机械设备行业专题研究：ibc电池与钙钛矿电池，未来电池片技术将如何演绎？_26页_1mb

机械设备行业报告：IBC电池与钙钛矿电池技术分析

核心内容

本报告分析了IBC电池与钙钛矿电池在未来光伏电池片技术发展中的潜力与挑战，重点关注其技术特点、工艺流程、商业化尝试及对相关设备厂商的影响。

主要观点

IBC电池

IBC（Interdigitated Back Contact）电池是一种将p+和n+掺杂区域置于电池背面的高效太阳能电池，具有以下特点：

• 高效性：IBC电池的受光面无金属电极遮挡，有效提高短路电流（Jsc），并结合良好的钝化层和背面金属化设计，提高填充因子（FF）和开路电压（Voc），从而提升转换效率。
• 工艺复杂：IBC电池的制造涉及多次掩膜和光刻技术，背面的p+和n+区之间需要精确的gap设计，工艺难度较高。
• 成本较高：IBC电池的生产成本高于传统晶体硅电池，约为1-2元/W，但随着设备和技术的进步，成本有望逐步下降。
• 设备需求：IBC电池的生产需要板式PECVD、管式PECVD、APCVD、激光开槽设备、湿法设备、PVD或RPD等设备，对设备厂商提出了较高要求。
• 商业化前景：IBC电池具有较高的商业化潜力，尤其适用于光伏建筑一体化（BIPV）领域，外形美观且效率高。

钙钛矿电池

钙钛矿太阳能电池采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化金属卤化物作为吸光层，属于第三代太阳能电池，具有以下优势：

• 高光电转换效率：实验室最高效率已达25.2%，钙钛矿与晶硅叠层电池效率达到29.15%，接近30%的理论极限。
• 制备工艺多样：包括两步溶液旋涂法、软膜覆盖沉积法（SCD）、板压法、气固反应法等，各方法在薄膜制备、均匀性、成本控制等方面各有优劣。
• 商业化尝试：国内外多家企业正在进行钙钛矿电池的商业化尝试，如英国Oxford PV公司、杭州纤纳光电科技有限公司等，已取得一定进展。
• 稳定性与环保问题：钙钛矿材料存在稳定性差、寿命短、易水解和氧化等问题，且含铅，环保压力较大。

关键信息

IBC电池

• 技术路线：包括经典IBC、POLO-IBC/TBC、HBC等。
• 工艺难点：
  • N+和P+区的形成（需精确控制掺杂浓度与位置）。
  • 背面金属化（需高精度对位）。
  • 表面钝化（需优化前表面和背表面的钝化技术）。
• 设备厂商：迈为股份、帝尔激光、高测股份等。
• 国内产能：
  • 隆基股份：2022年计划建成4GW HPBC高效单晶电池产线。
  • 爱旭股份：珠海6.5GW和义乌10GW高效太阳能电池项目。
  • 中环股份：曾为2.1GW IBC太阳能电池生产厂融资2亿美元。

钙钛矿电池

• 结构类型：包括正置（n-i-p）结构和倒置（p-i-n）结构。
• 效率进展：
  • 实验室最高效率达25.2%。
  • 钙钛矿/晶硅叠层电池效率达29.15%。
  • 我国南开大学钙钛矿/晶硅叠层电池效率达23.73%。
• 制备方法：
  • 两步溶液旋涂法：操作简便，但存在薄膜不均的问题。
  • 软膜覆盖沉积法（SCD）：可沉积大面积、均匀的钙钛矿薄膜，适用于刚性和柔性器件。
  • 板压法：通过加压使前驱液均匀扩散，晶粒尺寸大，覆盖更均匀。
  • 气固反应法：利用化学气相沉积技术，适合大面积生产。
• 商业化尝试：
  • Oxford PV公司：已实现28%的钙钛矿/HJT叠层电池效率，计划2020年实现商业化。
  • 杭州纤纳光电科技有限公司：已建成20MW中试线，效率为15-16%。
  • 苏州协鑫纳米科技有限公司：建设100MW量产生产线，组件效率将提高至18%以上。

重点推荐组合

• 核心组合：先导智能、迈为股份、新莱应材、联赢激光、江苏神通、华测检测、高测股份、帝尔激光、春风动力、润邦股份、苏试试验。
• 重点组合：中联重科、锐科激光、欧科亿、华锐精密、国茂股份、杰克股份、弘亚数控、美亚光电、三一重工。

风险提示

1. 宏观环境与政策风险：如基建和地产投资下滑。
2. 行业竞争风险：电池片行业竞争激烈。
3. 技术路径变化风险：如HJT、TOPCon、IBC等技术路线快速迭代。

投资建议

• 设备厂商：建议关注具备IBC电池和钙钛矿电池相关设备生产能力的公司。
• 光伏行业：IBC电池与钙钛矿电池的结合将推动高效电池技术的发展。
• 其他领域：如锂电、风电、核电、工控自动化、半导体等，均有相应推荐的设备厂商。

结论

IBC电池与钙钛矿电池代表了未来高效太阳能电池技术的重要方向。IBC电池在提升转换效率和商业化应用方面具有明显优势，而钙钛矿电池则因其高效率和多样的应用潜力成为研究热点。两者均面临一定的技术与成本挑战，但随着技术进步与设备优化，有望在未来光伏行业中占据重要地位。