺、降本提效，现各工艺路线并行存在，新技术路线的设备需量产能力和市场应用 进一步验证。
当前捷佳伟创布局 LPCVD 和 PECVD 两条技术路线，其中核心专用设备 PECVD-Poly 实现了隧穿层、Poly 层、原位掺杂层的“三合一”制备。
效率与成本优势显著，支撑着 TOPCon 电池在后 PERC 时代率先占据扩产高点。
TOPCon 可基于 PERC 技术积累、人才 储备和成熟设备的积淀进一步发展，同时投资成本相较于其他 N型电池技术更具有经济性，单 GW 设备投资低于 HJT和 IBC 电池，且可通过改造升级 PERC 产线（费用约 0.5 亿元/GW）拉长原有设备生命周期。
此外，TOPCon 具有可观的发展潜 力，目前平均量产效率约 24.5%+，晶科创造的实验室效率纪录为 25.7%，理论效率可达 28.7%（双面）。
TOPCon 技术拥 有完整的可持续发展的技术路线支撑，可应用选择性发射极/激光硼掺杂技术降低发射级钝化区域的复合损失和载流子传输 损失，同时通过大尺寸薄片化、银铝浆替代、设备降价等途径进一步降本。
后续，TOPCon 可与 IBC 技术结合形成 TBC （POLO-IBC）技术，量产效率达26%-28%，还可实现与钙钛矿结合的叠层电池，迭代升级空间广阔。
（报告
