大尺寸改造、HIT…光伏电池设备2020年综述及2021年展望

2019年，通威在成都（和三峡资本合资成立中威公司开展）和合肥分别建设了两条中试线，吹响了国内电池龙头企业布局HJT电池的号角。2020年，两条中试线陆续发布试验数据，显著提振了市场信心。

2020年7月，阿特斯宣布250MW的HJT电池中试线项目开工，随后开启设备招标。

2020年8月，安徽宣城经济开发区开启了500MW高效HJT电池项目设备招标。

2020年10月，通威股份招标了1GW大试线项目，多家设备公司中标。

2020年底至2021年初，山煤集团、东方日升、爱康均有望开启新一轮HJT电池设备招标。

HJT生产流程主要包括制绒清洗、生长非晶硅薄膜（PECVD镀膜）、双面镀透明导电薄膜（PVD或RPD镀膜）、金属化制程（丝网印刷）。

近期，国内HJT电池中试线、大试线的设备招标中，国产HJT电池设备商捷佳伟创、迈为股份、理想万里晖、钧石等均有斩获。

从近期招标的HJT项目来看，释放了两点信号：

1） 电池企业方面，HJT技术路线获得越来越多电池厂认可，开始出现GW级别的设备招标，这对HJT大规模量产意义重大。山煤、爱康、东方日升、钧石均有宣布GW级别的扩产计划，2021年有望正式落地。

2） 设备企业方面，早期HJT产线多采用海外设备，随着国产设备的不断成熟，国产设备份额显著提升。在通威股份最近1GW的4条招标线中，已经出现纯国产化的产线。我们判断，2021年将出现越来越多的纯国产化的HJT产线。

2.3 本章小结

2020年，在大尺寸+垂直一体化竞争加剧等因素推动下，PERC产能再度大规模扩张。PERC电池片设备企业新签订单饱满，2021年业绩增长确定性较强。

然而，从电池厂竞争格局来看，目前大尺寸（182&210）电池需求旺盛；中小尺寸（166及以下）电池供过于求，竞争激烈。随着新投建的大尺寸产能陆续投产，2021年PERC电池产能过剩加剧（产能超过200GW，需求约150GW），电池价格承压，光伏电池厂将不得不转向下一代电池技术——异质结（HJT）。

2020年，NBB-HJT（无主栅）效率突破25%，市场对于HJT认可度显著提高，投建中试线企业明显增多。2020年底，通威开启了GW级HJT大试线建设，HJT大规模扩产在即。从已经招标的HJT设备情况来看，海外设备商基本出局，国产设备商成为主流。

02 2021年展望：技术与格局未定，机遇与风险并存

3.1 HJT招标进入10GW量级，国产设备商“大练兵”

2020年HJT扩产计划显著增多。2020年，国内有2-3GW的HJT设备招标，但宣布进入HJT领域并计划大规模扩产的公司数量显著增多。腾晖、爱康科技、山煤、东方日升、钧石、厦门神科、润阳光伏等均计划建设GW级别的HJT项目。

2020年3月，中利集团发布定增预案，计划募资15.75亿元投产1GW异质结电池及组件、1GW高效TOPCON电池及组件技改项目。实施主体为子公司腾晖光伏。

2020年3月，爱康科技定增募资，计划投资15亿元建设1.32GW HJT电池及组件项目。

2020年3月，阿特斯签约落户嘉兴秀洲高新区，规划建设HJT电池中试线和组件产线。

2020年5月，东方日升2.5GW异质结电池组件一期500MW项目已基本完成设备调试、小批量生产。7月，东方日升计划义乌、滁州各投产5GW高效电池组件，技术路线包含HJT。

2020年8月，山煤国际、宁波齐贤企业管理咨询有限公司计划合资成立山煤国际光电，规划10GW异质结项目，一期投3GW。

2020年9月，厦门神科计划在上饶投建2GW异质结电池。

2020年10月，爱康科技计划和泰兴市政府共同建设6GW高效异质结太阳能电池及高效组件项目。

2020年11月，钧石能源和舟山市政府签约，计划投资80亿元建设10GW异质结电池。

2020年11月，润阳集团计划投资建设30GW的PERC+和5GW的HJT。

2021年HJT招标将进入10GW量级。在效率提升的同时，单GW的HJT整线设备造价从2019年8-10亿元，降低至2020年5亿元，2021年有望降低至4亿元左右。HJT效率迈过25%（NBB-HJT），单GW投资下滑，性价比优势凸显，电池企业大规模扩产在即。我们预计，2021年HJT招标有望进入10GW量级。

未来4年HJT设备市场规模将超过700亿元。假设2021-2024年HJT新建产能分别为10GW、40GW、60GW、100GW，单GW均价投资分别为4.5亿元、4亿元、3.5亿元、3亿元，则2021-2024年HJT设备市场分别为45亿元、160亿元、210亿元、300亿元，4年累计设备市场规模超700亿元。

对于HJT电池设备商而言，2020年通威股份招标的4条线有望成为“练兵场”。捷佳伟创、迈为股份、钧石、理想万里晖几家主流的HJT设备商各显身手。4条线的调试数据有望在2021年发布，几家HJT主流设备供应商将在2021年分出差距。

3.2 技术路线和竞争格局未定，机遇和风险并存

HJT核心生产工艺虽然只有4步，但是各环节工艺设备技术路线尚未稳定。技术路线的差异以及新技术的不断涌现，有望改变HJT电池设备的竞争格局。

（1）制绒清洗

制作HJT电池第一步是对硅片进行清洗并形成绒面以陷光。HJT电池要求形成具有高钝化质量的非晶硅/晶硅界面，拥有较高的清洁度和合适的金字塔形貌。HJT电池对制绒清洗要求较高，通常有两种方法实现：

RCA清洗法：该工艺原本由美国无线电公司(Radio Corporation of America)开发的针对半导体晶圆的清洗工艺，分为SC1和SC2两个步骤。SC1通过过氧化氢（H2O2）和氢氧化铵（NH4OH）的混合液除去硅片表面的颗粒和有机污染物。SC2在较高的温度下用盐酸（HCl）和过氧化氢（H2O2）的混合溶液去除硅片表面的金属污染。RCA方法满足清洗要求，但由于使用的NH4OH和H2O2挥发性很强，而SC1和SC2两个步骤温度都高于60摄氏度，因此化学品消耗量特别大，成本较高。

臭氧（O3）清洗：由于RCA方法成本过高，因此出现了一种用O3为基础的硅片清洗工艺。与RCA相比，在前清洗(Preclean)过程中使用臭氧去离子水溶液(DIO3)替代SC1，在后清洗(Postclean)工艺中使用臭氧/氢氟酸溶液(DIO3/HF)替代SC1、氢氟酸/硝酸混合溶液(HF/HNO3)及SC2三个步骤。该方法减少了化学品消耗量，成本较低，但是对工艺稳定性和可重复性要求较高。

2021年臭氧清洗占比有望提高到90%。相比而言，RCA清洗方法拥有流程的稳定性和可重复性、需要拥有专业知识；臭氧清洗与其他工艺更好融合，同时能够降低成本。根据东方日升预测，在制绒清洗环节，2019年臭氧使用比例约为30%，预计2020年能够提高到80%，2021年有望提高到90%，大大减少化学品消耗量，降低生产成本。

制绒清洗环节，尽管有两种工艺差别，但设备整体差别不大。目前HJT电池制绒清洗设备海外供应商包括YAC、新格拉斯、RENA等，国内主要供应商是捷佳伟创，迈为股份正通过参股江苏伟星研发具备自主知识产权的制绒清洗机台。

（2）生长非晶硅薄膜

生长非晶硅薄膜是HJT关键工艺。生长高质量的本征和掺杂氢化非晶硅薄膜，获得高质量的氢化非晶硅/晶硅界面是制备异质结电池的关键环节（晶体硅和非晶硅的结合是异质结电池名字中“异质”的含义）。这层膜不仅要求薄（几纳米），且拥有异质的界面。异质结电池上表面自上而下一般为p层（掺硼非晶硅薄层）、i层（本征非晶硅薄层），下表面为i层（本征非晶硅薄层）、n层（掺磷非晶硅薄层）。

PECVD是HJT生产的核心设备。HJT的4层膜沉积顺序一般为先镀上表面的i层，然后镀p层，然后翻面，镀下表面的i层，最后镀n层（ip-in顺序）。目前PECVD是成长非晶硅薄膜的主流设备。从反应腔角度，PECVD可以分为单真空和双真空结构；从传输角度，PECVD可以分为滚轮传输和机械手传输。

单真空VS双真空：单真空是一个开放式的腔体，镀膜时，等离子体充满全部腔体。双真空分为外腔体和内腔体，外腔体用于隔绝，内腔体用于加热镀膜。双真空结构做到了需要镀膜的地方镀膜，不需要镀膜的地方不用镀。其优势在于减少了气体的使用、清洗相对简单，但缺点在于结构过于复杂。