浙商证券：IBC电池行业深度报告-兼容并蓄的平台型技术，国内龙头差异化技术量产提速.pdf-solarbe文库

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证券研究报告 | 行业深度 | 光伏设备 http//www.stocke.com.cn 1/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分光伏设备报告日期 2023年 11月 10日兼容并蓄的平台型技术，国内龙头差异化技术量产提速 IBC电池行业深度报告投资要点 ❑ IBC电池通过改变结构提升转换效率，工艺难度提升进入壁垒不同于 TOPCon、 HJT 等其他晶硅电池的钝化思路， IBC 电池主要通过结构的改变来提高转换效率。 IBC 电池发射区和基区的电极均处于背面，正面完全无栅线遮挡，因而具备更高的转换效率、更方便的组件封装、更高的美观度。 IBC 电池对基体材料和前表面的钝化要求较高，且需要通过扩散掺杂、钝化镀膜和金属化栅线等工艺在电池背面制备出叉指状间隔排列的 P区和 N区，分别形成金属化接触和栅线，过程中需要进行多次掩膜和光刻，工艺流程复杂、生产成本较高，具备较高的技术壁垒。 ❑ 兼容并蓄的平台型技术， TBC电池和 HBC电池前景广阔除对现有工艺的优化外，现阶段 IBC电池转换效率的提升方向主要在于提高表面钝化效果和开路电压。 TBC电池结合了 TOPCon优异的钝化接触特性，受益于 TOPCon 电池工艺成熟， TBC 成为目前性价比最高的 IBC 工艺路线，产业化进程提速。 HBC 电池结合 HJT 电池结构非晶硅优越的表面钝化性能，代表晶硅太阳电池的最高转换效率水平，但工艺流程复杂、设备昂贵、配套工艺及辅材要求高，量产仍有待时日。 ❑ BC组件溢价显著，国内龙头加速差异化技术量产 Maxeon是全球 IBC电池技术的奠基者和领军者，其前身 SunPower是最早进行 IBC 电池研发和量产的企业，目前产销规模达到 GW 级，产品售价较海外常规组件溢价超 0.27美元 /W。国内龙头开启差异化 BC技术量产进程。隆基绿能推出 HPBC 电池技术，当前量产效率超 25.5，预计 2023 年底产能将提升至 30GW 以上，并且后续投资计划内的项目都会采用 BC 技术。爱旭股份推出 ABC电池技术，首期 6.5GW ABC电池项目已实现投产，平均量产转化效率达到 26.5。 ❑ IBC电池商业化进程提速， IBC产业链相关标的有望受益随着国内龙头加速扩产， BC电池技术产业化进程有望提速。建议关注（ 1） BC电池技术领先的主产业链龙头隆基绿能、爱旭股份、 TCL中环、通威股份、晶科能源、晶澳科技、天合光能、阿特斯、钧达股份等；（ 2）受益 BC电池技术扩产的光伏设备帝尔激光、奥特维、海目星、英诺激光等；（ 3）受益 BC电池技术放量的光伏辅材帝科股份、聚和材料、宇邦新材、威腾电气、锦富技术、广信材料等。 ❑ 风险提示 IBC电池产业化不及预期、全球光伏装机不及预期、供应链波动风险、市场竞争风险。行业评级看好维持分析师张雷执业证书号 S1230521120004 zhanglei02stocke.com.cn 分析师陈明雨执业证书号 S1230522040003 chenmingyustocke.com.cn 分析师谢金翰执业证书号 S1230523030003 xiejinhanstocke.com.cn 研究助理尹仕昕 yinshixinstocke.com.cn 行业深度 http//www.stocke.com.cn 2/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分正文目录 1 IBC电池通过改变结构提升效率，有望成为下一代主流技术 5 2 制备工艺流程复杂、成本高，进入壁垒显著提升 9 3 兼容并蓄的平台型技术， TBC和 HBC电池提效前景广阔 . 12 3.1 TBC目前性价比最高的 IBC电池工艺路线 14 3.2 HBC新一代最有发展潜力的晶硅电池工艺路线 16 4 Maxeon率先开启产业化，国内龙头加速差异化技术量产 18 4.1 Maxeon 率先实现 IBC技术量产，组件溢价超 0.27美元 /W. 18 4.2 隆基绿能后续投资计划内项目均采用 BC技术， HPBC实现 GW出货 21 4.3 爱旭股份 ABC电池及组件加速投产，转换效率全行业领先 . 24 5 投资标的梳理 28 6 风险提示 29 行业深度 http//www.stocke.com.cn 3/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分图表目录图 1 晶硅太阳能电池产业化技术趋势 . 5 图 2 IBC 电池照片，左图为正面外观，右图为背面外观 . 5 图 3 IBC太阳电池横截面示意图 . 6 图 4 IBC太阳电池三维结构图 . 6 图 5 TaiyangNews光伏组件量产效率排名（ 2023年 9月，单位 mm、片、 W、） . 7 图 6 IBC电池组件及传统电池组件封装方式对比 . 7 图 7 常规组件以及 IBC组件 8 图 8 IBC电池的一种制备流程 . 10 图 9 IBC电池叠加技术示意图 . 12 图 10 IBC电池转换效率的进化 . 13 图 11 经典 IBC电池和 TBC电池结构示意图 . 14 图 12 TBC电池的一种生产工艺 14 图 13 ISFH公司两种工艺制备 POLO-IBC电池结构示意图 . 15 图 14 天合光能公司制备 TBC电池效率测试情况 . 15 图 15 经典 IBC电池和 TBC电池结构示意图 . 16 图 16 HBC电池的一种生产工艺 17 图 17 IBC电池转换效率的进化 . 18 图 18 Maxeon股权结构（单位）（截至 2023年 2月 24日） 19 图 19 2019-2023H1 MAXEON IBC组件出货情况（单位 MW） . 20 图 20 2020Q1-2023Q2 Maxeon IBC组件价格及溢价情况（单位美元 /W） . 20 图 21 隆基绿能 HPBC组件示意图 21 图 22 隆基绿能 HPBC电池结构示意图 . 22 图 23 隆基绿能组件效率 . 22 图 24 隆基与德国 Solar Express签署 1GW Hi-MO X6框架协议 23 图 25 隆基与德国 PVI签署 1.5GW Hi-MO X6框架协议 . 23 图 26 爱旭 ABC电池结构示意图 . 24 图 27 爱旭 ABC电池及组件实图 . 24 图 28 TaiyangNews全球高效量产光伏组件效率榜单 25 图 29 爱旭 ABC组件基于不同场景的产品展示 . 26 图 30 爱旭 ABC组件交付项目实景图 . 26 图 31 爱旭股份与欧洲分销商 Memodo签订 1.3GW的 ABC组件供应协议 27 图 32 爱旭股份与荷兰最大的户用分销商 Libra签订 650MW的供货协议 27 表 1 不同类型晶硅电池最高研发效率（单位、 cm2、 V、 mA/cm2） 6 表 2 不同类型电池主要情况对比（单位、元 /W、 mg/片、 µm、亿元 /GW、 GW） . 9 表 3 硅片关键参数对比（单位 Ω.cm、 μs、 ppma） 9 表 4 掩膜法制备方案对比 . 10 表 5 IBC电池按电极设计分类 . 11 表 6 不同 BC电池工艺特点（单位、 cm2、 V、 mA/cm2） . 13 表 7 近年来部分 POLO-IBC太阳电池光电转换效率 . 14 表 8 HBC电池研发转换效率统计表（单位、 cm2、 mV、 mA/cm2） . 16 行业深度 http//www.stocke.com.cn 4/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分表 9 SunPower/Maxeon公司 IBC电池发展历程 . 19 表 10 隆基绿能新技术产能规划 . 22 表 11 爱旭股份 ABC电池及组件在建及筹备项目 . 24 表 12 爱旭 ABC组件及常规 PERC组件参数性能对比 . 25 表 13 重点公司盈利预测与估值（单位亿元、元 /股、倍） 28 行业深度 http//www.stocke.com.cn 5/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 IBC电池通过改变结构提升效率，有望成为下一代主流技术与 TOPCon、 HJT 等其他晶硅电池的钝化思路不同， IBC 电池主要通过结构的改变来提高转换效率。 IBC电池（ Interdigitated Back Contact，指交叉背接触），是指正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背光面的一种背结背接触的太阳电池结构。 IBC 电池正面无金属栅线，发射极和背场以及对应的正负金属电极呈叉指状集成在电池的背面。这种正面无遮挡结构完全消除栅线电极造成的遮蔽损耗，能够最大限度地利用入射光，从而有效提高电池效率和发电量。图 1 晶硅太阳能电池产业化技术趋势图 2 IBC 电池照片，左图为正面外观，右图为背面外观资料来源晶科能源官网，浙商证券研究所资料来源高效 N型背接触太阳电池工艺研究，浙商证券研究所 IBC电池既可使用 N型、也可使用 P型硅片作为衬底，以 N型硅衬底为例的 IBC电池结构如下（ 1）前表面为磷掺杂的 n前场结构 FSF（ Front Surface Field），利用场钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速率，同时还可以降低串联电阻，提升电子传输能力，可通过磷扩散或离子注入等技术形成；（ 2）背表面为采用扩散方式形成的叉指状排列的硼掺杂 p发射极 Emitter 和磷掺杂 n背场 BSF。 p发射极 Emitter的作用是与 n型硅基底形成 p-n结，有效分流载流子，可以通过硼扩散或旋涂等方式制备； n背表面场区能够与 n 型硅形成高低结，增强载流子的分离能力，可通过磷扩散或离子注入形成；背面 p/n 交替的叉指状结构的形成是 IBC 电池的技术核心，可通过光刻、掩膜、激光等方法实现。（ 3）前后表面均采用 SiO2/SiNx叠层膜作为钝化膜，抑制 IBC太阳电池背表面的载流子复合；（ 4）前表面常镀上减反射层，提高发电效率；（ 5）金属接触部分全都在背面的正负电极接触区域，也呈叉指状排列。行业深度 http//www.stocke.com.cn 6/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分图 3 IBC太阳电池横截面示意图图 4 IBC太阳电池三维结构图资料来源叉指背接触硅太阳电池，浙商证券研究所资料来源高效 N型背接触太阳电池工艺研究，浙商证券研究所受益于正面无栅线的结构设计， IBC电池转换效率更高、组件封装简单方便且美观。（ 1）更高的转换效率有效提升短路电流 Jsc、开路电压 Voc以及填充因子 FF。 1）正面无栅线遮挡，可消除金属电极的遮光电流损失，实现入射光子的最大利用化，较常规太阳电池短路电流 Jsc可提高 7左右； 2）由于正面不用考虑栅线遮光、金属接触等因素，可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计，可得到较低的前表面复合速率和表面反射，从而提高开路电压 Voc 和短路电流 Jsc； 3）正负电极均位于电池背面，不必考虑栅线遮挡问题，可以对金属栅线结构做最大程度优化，例如适当增大栅线宽度、优化栅线形状以降低电池串联电阻，并增强对长波光子的背反射功能，从而提高电池填充因子 FF和短路电流 Jsc；表 1 不同类型晶硅电池最高研发效率（单位、 cm2、 V、 mA/cm2）电池描述测试机构及日期效率（）面积 cm2 开路电压 VocV 短路电流密度 Jsc mA/cm2 填充因子 FF UNSW, p-type PERC Sandia3/99 25.0± 0.5 4.00 0.706 42.7 82.8 FhG-ISE, n-type TOPCon FhG-ISE7/17 25.8± 0.5 4.008 0.7241 42.87 83.1 FhG-ISE, p-type TOPCon FhG-ISE11/19 26.0±0.5 4.015 0.7323 42.05 84.3 Kaneka, n-type rear IBCHBC AIST3/17 26.7±0.5 79.0 0.738 42.65 84.9 ISFH, p-type rear IBCPOLO-IBC ISFH2/18 26.1± 0.3 3.9857 0.7266 42.62 84.3 LONGi, p-type PERC ISFH 7/19 24.0±0.3 244.59 0.694 41.58 83.3 Jinko, n-type TOPCon ISFH11/21 25.3±0.4 268.0 0.7214 42.07 83.4 LONGi, p-type HJT ISFH10/22 26.6± 0.4 274.1 0.7513 41.3 85.6 Kaneka, n-type rear IBCHBC FhG-ISE11/16 26.6±0.5 179.74 0.7403 42.5 84.7 资料来源 Progress in Photovoltaics，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 7/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分图 5 TaiyangNews光伏组件量产效率排名（ 2023年 9月，单位 mm、片、 W、）资料来源 TaiyangNews，浙商证券研究所（ 2）组件封装更为方便灵活，避免常规的复杂封装流程。常规电池在组件封装过程中，需要用涂锡带从电池片的正面焊接到另一块电池的背面。 IBC 电池由于其正负电极均排布在电池背表面，可以避免常规的复杂封装流程，降低自动化生产的难度，从而提高生产率。该结构特点还可减小电池片的间隔距离，增大组件的封装密度，进而提高光伏组件单位面积的发电量。图 6 IBC电池组件及传统电池组件封装方式对比资料来源中来股份，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 8/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分（ 3）外形美观，尤其适用于对双面率要求较低而对美观度有一定要求的分布式场景。 IBC 电池组件封装可以尽可能减小电池间隙，提高单位面积电池密度，并且正面色调更均匀美观，适用于光伏建筑一体化，具有很好的商业化前景。图 7 常规组件以及 IBC组件资料来源爱旭股份，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 9/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 制备工艺流程复杂、成本高，进入壁垒显著提升 IBC电池的生产制造难度大、壁垒高，主要体现在（ 1）对基体材料要求较高，需要较高的少子寿命。因为 IBC电池属于背结电池，为使光生载流子在到达背面 p-n结前尽可能少的或完全不被复合，就需要较高的少子扩散长度。（ 2）对前表面的钝化要求较高。如果前表面复合较高，光生载流子在未到达背面 p-n 结区之前已被复合掉，将会大幅降低电池转换效率。（ 3）制备工艺流程复杂、生产成本高。需要通过扩散掺杂、钝化镀膜和金属化栅线等工艺在电池背面制备出叉指状间隔排列的 P 区和 N 区，分别形成金属化接触和栅线，过程中需要进行多次掩膜和光刻。表 2 不同类型电池主要情况对比（单位、元 /W、 mg/片、 µm、亿元 /GW、 GW） N型电池工艺 P-PERC TOPCon HJT 经典 IBC TBC 经典 HBC 实验室效率（） 24.5 （天合） 26.4 （晶科） 26.81 （隆基） 25.2（ SunPower） 26.1（ Fraunhofer） 26.63（ Kaneka）量产效率（） 22.8-23.5 23.5-25.5 23.5-25.5 23.5-24.5 24.5-25.5 25-26.5 量产难度工序中等；难度低工序多，难度中低工序少，难度中高工序多，难度中高工序多，难度中高工序多，难度高产线兼容性目前主流产线可升级 PERC产线完全不兼容 PERC 兼容部分 PERC 兼容 TOPCon 兼容 HJT 设备投资（亿元 /GW） 1.55亿元 /GW 1.9亿元 /GW 3.64亿元 /GW 3亿元 /GW 3-4亿元 /GW 5亿元 /GW 量产成熟度已成熟已成熟即将成熟已成熟即将成熟即将成熟资料来源各公司公告，普乐科技， CPIA，浙商证券研究所 IBC 电池的衬底硅片要求更高的少子寿命。由于其器件结构的特殊性， IBC 电池前表面的光生载流子必须要穿过衬底远距离扩散到背表面的 P-N 结才能形成有效的光电流，从而需要保证前表面的光生载流子在运动到 P-N 结之前不被复合，因此要求衬底材料中少子的扩散长度比器件厚度大，并且电荷的表面复合速率低。相比于 P 型衬底晶硅电池， N 型晶硅电池少数载流子寿命更长、对杂质容忍度更高、更易于钝化、电学性能更优异。为提高转化效率， IBC太阳电池的硅基体一般选用高质量的 N型直拉单晶硅片。表 3 硅片关键参数对比（单位 Ω.cm、 μs、 ppma） PERC 选项 1 PERC 选项 2 TOPCon TOPCon 客户 A TOPCon 客户 B TOPCon 客户 C HJT 选项 1 HJT 选项 2 HJT 客户 D p-IBC p-IBC 客户 E TBC 导电类型 P P N N N N N N N P P N 掺杂元素镓镓磷磷磷磷磷磷磷镓镓磷电阻率（ Ω.cm） 0.4-1.1 0.4-1.1 0.3-2.1 0.4-1.5 0.45-1.35 0.4-1.6 0.3-2.1 1-7 0.8-1.8 0.9-2.7 0.9-2.7 2-14 少子寿命（ μs） ≥ 70 ≥ 70 ≥ 500 ≥ 800 ≥ 800 ≥ 800 ≥ 1000 ≥ 1000 ≥ 1000 ≥ 150 ≥ 600 ≥ 3000 间隙氧含量（ ppma） ≤ 16 ≤ 15 ≤ 14 ≤ 12.5 ≤ 12 ≤ 12 ≤ 14 ≤ 14 ≤ 14 ≤ 16 ≤ 14 ≤ 12.5 替位碳含量（ ppma） ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 ≤ 1 资料来源 InfoLnk，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 10/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 IBC 电池量产工艺的核心在于，如何低成本地在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的 P 区和 N 区，以及在其上面分别形成金属化接触和栅线。相较于其他晶硅电池技术， IBC 电池工艺流程更为复杂，且不同厂商采用制备工艺差异化程度较高。 IBC 电池量产工艺的核心难点，在于如何低成本地在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的 P 区和 N 区，以及在其上面分别形成金属化接触和栅线，重点主要集中在扩散掺杂、钝化镀膜、金属化栅线三个方面。业内企业曾尝试过掩模光刻、离子注入、炉管扩散、 CVD 原位掺杂、激光掺杂等不同的设备和工艺，来制备 IBC电池背面 P区和 N区。图 8 IBC电池的一种制备流程资料来源摩尔光伏，浙商证券研究所（ 1） P-N结制备难度大，激光法加速产业化。 IBC太阳电池常见的定域掺杂方法为掩膜法，背面一般可采用光刻法、印刷法、激光法等方式形成叉指状的 p区和 n区。光刻法复合低、掺杂类型可控，但是成本过高，不适合大规模生产；印刷法成本较低，但对电池背面图案和栅线的设计要求非常高，存在丝网印刷的对准精度问题和印刷重复性问题；激光法工艺简单，可有效解决印刷法的局限性，但需要注意激光加工带来的硅片损伤，且需要精准对位。表 4 掩膜法制备方案对比掩膜制备方法描述优势劣势光刻法通过光刻的方法在掩膜上形成需要的图形复合低，掺杂类型可控工艺过程复杂、难度大，成本高，不适合大规模生产印刷法通过丝网印刷刻蚀浆料或者阻挡型浆料来刻蚀或者挡住不需要刻蚀的部分掩膜，形成需要的图形工艺成熟，成本低廉对电池背面图案和栅线的设计要求非常高，存在丝网印刷的对准精度问题和印刷重复性问题激光法利用激光束对硅板表面或其表面涂层进行刻蚀可以得到比丝网印刷更加细小的电池单位结构，更小的金属接触开孔和更灵活的设计激光加工带来硅片损伤，生产效率低，精准对位难度高资料来源叉指背接触硅太阳电池，摩尔光伏，浙商证券研究所（ 2）前表面钝化要求高，带正电的薄膜如 SiNx 较为适合。 IBC 电学性能受前表面影响更大，表面钝化要求更高。对于晶体硅太阳电池，前表面的光学特性和复合至关重要。在电学方面，和常规电池相比， IBC 电池的性能受前表面的影响更大，因为大部分的光生载流子在入射面产生，而这些载流子需要从前表面流动到电池背面直到接触电极，因此，行业深度 http//www.stocke.com.cn 11/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分需要更好的表面钝化来减少载流子的复合。为了降低载流子的复合，需要对电池表面进行钝化，表面钝化可以降低表面态密度。表面钝化通常有化学钝化和场钝化两种方式。带正电的薄膜如 SiNx较适合用于 IBC电池的 N型硅前表面的钝化。（ 3）背面电极要求精准对位，金属化通常采用丝网印刷、蒸镀、电镀等方式。 IBC 电池的金属化之前一般涉及打开接触孔 /线的步骤， N和 P的接触孔区需要与各自的扩散区对准。 IBC 电池的栅线都在背面，不需要考虑遮光，所以可以更加灵活地设计栅线，降低串联电阻。但是，由于 IBC 电池的正表面没有金属栅线的遮挡，电流密度较大，在背面的接触和栅线上的外部串联电阻损失也较大。金属接触区的复合通常都较大，所以在一定范围内（接触电阻损失足够小）接触区的比例越小，复合就越少，从而导致 Voc 越高。因此， IBC 电池的金属化之前一般要涉及到打开接触孔 /线的步骤。另外， N 和 P 的接触孔区需要与各自的扩散区对准，否则会造成电池漏电失效。金属化通常采用丝网印刷、蒸镀、电镀等方式。随着丝网印刷原辅材料和设备的不断优化与更新， IBC 太阳电池背面电极的精确对位问题已得到解决，这也给背面设计优化与成本控制提供了很大空间，丝网印刷方式优势逐渐显现。另外，蒸镀和电镀也被应用于高效电池的金属化。 ANU 的 24.4的 IBC 电池即采用蒸镀 Al 的方法来形成金属接触。而 SunPower更是采用电镀 Cu来形成电极。按照电极设计的不同， IBC 电池可分为无主栅、四主栅、点接式三种。 IBC 电池的核心技术之一是其背面电极的设计，因为它不仅影响电池性能，还直接决定了 IBC 组件的制作工艺。 IBC电池包含无主栅、四主栅、点接式三种类型。表 5 IBC电池按电极设计分类电池类型特点无主栅 IBC 电池背面只印刷细栅线，无需印刷绝缘胶和主栅，相比主栅式 IBC电池，制备工序简单、成本较低。但该类型的 IBC 电池在制作组件时需要专门的设备配套，且有较高的精度要求，导致组件端成本较高。四主栅 IBC 电池可使用常规焊接的方法制作组件，精度要求低，无需专门设备，适用性强。但在电池制备过程中需要印刷绝缘胶和主栅，电池工序相对复杂。点接式 IBC 电池无需印刷绝缘胶，主细栅一次印刷，电池工序简单；制作组件时，使用金属箔进行电池片互联，精度要求低于无主栅式。资料来源摩尔光伏，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 12/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 兼容并蓄的平台型技术， TBC和 HBC电池提效前景广阔 IBC 电池的提效方向，现阶段主要为提高 IBC 太阳电池的钝化效果。除了对现有工艺（如前表面场、选择性掺杂和先进陷光技术等）的优化外， IBC 太阳电池技术与光电转换效率提升方向可以分为两种（ 1）通过提高 IBC 太阳电池的钝化效果提效。包括叉指背接触异质结（ HBC）电池和多晶硅氧化物选择钝化背接触（ POLO-IBC/TBC）电池，主要在于应用载流子选择钝化接触可以抑制少数载流子在界面处的复合速度，从而有效提高 IBC 太阳电池表面钝化效果。（ 2）作为底电池应用于叠层电池中提升光利用率。随着钙钛矿电池技术的发展，随之衍生的钙钛矿 IBC 叠层太阳电池（ PSC IBC）受到研究者们的重视，成为突破晶硅电池光电转换效率壁垒的重要选择。其主要技术在于具有高带隙的顶部电池能够吸收短波长的光，具有低带隙的底部电池则可以对长波长的光进行吸收，从而使叠层太阳电池能够更大程度地利用太阳能，提高 IBC太阳电池的短路电流。图 9 IBC电池叠加技术示意图资料来源晶科能源， IBC太阳电池技术的研究进展，浙商证券研究所 TBC 电池和 HBC 电池技术前景广阔。随着设备成本的下降和工艺的成熟， IBC 电池逐步形成三大工艺路线 1）以 SunPower为代表的经典 IBC电池工艺； 2）以 ISFH为代表的 POLO-IBC电池工艺；由于 POLO-IBC工艺复杂，业内更看好低成本的同源技术 TBC电池工艺（ TOPCon-IBC）； 3）以 Kaneka 为代表的 HBC 电池工艺（ IBC-SHJ）。目前，经典 IBC 电池获取的效率溢价，难以覆盖增加的成本，该工艺路线竞争力逐步减弱，业内已将目光投向更有前景的 TBC电池和 HBC电池技术。行业深度 http//www.stocke.com.cn 13/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分图 10 IBC电池转换效率的进化资料来源 Back-contact structures for optoelectronic devices Applications and perspectives ，浙商证券研究所表 6 不同 BC电池工艺特点（单位、 cm2、 V、 mA/cm2）类目经典 IBC电池 TBC电池 HBC 电池叠加方式 - IBCTOPCon IBCHJT PN区 1、掩模和炉管扩散制备背面 PN区 2、 P区 N区隔离，分别跟金属电极接触 1、掩模和炉管扩散制备背面 PN区，或掩模和 CVD原位掺杂制备背面 PN 区 2、 PN区与基区之间沉积一层超薄隧穿氧化层 3、 P区 N区隔离，分别跟金属电极接触 1、掩模和 CVD原位掺杂制备背面 PN区 2、电池正面沉积本征非晶硅钝化层 3、 PN区与基区之间沉积本征非晶硅钝化层 4、 PN区与金属电极之间沉积 TCO 层兼容性兼容部分 PERC工序兼容部分 TOPCon工序兼容 HJT设备和工艺制程高温制程高温制程低温制程成熟度成本较低较低高量产转换效率 23.5-24.5 24.5-25.5 25-26.5 资料来源普乐科技，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 14/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3.1 TBC 目前性价比最高的 IBC电池工艺路线 TBC 电池结合 IBC 电池高的短路电流与 TOPCon 优异的钝化接触特性，从而获得更高的转换效率。 TOPCon 电池正表面存在较高的金属接触复合， TBC 电池不存在该问题。将 TOPCon 电池钝化技术用于正面无遮挡的 IBC 太阳电池，能在不损失电流的基础上提高钝化效果和开路电压，从而获得更高的光电转换效率。受益于 TOPCon 电池工艺的成熟， TBC 工艺成为目前性价比最高的 IBC 电池工艺路线。目前 TBC 电池技术难点主要集中在背面电极隔离、多晶硅钝化质量的均匀性以及与 IBC 工艺路线的集成等。当前制备 TOPCon 电池的关键设备 LPCVD/PECVD 已经成熟，推动 TOPCon电池整套量产工艺成熟的同时，带动了 TBC电池工艺的成熟。 SunPower和国内尝试量产 IBC电池的企业，纷纷向该技术路线转型。图 11 经典 IBC电池和 TBC电池结构示意图图 12 TBC电池的一种生产工艺资料来源 Solar Energy Materials and Solar Cells，浙商证券研究所资料来源普乐科技，浙商证券研究所表 7 近年来部分 POLO-IBC太阳电池光电转换效率电池面积 /cm² 光电转换效率 / Voc/mV Jsc/mA·cm-² FF/ 3.99 26.10 ± 0.31 726.6 ± 1.8 42.62 ± 0.4 84.28 ± 0.59 9 21.2 692 39.2 78.3 2 23 701 42.2 77.8 3.97 24.25 ± 0.49 727.1 ± 2.5 41.57 ± 0.79 80.23 ± 0.52 4 25.01 ± 0.38 722.7 ± 2.2 41.9 ± 0.6 82.60 ± 0.60 资料来源 IBC太阳电池技术的研究进展，浙商证券研究所 TBC电池不仅能够应用于 N型晶硅基底，也可以应用于 P型基底，在光电转换效率提升和成本降低方面都有巨大潜力。（ 1） P型硅衬底 2018年， ISFH公司采用区熔（ FZ）法制备的 P型单晶硅片将 POLO 技术应用在 IBC阳电池上进行钝化，在 4cm2电池面积上获得 26.1的 POLO-IBC太阳电池光电转换效率，但此结构制备流程相对复杂，并且使用多次光刻和自对准的工艺。为简化工艺， 2019 年， ISFH 公司在 p-PERC 技术基础上增加多晶硅沉积设备，在常规 CZ 法的掺镓 P 型单晶硅片上制备 POLO-IBC 电池，获得 21.8的光电转换效率。这种方法与目前常规产线兼容性高，但光电转换效率较低。行业深度 http//www.stocke.com.cn 15/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分图 13 ISFH公司两种工艺制备 POLO-IBC电池结构示意图资料来源 IBC太阳电池技术的研究进展，浙商证券研究所（ 2） N 型硅衬底 2018 年，天合光能采用低压化学气相沉积（ LPCVD）法对 IBC 电池的 BSF进行多晶硅隧穿钝化，仅通过调节湿法工艺使其与原始 IBC 电池工艺相兼容，在 6英寸硅片上实现了 IBC电池光电转换效率由 24.1到 25的技术提升。图 14 天合光能公司制备 TBC电池效率测试情况资料来源天合光能，浙商证券研究所行业深度 http//www.stocke.com.cn 16/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3.2 HBC 新一代最有发展潜力的晶硅电池工艺路线 HBC电池将 HJT电池技术和 IBC电池技术有机结合，利用 HJT电池结构非晶硅优越的表面钝化性能，并借鉴了 IBC电池结构正面无金属遮挡的优点。与 IBC电池结构相比， HBC太阳电池采用氢化非晶硅（ a-Si∶ H）作为双面钝化层，在背面形成局部异质结结构，基于高质量的非晶硅钝化，获得高开路电压。与 HJT太阳电池相比， HBC太阳电池前表面无电极遮挡，采用减反射层取代透明的导电氧化物薄膜（ TCO），在短波长范围内光学损失更少，成本更低。图 15 经典 IBC电池和 TBC电池结构示意图资料来源 N型背接触异质结太阳电池概述，浙商证券研究所 HBC电池具备大短路电流和高开路电压的双重优势，代表着晶硅太阳电池的最高光电转换效率水平。 2014年 4月，日本松下将 IBC技术与 HJT技术结合，在 143.7cm2的 N型硅片上实现 25.6的电池转换效率，为当时在标准测试条件下世界最高转换效率；同月，日本 Sharp在 3.72cm2小硅片上，制备出转换效率达到 25.1的 HBC电池样片； 2016年 9月，日本 Kaneka 宣布在面积为 180cm2的 HBC 电池结构上实现了世界最高转换效率 26.33； 2017年 8月， Kaneka又将该记录提高至 26.63，为目前晶硅太阳能电池研发效率的最高水平和记录。表 8 HBC电池研发转换效率统计表（单位、 cm2、 mV、 mA/cm2）公司年份面积 cm2 开路电压 VocmV 短路电流密度 Jsc mA/cm2 填充因子 FF 效率（） Panasonic 2014 143.7 740 41.8 82.7 25.6 Sharp 2014 3.72 736 41.7 81.9 25.1 Kaneka 2016 180 744 42.3 83.8 26.33 Kaneka 2017 180 740 42.5 84.6 26.63 资料来源 N型背接触异质结太阳电池概述，浙商证券研究所 HBC太阳电池兼具 IBC太阳电池与 HJT太阳电池在结构与工艺上的难点，主要体现在工艺流程复杂、设备昂贵、配套工艺及辅材要求高（ 1）需要掩模、开槽、掺杂和清洗才能完成制备背面 PN区，制程复杂，比如 Kaneka 的方案，就高达 8个工序，涉及 5个不同设备，制程复杂而昂贵，而主流 PERC电池只需一道炉管扩散工艺就完成 P-N结的制备；行业深度 http//www.stocke.com.cn 17/30 请务必阅读正文之后的免责条款部分（ 2）本征和掺杂非晶硅镀膜工艺，工艺窗口窄，对工艺清洁度要求极高；（ 3）负电极都处于背面，电极印刷和电极隔离工艺对设备精度要求高；（ 4）低温银浆导电性弱，需要跟 TCO配合良好，壁垒高供给少；（ 5）低温电池制程，客户端需要低温组件封装工艺配合。 HBC电池量产有待时日，未来降本方向在于提效的同时简化和减少工艺步骤。所有背接触结构的实现通常都会增加整个制造过程的复杂性，且背接触方案的工艺实现需要合理的图形化方案和精准的掩膜对准技术，未来最佳的解决方案是通过简化和减少工艺步骤来降