TOPCon設備行業深度報告：TOPCon大規模量產，PECVD成為主流工藝

行業深度分析：TOPCon設備行業深度報告

投資要點

行業轉型，TOPCon電池率先實現大規模量產：隨著PERC電池量產效率逐漸接近其理論效率，行業開始轉向TOPCon/HJT等N型電池。而TOPCon電池以其電池效率高、設備投資成本低、與PERC產線兼容性高等優點，率先實現大規模量產。據不完全統計，截止目前，TOPCon已投產69.75GW，規劃待建產能近474GW。

TOPCon存在工藝路線之爭。TOPCon電池與PERC電池核心差異在于，新增隧穿氧化層，以及摻雜多晶硅層。以多晶硅層制備方法，TOPCon工藝路線分為LPCVD/PECVD/PVD路線。從工業應用角度看，摻雜多晶硅層制備方法，要求工藝簡單、產能大；隧穿氧化層因其對電池整體性能影響十分關鍵，要求工藝制備的膜層致密度高、均勻性好。

從技術角度看， PECVD法能實現LPCVD法同等制備效果，且清洗繞鍍簡單，工藝精簡、良率預期更高。LPCVD路線技術最成熟，但有嚴重繞鍍、原位摻雜難等問題。因繞鍍，LPCVD設備需增加一倍設備；PVD路線，根據ISFH研究觀點，PVD鈍化效果略差。且實際運行中，維護頻率高，開機率低；而PECVD路線輕微繞鍍、且清洗容易，可原位摻雜、工藝精簡，爆膜問題可通過電池背面微制絨解決。隧穿氧化層質量對電池效率影響至關重要。文獻數據顯示：從膜層密度角度看，PECVD制備的氧化層密度（2.2g/cm3）要優于LPCVD（2.15g/cm3）；從膜層均勻性角度看，PECVD法制備的氧化層粗糙度1.38nm，與LPCVD制備的氧化層粗糙度1.36nm相當。

從經濟性角度看，PECVD路線設備投資成本低、產能大、維護成本低、開機率高。根據皇氏集團機構調研紀錄表，（1）PE路線比LP路線設備采購成本少；（2）PE路線工藝時間短，單臺設備產能大，設備機臺數量少，省空間，設備好布局；（3）維護成本對比：LP路線石英管壽命平均56天，石英舟壽命60天，石英件消耗162萬/臺/年，PE路線石英管壽命1-2年，只有正常的石墨舟消耗，LP設備的石英件消耗比PE設備費用預計多出3530萬/年（5GW計）；（4）設備人員配置上，LP路線估計是PE路線的一倍以上，每天在做維護換石英管，且設備利用率較低，更換石英管需要3-4小時，期間整臺設備需停機。 

因此，我們認為工藝穩定后，PECVD成為TOPCon主流工藝，推動TOPCon大規模量產。建議關注：光伏整線設備龍頭捷佳偉創（公司推出PE-Poly，即采用PECVD路線）、光伏激光設備龍頭帝爾激光。

TOPCon電池技術 ，是2014年由德國Fraunhofer太陽能研究所提出的一種新型鈍化接觸太陽能電池。德國 Fraunhofer 研究中心在電池背面利用化學方法制備一層超薄氧化硅( ～1．5 nm) ，然后再沉積一層摻雜多晶硅，二者共同形成了鈍化接觸結構，這種技術被稱為隧穿氧化層鈍化接觸( TOPCon)技術。

從電池結構正面看，PERC電池從外及里，依次為SiNx膜、N型發射極（n+）、P型硅片基底；對比，TOPCon電池由外到里，依次為SiNx膜、Al2O3膜、P型發射極（p+）、N型硅片基底。區別在于新增Al2O3膜，以及改成P+發射極、N型硅片基底。

從電池結構背面看，PERC電池由外及里，依次為SiNx膜、Al2O3膜；對比，TOPCon電池由外至里，依次為SiNx膜、N型多晶硅薄膜、SiO2膜。區別在于，去除Al2O3膜、新增N型多晶硅薄膜、SiO2膜。

各膜層的作用：

1. 正面SiNx薄膜（約75nm）：由于SiNX 富含氫原子，可以在熱處理過程中對表面和體內的缺陷進行化學鈍化，從而降低表面電子的復合。同時由于SiNX 的光學特性，還可以實現電池正面和背面減反效果；

2. 背面SiNx薄膜：為了避免后續金屬化燒結過程漿料對膜層的破壞，SiNX 依靠其化學穩定性，主要用于背部膜層的保護；同時實現減反效果；

3. Al2O3 （≤5nm）由于具備較高的負電荷密度，可以對P 型半導體如PERC 電池背面和TOPCon 電池的正面提供良好的場效應鈍化，即在近表面處增加一層具有高度穩定電荷的介質膜在表面附近造一個梯度電場，減少表面電子濃度從而降低表面電子空穴的復合速率。

4. 超薄隧穿層SiO2（<2.0 nm）及N型多晶硅薄膜（100~200nm）：兩者共同形成鈍化接觸結構作為電池背面鈍化層，高摻雜的多晶硅（Poly-Si）層與 N型硅基體之間功函數差異引起的界面處能帶彎曲，使電子隧穿后有足夠的能級可以占據，更易于隧穿；而空穴占據的價帶邊緣處于 Poly-Si 的禁帶，不易隧穿，因此超薄氧化層可允許多子電子隧穿而阻擋少子空穴透過，從而使電子和空穴分離，減少了復合，在其上沉積一層金屬作為電極就實現了無需開孔的鈍化接觸結構。

因此，TOPCon 太陽電池的主要優點包括：（1）優良的界面鈍化性能;（2）全面積收集載流子有利于提高 FF;（3）結構簡單無需光刻開孔;（4）可兼容現有產線工藝，適用于企業化生產

N型TOPCon雙面電池效率可達到28.7%，提供了廣闊發展空間。根據ISFH計算，PERC電池理論效率為24.5%，P型TOPCon電池理論效率為24.9%；P型晶硅電池轉為N型晶硅電池，電池效率有明顯提升。其中，N型單面TOPCon電池理論效率為27.1%，HJT電池理論效率為28.5%，N型雙面TOPCon電池理論效率則達到28.7%。

實驗室效率方面，晶科182N型TOPCon 實現26.4%轉換效率；而天合光能210N型TOPCon電池轉換效率達25.5%；此外，隆基實現P型TOPCon電池轉換效率達25.19%；而國外實驗室Frauhofer ISE在面積僅4cm2的電池片上實現電池轉換效率25.8%。

量產效率方面，規模投產企業量產效率已達到25%。根據各公司公告，一道新能浙江衢州約6GW TOPCon產能，量產效率突破25.2%；晶科浙江海寧8GW、合肥一期8GW產線，電池量產效率達到25%以上；中來股份山西太原一期4GW項目投產，電池量產效率可達到24.8%；

高效率之外，TOPCon電池相比于PERC電池，具有雙面率高、衰減低、溫度系數低、弱光效應好等優勢。根據晶科能源產品手冊，P型電池雙面率僅70%，而N型電池雙面率能達到85%。N型高雙面率能帶來發電增益約2.03%；N型組件功率質保可達30年，首年衰減小于1%，保證30年后輸出功率不低于原始輸出功率的87.40%。而P型電池30年輸出功率不低于原始輸出功率的84.8%，兩者差距2.6pct；電池發電量受溫度系數影響，溫度系數越高，發電量越低。根據實驗數據，相同環境下，N型電池的溫度更低，意味著光的轉換效率更高、發電量損失更低。N型電池弱光效應更好，因為N型電池，更高的內阻，更長的少子壽命，天然具有更優的弱光響應，即相比于PERC電池，N型電池在弱光環境下即可開始實現光電轉換，早晚發電市場延長1小時左右。

從產能投資角度看，因結構相似，TOPCon 電池工藝路線與PERC電池有很高的兼容性，大部分工序相同、產線可實現升級轉換。主要區別集中在：PN結處的磷擴散改為硼擴散、SiO2薄膜及多晶硅薄膜的制備。從工藝路線看，PERC SE電池工藝步驟共9步，TOPCon 電池工藝步驟共11步，新增的步驟集中在SiO2薄膜及多晶硅薄膜的制備。從投資額角度看，根據CPIA 21年數據，PERC電池單GW投資額為1.94億元，TOPCon電池單GW投資額為2.2 億元。

TOPCon電池工藝一般為：先正面制絨、硼擴，再進行背面隧穿層、摻雜多晶硅層制備，之后再正面Al2O3膜層制備、正反面SiNx膜制備，最后金屬化。與PERC時代時工藝路線之爭相似，TOPCon工藝路線同樣存在諸多爭議與分歧。

整體看，TOPCon工藝的核心爭議在摻雜多晶硅層的制備方法上，分為LPCVD/PECVD/PVD路線。隧穿層SiO2膜的制備方法可以是LPCVD、PECVD、ALD等方式；多晶硅層制備，從工序角度可分為原位摻雜、非原位摻雜。原位摻雜，即在同一工步完成多晶硅層沉積、多晶硅層磷摻雜；非原位摻雜，即在多晶硅層沉積后，通過擴散爐或者離子注入的方法進行磷摻雜。從制備方法上，多晶硅層制備可分為，LPCVD/PECVD/PVD/APCVD等；

對于摻雜硅層, 一般有三種制備方法. 其中有兩種屬于化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD) 方法：低壓化學氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD) 法和PECVD法. 還有一種濺射法是屬于物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD) 方法。

1）LPCVD法：主要應用硅烷（SiH4）的熱分解來完成，反應溫度約600℃；

2）PECVD法：硅烷SiH4在電離下，分解生產Si。反應溫度較低，400℃以下，壓力僅100Pa；

3）PVD法：物理過程，反應溫度在室溫到500℃之間。

LPCVD技術最成熟，PECVD技術綜合性能最強。從工業技術成熟度看，LPCVD技術最成熟，無論是量產設備成熟度，還是實驗室驗證程度上看，LPCVD技術相比其他兩條路線更為成熟；而PECVD技術僅次于其后；從單面沉積角度看，LPCVD沉積技術是無方向性的，導致嚴重繞鍍，而PVD技術可實現單面沉積，無繞鍍現象；從原位摻雜角度看，PECVD最適合原位摻雜，而LPCVD、PVD技術原位摻雜能力較弱，即摻雜難度大、或者摻雜后濃度不達標；

1. LPCVD 成熟度最高，但有繞鍍、原位摻雜難等難題

LPCVD能同時實現氧化層、本征非晶硅層，工業應用技術非常成熟。LPCVD法均適用于氧化層SiO2、本征非晶硅層的制備，且兩者反應溫度相近，均在600℃左右。以LPCVD法制備氧化層SiO2，以及本征非晶硅層a-Si工藝為例，實踐中僅需要在兩者反應中間，加入N2清洗、撿漏、抽真空等操作，即可在同一工步完成SiO2/本征非晶硅膜的制備。

LPCVD 沉積膜不具備方向性，因電池片立于石英舟之上，氧化層及本征多晶硅層也同樣會附著在電池片的側面及正面，形成包裹，即“繞鍍”現象。多余的隧穿層、摻雜多晶硅層必須被去除，因此后續需要引入“去繞鍍”工藝，但LPCVD繞鍍成為痛點的根本原因在于去繞鍍較難控制，影響電池良率。

LPCVD問題之一：清洗繞鍍，可能導致去除不完全、或者摻雜多晶硅層遭刻蝕，影響電池效率；LPCVD法制備隧穿氧化層及摻雜多晶硅層，一般在磷摻雜后，再進行清洗繞鍍。LPCVD去繞鍍的典型工藝流程：

1)      HF酸單面清洗，去除繞鍍區域內的磷硅玻璃PSG（即正面、側面）;

2)      KOH堿液雙面清洗，去除繞鍍區域內的摻雜多晶硅（即正面、側面）。背面PSG層起到保護隧穿氧化層及摻雜多晶硅層作用；

3)      HF酸雙面清洗，去除繞鍍區域內的SiO2（即正面、側面）、背面PSG；

去繞鍍“難”的根本原因：在第2步中，KOH雙面清洗，去除繞鍍區域多晶硅。因KOH堿液刻蝕摻雜多晶硅速度604nm/min，大于刻蝕磷硅玻璃PSG的速度，后者為210nm/min。背面磷硅玻璃PSG能保護背面摻雜多晶硅層。但兩者反應時間差很難有效控制，實際生產中可能導致：摻雜多晶硅層去除不完全，或背面起保護作用的磷硅玻璃被去除，導致背面摻雜多晶硅層被侵蝕，影響電池效率。

LPCVD問題之二：LPCVD原位摻雜較難，主要問題在于：

1）難以實現大于1020 cm-3高活性的摻雜濃度（ND，act）;

2）摻雜層沉積速度慢，產量低；

3）膜厚度不夠，且均勻性差；

LPCVD原位摻雜中，摻雜濃度與膜的沉積速度是相制約的關系。根據Kamins研究，多晶硅層中磷的活性摻雜濃度需達到1020cm-3，才能實現較低的復合電流密度J0、及較低的接觸電阻ρc。而磷的活性摻雜濃度ND,act與沉積速度成反向關系，即隨著反應溫度升高，膜的沉積速度增大，而磷的活性摻雜濃度降低。根本原因在于，當反應溫度越高時，硅烷SiH4分解速度越快，而PH3從膜表面的解析速度越快，兩者共同作用下，則生成的摻雜層中，磷的活性摻雜濃度ND,act越低。

LPCVD本征摻雜多晶硅工藝，膜均勻性差。根據Waqar Ahmed研究，LPCVD制備摻雜多晶硅層均勻性在+/-40%，遠不及制備本征非晶硅層的均勻性。LPCVD 制備摻雜多晶硅層時，沉積過程不受晶片表面上化學反應動力學的限制，而是受反應物向表面傳輸的限制時，導致膜層均勻性大大下降。硅片表面的反應物濃度差異，導致膜層均勻性問題。根據Waqar Ahmed，可以通過定制硅片的反應艙室去制備摻雜多晶硅層，但該定制化方法完全不能適用于量產。

因此，LPCVD一般采用先沉積本征多晶硅層，再通過磷擴散或者離子注入的方式，進行多晶硅層的磷摻雜。磷擴散的方法是以POCl3為氣源，在700-850℃溫度下實現分解、形成PSG，再在850-900℃、N2環境下中，保持30分鐘，完成磷原子擴散。多晶硅層在高溫擴散爐中，能同步實現多晶硅的晶化處理，形成原子的規則排列，不需要后續退火工步。

離子注入技術指真空中一束離子束射向一塊固體材料，受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低，并最終停留在固體材料中的現象。實際運用中，采用等離子輔助法，以PH3為氣源，經過電離，實現P原子注入多晶硅層。需要加入退火的工藝，進行多晶硅的晶化處理。

LPCVD問題之三：LPCVD石英管出現炸裂，需要每15天清洗維護一次；在淀積過程中石英管和石英舟都會淀積上一層薄膜。隨著工藝生產的增多，這些薄膜越來越厚，當其達到一定厚度時，便會出現硅裂現象，從而導致淀積薄膜中出現顆粒物，或使石英管某端出現一定程度的下沉，造成淀積的膜厚出現不均勻現象。因此，必須定期清洗石英管。通常用兩套石英管和石英舟輪換使用，以縮短維護時間。LPCVD石英管清洗方法：把反應管從設備上卸下來，采用HF酸或HF酸加HNO3腐蝕，還要用大量去離子水沖洗，然后烘干，過程負雜。并且反應管較長，一般都長達 1.5-2.5米，在清洗或裝卸過程中稍不注意，就易損壞 。根據拉普拉斯數據，石英舟清洗周期為15天，且石英管壽命4-12個月，現階段需要每年更換爐管2-3次，石英件成本在200萬/GW。

2. PECVD成熟度次之，但輕微繞鍍、原位摻雜等優點突出

PECVD設備的工作原理，等離子增強化學氣相沉積（PECVD）利用射頻頻率為13.56MHz 的輝光放電裝置中產生的熱電子、正離子的能量使高純SiH4氣體分解，生成硅原子、氫原子或原子團。如果是原位摻雜的情景下，則需加入磷烷PH3，同時反應。

PECVD鍍膜，也會產生輕微繞鍍問題，但清洗繞鍍容易：根據PECVD沉積膜原理，硅片置于基片臺上，側邊也暴露在反應氣體內，因此PECVD法制備多晶硅薄膜也會出現輕微繞鍍現象，但僅在側邊及硅片正面邊緣處。根據Fraunhofer 研究所Stefan W. Glunz研究，當采用凹槽設計基片臺，且凹槽尺寸與硅片尺寸完美匹配時，繞鍍現象即可消除。

實際生產中，側邊及正面繞鍍的輕微摻雜多晶硅可用KOH堿液去除。因為KOH堿液對摻雜多晶硅層的刻蝕速度約604nm/min，遠大于對BSG硼硅玻璃的刻蝕速度，后者約11.4nm/min。因此，采用KOH堿液單面清洗去除摻雜多晶硅層時，KOH堿液對BSG的刻蝕可以忽略，BSG硼硅玻璃可對p+發射極起保護作用。剩余的BSG硼硅玻璃及繞鍍的SiO2層，可用HF酸雙面清洗去除。

PECVD爆膜問題，可以通過背面微制絨效果解決。PECVD鍍膜溫度約200℃，鍍膜后需高溫退火，退火溫度在600~850℃。高溫退火過程中，多晶硅層富含H原子，濃度達到1020~1022cm-3。高溫退火會出現“H原子滲出”，富集在多晶硅層與SiO2界面處，即爆膜現象。爆膜可能導致膜層不均勻、橫向傳輸通道增加、甚至膜層脫落，嚴重影響電池效率。根據Sungjin Choi研究，爆膜現象與硅片表面粗糙度直接相關。粗糙度越大，表面黏附力越大，爆膜概率越低。當采用光滑硅片、堿刻蝕后的硅片、金字塔絨面的硅片實驗時，相同條件下，堿刻蝕的硅片爆膜現象明顯改善，而金字塔絨面的硅片則完全沒有爆膜問題。因此，實際生產中，可以在硅片正面制絨的同時，將電池背面進行微制絨，實現不增加工藝步驟，而解決PECVD的爆膜問題。

3. PVD為物理反應過程，無繞鍍，但設備Uptime略低

PVD 原理:磁控濺射為外加電場和磁場同時作用，電場產生的電場力給電子加速、同時磁場的洛倫茲力對其有束縛，使電子由單一電場作用的直線運動變成復合場的擺線運動，可以大幅提高氬原子的電離效果。電子與氬原子發生碰撞后生成 Ar+和二次電子, Ar+獲得電子的大部分能量后，且在電場作用下獲得更高速度，轟擊靶材表面，使靶材表面原子或分子脫離原晶格濺射出靶材表面而沉積到基片上。

PVD技術的優點明顯：1）沒有繞鍍問題，因為硅片置于硅片槽內，側面不接觸反應氣體；2）原材料硅基靶材便宜；3）不使用危險氣體，如硅烷SiH4、磷烷PH3等；4）反應溫度更低，甚至在室溫下反應；5）可有效控制沉積膜層內H2含量；

PVD技術目前的缺點：1）投資成本大；2）占地面積大；3）板式PVD 設備uptime低，根據拉普拉斯數據，板式PVD設備保養周期30天，保養時間2天，換靶材需要3天。

光伏領域，最主要的隧穿層制備方法：

1） LPCVD也屬于熱氧法，其反應原理、反應條件不同：高溫熱氧法，是指900℃環境下，Si直接被氧化成SiO2。而LPCVD法是指：硅烷SiH4與氧氣O2，約450-600℃ 高溫下，反應生成SiO2。

2） 等離子體輔助N2O氧化法（PECVD）：在PECVD 中等離子體電子的能量驅動下, N2O（笑氣） 會發生電離或分解作用, 進而產生的游離O 作用在硅片表面, 發生氧化反應；

3） ALD法也被用來制備SiO2，反應機理：氯化硅Si2Cl6在O3/O2的環境下，反應生成SiO2。

SiO2膜層制備更看重膜層質量，工藝精度要求高。摻雜多晶硅膜厚更高（100-200nm），在電池中起到彎曲能帶作用；而SiO2層膜層厚度約2nm，且要起到隧穿作用，阻隔空穴、通過電子。因此，摻雜多晶硅層制備對工藝精度要求不高，更看重工藝精簡、工藝產能大、維護成本低。而SiO2的致密性直接影響隧穿效果，影響電池效率，因此更看重SiO2膜層質量。當SiO2膜層致密性較差時，即膜層孔隙較大，阻擋空穴通過的能力低，隧穿效果大大降低。

LPCVD/PECVD/ALD路線制備的SiO2膜層質量對比：從膜層致密度角度看，PECVD>LPCVD>ALD；根據Su Min Hwang的實驗結果，相同實驗條件下，PECVD制備的SiO2膜層密度為2.2 g/cm3，LPCVD制備的SiO2膜層密度為2.15g/cm3，不及PECVD。ALD制備的SiO2膜層密度與溫度影響大，在600℃時，制備的SiO2膜層密度為2.15g/cm3，與LPCVD相當。與之相對應，從酸刻蝕速度看，LPCVD>PECVD>熱氧化法。

從膜層均勻性角度看，ALD>PECVD>LPCVD; 從膜層均勻性角度看，ALD法屬原子沉積法，膜層由原子沉積一層一層生長的，因此ALD制備的SiO2膜層均勻性最好，膜層粗糙度僅0.12~0.18nm。而LPCVD/PECVD制備的SiO2膜層粗糙度分別為1.36nm、1.38nm。

綜上， TOPCon電池各膜層制備方法：對于正面Al2O3膜層，主要的制備方法為PECVD、ALD。實際生產中，ALD制備Al2O3，膜層致密性、均勻性最好，為最佳制備方法，代表企業是江蘇微導、理想、松煜。正反面SiNx膜的制備方法，工藝成熟，實際生產中主要是用PECVD法，代表企業捷佳偉創、北方華創、紅太陽等。

對于TOPCon背面，SiO2膜層，LPCVD、PECVD、ALD均可實現。而摻雜多晶硅層的制備方法，PECVD可以容易實現原位摻雜，繞鍍、爆膜等問題有有效解決途徑，并且維護成本低。而LPCVD法雖然工業應用成熟，但清洗繞鍍可能導致電池損傷、非原位摻雜工藝流程不符合“精益”生產要求，石英管炸裂等導致維護成本較高。

相對應，TOPCon主要工藝路線有4條，以多晶硅制備方法，分為LPCVD/PECVD/PVD。LPCVD路線中，主要采取非原位摻雜的方法。其中磷摻雜方式，包括磷擴、離子注入；PECVD路線中，SiO2、摻雜多晶硅層均由PECVD設備完成；在PVD路線中，SiO2層由PECVD完成，摻雜多晶硅層由PVD完成。LPCVD+離子注入路線、PECVD、PVD路線均需采用退火，完成晶化處理。

除了主流的三大工藝路線外，江蘇微導提出PEALD設備用于制備隧穿層SiO2和摻雜多晶硅層。公司開發的PEALD 二合一平臺，集成了PEALD 和PECVD 兩種工藝，分別用于制備隧穿層SiO2和多晶硅層，能夠彌補LPCVD 技術存在的不足。

LPCVD/PECVD/PVD各路線對比：LPCVD工藝最成熟，應用最快，且膜層質量較高。但它不足之處體現在：1）原位摻雜難，需分兩步走，即先沉積本征多晶硅層，再進行磷擴或離子注入法進行摻雜；2）繞鍍嚴重，LPCVD繞鍍是在電池正面、側面全部鍍上SiO2膜跟摻雜多晶硅膜，有效產能減半、且清洗可能導致電池損壞；3）石英管維護問題，LPCVD內石英管上全部沉積上所鍍的膜層，需要定期停機替換、清洗，帶來石英管替換成本、以及機床維護費用；

PECVD工藝成熟度僅次于LPCVD路線，其優點明顯：1）可以加入磷烷PH3，進行原位摻雜；2）輕微繞鍍，清洗容易。PECVD繞鍍出現在電池側面及正面邊緣，清洗時正面BSG對堿液起保護作用，清洗過程簡單可控；3）沉膜速度快，原位摻雜時，沉膜速度在10nm/min之上；PECVD路線缺點，主要是爆膜問題，但根據研究，通過背面微制絨，可有效解決爆膜問題。

PVD工藝成熟度最低，但其優點體現在：1）可原位摻雜；2）無繞鍍；3）不使用危險氣體，如硅烷、磷烷等；4）原材料硅基靶材成本低。但PVD路線缺點主要體現在：1）設備成本高；2）占地面積大；3）根據ISFH觀點，PVD方法可能有鈍化效果差、接觸電阻高等劣勢。

TOPCon工藝各環節中，傳統工藝環節（絲網印刷除外）競爭較為激烈，隧穿層及摻雜多晶硅層制備環節競爭相對放緩。TOPCon工藝環節包括制絨、擴散制結、刻蝕、隧穿層及多晶硅層沉積、清洗、正反面鈍化層、金屬化。根據邁為招股書資料，在制絨、擴散制結、刻蝕、濕法刻蝕清洗、PECVD鍍SiNx膜等環節均呈現廠家相對較多、競爭相對激烈的特點。TOPCon在隧穿層、摻雜多晶硅層制備環節競爭相對放緩。按多晶硅制備工藝路線分為LPCVD、PECVD、PVD。LPCVD廠商主要包括：拉普拉斯、紅太陽、賽瑞達、北方華創等；PECVD廠商主要包括：捷佳偉創、紅太陽、金辰股份、北方華創等。PVD路線廠商主要是江蘇杰太；另外，江蘇微導提出PEALD二合一設備，可用于制備隧穿層及摻雜多晶硅層。

從經濟性角度看，PECVD路線設備投資成本低、產能大、維護成本低、開機率高。根據皇氏集團機構調研紀錄表：

（1）PE路線比LP路線設備采購成本少；

（2）PE路線工藝時間短，單臺設備產能大，設備機臺數量少，省空間，設備好布局；

（3）維護成本對比：LP路線石英管壽命平均56天，石英舟壽命60天，石英件消耗162萬/臺/年，PE路線石英管壽命1-2年，只有正常的石墨舟消耗，LP設備的石英件消耗比PE設備費用預計多出3530萬/年（5GW計）；

（4）設備人員配置上，LP路線估計是PE路線的一倍以上，每天在做維護換石英管，且設備利用率較低，更換石英管需要3-4小時，期間整臺設備需停機。

從已建成產能看，根據不完全統計，當前TOPCon已建產能約69.75GW。其中，晶科目前已投產產能24GW，為TOPCon產能最大的企業。其次，中來股份目前共建成產能7.6GW，分為江蘇泰州3.6GW產能，山西太原4GW。江蘇泰州3.6GW中，最先建成的2.1GW TOPCon產能，公司采用LPCVD路線。后續建成的所有產能均采用PVD路線。此外，天合光能、鈞達已投產產能達到8GW，一道新能已投產產能達到6.25GW。

從遠期規劃產能看，據不完全統計，目前TOPCon規劃代建總產能超470GW。其中，包括晶澳27.3GW，晶科待建11GW，天合光能待建33GW，鈞達規劃23GW，一道新能待建14GW產能，協鑫規劃30GW。跨界TOPCon玩家包括沐邦高科、皇氏集團、仕凈科技等。

TOPCon規模量產，下游設備商將大為受益。據不完全統計，目前TOPCon規劃及在建產能達474GW。TOPCon新增產能巨大，下游設備商將大為受益。

（一）捷佳偉創

公司是國內電池片設備龍頭，主要產品包括清洗設備、制絨設備、擴散爐、刻蝕設備、PECVD設備和自動化設備等晶體硅太陽能電池生產設備。并且在TOPCon、HJT、IBC、鈣鈦礦等新技術路線上進行了全面布局。

在TOPCon技術路線上公司已具備整線設備交付能力，PE-Poly設備已累計獲得超50GW訂單。公司核心設備PE-Poly和硼擴散設備已成功交付客戶量產運行。PE-Poly，即采用PECVD技術，實現了隧穿層、Poly層、原位摻雜層的“三合一”制備，不僅解決了傳統TOPCon電池生產過程中繞鍍、能耗高、石英件高損耗的固有難點，而且大大縮短了原位摻雜工藝時間，提高了生產效率，有效提升TOPCon的轉換效率和良率，進一步加快TOPCon電池的大規模產業化。同時，公司是行業內為數不多能提供TOPCon SE設備的廠商，助力客戶進一步提升TOPCon量產效率。

HJT 路線也完成GW級產線設備出貨。在HJT技術路線上，公司為滿足新設備、新材料、新工藝的驗證，打造高效HJT技術全流程交鑰匙解決方案，在下屬子公司常州捷佳創建立了HJT中試線，并于2021年7月HJT中試線高效電池首片下線。伴隨著首片下線，HJT制絨、非晶硅鍍膜、TCO、絲網印刷等四道工序的主機及自動化全線貫通，該項目所有工藝設備及自動化設備由公司自主研發，具有完全知識產權，標志著公司HJT電池技術和設備研發再上新臺階。公司創新性的管式PECVD已進入工藝匹配和量產化定型；公司自主研發的PAR持續優化，穩定性能，助力異質結再創新高，其轉換效率的顯著優勢已在客戶端得到了充分的驗證。

在鈣鈦礦電池技術路線上，公司RPD設備取得了鈣鈦礦中試線的訂單，同時鈣鈦礦的整線設備也進入了研發階段。

（二）帝爾激光

公司是光伏激光設備，全面布局各電池路線激光技術應用。在PERC時代，公司PERC 消融、PERC SE產品市占率持續保持80%左右。目前，公司全面布局各電池路線的激光應用，包括TOPCon SE設備、HJT LIA修復設備、IBC 激光開槽等，并拓展顯示面板新領域的激光設備，未來有望受益于研發技術持續落地。

TOPCon SE 具有廣闊發展空間。根據上海交通大學教授沈文忠2022年1月在SCI發表文章觀點，TOPCon光伏電池的SE技術成熟后，在大規模生產中可以提升1%的電池轉換效率。TOPCon激光SE成熟后可提高1%電池效率，或將成為行業標配，公司有望率先受益：帝爾激光作為光伏激光SE設備龍頭，與客戶有深入合作交流，客戶在新建設TOPCon產線時選擇預留激光的接口。

激光轉印節省33%漿料，有望全面替代細柵的絲網印刷：PTP技術由Utilight Ltd公司（帝爾以色列）開發，已成為公司的全球專利。帝爾激光轉印在PERC產線上已完成論證：激光轉印的柵線更細，可達到18微米以下，實現節省漿料30%；印刷一致性高，誤差在2微米，同時適用于低溫銀漿；激光轉印為非接觸式印刷，可以避免擠壓式印刷存在的隱裂、破片、污染、劃傷等問題，更符合未來硅片薄片化趨勢。并且，激光轉印技術適用于TOPCon、HJT、IBC電池路線。激光轉印大幅降低銀漿消耗量、有效避免隱裂問題，將極大助力電池片廠商降本增效，目前樣機已經交付給頭部客戶做量產測試。未來激光轉印有望全面替代細柵的絲網印刷，公司有望憑激光轉印實現再次騰飛。

1.     光伏新增裝機容量不及預期

如果光伏行業需求減少，新增裝機量不及預期，則直接影響新增產能量，隨即對設備的需求量降低，因此對設備商產生不良影響。

2.     市場競爭加劇風險

隨著越來越多廠商加入TOPCon路線，TOPCon設備市場空間隨即擴大。可能引入新的設備商進入市場，導致市場競爭可能進一步加劇，設備商的市場份額、利潤空間遭受擠壓。

3.     電池技術迭代對設備影響的風險

當前節點，TOPCon、HJT、IBC、鈣鈦礦電池熱度均極高，TOPCon路線之外，HJT電池效率高、工序少，也有眾多廠商選擇，規劃產能可觀。IBC電池路線上，隆基、愛旭都有大產能布局，且IBC電池在分布式場景應用上潛力巨大，前景向好；鈣鈦礦電池擔負著電池效率超30%的希望，是未來高效電池發展的必然方向。如其中任一路線進展超預期，將對TOPCon路線設備商產生一定的不利影響。

4.     設備技術研發風險

TOPCon路線上，以隧穿層及摻雜多晶硅層制備為例，其工藝有多種，如LPCVD/PECVD/PVD/PEALD等，如果其他路線進展順序，比如LPCVD繞鍍、維護等問題，行業內突破，有很好解決途徑，可能極大削弱PECVD的競爭力，可能造成對PECVD、PVD等路線的設備商不利影響。

本篇報告信息：證券研究報告《TOPCon設備行業深度報告：TOPCon大規模量產，PECVD成為主流工藝》 

對外發布時間：2023年2月8日 

發布機構：華金證券股份有限公司 

報告分析師：劉荊 （SAC執業證書編號：S0910520020001；liujing1@huajinsc.cn）

報告聯系人：何海霞 liujing1@huajinsc.cn

華金證券股份有限公司

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