深度报告 | 复盘PERC发展历程 推演设备未来图景

在此后几年时间里，随着产业化进程的不断深入， PERC 电池出货量呈现出爆发式的增长态 势。为了更好地梳理这一进程，根据不同时期 PERC 电池出货量、PERC 渗透率以及产能情况， 我们将其划分成三个阶段，并围绕电池产能、市场竞争格局，设备发展情况等多个角度，对以上 的各个阶段情况进行重点分析。

（二）萌芽（2012-2014）：PERC 电池实现初步量产，核心设备供 应以国外厂商为主

1、产能与设备市场规模 

PERC 电池处于技术验证阶段，以试验产能为主，增长迅速但总量较小。根据行业统计数据， 2014 年全球 PERC 电池的产能规模为 2.5GW，相比 2010 年，大幅增长 2GW。其中，我国台湾 地区 PERC 电池的产能占比约 43%，全球领先。虽然 PERC 电池的产能已有所增长，但由于企业 扩产目的是验证 PERC 技术可行性，所以扩产的规模有限。另外，相比于 2014 年全球/台湾/国内 约 70/ 10/ 47GW 的电池产能，PERC 电池此时的产能占比仅为 3.6/11/13%，占比极低。

在早期发展阶段，设备市场规模极小。2014 年以前，由于 PERC 电池尚处于早期的发展阶 段，下游电池厂商仍以试验产能为主，新增产能规模有限，因此，PERC 相关的生产设备的市场 空间极小。 

2、量产进展 

国外厂商率先实现 PERC 电池产业化，台湾厂商迅速跟进。2012 年，德国最大的组件厂商 Solar World，使用氮硅化物作为背部钝化原料，率先实现 PERC 电池的商业化，打开了 PERC 电 池商用的可能性；同年，IMEC、RENA 和 SoLayTec 三家公司采用 ALD 技术，通过 IMEC 中试 线进行 PERC 电池小批量生产，在未使用 SE 结构的背景下，成功把电池的量产效率提升至 19.6%； 2013 年，阿特斯 MWT/PERC 结构的光伏电池实现量产，电池平均的量产效率高达 20.57%；2014 年，韩华正式导入 2 条 PERC 产线，其中，电池转化效率高达 20.2%。

国外厂商在 PERC 产业化的道路上高歌猛进，台湾厂商也不甘示弱。2012 年，台湾厂商旭泓 研发的 CELCO 电池率先步入量产阶段。该电池结合了“背面钝化”和“局部背电场”技术，量产线上的最高转换效率达到 20.2%；2014 年，旭泓加码 PERC 电池，导入 5 条生产线，单晶 PERC 转化效率最也进一步提升至 20.7%，茂迪采用 PERC 工艺的电池正式进入量产，效率达到 20.4 %。

国内 PERC 处于前期酝酿阶段，2014 年开始实现小批量生产。晶澳是国内首家率先打通从 PERC 电池到组件的产业链条的企业。2012 年 6 月，公司 PERC 技术专利取得突破性进展；2013 年 8 月，晶澳宣布其成功提高了单晶电池的转换效率，实现了转换效率在 20%以上的 P-型单晶光 伏电池的生产，并称其新型的高性能电池（Percium）将马上投入生产 ；2014 年 2 月，晶澳发布 Percium 单晶组件，其中，60 片电池的 Percium 单晶组件功率达到了 285 瓦，比行业平均 60 片 电池单晶组件高出 20 瓦。其电池平均转换效率超过 20.3%，比行业平均单晶电池转换效率高出 1.3%。2014 年 6 月，公司 Percium 高效电池正式量产，量产电池平均转换效率达到 20.4%，在业 内率先实现 P 型电池量产转换效率超过 20%。60 片电池组件随后便开始量产，量产主流功率达 到 285W，年底主流功率进一步达到 290W。从该新产品发布到量产，仅用时三个月。

同样实现 PERC 电池量产的企业还有中电光伏。2013 年 6 月，中电光伏的研发人员成功制作 出效率达 20.3%的高效单晶电池，并开始进行优化和量产；2014 年 7 月，35MW 的 PERC 电池示 范线于 7 月实现批量化的稳定生产，内部测试效率达 20.44%。另外，天合光能的单晶 PERC 电 池也于 2014 年完成试制，转换效率达 20.2%。随着国内多家企业陆续实现量产，PERC 电池商用 的确定性增强，越来越多的企业进入 PERC 的竞争“赛道”。

3、工艺技术及设备发展

PERC 电池在背部进行介质膜钝化，主要使用化学气相沉积法，应用 PECVD 设备。PERC 电池的背部钝化主要包括氧化铝膜沉积和覆在其上起保护作用的氮化硅膜沉积。PECVD 法的总 原理是在低压下用射频（RF）分解前驱体，从而在反应室内的基片上形成沉积膜，在传统铝背场 电池中，PECVD 设备已经用于电池迎光面氮化硅减反射钝化膜的沉积。为实现 PERC 电池背部 氧化铝膜的沉积，PECVD 系统只需做两方面的基本调整——引入三甲胺（TMA）前驱体和调整 净化装置，但因为 PECVD 总的沉积原理不变，设备商所特有的等离子体生成机制也无需改变， 所以在从传统铝背场电池转向 PERC 电池时，已经相对成熟的 PECVD 设备是电池厂商的不二选 择。

原子层沉积（ALD）设备经过调整也可用于氧化铝沉积，但 PECVD 设备所占市场份额更大。 ALD 的特点在于氧化铝膜是在原子层级上逐层生成，从而具有很好的阶梯覆盖性，且其成膜厚度 可控，在成膜质量方面略优于 PECVD。但尽管如此，PECVD 设备的追逐者仍多于 ALD 设备， 其原因在于：（1）电池生产商都已熟练运用 PECVD 设备进行电池正面的氮化硅膜沉积，并且 PECVD 设备在正面钝化的应用中已经积累了巨大的装机量，而成熟的设备在理论上易于升级以 用于 PERC 电池氧化铝膜的沉积；（2）PECVD 设备可支持氧化铝和氮化硅在在不同腔体的同一 工序中完成，而 ALD 设备只能进行氧化铝膜沉积，需要额外的 PERCVD 设备沉积氮化硅膜；（3） 电池生产商一直较为保守，考虑到诸如产能、产量、设备体积和占地面积等额外因素，PECVD 设备无疑成为 PERC 电池生产商的首选设备。

在 PERC 发展初期，核心设备供应以国外厂商为主。一方面，因为电池厂商在早期发展阶段 的主要目的是验证 PERC 技术的可行性，并实现稳定的量产，所以，在应用端更倾向于使用成熟 稳定的国外薄膜沉积设备，而对成本因素的考量较少；另一方面，这一阶段的产能扩张以台湾地 区和国外厂商为主力，所以，设备端优先使用海外供应链的产品，也较为符合电池厂商的采购原 则。因此，在 2012-2014，我们观察到国外设备企业与电池厂商的一系列合作：2012 年，德国 CT 向 SolarWorld 提供管式 PECVD 设备；2013 年上半年，瑞士 Mayer Burger 的 PECVD 设备 MAiA， 已累计完成超过 1GW 的产能安装；Singulus 在 2013 年与浙江鸿禧签署高效电池生产合作协议，

与国外成熟设的备相比，这一阶段的国内设备仍处于早期起步阶段。虽然自 2011 年起，国 内丰盛装备、理想能源和中电科 48 所都有 PECVD 设备陆续下线，并在随后的几年时间内实现批 量销售，但这一时期，国内 PECVD 设备还是主要应用于电池正面减反膜的沉积，尚未涉及背钝 化，且早期设备在性能上仍与海外产品仍存在一定差距。而反观国外设备，国外设备生产商在 2012 年已经可以提供 PERC 电池的整套解决方案。如瑞士 Meyer Burger 旗下的 Roth & Rau，通过与 InnoLas 合作，向客户提供背钝化 PECVD 系统和 ILS TT 激光开槽系统的整体方案；SoLayTec 和 Singulus 也分别推出 In Passion ALD 系统和 PERC 电池生产解决方案 Perceus，均成功应用于 PERC 电池的生产，并相继获得来自国内外厂商的设备订单。因此，与国外的成熟设备相比，这一阶段 的国内设备仍处于早期起步阶段。

激光开槽设备也以国外设备为主。PERC 电池的背局域金属接触主要使用激光开槽设备实现， 德国 InnoLas Solutions 一直是 PERC 和电池切割等先进光伏制造工艺的技术领导者。2012 年， InnoLas 就与 Roth & Rau 共同研发出 PERC 电池的整体解决方案，应用其激光接触开放 ILS TT 系统实现 PERC 电池的背部接触，该方案可将单晶硅太阳能光伏电池的转换效率提高 1%。截止 至 2014 年，InnoLas 用于 PERC 太阳能电池加工的激光系统已经获得近 1GW 产量的订单，其设 备的激光加工速度可在 1600 至 3600wph 之间进行调节，正常运行时间超过 96%。而此时，国内 激光装备行业的领军企业，如帝尔激光和大族激光，还尚未推出针对于 PERC 电池的激光设备。

（三）成长（2014-2017）：PERC 电池投资吸引力凸显，国产设备 供应商崭露头角

1、产能、产量与设备市场规模

2015 至 2017 年，PERC 电池进入高速成长区间，产能、产量快速提升。三年间，PERC 的 产能从 4.5GW 增至 28.9GW，年复合增长 153%，产量从 2.9GW 增至 17.9GW，年复合增长 149%。 不仅如此，PERC 电池的产能和产量在全球电池中的占比也大幅提升，产能占比由 5.71%提升至 23.46%，产量占比则由 4.65%提升至 17.17%。从市场份额来看，PERC 电池的市场份额从 2015 年的 7%提升至 2017 年的 15%，而传统铝背场电池（BSF）则相应从 88%下降至 83.3%。从地区 来看，2015 年，国内 PERC 电池的产能就已经占全球 PERC 电池产能的 35%，位居世界首位， 而国外和台湾则分别占 33%和 32%，此后，国内厂商一直保持并逐渐扩大这种产能优势。