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1、從 P 型到 N 型的跨越有望開啟下一輪光伏技術革命
1.1 點之年，迎接平價
全球光伏成本大幅降低，光伏度電競爭力突顯。在經歷了光伏組件成本和 BOS 大幅下降之後，光伏度電成本在全球部分地區已經具備平價條件。組件降價會提升存量已鎖定電價項目經濟性，推動業主裝機意願。根據 Lazard 的度電成本分析，2019 年全球光伏度電成本已經降至 40 美元/MWH。
國內補貼逐步退坡，行業成長逐步告別政策依賴。根據國家能源局發布的《國家能源局關於 2020 年風電、光伏發電項目建設有關事項的通知（徵求意見稿）》，2020 年度新建光伏發電項目補貼預算總額度為 15 億元，同比 2019 年下降 50%，其中補貼競價項目（包括集中式光伏電站和工商業分布式光伏項目）補貼總額為 10 億元。預計 2021 年， 國內光伏行業將徹底告別補貼，完成化石能源革命周期第一步，走入平價時代。
1.2 技術革命驅動光伏降本，從 P 型到 N 型的跨越有望開啟下一輪光伏技術革命
技術創新驅動光伏行業降本增效，創造行業龍頭。2009~2011 年，隨著改良西門子法的推出，多晶矽料生產成本大幅降低， 保利協鑫憑藉自身技術優勢成為行業龍頭。2013~2017 年，隆基股份率先在單晶矽片上使用金剛線切割技術，單晶矽片成本大幅降低，後續單晶矽片在電池端的轉換效率優勢逐步體現。2018 年以來，隨著 PERC 電池片技術的推出，單晶矽片轉換效率優勢更為明顯，電池片廠商主動向單晶 PERC 產線轉移， 單晶逐步完成對多晶的替代。
高轉換效率有望持續降低度電成本，提高製造業核心競爭力。光伏發電最終以實現平價上網為目標，產業降本是必經之路。成本優勢的主要來源包括：
1）設備或輔材、能源等設備的價格優勢：主要依賴於設備國產化進程、廠商布局選址 和產業化進程中經驗的積累和沉澱；
2）規模效用所產生的成本優勢：主要得益於產能的有序擴張和產能利用率的穩定；
3）技術革新從而提高光電轉換效率而帶來的單瓦成本的降低：主要得益於新技術的研 發和產業化生產，提高效率的同時減少輔材的用量。
其中轉換效率的提升是製造業降本的核心，也是主要競爭力。
N 型矽片少子壽命更高，光衰率更低，有望接替 P 型成為下一代技術方向。相較於P 型單晶矽，N 型單晶矽主要單晶矽中摻磷，N 型材料中的雜質對少子空穴的捕獲能力低於P 型材料中的雜質對少子電子的捕獲能力，相同電阻率的 N 型矽片的少子壽命比P 型矽片的高出 1~2 個數量級，達到毫秒級。由於 N 型矽片摻磷元素，磷與矽相溶性差，拉棒時磷分布不均，N 型矽片生產工藝和P 型矽片相比難度較大。通過 N 型單晶矽片生產的N 型電池組件在發電轉換效率和後期衰減上都優於 P 型電池組件。
以 N 型矽片為基礎，有望演化出多條 N 型電池發展方向，光伏電池片製備工藝向半導體升級。從技術路線發展來看，由於 P 型電池片的轉換效率提升存在瓶頸，P 型電池片向 N 型電池片轉型或勢在必行。目前 N 型電池片技術主要包括 N-Pert、TopCon、異質結和 IBC 四大技術方向。光伏發電基於光生伏特原因，機理和半導體接近，隨著電池製備技術的升級，光伏電池工藝逐步向半導體工藝升級。
單晶替代多晶推動光伏完成平價上網進程，從 P 型向 N 型跨越迎來下一次光伏技術革命。從歷史來看，得益於單晶矽片取代多晶矽片的大趨勢，單晶矽片廠商過去幾年的產能和銷量增長遠高於行業新增裝機增長。從當前產能布局來看，單晶產品滲透率或即將達到瓶頸，後續單晶矽片滲透率提升所帶來的超額收益或將減少。但是隨著N 型矽片技術路線的逐步確認，N 型產品滲透率提升或將帶來下一輪新的超額收益。積極布局 N 型矽片，並實現 N 型矽片的降本增效或是當前矽片廠商的當務之急。
二.TopCon：技術較為成熟，可在現有產線上升級改造，可延續存量產能使用壽命
TopCon 電池：基於N 型矽襯底，前表面採用疊層膜鈍化工藝，背表面採用基於超薄氧化矽和摻雜多晶矽的隧穿氧化層鈍化接觸結構，可雙面發電。得益於超薄氧化矽和摻雜多晶矽的隧穿氧化層鈍化接觸結構的應用，兩者形成接觸鈍化結構，可以大幅提升 N 型電池片的 VOC 和轉換效率。
另外根據《中來股份 N 型單晶雙面 TopCon 技術與產業先進性介紹》，TopCon 電池片具備以下技術特點：
1) 離子注入摻雜多晶矽鈍化技術
通過離子注入進行摻雜，可以控制摻雜原子的劑量和在非晶矽中的分布，避免常規擴散摻雜長時間的高溫過程對隧穿氧化層及矽片壽命的損傷；
2) 低壓硼擴選擇性摻雜技術
硼源在爐管內及矽片表面分布更加均勻，擴散後方阻均勻性好。另外沉積時間短，可將工藝時間縮短至 90 分鐘以內，顯著降低高溫對矽片壽命的損傷；
3) 化學回蝕清洗技術
採用緩衝型化學回蝕體系，反應速度精確可控，同時化學回蝕溶液具有差異化刻蝕功能，可有效保持重摻雜和輕摻雜區域的方阻梯度；
4) 異質膜鈍化減反技術
電池正表面減反膜採用多層介質膜組成的異質膜，異質膜與常規 SiO2/SiNx 疊層膜相比具有更加好的減反射性能和鈍化性能。異質膜可以將電池前表面的反射率降低到~1%，SiO2/SiNx 疊層膜反射率為~3%，異質膜技術可以降低電池的電流損失；此外，採用異質膜技術鈍化的 n 型矽片的有效少子壽命可以達到~7 ms， 而採用SiO2/SiNx 疊層膜鈍化的相同電阻率n 型矽片的有效少子壽命為~0.7 ms， 異質膜技術可以顯著降低電池表面的複合損失。
5) 低損傷金屬化接觸技術
優化的金屬漿料體系，減少金屬對多晶矽層的破壞，最大限度發揮多晶矽鈍化結構的優點；改善金屬漿料與多晶矽介面電流傳輸機制，降低接觸電阻；優化的燒結曲線，保持填充因子(FF)的同時最大限度提升電池開路電壓(Voc)；採用雙層金屬電極結構，下層採用點接觸式燒穿型漿料，保證接觸電阻的同時有效降低金屬-半導體複合，上層漿料採用線式非燒穿型漿料，提供優良的線電阻。
2.1 極限轉換效率達到 28.7%，量產轉換效率突破 23%
TopCon 電池理論極限效率為 28.7%，高於異質結和 PERC。ISFH 的研究結果表明， 基於載流子選擇性的概念對太陽能電池的理論效率進行分析，採用鈍化接觸電池結構，如TopCon 此類電池的極限效率是28.2%~28.7%，高於異質結（27.5%）和perc（24.5%），非常接近晶體矽太陽能電池的極限效率，29.43%。
製造業積極布局，量產轉換效率突破 23%。從海外來看，LG 和REC 在TopCon 技術均有量產產能。國內方面，中來股份已實現 2.4GW 的電池產能，最高量產效率達 23.4%。2019 年中旬，天合光能的 N 型 i-TopCon 太陽能電池實驗室轉換效率達到 24.58%，量產平均轉換效率在 23%。天合光能在 2019 年發布了N 型i-TOPCon 雙面雙玻高效組件， 實現大規模量產。
2.2 產線可在 perc 產線上升級，設備投資額下降速度快
部分生產設備和現有 perc+se 產線兼容，現有產線可升級改造至 TopCon 產能。TopCon 生產流程分為 9 步，分別為矽片制絨清洗、擴散制結、溼法刻蝕、隧道結製備、離子注入、退火和溼化學清洗、ALD 沉積氧化鋁、PECVD 沉積氮化矽膜、絲網印刷等工序。其中大部分設備可以和 perc+se 產線共用，只需要額外增加硼擴散、LPCVD 沉積（隧道結製備環節）、離子注入（或者擴散裝備）和去繞鍍清洗環節設備，便可以實現設備的升級。目前龍頭廠商 perc 產線均留有一定設備空間，有助於產線改造升級。
設備國產化加速，產能投資額迅速下降。隨著近年來 TopCon 設備國產化的加速，國內廠商陸續完成 LPCVD 等核心設備的國產化。TopCon 產能 1GW 投資成本從原有的 5~6億元降至目前 2~2.5 億元/GW 左右，和當前 perc 產線設備投資成本（1.8~2 億元/GW ）相比，成本差異大幅降低。設備投資額的大幅下降有望推動 TopCon 技術加速發展。
三、異質結：技術逐步成熟，龍頭積極布局
異質結（本徵薄膜異質結，亦成為 HJT/SHJ），通常以 n 型晶體矽作襯底，寬帶隙的非晶矽做發射極，具備雙面對稱結構。電池正表面，空穴通過高摻雜的 p 型非晶矽，構成空穴傳輸層；電池背面，電子通過高摻雜的 n 型非晶矽，構成電子傳輸層。光生載流子在吸收材料中產生，只能從電池的一個表面流出，實現兩者的分離。
異質結電池獨特的非摻雜(本徵)氫化非晶矽薄層異質結結構，改善了對矽片表面的鈍化效果，降低了表面複合損失，提高了電池效率。
對比 PERC，異質結電池技術優勢明顯。異質結電池組件同 PERC 相比，主要採用 N 型矽片，允許薄矽片的使用，同時電池背面可以利用地面的反射光發電，提高了發電量。N 型異質結電池光致衰減效應首年在 1.5%，後續每十年減少 5%，優於 perc 電池片。另外異質結電池溫度穩定性好，溫度係數僅為-0.25%/°C，即使在戶外高溫度條件下工作，仍能表現出很好的輸出特性；在雙面率方面，異質結電池片雙面率可以做到 90%以上，也優於 PERC 電池片。
1、轉化效率高
根據 NREL 2019 年 11 月 6 日發布的實驗室最佳電池效率圖來看，日本Kaneka 將異質結電池光電轉換率提升至 26.7%（實驗室）。是當前晶矽技術路線當中轉換效率較為領先的技術。高實驗室轉換效率為異質結電池未來提供較大提升空間。
2、生產環節簡單
異質結電池片的生產過程相較 Perc 減少了擴散、刻蝕及燒結 3 個步驟，核心工藝為非晶矽薄膜沉積，PECVD 中非晶矽的生長可以看作是含矽的基團在襯底表面上的擴散與吸附，包括本徵非晶矽的沉積與鈍化以形成高質量的異質結面鈍化層、摻雜非晶矽沉積（N 型）以形成發射極和背表面場、TCO 沉積以提供高導電率的電荷輸運通道。異質結整個生產工藝主要為制絨、非晶矽薄膜沉積、絲網印刷、分選四個步驟。
3、降本空間大
使用低溫工藝（＜250℃），避免採用傳統的高溫（＞900℃）擴散工藝獲得 p-n 結。三個角度降本，1、節約能源；2、矽片減薄。低溫沉積過程中，單晶矽片彎曲變形小，因而其厚度可以採用本底光吸收材料所要求的最低值（約 80μm，現在 Perc 矽片厚大概是200μm）；3、低溫過程消除了矽襯底在高溫中的性能退化，從而允許採用「低品質」的晶體矽甚至多晶矽來做襯底。
4、發電增益
Perc 電池存在光致衰減問題，衰減承諾一般為 10 年衰減 10%以內，異質結光致衰減率低、具備正溫度特性（高溫環境下發電量提高）、雙面率高（電池背面效率與正面效率之比），產生發電增益預估在 10%左右。
3.1海外異質結設備成熟，量產轉換效率達到 24%
異質結生產環節主要有 4 道工序，分別為 1）表面處理：制絨；2）非晶矽鍍膜；3）TCO沉積和 4）金屬化：絲網印刷。
非晶矽鍍膜：
異質結技術核心步驟，梅耶博格、理想能源、美國應材為當前主要供應商。非晶矽鍍膜是異質結技術的關鍵。當前的主流技術為 PECVD 技術路線，不過 CAT-CVD 和 ALD 也在被推廣。梅耶博格、理想能源、美國應材為當前主要供應商，其中梅耶博格的設備已經實現大規模生產，並在 EcoSolifer、ENEL 和 REC 製造商中得到使用。
TCO 沉積：
多條技術路線並進。TCO 沉積在異質結電池沉積工藝的後半部分，通過沉積 TCO 膜作為減反層和橫向輸運載流子至電極的導電層。一般 TCO 沉積在 PVD 設備中通過濺射的方式完成。捷佳偉創和 Archers 則選擇的是反應等離子RPD 技術路線。RPD 和雙面進行薄膜沉積的 PVD 技術路線相比，採用自下而上的單側沉積技術，關鍵設備是等離子槍。
多廠商前期布局，量產轉換效率突破 24%。根據山煤國際公告，目前全球異質結產品總產能為 3.75GW 。其中日本松下和美國 solarcity 產能均在1GW左右，國內鈞石產能達到 600MW 。從量產轉換效率來看，目前大部分廠商的量產轉換效率已經達到23%以上，其中部分廠商轉換效率已經達到 24%。
3.1 設備國產化加速，行業龍頭進入加快產業化進程
核心設備國產化進程加速，設備降本空間大。2019 年以來，國產設備廠商相繼進入異質結環節，從目前公開信息來看，捷佳偉創、邁為、鈞石均有布局。
· 捷佳偉創一直致力於異質結電池設備的開發，目前已具備溼法製程、RPD 製程、金屬化製程三道工序的核心裝備，其中 RPD 設備使用的是獲得住友重工(中國大陸地區)獨家授權後進行研發製造的核心工藝設備。
· 鈞石能源自主研發了PECVD 和PVD 設備，PECVD 設備採用獨特的RF電極設計，輝光電極間隙可調，低功率起輝穩定，載板溫度均勻性好，沉積的薄膜厚度均勻；PVD 雙面沉積設備，靶材利用率提高至 80%，維護時間減少 40%。
· 邁為股份為國內絲網印刷龍頭，憑藉絲網印刷設備優勢進入異質結環節，目前PECVD 和 TCO 鍍膜關鍵均有布局。
隨著國產廠商的介入和大通量設備的研發成功，設備成本有望大幅下降，降低異質結投資初期門檻和折價成本。
龍頭廠商積極布局，有望完成從設備量產到製造量產，異質結技術有望獲得突破。2018 年 5 月 22 日，通威太陽能、上海微系統所、三峽資籤訂了矽基異質結 SHJ 太陽能電池產業化戰略合作協議，三方將共建合資公司，從事 SHJ 太陽能電池中試線和產業化運營。2019 年 7 月，山煤國際發布公告表示，計劃建設總規模 10GW 的異質結電池生產線項目。一般而言，在新設備推出之後，生產廠商調試時間預計需要半年到一年之後，在此期間，生產廠商也將逐步開始培養工藝人才，為後續大規模產業化打下基礎。預計隨著後續設備國產化的推進，異質結技術有望獲得突破，滲透率有望大幅提升。
製造端量有望驅動轉換效率和非矽成本再降低，性價比提升有望助力滲透率提升。隨著製造端量產化成熟，規模效應有望驅動上下遊產業鏈加快協同和配套，從而推動行業加速降本。從 perc 發展周期來看，隨著產業規模提升，perc 的非矽成本從過去 0.5~0.6元/w 以上已經降至現在行業平均 0.3 元/w 左右。
四、投資建議
4.1 市場空間
歷史光伏市場空間在 2000 億左右，N 型滲透率提升也有望給給新技術帶來 2000 億市場空間。從歷史來看，光伏是一個降本驅動需求的行業，光伏製造業市場空間在 300 億美元（2100 億人民幣）左右，隨著平價市場的到來，終端對光伏降本的需求將大幅降低。目前 N 型技術路線滲透率不到 10%，隨著後續完成從 P 型向 N 型的跨越，N 型技術路線市場空間預計至少在 2000 億以上。
技術引領者和先布局者有望享受成長初期的超額收益。在設備端。技術路線升級帶來存量市場改造+新增產能需求的雙重空間；在製造端。技術路線革命帶來技術領先者集中度提升的超額收益。隨著 N 型電池片技術逐步成熟，預計到 2025 年，行業有望完成從P 型向 N 型的跨越。技術路線革命為設備廠商同時帶來存量產能改造和新增產能建設的雙重空間。技術領先的設備廠商有望憑藉自身技術壁壘擴大市場份額。對於製造業而言， 在新技術在完成量產化之前，新技術（TopCon 和異質結）與 Perc 相比，將主要定位高端需求，有望享受較高溢價，帶來有望高於現有產線的更高經濟性。同時先布局者在設備調試初期積累的調試經驗和工藝人才有助於縮短新擴產能的調試時間，享受後續滲透率提升的紅利。
4.2 電池片設備生產廠商
捷佳偉創
捷佳偉創是國內光伏電池片生產設備龍頭。公司的產品包括單/多晶制絨設備、管式擴散氧化退火爐、酸拋光及鹼拋光設備、管式等離子體澱積爐、智能自動化設備、全自動絲網印刷設備等六大產品系列，覆蓋 perc、perc+、TopCon 和異質結等多條光伏電池片技術路線。
邁為股份
邁為股份為國內高端裝備製造商，目前研發和生產面向太陽能電池行業和OLED 面板行業的核心生產設備。其中在太陽能電池片設備領域，公司憑藉自身絲網印刷設備的優勢， 和光伏行業巨頭隆基股份、通威太陽能、晶科能源、阿特斯太陽能、晶澳太陽能等公司建立了長期合作關係，並陸續在別的領域進行突破。
4.3 電池片生產製造商
通威股份
通威股份為國內電池片廠商龍頭，根據 PVinfolink 統計，通威太陽能 2019 年電池片出貨位列全球第一。公司積極布局電池片新技術，2019 年 6 月 20 日，公司異質結電池片生產車間第一片超高效異質結電池片成功下線，電池片轉換效率達到 23%。公司目前除了在主流量產的 P 型 Perc 電池上具有優勢性價比，同時還在 Perc+、Topcon、異質結等新型產品技術領域也在重點布局，其中異質結中試線規模已達 400MW ，包括多種技術路線。
2020 年 2 月 11 日，公司發布《高純晶矽和太陽能電池業務 2020-2023 年發展規劃》和《關於投資建設年產 30GW 高效太陽能電池及配套項目的公告》，公司規劃到 2023 年建成電池片產能 80~100GW ，公司新建產能有望布局Perc+、Topcon、異質結等新型技術路線，繼續提高公司核心競爭力。
東方日升
公司為國內組件龍頭。長期來看，隨著平價市場的到來和海外需求的興起，可融資性和品牌知名度有望為公司創造合理議價能力，帶來超額收益。2019 年8 月19 日，公司2.5GW 高效異質結電池及組件項目開工。隨著公司異質結項目逐步落地，公司產品核心競爭力有望逐步提升。
山煤國際
山煤國際是國內傳統煤炭企業，目前主要從事煤炭生產、貿易及銷售業務，業績驅動主要來源於煤炭生產板塊。公司目前正在積極向新能源轉型。計劃投資異質結項目，實現在能源行業的延伸。隨著公司後續異質結項目的落地，公司有望獲得異質結環節超額收益。
中來股份
中來股份為國內 TopCon 電池龍頭。目前公司已經具備 2.4GW 的電池產能，量產的平均效率超過 23%。公司的 N 型雙面組件最高功率可達 460W，高雙面率可以達到 80-85%，首年衰減低於 1%，後 29 年年衰減率低於 0.4%，溫度係數和 LeTID 低。公司作為國內TopCon 電池龍頭，有望享受新技術導入期的超額收益。
4.4 N 型矽片龍頭
中環股份
公司為全球 N 型單晶矽片龍頭之一。2019 年 8 月 16 日，中環股份發布了「夸父」系列單晶矽片，其中 M12 矽片邊長為 210mm，對角線 295mm，表面積比傳統 M2 矽片增大80.5%。對於製造業而言，大矽片的推出可以降低電池片和組件廠商的生產成本，改善下遊盈利空間。對於業主來說，大矽片帶來的單塊組件的功率提升，可以降低電站所需的支架，匯流箱等按片數相關的成本，度電成本得到下降。大矽片的推出有望提升公司核心競爭力。
隆基股份
隆基股份為全球單晶矽片龍頭，在單晶矽片方面生產經驗豐富。公司 N 型單晶矽片也處於全球領先水平。2019 年 9 月，公司和中來股份籤訂 8 億片 N 型單晶矽片銷售框架合同，合同履行期為 2020 年 1 月 1 日至 2022 年 12 月 31 日。隆基股份加快產能建設速度，麗江 6GW 單晶矽棒、保山 6GW 單晶矽棒和楚雄二期 10GW 單晶矽片陸續投產。公司計劃在 2020 年底實現 65GW 單晶矽棒和矽片產能，持續推動業績提升。
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（報告來源：國盛證券）
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