產(chǎn)業(yè)化加速 HIT正醞釀著突破

:◾P-PERC等技術(shù)變革帶來的紅利推動了度電成本的顯著下降與行業(yè)的一輪大發(fā)展，當前，光伏產(chǎn)業(yè)正處在新一輪技術(shù)大發(fā)展的前夜，其中，高效電池與大硅片可能是未來幾年最有希望獲得突破的方向，其在眾多高效電池技術(shù)路線中，HIT具有一些突出的物理特性和優(yōu)勢。近幾年，國內(nèi)外部分企業(yè)開始HIT電池的商業(yè)化嘗試與推廣，當前的主要矛盾是PECVD等核心裝備的可用性，再之后可能是繼續(xù)提高效率與耗材降本。綜合產(chǎn)業(yè)端的現(xiàn)狀，我們認為HIT電池產(chǎn)業(yè)化在加速，并且可能正在醞釀著突破。

1.光伏行業(yè)處于新一輪技術(shù)大發(fā)展的前夜：高效電池與大硅片的可能是光伏行業(yè)未來幾年最有希望獲得突破的重要方向。在電池片領(lǐng)域，N型電池是目前業(yè)內(nèi)最認可的技術(shù)路線，N型電池最主要的兩個方向為HIT和TOPCon，HIT由于其優(yōu)勢顯著且降本路徑比較清晰，有可能成為下一代的主流技術(shù)。

2.HIT具有優(yōu)秀的物理特性與一定優(yōu)勢：HIT一般采用N型路線，具備更高效、衰減低、溫度系數(shù)好、雙面率高等突出優(yōu)勢。目前全球最高效率是日本鐘淵創(chuàng)造的26.7%，國內(nèi)最高已經(jīng)可以做到25.11%。現(xiàn)有產(chǎn)線的量產(chǎn)效率普遍在23.5%-24%，未來效率繼續(xù)提升空間較大。HIT主要劣勢是造價高，目前主要應用在一些BOS成本較高的市場。按照現(xiàn)有BOM和BOS成本水平，1%的效率優(yōu)勢可以帶來0.08-0.10元/瓦的溢價，隨著其效率提升與成本下降，HIT應用市場會不斷擴大。

3.產(chǎn)業(yè)化在加速，突破可能在醞釀中：當前，全球HIT產(chǎn)能約3GW，其中，REC在2019年投運了600MW商業(yè)化項目，國內(nèi)一批企業(yè)也開始商業(yè)化前的嘗試與導入，估算規(guī)劃產(chǎn)能超過20GW，并且2020年Q2-3將有一批標桿項目投運。裝備方面，過去兩年主要裝備企業(yè)在轉(zhuǎn)化效率等方面獲得較大進展，國內(nèi)相關(guān)裝備上市公司也多將HIT作為重點投入方向。設(shè)備端清洗制絨、PVD/RPD、絲網(wǎng)印刷都已突破，唯一的難點在于PECVD，海內(nèi)外眾多企業(yè)都在集中攻關(guān)以提高PECVD的節(jié)拍、穩(wěn)定性、均勻性，并降低設(shè)備價格，明年可能會有較大突破。除PECVD等核心設(shè)備外，低溫銀漿、靶材研發(fā)也有較大的突破與進展。

4.投資建議：繼續(xù)推薦隆基股份、通威股份，推薦東方日升、山煤國際（招商煤炭），設(shè)備環(huán)節(jié)推薦金辰股份、捷佳偉創(chuàng)（機械聯(lián)合）、邁為股份（機械聯(lián)合），輔材關(guān)注蘇州固锝。

風險提示：HIT電池成本降低進度不及預期、量產(chǎn)效率提升不及預期。

1.1異質(zhì)結(jié)電池簡介

將P型半導體和N型半導體結(jié)合在一起時，在其交界面形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦院头聪驌舸┬?，是半導體器件和光伏電池的主要結(jié)構(gòu)單元。根據(jù)PN結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分為同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)。HIT電池是由晶硅襯底和非晶硅薄膜構(gòu)成，因此稱為異質(zhì)結(jié)電池。

異質(zhì)結(jié)電池最早由日本三洋于1990年研發(fā)成功，HIT這個稱謂由三洋提出，并被注冊為商標，后來進入異質(zhì)結(jié)領(lǐng)域的企業(yè)為了避免專利糾紛而采用了不同稱謂，比如HJT、SHJ、HDT等，其含義是一樣的，并不意味著技術(shù)分支。

🔹HIT:：Heterojunction with Intrinsic Thin-layer

🔹HJT：Heterojunction solar cell

🔹SHJ：Silicon Heterojunction solar cell

🔹HDT：High efficiency Hetero-junction Double-side Technology Solar Cells

1.2異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)

異質(zhì)結(jié)電池一般是以 N型硅片為襯底，在正面依次本征富氫非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，然后在背面依次沉積本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜。在非晶硅薄膜兩側(cè)再沉積80-100nm的透明導電氧化物薄膜 TCO，最后通過絲網(wǎng)印刷在兩側(cè)制備金屬電極，再燒結(jié)退火，這樣就制成了異質(zhì)結(jié)電池。

傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)電池以P層為入光面，近年來業(yè)內(nèi)普遍改為N型作入光面，在電池結(jié)構(gòu)上形成TCO-N-i-N-i-P-TCO對稱結(jié)構(gòu)。

異質(zhì)結(jié)電池能否以P型硅片作襯底？理論上可以，但實際生產(chǎn)中普遍使用N型硅片：

🔹P型硅片少子壽命低，輸出性能弱于N型。

🔹P型硅片能帶匹配度不如N型。

🔹N型硅片更容易鈍化，鈍化以提高開路電壓是HIT電池的精髓。

根據(jù)隆基官網(wǎng)的N型和P型產(chǎn)品說明書，P型硅片少子壽命大于50微秒，而N型硅片少子壽命大于1000微秒，相差20倍。

在P型半導體中，空穴是主要載流子，簡稱多子，電子是少數(shù)載流子，簡稱少子。在N型半導體中，電子是主要載流子，簡稱多子，空穴是少數(shù)載流子，簡稱少子。硅片中Cu、Au以及硼氧對等雜質(zhì)對電子的俘獲能力遠遠大于對空穴的俘獲能力。N型硅片中，少子是空穴，更難被俘獲，因此少子壽命更高。

1.3異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)工藝

異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)只有四大環(huán)節(jié)，依次是清洗制絨、非晶硅沉積、TCO沉積、絲印燒結(jié)，相較于PERC和TOPCON工序大幅縮短。

2)制備非晶硅薄膜：硅片在PECVD設(shè)備中制做鈍化膜和PN結(jié)。HIT的高效率根源于本征非晶硅薄膜優(yōu)良的鈍化效果。晶硅表面存在大量的懸掛鍵，光照激發(fā)的少數(shù)載流子到達表面后容易被懸掛鍵俘獲而復合，降低電池效率。通過在硅片兩側(cè)沉積富氫的本征非晶硅薄膜，可以將懸掛鍵氫化，有效降低界面態(tài)缺陷，顯著提高少子壽命，增加開路電壓，進而提高電池效率。

每一層膜的厚度只有4-10nm，但每1-2nm實現(xiàn)的功能不一樣，制備工藝也不一樣，因此本征和摻雜非晶硅薄膜需要在多個腔體中完成，PECVD中要導入多腔室沉積系統(tǒng)。

3)沉積金屬氧化物導電層：硅片沉積完非晶硅薄膜之后就進入PVD或RPD設(shè)備，沉積透明金屬氧化物導電膜TCO。TCO縱向收集載流子并向電極傳輸。非晶硅層晶體呈長程無序結(jié)構(gòu)，電子與空穴遷移率較低，橫向?qū)щ娦暂^差，不利于光生載流子的收集，因此需要在正面摻雜層上方沉積一層75-80nm厚的TCO，用于縱向收集載流子并向電極傳輸。TCO可以減少陽光反射。

TCO膜在可見光范圍內(nèi)（波長380-760nm）具有80%以上的穿透率，且電阻很低，其成分主要為In、Sb、Zn、Sn、Cd及其氧化物的復合體。目前應用最廣泛的是ITO、SCOT、IWO、AZO。

TCO制備存在PVD和RPD兩種路線，目前業(yè)內(nèi)企業(yè)出于成本考慮大多選擇PVD路線。

4)絲印燒結(jié)：異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)最后一步是絲印燒結(jié)，制備金屬電極并燒結(jié)固化。HIT是低溫工藝，因此需要使用低溫銀漿和低溫退火工藝。HIT電池雙面都使用低溫銀漿，不區(qū)分正銀和背銀，價格較高，且消耗量較高，因此業(yè)內(nèi)有部分企業(yè)嘗試使用鍍銅工藝來制作電極。鍍銅工藝不使用銀漿，因此成本低廉，但其工藝復雜，且廢液排放存在嚴重的環(huán)保制約，因此并未成為主流。

2.異質(zhì)結(jié)電池優(yōu)勢顯著

.1 轉(zhuǎn)換效率高

電池效率=開路電壓*短路電流*填充因子。HIT高轉(zhuǎn)化效率源于高開路電壓，HIT開路電壓可以接近750mv，而PERC電池普遍低于700mv。HIT的高開路電壓源于兩點：

🔹氫化本征非晶硅薄膜優(yōu)良的鈍化效果

🔹光生載流子可以貫穿氫化非晶硅薄膜，因此不需要激光開膜制作金屬電極和硅片之間的歐姆接觸（接觸面有大量懸掛鍵，容易產(chǎn)生復合）。

根據(jù)美國國家可再生能源中心公布的技術(shù)進展圖，目前HIT研發(fā)效率世界紀錄是26.7%，由日本鐘淵化學創(chuàng)造。國內(nèi)異質(zhì)結(jié)電池最高紀錄是漢能在今年11月公布的25.11%，使用M2硅片和常規(guī)設(shè)備，這也是全球8寸片HIT電池最高效率。由于MBB技術(shù)和光致再生技術(shù)的導入，目前HIT的研發(fā)效率普遍已經(jīng)超過24%。

REC新加坡600MW項目效率已經(jīng)達到24.3%，其他企業(yè)普遍在23.5%-24%。隨著HIT產(chǎn)業(yè)不斷壯大，研發(fā)投入增多，電池效率有望繼續(xù)提升：

🔹微晶硅/納米晶硅導入，非晶硅薄膜鈍化效果提升，進一步提高開路電壓

🔹MBB多主柵技術(shù)導入并優(yōu)化，降低電池內(nèi)阻，并減少遮光面積

🔹 靶材品質(zhì)提升，效率可以提高0.x%；

🔹 銀漿品質(zhì)提升，效率可以提升0.x%；

🔹 光致再生技術(shù)的完善，效率可以提升0.3%+；

明年國內(nèi)投產(chǎn)的HIT產(chǎn)線預計效率都可以突破24%，潛力可以看到26%，未來還可以跟IBC結(jié)合做HBC電池或者跟鈣鈦礦結(jié)合做疊層電池，疊層效率預計28%起步。

2.2 低衰減

HIT特殊的電池結(jié)構(gòu)使得衰減顯著低于PERC電池。

🔹表面TCO具有導電性，電荷不會在表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象，無電位誘導衰減PID。

🔹N型硅片摻磷，不會產(chǎn)生硼氧復合體和鐵硼復合體，光致衰減LID很小。

HIT電池的首年衰減和年均衰減均低于PERC電池，并得到電站發(fā)電實證。

2.3 低溫度系數(shù)

組件的溫度系數(shù)衡量輸出功率隨組件溫度升高而下降的程度。陽光照射下組件表面不斷升溫，電池的開路電壓不斷下降，進而導致輸出功率下降。HIT相較于其他類型電池，具備非常顯著的低溫度系數(shù)。

2.4 高雙面率

HIT電池雙面率較高。HIT電池正反面三層膜和TCO都是透光的，且結(jié)構(gòu)對稱，天然就是雙面電池，其雙面率可以輕松做到90%以上，甚至達到98%的水平。PERC電池雙面率可以做到80-85%。HIT電池對等效功率的增益比PERC電池高10W左右，正好兩個檔位，可以溢價1.5分/瓦。

2.5 HIT應該會有一定溢價

HIT電池的高效率、低衰減、低溫度系數(shù)、高雙面率最終都會體現(xiàn)到電池價格上。根據(jù)我們的大致測算，HIT可能具有的溢價包括：

高效率溢價：1.5%的轉(zhuǎn)化效率優(yōu)勢可溢價0.12元/瓦。

低衰減溢價：3-4%發(fā)電增益可以溢價0.12-0.14/瓦。

低溫度系數(shù)溢價：2-3%+發(fā)電增益可以溢價0.11-0.12元/瓦。

高雙面率溢價：可能可溢價0.015元/瓦。

以上測算是基于比較中性的發(fā)電條件，粗算在目前的技術(shù)格局下其溢價有可能保持在0.39元/瓦（24%HIT VS 22.5%PERC），在BOS成本越高，溫度越高，電價越高，利用小時越高的地區(qū)，HIT的溢價會更高。

根據(jù)PVInfolink最新調(diào)研數(shù)據(jù)，23%效率的HIT電池售價1.7元/瓦，21.9%效率的PERC電池售價0.94元/瓦，溢價0.64元/瓦。當前HIT產(chǎn)銷量還比較小，不足2GW，主要應用于歐美日等戶用等高端市場，其BOS成本和電價都較高，因此在有限安裝面積下追求發(fā)電量的最大化，對HIT的溢價承受能力更強。

3.異質(zhì)結(jié)電池降本路徑逐漸清晰

3.1設(shè)備國產(chǎn)化推動單位產(chǎn)能投資下降

HIT設(shè)備價格已經(jīng)下降到7-8億/GW。HIT電池每個生產(chǎn)步驟對應一種專用設(shè)備，依次是清洗制絨機、PECVD、PVD或RPD、絲印燒結(jié)，其中壁壘最高的是PECVD，其價值量占到全部設(shè)備的60%。當前投產(chǎn)的HIT產(chǎn)線PECVD以進口為主，GW設(shè)備投資在7-8億元，國產(chǎn)化突破之后將大幅下降。

設(shè)備國產(chǎn)化不斷取得突破，PECVD仍是難點。清洗制絨、PVD、絲網(wǎng)印刷國內(nèi)都已經(jīng)突破，當前難點主要在PECVD。國內(nèi)鈞石、理想已經(jīng)有PECVD供貨能力，但節(jié)拍還需提升。邁為研發(fā)進展較快，和通威建有中試線，設(shè)備在不斷調(diào)試和改進，明年可能會有比較大的突破。捷佳偉創(chuàng)正在積極研發(fā)，預計明年Q1會完成樣機交付，金辰股份也在積極布局，預計明年下半年會有樣機交付。

大通量PECVD海外已經(jīng)研制成功。目前梅耶博格MB和美國應材AM對外出售的PECVD節(jié)拍都只有2400片/小時，對應100MW產(chǎn)能，1GW產(chǎn)線需要配置10臺PECVD，僅PECVD投資就達到4.5億元。值得注意的是，梅耶博格和應材均已研制成功6000片大通量設(shè)備，至少證明大通量設(shè)備在工藝上是可行的。當前MB和AM均在和國內(nèi)部分電池廠洽談出售大通量PECVD，但預計價格依舊較貴。

降低PECVD成本仍需國產(chǎn)取得突破。國內(nèi)邁為、捷佳、金辰等PECVD研制廠商均以6000片為基礎(chǔ)目標，若能突破，每GW產(chǎn)線的PECVD價格將下降到2.5億元以下，放量之后有望下降到1.5億元以下。PECVD的制造成本中90%是原材料，主要是不銹鋼和鋁型材制品以及各種儀表，制造費用本身并不高，當前1GW設(shè)備投資約7億元，明年國產(chǎn)設(shè)備若能突破，預計單GW投資將下降到5億元，放量之后預計將下降到3.5億元以下，帶動設(shè)備相關(guān)成本可以從0.09元/瓦下降到0.04元/瓦。

3.2低溫工藝允許硅片更薄

硅片的厚度取決于硅片生產(chǎn)工藝和電池加工溫度。當前使用金剛線切割工藝的硅片最薄可以做到120微米，再薄成本不降反升。異質(zhì)結(jié)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后，國內(nèi)硅片廠完全有能力供應120+微米厚度的N型硅片。但當前組件工藝還比較粗糙，將來硅片變薄需要組件端的制造工藝更加精細化。

當前PERC電池的生產(chǎn)工藝中最高溫度可達900℃，硅片厚度普遍在180-190微米，使用更薄的硅片在高溫下容易出現(xiàn)翹曲。異質(zhì)結(jié)電池整個生產(chǎn)過程中溫度控制在250℃以內(nèi)，可以使用更薄的硅片。

當前180微米的M2型硅片單片耗硅量在15克左右，如果厚度能夠降到120微米，耗硅量可以降到11.5克，按照75元/千克的硅料價格計算，M2硅片硅料成本可以從當前1元/片降低到0.76元/片，按照24%的電池轉(zhuǎn)換效率計算，降低電池環(huán)節(jié)成本4分/瓦。

N型硅片在同等厚度下比P型硅片成本高大約5%，主要是N型硅片對硅料品質(zhì)要求高一些，每千克N型硅料比P型貴3-5元。但N型硅片變薄后，出片率可以顯著提升，單片成本可以做到比P型更低。

.3低溫銀漿和靶材國產(chǎn)化

低溫銀漿國產(chǎn)化基本成功。HIT電池是低溫工藝，低溫銀漿的固化溫度要求不超過200℃，技術(shù)難度高于高溫銀漿。海外供應商主要是杜邦、賀利氏、京都電子，國內(nèi)常州聚和、蘇州晶銀已經(jīng)突破。

🔹銀漿價格：6000-7000元/千克，PERC正銀4500元/千克，隨白銀價格波動。

🔹銀漿成本：約4000元/千克，高溫銀漿和低溫銀漿成本差別很小，90%成本是銀粉。

🔹銀漿單耗：HIT多主柵150毫克/片，無主柵90毫克/片，PERC約70毫克/片。

未來HIT電池銀漿降本主要通過兩個途徑實現(xiàn)：

🔹降低銀漿消耗量。如導入梅耶博格的智能串焊技術(shù)，銀漿耗量可以做到100mg以下。此外，當前低溫銀漿為了保導電性，柵線比PERC電池寬30%-50%，未來可以通過添加劑的改進，進一步做細柵線，將銀漿消耗量降低30%以上。

🔹降低銀漿價格。銀漿的主要成本是銀粉，加工費用僅數(shù)百元/千克，當前需求量較小，因此報價顯著高于高溫銀漿，如求放量，低溫銀漿價格繼續(xù)降低。

靶材國產(chǎn)化也已完成，靜待需求放量。HIT第二大耗材是靶材，國內(nèi)先導、映日等企業(yè)ITO產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，SCOT正在積極研發(fā)，IWO壹納已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)。三種靶材的核心成分都是氧化銦，質(zhì)量占比在90%以上。金屬銦價格在1100元/千克左右波動，金屬銦經(jīng)過煅燒制成粉末，再和氧化錫或者氧化鎢粉末按照一定比例混合，壓塊高溫燒結(jié)制成靶材，生產(chǎn)工藝的難點在于高溫燒結(jié)，加工成本僅400-1000元/千克。

需求放量將帶動靶材價格下行，靶材成本預計將下降到3-4分/瓦。目前靶材成本約0.32元/片，對應5分/瓦，未來靶材價格下降和靶材利用率提高，成本有1-2分/瓦的下降空間。此外靶材品質(zhì)提升對電池效率的增益也在不斷進步。

3.4降本路徑逐漸清晰

設(shè)備端：海外大通量PECVD已經(jīng)研制成功，國產(chǎn)大通量PECVD有望突破。

硅片端：切片工藝成熟，N型硅片可以做到120微米，P型170微米很難再薄。

靶材端：ITO和IWO國產(chǎn)化已經(jīng)完成。

銀漿端：國產(chǎn)化已經(jīng)完成。

效率端：單瓦成本=成本總額/功率，前面4項是做低分子，效率提升做高分母。明年量產(chǎn)HIT效率大概率突破24%，往后每年預計提升0.5%。

PERC電池降本也在推進。硅片讓利、大硅片導入、效率提升繼續(xù)推動電池成本下降。

HIT降本路徑如果能實現(xiàn)，綜合成本有望大幅下降。2019年HIT電池不含稅完全成本為1元/瓦，這是理論測算值，由于工藝不穩(wěn)定，現(xiàn)有中試線產(chǎn)能負荷較低，實際成本更高。

同時，2019年P(guān)ERC龍頭廠商通威、愛旭完全成本已經(jīng)下降到0.83元/瓦。我們估算，如果HIT的核心裝備如PECVD國產(chǎn)化成功，后續(xù)降本空間會逐步打開，等裝備、輔材產(chǎn)業(yè)也成熟后，其絕對成本有潛力也是比較低的。

5.投資建議

繼續(xù)推薦：隆基股份、通威股份；

推薦：東方日升、山煤國際（煤炭）；

設(shè)備環(huán)節(jié)推薦或關(guān)注：金辰股份、捷佳偉創(chuàng)（機械聯(lián)合）、邁為股份（機械聯(lián)合）；

輔材關(guān)注：蘇州固锝（子公司蘇州晶銀生產(chǎn)低溫銀漿）。

風險提示

1）成本降低不及預期：目前異質(zhì)結(jié)電池的生產(chǎn)成本仍相對較高，未來有望通過硅片薄片化、漿料用量減少、設(shè)備國產(chǎn)化等降低成本，如果成本降低不及預期，將對異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化帶來一定影響。

2）量產(chǎn)效率提升不及預期：目前異質(zhì)結(jié)電池的量產(chǎn)效率在23.5%以上，效率優(yōu)勢是異質(zhì)結(jié)電池的最大優(yōu)勢。未來如果異質(zhì)結(jié)效率提升不及預期，將會減弱其與其他技術(shù)路線的競爭優(yōu)勢。

原標題:產(chǎn)業(yè)化加速，HIT正醞釀著突破