电力设备新能源行业光伏新技术系列（一）：成结、镀膜、金属化，探究电池技术进步的本质-20230411-光大证券-141页_9mb

行业研究总结：成结、镀膜、金属化——探究电池技术进步的本质

核心内容

光伏电池技术的进步本质上依赖于晶硅电池的四大核心工序：清洗制绒、扩散制结、钝化镀膜、金属化。尽管技术路线不断迭代（如PERC、TOPCon、HJT等），但这些工艺并未发生根本性改变，而是通过工艺优化与材料创新逐步提升效率与降低成本。

主要观点

1. 扩散制结是光伏电池的核心结构形成工艺，主要通过磷扩与硼扩实现，其中硼扩因固溶度低、扩散温度高而难度更大。
2. 钝化镀膜是提效的关键，通过降低载流子复合、提高表面和界面特性，成为电池效率提升的重要手段。钝化层的选择与设计直接影响电池性能，如氧化铝、氧化硅、非晶硅等材料在不同电池结构中发挥关键作用。
3. 金属化工艺与材料紧密耦合，涉及银浆、银粉、银包铜、电镀铜等技术，其优化对降低电阻损失、提升电池效率具有重要意义。
4. 激光技术作为平台技术，贯穿电池制造多个环节，如光注入、SE、开槽、转印、划片等，对提升电池性能与工艺效率具有广泛的应用潜力。

关键信息

1. 晶硅电池的基本原理与核心工序

• 清洗制绒：降低表面反射率，形成金字塔结构。
• 扩散制结：形成P-N结，主要采用磷扩与硼扩，其中硼扩面临更高的工艺挑战。
• 钝化镀膜：通过真空镀膜技术形成钝化层，减少载流子复合，是电池效率提升的关键。
• 金属化：形成前电极和背电极，采用丝网印刷、银包铜、电镀铜等工艺，对电池性能有显著影响。

2. 掺杂与成结：光伏电池的“心脏”

• 同质结电池：通过扩散形成P-N结，采用SE技术优化发射极区域的掺杂浓度。
• 异质结电池：通过气相沉积形成P-N结，面临光学寄生吸收与掺杂效率低的问题。
• 非成结掺杂：通过形成高低结提高载流子收集效率，如TOPCon与HJT中分别采用正表面硼掺杂与非晶硅层。

3. 钝化：提效的关键

• 光学损失：包括表面反射、长波透射、栅线遮挡，可通过表面制绒、减反膜、优化栅线设计等方式减少。
• 电学损失：包括复合损失（辐射、俄歇、SRH、表面复合）与电阻损失（串联、并联电阻），钝化技术对降低复合损失有显著效果。
• 钝化层选择：不同钝化材料（如Al₂O₃、SiO₂、非晶硅）对电池效率、稳定性、工艺适配性产生影响，选择合适的钝化层是电池路径设计的核心。

4. 镀膜工艺：致密性、均匀性、厚度

• TOPCon镀膜：采用ALD与PECVD技术，注重氧化铝薄膜的均匀性与厚度控制，趋势包括LP与PE路线。
• HJT镀膜：采用线性串联式设备，镀膜顺序对膜层质量影响显著，腔室设计与工艺路线是关键。

5. 金属化与电池进步

• 高温银浆：用于PERC和TOPCon，具有高导电性，但成本高。
• 低温银浆与银包铜：因低温工艺限制导电性，银包铜成为降本与提效的过渡方案。
• 银浆国产化：推动银粉国产化进程，降低对进口材料的依赖，提升电池材料自主可控能力。
• 电镀铜技术：作为终极方案，可有效降低电阻损失，提升电池效率，但目前仍处于技术探索阶段。

6. 激光的应用：沿着功率曲线，寻找用武之地

• 激光技术在光伏电池制造中具有广泛应用，如光注入、SE、开槽、转印、划片、打孔等，其功率与物质形变决定了应用场景。
• 激光转印与无损划片是提升电池效率与良率的重要手段，随着硅片尺寸增加，激光工艺的优化变得尤为关键。

7. 当前时点与技术趋势

• TOPCon：已进入规模化扩产阶段，具备确定性，预计2025年产能达790GW，带动设备需求约420亿元。
• HJT：面临降本挑战，但具备更高效率天花板，2025年预计产能200GW，设备需求250亿元。
• 技术路线：TOPCon与HJT在钝化层、镀膜工艺、金属化方案上各有优势，需根据成本与效率平衡选择。

投资建议

• 重点推荐：捷佳伟创、迈为股份、帝尔激光、奥特维、英杰电气、横店东磁、钧达股份、赛伍技术。
• 建议关注：帝科股份、聚和材料、金辰股份、海目星、苏州固锝、东威科技、芯碁微装。
• 投资逻辑：规模化、技术进步、降本三者相互促进，推动光伏电池效率向极限发展，带来设备、材料、制造端的超额回报。

风险分析

• 政策风险：上网电价政策变化可能影响光伏产业发展。
• 技术风险：技术进步可能低于预期，影响电池效率提升。
• 产能风险：投资与产能过剩可能对行业造成冲击。

总结

光伏电池技术的进步依赖于晶硅电池的四大核心工艺，其中钝化镀膜与金属化是提效降本的关键。TOPCon与HJT作为主要技术路线，分别面临正面钝化与光学寄生吸收的瓶颈，但通过SE、微晶化、银包铜等技术优化，有望突破限制。激光技术作为平台技术，将在多个环节中发挥重要作用。随着技术成熟与成本下降，TOPCon与HJT将在未来占据更大市场份额，为产业链带来新的增长机遇。