国金证券：xBC电池行业深度-两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山.pdf-solarbe文库

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敬请参阅最后一页特别声明 1 S1130512080001 yaoy gjzq.com.cn xBC 背接触（ Back Contact， BC）概念于 1975年提出，后经过不断演化、改进，现已成为行业公认的高效光伏电池技术路线之一。从转换效率的角度来说，由于 BC 结构正面无栅线遮挡，受光面积增大，入射光利用率得到提高，因此在被提出至今近 50 年的时间里，在转换效率上始终保持绝对优势；从观赏性的角度来说， BC 结构组件正面无栅线遮挡，外观上可以兼顾高颜值，更加符合多元化建筑场景的应用，因此深受分布式市场的喜爱；从工艺兼容性的角度来说， BC 工艺为兼收并蓄的富有延展性的工艺，可以与 TOPCon、 HJT 工艺相结合，在正面充分利用的前提下进一步优化钝化结构，持续做到电池转换效率的提升。 xBC 工艺壁垒高，耗材 /设备变化较大，技术优势红利期长 ① BC 电池的生产工序较长，尤以背电极制作较为繁琐，需要经历 23 道激光开槽工艺，对设备稳定性 /工艺成熟水平要求较高，而激光开槽过程中造成的漏电问题是制约电池片生产良率的重要瓶颈；②由于背电极相互交叉，在焊带设计 /焊接工艺和封装工艺也需要做相应调整。焊带方面，扁平化、变薄变宽趋势；串焊机方面，焊接精度要求大幅提高，焊接过程中需要避免发生翘曲问题，需要 BC 结构专用串焊机。因此综合评估看来，一般厂商并非拥有 TOPCon 或 HJT 技术、产能即可随时转产 BC 结构电池，在 BC 领域研发投入积累多、成果丰富的企业，将能在量产阶段保持相对较长时间的技术优势红利期。得益于头部企业的积极引领和产业内上下游多方面的技术进步， 2023 年开始 xBC 工艺发展速度较快 ① 激光在光伏中的应用逐步普及，现有厂商多采用激光图形化取代光刻工艺，目前激光技术在 xBC 电池上的应用主要为刻蚀掩膜、制备 PN 区交叉指结构、 PN 区隔离及钝化膜开槽等核心工艺步骤，经济性大幅提升； ② xBC 电池产业链上下游的快速协同配套，尽管国内的 BC 电池于 2023 年刚刚进入量产阶段，但产业链配套已形成很好的配合，从辅材、耗材、设备等方面均给予了 BC 电池产业化强有力的支持，各环节龙头公司基本均实现向头部 BC 厂商的量产供货；③ 龙头电池及组件企业扩产的带动作用，尽管目前仅有少数头部企业押注了 xBC 工艺技术路线，但龙头企业的技术路线选型具备较大的影响力及示范作用，带动行业内其它头部企业内部研发同样对 xBC 工艺保持了一定关注，对于 xBC 工艺量产所遇到的难点和痛点予以克服，因此共同带动了 xBC 工艺的快速进步。投资建议与估值针对 xBC 工艺产业化所带来的投资机会，我们认为目前主要集中在 2 个方向一是 xBC 生产工艺中较此前 PERC、 TOPCon 应用更为广泛、价值量更高的电池激光设备厂商及出现较大变化的组件端相关设备厂商，重点推荐奥特维、帝尔激光、英诺激光；二是在 xBC 工艺产能布局领先、产业化进展较快的头部组件、电池厂商，重点推荐隆基绿能、爱旭股份。风险提示 BC 工艺产业化进展不及预期，竞争加剧风险，行业需求不及预期，产业链价格下行过快风险。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务内容目录 1、光伏终端需求旺盛，多元化应用场景催生 BC 路线新机遇 . 4 1.1 海内外分布式装机规模持续高增，差异化组件应用场景顺势扩张 . 4 1.2 xBC 结构研究历史悠久，多种方案路线效率均处于行业领先 6 2、复盘 Maxeon全球第一个实现 IBC 技术商业化的企业 . 8 3、 xBC 结构技术上可兼收并蓄，效率提升空间大 . 11 4、 xBC 工艺流程较长，产业化壁垒高 . 14 4.1 工艺流程环节增多，制程精度要求提高 . 14 4.2 电池端增加多道激光工序，激光设备重要性显著提升 . 15 4.3 组件端全新的互联方式，串焊环节变化较大 . 18 5、推荐标的 19 5.1 奥特维光伏设备平台化龙头企业，充分受益于电池、组件技术迭代 19 5.2 帝尔激光激光方案覆盖光伏多条技术路线，与龙头企业保持紧密合作 20 5.3 英诺激光深耕激光核心技术，有望扩大在光伏领域的应用 20 5.4 隆基绿能一体化组件龙头， xBC 产能规划行业领先 . 21 5.5 爱旭股份国内 xBC 路线先行者，海外市场持续发力 . 22 6、风险提示 24 图表目录图表 1 2023 年前三季度国内分布式装机占比约 52 . 4 图表 2 近年来，国内分布式装机占比较高 . 4 图表 3 2022 年来美国分布式装机占比显著提升 . 4 图表 4 近两年英国家庭光伏装机占比 50以上 4 图表 5 现阶段同版型双面 PERC 组件较单面组件溢价 0.02 元 /W 左右 . 5 图表 6 目前 xBC 电池双面率显著低于其他路线 . 6 图表 7 不同场景下，地面反射率不同 . 6 图表 8 为保持同一发电量水平不同应用场景、不同电池双面率对于电池效率提升幅度的要求 . 6 图表 9 xBC 电池效率提升路线主要分为三条路径 7 图表 10 TOPCon/HJT/xBC 25以上实验室效率统计 7 图表 11 2023 年 1-10 月 xBC 组件效率较其他技术路线优势明显 . 8 图表 12 Maxeon 拆分自 Sunpower，至今发展近 40 年 9 图表 13 Maxeon IBC 产品历经 5 次迭代 9 图表 14 Maxeon IBC 组件年度出货约 1GW . 10 行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 3 扫码获取更多服务图表 15 Maxeon IBC 组件较 P 系列溢价基本稳定在 0.2 美元 /W 左右 10 图表 16 IBC 系统价格较市场 HJT、 PERC 组件有明显溢价 11 图表 17 IBC 电池 N/P 分隔结构（电池背面俯视图） 11 图表 18 IBCxBC 路线基础结构 12 图表 19 IBC HJT HBC 12 图表 20 四种有望实现产业化的 TBC 结构 . 13 图表 21 Al-p-TBC 结构需关注漏电问题 . 14 图表 22 背面 P 区多层结构需关注复合问题 . 14 图表 23 P-Si 基 BC 核心工艺流程较 PERC 复杂 . 15 图表 24 N-Si 基 BC 核心工艺流程涉及多道激光工艺 15 图表 25 TBC 常规路线包含三道激光环节 . 16 图表 26 脉冲持续时间越短，对材料的破坏越小 . 16 图表 27 各类激光工艺对比 . 17 图表 28 金属化开孔要求对准精度增加 . 17 图表 29 IBC 电池铜电镀工艺 . 18 图表 30 绝缘胶隔离焊带和细栅 . 18 图表 31 特殊焊带实现局部绝缘化 . 18 图表 32 Maxeon 背面使用了导电金属板 19 图表 33 刚性互联方案对局部区域有绝缘要求 . 19 图表 34 奥特维是光伏设备厂商中极少数的平台化厂商 . 20 图表 35 公司激光方案覆盖多条技术路线 . 20 图表 36 公司激光技术在光伏领域应用丰富 . 21 图表 37 隆基 HPBC 产品性能较 PERC 产品全方位领先 . 21 图表 38 隆基 HPBC 电池结构 22 图表 39 隆基 Hi-MO X6 艺术家系列随心选色 22 图表 40 隆基波兰 40KW 户用分布式屋顶发电项目 22 图表 41 爱旭 ABC 电池及组件产能规划 86GW. 23 图表 42 爱旭 ABC 组件海外订单持续落地 . 23 行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 4 扫码获取更多服务 1、光伏终端需求旺盛，多元化应用场景催生 BC路线新机遇 1.1 海内外分布式装机规模持续高增，差异化组件应用场景顺势扩张 2023 年，在组件价格持续走低，光伏发电经济性进一步凸显的背景下，国内前期积压的地面电站项目显著放量，同时工商业及户用分布式项目的投资回报率保持较优水平，光伏终端需求旺盛。根据国家能源局统计， 2023 年 Q3 国内新增光伏装机 50.52GW，同增 133、环增 13。集中式装机 24.34GW，同增 303，占比 48.2；分布式装机 26.18GW，同增 67；工商业 /户用分布式 14.73/11.46GW，占比 29/23。前三季度集中式 /工商业 /户用分布式装机 61.8/34.2/33GW，占比 47.9/26.5/25.6，装机结构中分布式占比连续三季度均超过 50。在当前全球平均低至个位数的光伏发电渗透率背景下，由于区域分布的广泛性和来源的多样性，潜在分布式需求对价格的弹性释放有很大概率会持续超预期。图表 1 2023年前三季度国内分布式装机占比约 52 图表 2 近年来，国内分布式装机占比较高来源能源局，国金证券研究所来源能源局，国金证券研究所 2023 年美国光伏装机结构与国内趋势较为相似，虽然由于多重新因素导致地面电站项目放量，分布式装机比重略有下滑，但在整体装机需求高增的带动下，分布式项目绝对值显著增加。 2023 上半年，美国新增光伏装机 11.6GW，其中新增分布式装机 4.5GW，住宅 /社区 /商用在分布式中的占比分别为 74.2/12.3/13.6。对于欧洲地区来说，俄乌冲突导致欧洲居民电价大幅上涨，刺激了以户用为主的中小型光伏和储能系统的安装。即使经历了整整一年的高增长，光伏仍难以满足欧洲因俄气退出而导致的电力供应缺口，有望推动 2023 年及以后欧洲光伏需求继续高速增长。以英国为例， 2023 上半年，英国新增光伏装机 0.6GW，其中家庭光伏装机 0.4GW，占比 64.2，近 2 年来年英国家庭光伏装机占比超 50。图表 3 2022年来美国分布式装机占比显著提升图表 4 近两年英国家庭光伏装机占比 50以上来源 SEIA，国金证券研究所来源 GOV.UK，国金证券研究所行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 5 扫码获取更多服务光伏装机结构持续变化叠加价格优势，单面组件市场具有较大潜力。无论集中式或者分布式，性价比一直是终端选择组件产品最为重要的因素。根据盖锡咨询统计，现阶段 182 版型双面组件价格较单面仍有 0.02 元 /W 的溢价，对于一些不追求双面发电的差异化地面电站应用场景和屋顶光伏而言，单面组件既满足发电需求又具备经济性。随着单面市场需求增长，近年来 BC 结构组件作为一种可实现更高效率的单面电池技术，被市场广泛关注。图表 5 现阶段同版型双面 PERC 组件较单面组件溢价 0.02 元 /W左右来源盖锡咨询，国金证券研究所打破固有印象，双面率高在一定条件下并非对发电量有很大增益。根据光伏组件安装的实际情况，组件正面太阳光直接照射，背面接收经地面反射后的太阳光，太阳光激发硅基体产生载流子，实现发电，因此发电量主要与四个参数相关正 /背面光照获取情况、正 /背面电池效率。 xBC 结构组件虽正面无遮挡，但电池电极均位于背面，且栅线较宽，行业普遍认为 xBC 电池的高效率是牺牲双面率获得的（双面率背面效率 /正面效率）。然而根据我们测算，在地面反射率越小的场景中，发电量水平对正面效率（也就是我们常常提到的转化效率）的变化越敏感。在不考虑其他因素的情况下，根据公式电池发电量正面发电量背面发电量电池面积 *标准光强 *正面效率电池面积 *（标准光强 *地面反射率） *（正面效率 *双面率），假设 182mm*182mm 尺寸的电池片正面转换效率 24.5，标准光强为 1000W/m2，在普通地面材料（混凝土）的反射下，以 90双面率的电池发电量为基准，当双面率降至 40的时候，要想产生相同的电量，正面转换效率需要提高 1.84。根据实际情况，光伏装机常见的应用场景中，反射率普遍在 15-30之间，因此理论上来讲双面率的损失是可以通过高效率（正面效率）去弥补的。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 6 扫码获取更多服务图表 6 目前 xBC电池双面率显著低于其他路线图表 7 不同场景下，地面反射率不同环境反射率环境反射率草地 0.18-0.32 沥青 0.15 旷野 0.26 水表面（入射角＞ 45°） 0.05 荒土 0.17 水表面（入射角＞ 30°） 0.08 沙砾 0.18-0.23 水表面（入射角＞ 20°） 0.12 混凝土 0.2-0.3 森林 0.05-0.18 水泥 0.55 雪地 0.45-0.9 沙漠 0.24-0.28 冰面 0.69 来源光伏们， PV-Tech，国金证券研究所来源坎德拉官网，国金证券研究所图表 8 为保持同一发电量水平不同应用场景、不同电池双面率对于电池效率提升幅度的要求水表面（入射角＞ 45°）混凝土草地沙地冰面地面反射率电池双面率 5 16 23 40 69 40 0.60 1.84 2.58 4.22 6.63 50 0.48 1.45 2.02 3.27 5.03 60 0.36 1.07 1.49 2.37 3.59 70 0.24 0.71 0.97 1.53 2.28 80 0.12 0.35 0.48 0.74 1.09 90 基准基准基准基准基准来源 CALCULATING THE ADDITIONAL ENERGY YIELD OF BIFACIAL SOLAR MODULES ，国金证券研究所测算 1.2 xBC 结构研究历史悠久，多种方案路线效率均处于行业领先事实上，背接触结构并非全新概念，反而相比 TOPCon、 HJT 等 N 型技术具有更为悠久的历史。传统硅基太阳能电池在设计过程中存在一些问题，包括 1）正面栅线使得光照利用率减小； 2）电池前表面扩散层导致串联电阻较大； 3）为了保证电池的使用寿命，基区掺杂浓度不能太大； 4）电池需要合理的散热结构设计。为了解决以上问题， Schwartz 和 Lammert 教授在 1975 年提出了背接触（ Back Contact， BC）的概念，即发射极、背场、基区、发射极电极和背场电极均设计在电池背表面。最早关于 BC 电池的研究初衷是聚光场景的应用， 1984 年， Swanson 教授提出一种点接触 BC 结构，可以在 88 倍聚光系统下实现 19.7的转换效率。虽然对比 IBC 电池，该工艺过于复杂，不容易大规模生产，但 Swanson 团队以此为基础，成立了著名的 Sunpower 公司，并在此后近 30 年时间里，成为全球 BC 技术和产业化的绝对领导者。 21 世纪开始，基于对 IBC 电池的研究，学术界开始尝试将 IBC 电池与其他技术相结合，截至目前，根据钝化方案的不同，衍生出 HBC 结构和 TBC 结构。早期日本对 HJT 电池的研究最为深入，因此 2015 年由日本 Kaneka 公司最先在 152cm2 的大尺寸 N 型单晶硅上得到转换效率高达 25.1的 HBC 电池，成为当时效率最高的 BC 结构电池；此后 Kaneka 深耕微晶硅钝化技术叠加背接触结构，短短 2 年时间将效率提高至 26.7。虽然 HBC 的理论极限效率高达 29.1 （ Characteristics and development of interdigital back contact solar cells），但 HBC 制作工序复杂、设备昂贵，极大地限制了大规模量产的实现。一些机构开始将研究方向转向多晶硅钝化技术，最早在 2016 年由荷兰的代尔夫特理工大学（ TU Deflt）在 9cm2 的小面积上获得了 21.2的转换效率，随后同年 ISFH 发表效率高达 24.25的 polo-IBC 电池， TBC 路线效率获得大幅提升。 2018 年 ISFH 在 P 型小面积（ 4cm2）区熔法硅片上实现了 26.1的转换效率，并根据模型计算，认为有望通过完善多晶硅钝化技术将电池转换效率提升至 29.1。同样使用多晶硅钝化接触的 TOPCon 电池在单面钝化工艺下理论极限效行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 7 扫码获取更多服务率为 27.1、双面钝化工艺下理论极限效率 28.7（ ISFH），考虑到单结半导体太阳能电池转换效率存在 S-Q 理论效率极限，其中晶硅单结太阳能电池约为 29.4，背面电极结构不仅助力多晶硅钝化方案一举将理论效率提高至 29以上，并且接近晶硅电池极限。图表 9 xBC 电池效率提升路线主要分为三条路径来源 NREL， IBC 太阳电池技术的研究进展，国金证券研究所绘制图表 10 TOPCon/HJT/xBC 25以上实验室效率统计来源 CPIA，国金证券研究所 xBC 组件产品效率稳居各技术路线首位。根据 TaiyangNews统计的每月组件效率榜单， xBC 组件产品在 2023 年 1-10 月均可以稳居前两名。从排名变化趋势看， 2023 年 1 月份组件效率前五名中 xBC 结构组件占据 2 个席位，到 2023年 10 月， BC 结构组件产品基本包揽前五名，效率优势极其明显。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 8 扫码获取更多服务图表 11 2023年 1-10 月 xBC组件效率较其他技术路线优势明显排名 2023/01 2023/02 2023/03 2023/04 2023/05 2023/06 2023/07 2023/08 2023/09 2023/10 1 隆基隆基爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭 HPBC 22.8 HPBC 22.8 ABC 23.6 ABC 23.6 ABC 23.6 ABC 24.0 ABC 24.0 ABC 24.0 ABC 24.0 ABC 24.0 2 Maxeon Maxeon 隆基隆基隆基隆基隆基隆基隆基隆基 IBC 22.8 IBC 22.8 HPBC 22.8 HPBC 22.8 HPBC 23.2 HPBC 23.2 HPBC 23.2 HPBC 23.2 HPBC 23.2 HPBC 23.2 3 晶科晶科 Maxeon Maxeon Maxeon Maxeon Maxeon Maxeon 华晟华晟 TOPCon TOPCon IBC 22.8 IBC 22.8 IBC 22.8 IBC 22.8 IBC 22.8 IBC 23.0 HJT HJT 4 华晟华晟晶科晶科晶科晶科晶科晶科 Maxeon Maxeon HJT HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon IBC 23.0 IBC 23.0 5 中来中来华晟华晟华晟华晟华晟华晟国电投国电投 TOPCon TOPCon HJT HJT HJT HJT HJT HJT TBC 22.8 TBC 22.8 6 阿特斯阿特斯中来中来中来中来中来中来晶科晶科 HJT HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon 7 晶澳晶澳阿特斯晶澳晶澳东方日升东方日升东方日升正泰正泰 TOPCon TOPCon HJT TOPCon TOPCon HJT HJT HJT TOPCon TOPCon 8 国电投国电投正泰通威通威正泰正泰一道中来中来 IBC 22.3 IBC 22.3 TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon 9 REC REC 晶澳阿特斯正泰阿特斯阿特斯晶澳日升日升 HJT HJT TOPCon HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon HJT HJT 10 爱康爱康通威正泰阿特斯晶澳一道正泰天合天合 HJT HJT TOPCon TOPCon HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon 来源 TaiyangNews，国金证券研究所整理 2、复盘 Maxeon全球第一个实现 IBC技术商业化的企业即使 BC 技术具有较高效率，但它之前所面临的 1）对硅基衬底的质量要求高； 2）对前表面的钝化要求高； 3）工艺复杂； 4）制造成本高等挑战，使其始终没能成为主流路线。 Maxeon 是全球第一家规模化量产 IBC 电池 2019 年 11 月 Sunpower 宣布将 Maxeon 和 Sunpower 拆分为两个独立的上市公司； 2020 年 8 月， Maxeon 剥离完成，同年 12月 Maxeon 推出 6 英寸（ 152.4um） IBC 技术平台； 2021 年启动 Maxeon7 产线研发；公司利用在分布式业务中建立的强大的市场渠道，将先进的微型逆变器与组件集成，在 2022 年推出 Sunpower ONE 家庭能源集成系统，大获成功，并随之进入电池存储、电动汽车充电和消费者体验产品领域； 2023 年 Maxeon 延长与 Sunpower 的供货合同至 2025 年。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 9 扫码获取更多服务图表 12 Maxeon 拆分自 Sunpower，至今发展近 40 年来源 Maxeon 公司公告，国金证券研究所差异化技术路线是 Maxeon 成为全球分布式市场知名供应商的核心优势。 IBC 结构专利、独特的材料体系、特有工艺、优异的组件可靠性、定制化设备、全球供应商布局等壁垒使公司 IBC 平台形成技术迭代闭环，至今推出 6 代 Maxeon 电池组件技术领导 BC 路线发展超 30 年。 2004 年公司推出第一代 IBC 太阳能电池产品 A-300 系列，采用点接触和丝网印刷技术获得 21.5电池转换效率； 2015 年推出第三代 IBC 电池，也是第一个隧道结背接触太阳能电池； 2019 年 Maxeon 基于大尺寸 N 型直拉硅片，推出第五代 IBC 电池和第六代 IBC组件，通过边缘损耗、串联电阻等方面的关键改进，实现电池转换效率 25.2，组件转换效率 22.3，组件功率 450-475W。 2021 年，公司启动对第七代 IBC 电池的量产研发，目前已实现 24.0的组件转换效率，质量保障长达 40 年。图表 13 Maxeon IBC产品历经 5次迭代来源公司公告， Manufacture of solar cells with 21 efficiency， Low cost, high volume production of 22 efficiency solar cells， Generation 3 Improved performance at lower cost，国金证券研究所 2022 年公司 IBC 组件出货 998MW，同比增长 7.2； 2023 前三季度公司 IBC 组件出货 498MW。公司现有 IBC 产能 1GW， 2023 年 5 月，公司发布公告，计划增发 749 万股，募集资金 2.1 亿美元，在美国新增 500MW Maxeon7 产能，预计 2024 下半年建成投产； 2023 年三季报宣布将对菲律宾的 Maxeon3 产能改造为约 600MW 的 Maxeon7 产能，并将投产时间提前 3 个月。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 10 扫码获取更多服务图表 14 Maxeon IBC组件年度出货约 1GW 来源 Maxeon 公司公告，国金证券研究所随着集中式需求快速扩大，差异化分布式产品溢价能力强劲。 2023 年前三季度，公司 IBC 组件出货 498MW，实现收入 3.5 亿美元；其中三季度 IBC 组件出货 89MW，实现收入 0.61 亿美元。对比公司广泛应用于集中式电站的 P 系列组件（根据二季报公告及交流， P 系列为叠瓦组件 PERC 技术，计划迭代为 TOPCon 技术）， IBC 组件 Q3 平均单位售价 0.69 美元 /W，今年以来的溢价维持在 0.3 美元 /W 以上水平，回顾至 2020 年，该溢价在 0.2 美元 /W 左右上下波动。对比 PV Infolink 的美国区域组件均价， Maxeon IBC 组件同样具有明显且持续的溢价优势。图表 15 Maxeon IBC组件较 P系列溢价基本稳定在 0.2 美元 /W 左右来源 Maxeon 公司公告， PV Infolink，国金证券研究所行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 11 扫码获取更多服务根据 Maxeon 2023 年 1 月在 Greentech Renewables 产品推介会上的报告，在光伏系统成本（除组件外） 2.75 美元 /W 的基础上， IBC 系统售价 3.90 美元 /W，对应组件价格 1.15 美元 /W，较美国市场 HJT 组件平均价格溢价 0.20 美元 /W、 PERC 组件平均价格溢价 0.40 美元 /W。高昂的溢价背后是显著的发电量增益， IBC 系统 25 年总发电量比 HJT高 7.52、比 PERC 高 14.95，根据 1 月份美国电价 0.15 美元 /kWh计算， IBC 系统收益比 HJT 高 6000 美元以上。图表 16 IBC 系统价格较市场 HJT、 PERC 组件有明显溢价 Maxeon-IBC HJT PERC 功率 W 415 410 390 系统成本（美元 /W） 2.75 售价（美元 /W） 3.90 3.70 3.50 组件价格（美元 /W） 1.15 0.95 0.75 第 1年发电量（ kWh）基准 -2.23 -7.21 25年发电量（ kWh）基准 -7.52 -14.95 25年发电收益（美元） 74622 68598 62864 来源 Greentech Renewables， Maxeon，国金证券研究所 3、 xBC结构技术上可兼收并蓄，效率提升空间大 IBC Interdigitated back contact是 BC 体系中最基础的结构，该设计的灵魂主要体现在载流子输运功能区（包括发射极、背场、对应电极） 1）均位于电池背面。这意味着光生电子和空穴要穿过整个基区才能达到背面电极，若晶硅衬底质量不足，复合中心太多，则会导致光生载流子在到达电极之前发生复合，因此单晶硅是最常见的选择。 2）呈叉指状排列。 p和 n区以交叉形式排列在电池背面，与之接触的金属电极也相应交叉排列，叉指对工艺提出了更高的要求，若 p和 n区重叠，则会发生复合和短路现象；若金属电极的位置未对准扩散去，则会发生漏电现象。图表 17 IBC 电池 N/P 分隔结构（电池背面俯视图）来源 solar cells for high concentration applications ，国金证券研究所绘制以 N 型晶硅衬底为例，电池结构从上到下排列为“ SiNx/SiO2 - n Si（ FSF） – N 型 Si - p/n Si （发射极 /背场） - SiO2/SiNx - 金属电极”。每部分的作用分别如下 1） SiNx/SiO2位于电池结构的顶部和底部，主要起减少少数载流子复合的作用（也称为“钝化”），降低受光面光学反射损失。 2） n FSF（前表面场）采用磷扩散形成低浓度掺杂的 n-Si，利用场钝化效应降低少数载流子在表面复合的几率，同行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 12 扫码获取更多服务时还可以降低多数载流子横向输运电阻，提升电子传输能力。 3） p 发射极 /n BSF（背场）采用硼扩散和磷扩散形成高浓度掺杂区，两区之间由未进行重掺杂的基区分隔开。 p 与 N 型硅基底形成 p-n 结， n与 N 型硅基底形成高低结，增强载流子的分离能力。 4）金属电极为降低串联电阻、提高填充因子，进而提升电池效率，电极通常采用物理蒸镀铝（ Al）或者电镀多层金属的方式，以确保电极与 p和 n区的良好接触，并配合光刻或刻蚀工艺，使金属电极呈叉指状排列。 xBC 电池结构所带来的最显著的优势体现在转换效率的提高。正面无栅线结构，一方面增大受光面积，提高入射光利用率，提升电池短路电流密度；另一方面回避了受光面接触电阻与掺杂浓度间的权衡问题，可以一定程度地降低掺杂浓度以减小复合、提升钝化能力，削弱掺杂区对入射光的寄生吸收，增大电池开路电压和短路电流。同时背面电极可以适当增粗，以减小串联电阻损失，提高电池的填充因子。图表 18 IBC xBC 路线基础结构来源叉指背接触硅太阳能电池，国金证券研究所绘制 BC 同时又是一种高包容性的平台型技术，可兼容 TOPCon、 HJT 等 N 型主流电池技术，也可以兼容 N、 P型硅衬底。 IBC 中背面叉指式的电极结构和 HJT 中非晶硅的钝化结构相结合，可构成 HBC（ Heterojunction Back Contact）电池。电池正面维持 HJT 结构，硅基底为 N 型，背面 P区和 N 区均采用 HJT 非 /微晶硅钝化技术， P/N 区金属化工艺沿用 HJT 技术要求。图表 19 IBC HJT HBC 来源 kaneka，国金证券研究所绘制 HJT 技术与 BC 结构的兼容性目前是被普遍认可的 1） BC 结构中载流子的输运路径接近三维形态（ TOPCon、 HJT 为准一维输运），使得其天然无法实现较高的填充因子。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 13 扫码获取更多服务减薄硅衬底可以尽可能增大填充因子，提高开路电压，获得相对更高的效率，与 HJT 为降本去减小硅片厚度的工艺匹配，深化了减薄硅片在 HJT 技术路线上的意义。 2）优化金属化技术、薄膜沉积工艺等，是当前 HJT 路线降低制造成本的重要手段。铜电镀作为有望助力 HJT 电池单瓦成本打平 TOPCon 的光伏行业全新金属化方案，在图形化环节对栅线线宽、高宽比等参数有较高要求， BC 结构背面 P/N 区制作同属图形化环节，可在制造过程中较好地与铜电镀结合。 3）在 BC 激光技术的优化路径上，激光产生的热影响区对于需要低温制程的氢化非晶硅而言，有望发展间接减材法，通过激光对材料的改性，实现更高效的激光辅助化学腐蚀方案，非晶 /微晶转变也有望通过激光诱导相变实现。 IBC 中背面叉指式的电极结构和 TOPCon 中隧穿氧化硅 /掺杂多晶硅的钝化结构相结合，可构成 TBC（ Tunnel Back Contact）电池。依托 PERC 和 TOPCon 的核心钝化技术，四种 TBC 结构有望实现产业化 1）基于 P 型硅基的混合钝化； 2）基于 P 型硅基的全隧穿钝化； 3）基于 N 型硅基的混合钝化； 4）基于 N 型硅基的全隧穿钝化。图表 20 四种有望实现产业化的 TBC 结构来源 2023 xBC 电池与技术论坛，国金证券研究所绘制针对比较特殊的 TBC 结构来说， “基于 P 型硅基的混合钝化（ Al-p-TBC） ” 结构要求背面 P/N 区位置、对应电极位置都要极度精确和优化。正面 p发射极、减反层，背面 P 区为局部发射极钝化，背面 N 区为隧穿氧化硅 /掺硼多晶硅钝化， P 区印刷铝浆， N 区烧结银浆。 PN 结位于硅基底和 SiO2/n-poly 层之间，然而根据中科院微电子所的公开报告内容，除结区垂直方向上具有电场外，背面 P 区与 N 区之间的水平方向上也分布了较大的电场强度，这使得在两个掺杂区域距离较近的情况下，电池内部极易发生漏电，大大损失电极接收载流子的数量。行业专题研究报告敬请参阅最后一页特别声明 14 扫码获取更多服务图表 21 Al-p-TBC 结构需关注漏电问题来源 2023 xBC 电池与技术论坛，国金证券研究所在背面 P 区局部铝背场接触中， Al 浆烧结后从电池内部到外部形成“背场（ Al-p） - Al-Si 共晶层 – 铝电极”的多层结构。背场与 Al-Si 共晶层的接触区域为高复合发生区，界面复合速率高达 105-107cm/s（中科院微电子所），理论模型下电池极限效率为 26.9-27.1，低于 TOPCon（ 28.7，双面 poly， ISFH）和 HJT（ 29.2，选区接触，隆基）。图表 22 背面 P 区多层结构需关注复合问题来源 Improved performance on multi-crystalline silicon solar cells by optimizing aluminum back surface field process，国金证券研究所 “基于 N 型硅基的全隧穿钝化”技术被认为是 TBC 路线的终极结构形态。电池正面与 Al-p-TBC 结构相同，采用 N 型硅基底，背面 P 区和 N 区均沿用 TOPCon 隧穿氧化硅 /掺杂多晶硅钝化方式， P 区烧结银铝浆， N 区使用纯银浆接触。超薄二氧化硅层起到阻挡硼、磷等掺杂元素向衬底渗透的作用，从而缓解 Al-p-TBC 中的高复合问题。这里我们使用 “缓解” 的用词，因为虽然 SiO2 层对磷、硼原子有一定的阻挡作用，但考虑到要发挥隧穿功能，厚度一般为 1.2-2nm。该厚度下并不能完全避免渗透行为，一般渗透厚度在 10-50nm，渗透越深，效率损失越大，因此即使是全 poly 的 N 型硅基 TBC 结构也对掺杂浓度的大小和渗透深度的控制提出了较高的工艺要求，需要匹配优异的激光工艺完成。 4、 xBC工艺流程较长，产业化壁垒高 4.1 工艺流程环节增多，制程精度