深度报告 || HJT设备产业化发展潜力探析

(二)聚焦薄膜质量+生产效率，设备厂商多角度挖潜

PECVD 提效降本是一个系统工程：PECVD 是 HJT 技术产业化的核心瓶颈之一，未来主要优化方向为保证镀膜质 量的同时放大设备产能，且硬件成本的增加幅度需尽可能小于产能提升幅度，从而达到降本目标。从市场主流 HJT PECVD 供应商供应的 PECVD 特点看，设备厂商在设计理念上各具特色，但均体现出在提升镀膜质量和优化设备产 能方面的持续追求。值得注意的是，各家厂商在等离子体反应器、射频系统等关键环节的设计均有自身独特之处， 同时在预热、清洗、传动方式等可能影响设备性能的因素上同样在持续挖潜，推动设备不断迭代。我们认为，在工 艺设计和工程环节多角度挖潜的推动下，PECVD 性能仍具向上提升空间，提效降本潜力可期。

镀膜质量方面：薄膜质量直接决定了 HJT 电池的转换效率和良率，改进核心在于围绕等离子体对腔体、传输结 构、射频系统等进行匹配，保证薄膜的均匀性、致密性、厚度、透光率等多个指标达到较高水平。此外，HJT 存在效率分布较宽的问题，批次间稳定性面临一定挑战，对反应腔设计和清洗提出了更高的要求。

设备产能方面：做大腔室和做多腔室是目前提升 PECVD 设备产能的两大主要方向，但做大腔室易带来镀膜不 均匀问题，做多腔室路线下设备成本下降空间则较为有限。此外，在腔室数量/大小一定的情况下，PECVD 的 工艺设计也会决定设备的产能提升潜力，诸如传输结构、腔体设计、射频系统、相位调制技术、传动方式、硅 片装载数量、清洗方式、预热方式等方面的微小改进都有可能带来工艺节拍的缩短、uptime 的提高、良率的提升，进而提高设备的生产效率和产能。

国产化方面：近年来，国产设备厂商 PECVD 的开发、验证已取得积极进展，未来通过与电池厂商增进合作， 有望加深对 HJT 技术的理解，积累更加丰富的 know-how 经验，国产 PECVD 有望展现更大优势。

1、Meyer Burger：创新等离子体反应器设计，钝化效果出众

盒中盒式 S-Cube 等离子体反应器，钝化效果优：梅耶伯格是老牌光伏设备供应商，持续多年的研发投入和技术跟 进使其在 PECVD 领域保持着较强的技术领先性。梅耶伯格针对 HJT 开发了 HELiAPECVD 型号 PECVD 设备，采用盒 中盒式 S-Cube 离子体平行板反应器，利用 13.56MHz 射频源最小化等离子体在沉积过程中对薄膜造成的损伤，以获 得较高的钝化质量。硅片少数载流子的寿命决定了钝化质量，梅耶伯格的 PECVD 设备沉积后可实现区熔单晶硅(FZ)少子寿命超过 10ms，直拉硅片(CZ)少子寿命超过 4ms，制造出的电池片温度系数最优可达-0.25%/K。

腔室独立+在线清洗功能降低污染水平及运营成本：本征、N 型、P 型非晶硅薄膜沉积分别在独立腔室内完成，载片 在腔室间的传输均在氮气保护下进行，可实现极低的污染水平。沉积腔室配有在线清洗功能，外部大腔室不直接接 触反应物的结构设计，降低了腔室清洁的复杂程度和设备的维护频率，降低了设备运营成本。

在线加热功能缩短 cycle time，提升设备产能：HELiAPECVD 的基片传输盘具备在线加热功能，可保证基片始终处于 工作温度，大大节省了薄膜沉积前的基片加热时间，一个托盘的硅片在非晶硅沉积步骤完成的周期时间(cycle time) 仅为 84s。托盘可装载 56 片 6 寸硅片，设备 uptime 为 90%，每小时设备生产量为 2400 片，对应产能 110MW。

今年 6 月，梅耶伯格发布公告，拟募资 1.65 亿瑞士法郎以在 2021 年启动 HJT 电池和组件项目，初期产能 400MW， 聚焦欧洲和美国住宅市场，正式转型电池组件供应商，未来不再对外出售 HJT 和 SWCT 生产设备。

2、INDEOtec：专有反应器设计和独特电极布置实现双面沉积

Mirror 技术缩短工艺周期，ACCT 保证成膜质量：INDEOtec 成立于 2007 年，是一家专注于薄膜太阳能电池 PECVD 工艺设备研发、生产和销售的瑞士设备生产商。公司已开发出专用于 HJT 非晶硅薄膜沉积的 OCTOPUS 系列设备， 采用 Mirror 核心技术，可在无需破坏真空且无需翻转基板情况下完成基板双面的沉积，可降低工艺周期，提升产能。此外，公司还采用 ACCT(抗交叉污染处理)特殊技术，避免前一沉积过程中残留在腔壁或电极上的反应物污染下 一沉积过程，保障了多层薄膜的沉积质量。目前应用该设备的 6 英寸的直拉硅片(CZ)上少子寿命可达 5ms，4 英寸的 区熔硅片(FZ)上少子寿命达 10ms。

增加第三电极提升薄膜均匀性：为提高等离子体转向能力，公司还在设备原有的 IRTF(集成射频电极)等离子技术 基础上增加第三个电极，减少等离子体对基片表面的轰击，有效提升薄膜沉积均匀性和钝化效果。

在 OCTOPUS 系列中，OCTOPUS II 为 R&D 设备，用于研发和试生产线，使用并行和顺序处理模式;OCTOPUS III 量产平台拥有八面系统，主通道拥有 4 个腔室，用于装载、传输、基片的加热和冷却，周围配有 4 个沉积腔室，用 于基片的双面沉积，载板单次可装载 36 片硅片，生产时工艺腔可放置 3 个载板(共 108 个硅片)，实现模块共享， 节约硬件使用频率，该设备每小时可生产电池片 3000 片以上，产能约 140MW。

3、Applied Materials：显示技术迁移至 HJT，针对性开发力度略显不足

应用材料是全球最大的半导体设备制造商，为全球半导体、平板显示器、太阳能光伏发电及相关行业提供制造设备、 服务以及软件产品，其最早推出的 AKT 系列 PECVD 设备，应用于 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)领域，可在 面积 1.6 到 5.7 平方米的玻璃基板上沉积高度均匀的低温多晶硅薄膜。后期，应用材料将 AKT 系列设备改进应用于 太阳能电池制造领域，开发出 PECVD 5.7 系统，PECVD 5.7 系统基板面积最大可达 5.7m2，薄膜沉积速率超过 500 /min，拥有 7 个独立的反应腔室围绕在中央传输腔室周围，各沉积反应腔独立并行运行，具有较大的产能优势。用材料将 PECVD 5.7 系统迁移至 HJT 电池非晶硅薄膜的制备环节，但并未针对 HJT 技术做特殊的开发。

4、理想万里晖：频率自适应技术提高镀膜质量，套盒结构助力产能升级

上海理想万里晖薄膜设备有限公司于 2012 年 4 月从母公司理想能源 PECVD 事业部分拆，于 2013 年 5 月完成注册， 2019 年 10 月完成 A 轮融资。理想万里晖专注高端 PECVD 设备的研发，2017 年第一代年产能 60MW HJT PECVD 推向市场，并获得 22 台量产设备订单。据理想万里晖官网披露，公司异质结 PECVD 平均量产效率 24%，曾获得 ISFH 认证的 25.11%的最高转换效率。

多层反应腔双真空系统助力产能大幅提升：理想万里晖 OAK 系列量产设备采用双真空反应腔的结构，沉积腔室均 位于大的真空腔内，内外腔压力差小，反应腔形变小，腔内上下极板可同时发热，降低热漂移和粉尘、颗粒出现的 概率，改善成膜质量;小腔室清洗方便、无需开腔维护，气体消耗量仅为传统的 1/8，可有效节约工艺气体用量。抽 屉式反应腔属于公司的独家核心技术，沉积腔室内部被分割成多个子腔室，可实现工艺并行运行，使产能翻倍;该 套盒工艺设计可兼容不同型号的设备，研发和量产设备工艺共享，研发工艺可直接导入量产，加快设备产业化进程。

先进等离子体匹配系统缩短等离子体稳定时间，提升表面钝化效果：PECVD 采用静态镀膜的方式，等离子体每次开 启时会存在一段不稳定期，影响成膜质量，针对此问题理想万里晖引入先进等离子体系统，将等离子体稳定时间缩 减至 0.3s。此外，为改善甚高频等离子体反应腔内电磁场均一性，公司运用相位调制技术，提升了镀膜均匀性。

设备向大产能迭代，三代设备产能有望继续提升：理想万里晖 HJT PECVD 拥有 Pine-M-R-5 研发型设备和 OAK列量产型设备，量产型 OAK 系列设备至今已推出 OAK-U-5、第 2OAK-DU-5、第 2.5OAK-DU-PLUS 产品， 单台设备产能从第一代的 50-60MW 左右提升至 2.5 代的 250MW，公司预计三代设备 OAK-MC 可实现 500MW 的单 台设备产能。