新能源发电设备行业研究：xBC电池行业深度：两岸猿声啼不住轻舟已过万重山

内容目录1、光伏终端需求旺盛，多元化应用场景催生路线新机遇 4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4结构研究历史悠久，多种方案路线效率均处于行业领先 62、复盘Maxeon——全球第一个实现技术商业化的企业 83、结构技术上可兼收并蓄，效率提升空间大 114、工艺流程较长，产业化壁垒高 14工艺流程环节增多，制程精度要求提高 14电池端增加多道激光工序，激光设备重要性显著提升 15组件端：全新的互联方式，串焊环节变化较大 185、推荐标的 19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19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20英诺激光：深耕激光核心技术，有望扩大在光伏领域的应20隆基绿能：一体化组件龙头产能规划行业领先 21爱旭股份：国内路线先行者，海外市场持续发力 226、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组件较单面组件价0.02元左右 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/xBC25以上实验室效率统计 7图表11：2023年月组件效率较其他技术路线优势明显 8图表12：Maxeon拆分自Sunpower，至今发近40年 9图表13：MaxeonIBC产品历经5次迭代 9图表14：MaxeonIBC组件年度出货约1GW 10图表15：MaxeonIBC组件较P系列溢价基本稳定在美元/W左右 10图表16：IBC系统价格较市场HJT、组件有明显溢价 11图表17：IBC电池分隔结构（电池背面俯视图） 11图表18：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基核心工艺流程较复杂 15图表24：N-Si基核心工艺流程涉及多道激光工艺 15图表25：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：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-MOX6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电池及组件产能划86GW 23图表42：爱旭ABC组件海外订单持续落地 231、光伏终端需求旺盛，多元化应用场景催生BC路线新机遇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，同增占比分布式装机增67工商业户用分布式14.73/11.46GW占比29/23前三季度集中/工商/户用分布式装机占比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， 来源：能源局，2023202311.6GW，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，20230.6GW，0.4GW，64.2，250。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， 来源：GOV.UK，1820.02/WBC图表5：现阶段同版型双面PERC0.02元/W左右来源：盖锡咨询，xBC（/正面效率。然而根据我们测算，在地面反（也就是我们常常提到的转化效率*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82mm*182mm24.51000W/m（混凝土9040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。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， 来源：坎德拉官网，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电池双面率地面反射率516234069400.601.842.584.226.63500.481.452.023.275.03600.361.071.492.373.59700.240.710.971.532.28800.120.350.480.741.0990基准基准基准基准基准来源：《CALCULATINGTHEADDITIONALENERGYYIELDOFBIFACIALSOLARMODULES》，测算xBC结构研究历史悠久，多种方案路线效率均处于行业领先TOPConHJTN1）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，SchwartzLammert1975（BackContact，BC）的概念，即发射极、背场、基区、发射极电极和背场BC1984，Swanson8819.7IBCSwansonSunpower30BC21IBCIBCHBCTBCHJT2015Kaneka1522N25.1HBCBCKaneka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《CharacteristicsanddevelopmentofinterdigitalbackcontactsolarcellsHBC2016（TU9cm21.2ISFH24.25polo-IBCTBC2018ISFHP（~4cm226.129.1TOPCon27.128.7（ISFHS-Q29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》，绘制图表10：TOPCon/HJT/xBC25以上实验室效率统计来源：CPIA，xBCTaiyangNewsxBC2023月均可以稳居前两名。从排名变化趋势看，20231xBC2，BC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2023/012023/022023/032023/042023/052023/062023/072023/082023/092023/10隆基隆基爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭爱旭1HPBCHPBCABCABCABCABCABCABCABCABC22.822.823.623.623.624.024.024.024.024.0MaxeonMaxeon隆基隆基隆基隆基隆基隆基隆基隆基2IBCIBCHPBCHPBCHPBCHPBCHPBCHPBCHPBCHPBC22.822.822.822.8晶科晶科MaxeonMaxeonMaxeonMaxeonMaxeonMaxeon华晟华晟3IBCIBCIBCIBCIBCIBCTOPCon TOPCon22.822.8 22.8 22.8 22.8 23.0HJT HJT华晟 华晟 晶科 晶科 晶科 晶科 晶科 晶科 Maxeon MaxeonIBC23.0IBC23.0IBC23.0HJT HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon中来 中来 华晟 华晟 华晟 华晟 华晟 华晟 国电投 国电投TBC22.8TBC22.8TBC22.8TOPCon TOPCon HJT HJT HJT HJT HJT HJT阿特斯 阿特斯 中来 中来 中来 中来 中来 中来 晶科 晶科6HJT HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon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7TOPCon TOPCon HJT TOPCon TOPCon HJT HJT HJT TOPCon TOPCon国电投 国电投 正泰 通威 通威 正泰 正泰 一道 中来 中来IBC22.3IBC22.3IBC22.3TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPConREC REC 晶澳 阿特斯 正泰 阿特斯 阿特斯 晶澳 日升 日升9HJT HJT TOPCon HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon HJT HJT爱康 爱康 通威 正泰 阿特斯 晶澳 一道 正泰 天合 天合10HJT HJT TOPCon TOPCon HJT TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon TOPCon来源：TaiyangNews，2、复盘Maxeon——全球第一个实现IBC技术商业化的企业BCMaxeonIBC&组件并实现出货的企业。Maxeon的BC2023401985IPO；2016（江苏）p;2019SunpowerMaxeonSunpower8126（152.4um）IBC2021Maxeon72022SunpowerONE2023MaxeonSunpower2025图表12：Maxeon拆分自Sunpower，至今发展近40年来源：Maxeon公司公告，差异化技术路线是MaxeonIBCIBC6Maxeon电池&BC302004IBCA-30021.5电池转换效率；2015IBC2019MaxeonNIBCIBC450-475W2021IBC24.040图表13：MaxeonIBC5次迭代来源：公司公告，《Manufactureofsolarcellswith21efficiency》，《Lowcost,highvolumeproductionof>22efficiencysolarcells》，《Generation3:Improvedperformanceatlowercost》，2022IBC998MW，7.2；2023IBC498MWIBC202357492.1500MWMaxeon72024下半年建成投产；2023Maxeon3600MWMaxeon73图表14：MaxeonIBC1GW来源：Maxeon公司公告，2023IBC3.5IBC89MW，0.61P（PPERCTOPCon，BCQ30.690.3/W20200.2/WPVInfolinkMaxeonIBC图表15：MaxeonIBC组件较P系列溢价基本稳定在0.2/W左右来源：Maxeon公司公告，PVInfolink，Maxeon20231GreentechRenewables（除组件外）2.75/W的基础上，IBC3.90/W，1.15/WHJT0.20、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7.5、PERC14.95，10.15/kWhIBCHJT6000图表16：IBC系统价格较市场HJT、PERC组件有明显溢价Maxeon-IBCHJTPERC功率(W)415410390系统成本（美元/W）2.75售价（美元/W）3.903.703.50组件价格（美元/W）1.150.950.75第1年发电量（kWh）基准-2.23-7.2125年发电量（kWh）基准-7.52-14.9525年发电收益（美元）746226859862864来源：GreentechRenewables，Maxeon，3、xBC结构技术上可兼收并蓄，效率提升空间大IBC(Interdigitatedbackcontact)BC包括发射极、背场、对应电极12）呈叉指状排列。p+和np+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：《solarcellsforhighconcentrationapplications》，绘制NSiNx/SiO2n+Si（FSF）–NSip+/n++Si（/背场）-SiO2/SiNx-金属电极”。每部分的作用分别如下：S/S2：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。n前表面场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。p+发射极/SF（背场p+Np-n结，n++N型硅基底形成高低结，增强载流子的分离能力。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或者电镀多层金属的方式，以确保电极与p+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图表18：IBC——xBC路线基础结构来源：《叉指背接触硅太阳能电池》，绘制BCTOPConHJTNNPHJTHBC（HeterojunctionBackContact）HJTNPNHJT/图表19：IBC+HJT=HBC来源：kaneka，绘制HJT技术与BC结构的兼容性目前是被普遍认可的：BCOPCon、HJT，使得其天然无法实现较高的填充因子。HJTHJTHJTHJTTOPConP/NBC/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（TunnelBackContact）电池。PERCTOPConTBC1）P化；2）P；3）N；4）N图表20：四种有望实现产业化的TBC结构来源：2023xBC电池与技术论坛，绘制TBCP（Al--TBCP/Np+PN/掺硼多晶硅钝化，PNPNSiO2/n-polyPN图表21：Al-p-TBC结构需关注漏电问题来源：2023xBC电池与技术论坛，PAlAl-p+）-Al-i铝电极”的多Al-Si105-107cm/s（中科院微电子所26.9-27.1，TOPCon（28.7，poly，ISFH）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：《Improvedperformanceonmulti-crystallinesiliconsolarcellsbyoptimizingaluminumbacksurfacefieldprocess》，NTBCAl-p-TBCNPNTOPCon/掺杂多晶硅钝化方式，PNAl-p-TBCSiO21.2-2nm10-50nm，渗透越深，效率损失越大，因此即polyNTBC4、xBC工艺流程较长，产业化壁垒高工艺流程环节增多，制程精度要求提高根据电池结构，相同钝化技术下的背接触电池与常规电池工艺的主要区别有两点：Np+-Si；背接触电池中，正面扩散层起前场作用，与晶硅衬底载流子类型相TBCNn+-Si。背面工序不同。背接触电池的结构导致了背面制作工艺较为复杂。一方面，背面存在两种类型的扩散层，需要增图表23：P-Si基BC核心工艺流程较PERC复杂来源：上海交通大学太阳能研究所，绘制图表24：N-Si基BC核心工艺流程涉及多道激光工艺来源：《DevelopmentofTOPContunnel-IBCsolarcellswithscreen-printedfire-throughcontactsbylaserpatterning》，普乐科技，绘制电池端增加多道激光工序，激光设备重要性显著提升TBCTBCN/P化。光伏电池中少数载流子运动的根本动力是PN结内建电场，为了让电极接收到载流子，结构中的PN接触只能由衬底/TBCN/p-poly-SiPNn-poly与p-polyxBCN/PNPP/NSiNx，以保证金属浆料与硅形成直接接触，顺利导出载流子。图表25：TBC常规路线包含三道激光环节来源：普乐科技，P/N10-9s-10-12s（ns10-9ps10-12图表26：脉冲持续时间越短，对材料的破坏越小来源：英诺激光，xBCLDIpoly图表27：各类激光工艺对比直接减材法间接减材法增材法具体工艺激光刻蚀激光成像曝光激光辅助化学腐蚀脉冲激光积 激光诱导氧化激光诱导相变原理超短脉冲打掉材料/光学掩膜完曝光 行改性使在强强碱中表现出不同的腐蚀速度超短脉冲激光高能 与热氧一量瞬击靶，飞溅材料沉积到目标衬底上激光改变材料物性（电、光、磁）特点自由图形化；光斑形貌可调制；可加工材料较多需要光刻胶；成本相对较高更高；可调控速度；材料选择灵活；自主图形化；尺度小 尺度小无需耗材；反应更温柔应用已经用于BC量产功率器件、芯片制造等领域泛半导体领域示意图 来源：英诺激光，BC图表28：金属化开孔要求对准精度增加来源：《叉指背接触硅太阳能电池》，BCN/PN/PxBC/N/PxBC。图表29：IBC电池铜电镀工艺来源：《Directcontactplating–lnlineplatingsolutionforZEBRAIBCbylocalcontacting》，组件端：全新的互联方式，串焊环节变化较大BC电池端对N/PxBC性互联。：1）使用绝缘胶，隔离焊带和周围细栅。2）图表30：绝缘胶隔离焊带和细栅 图表31：特殊焊带实现局部绝缘化来源：2023第十九届太阳级硅及光伏发电研讨会， 来源：隆基专利CN219610448U，busbarbarbusbarxBCBC图表32：Maxeon背面使用了导电金属板来源：GreentechRenewables，Maxeon，图表33：刚性互联方案对局部区域有绝缘要求来源：Sunpower专利US9716206B2，绘制5、推荐标的xBC2xBC、TOPCon奥特维、帝尔激光、英诺激光；xBC隆基绿能、爱旭股份。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202342.39+76.74；8.51+79.52；Q317.23.292023Q3，114.8375.9389.9275.93，其中Q332.12图表34：奥特维是光伏设备厂商中极少数的平台化厂商来源：奥特维公司官网，202396e2014IBCBCBCBCPERC、TOPCon、HJTBC2023-202512.47/18.85/22.57PE18/12/10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TOPConSELIF2SE100GW；20238LIFTOPCon0.29100GWHJTLIAxBC图表35：公司激光方案覆盖多条技术路线TOPConSE设备

激光微刻蚀备 LIA激修复备 激光转印设整

组件激光焊接设备/整线

钙钛矿激光刻膜设备应用 TOPCon池 xBC、电

HJT、、HJT、、TOPCon、、、

钙钛矿太阳能电池PERC电池等

PERC

PERC电池等产能≥9000 ≥4000 ＞4000 ≥12000精度（μm） ≤±15 ≤±15 <±5转换效率高 ＞0.4设备来源：帝尔激光公司官网，英诺激光：深耕激光核心技术，有望扩大在光伏领域的应用AQuaPulseTOPConSELSP电池激光开膜设备等已成功研发并推向市场。20238TOPConSE25.660.25以上QuaPulseTM激光时空调制技术，结合稳定先进的自动化装备和对激光与材料相互作用的深刻认Uptime等关键指标均已经达到行业领先水平，提效水平相比平均水平高0.03-0.05820GW202310LSPTOPCon0.3LSPxBC532nm330uJM2<1.1）和完美的光斑圆度>95）xBC图表36：公司激光技术在光伏领域应用丰富TOPCon电池激光SE直掺设备激光冲击强化LSP量产设备BC电池激光开槽设备作用效率增益硼扩、氧化0.25+弥补材料、界面缺陷0.3+N/P区图形化、N/P区隔离、钝化膜开槽设备设备来源：英诺激光公司官微，隆基绿能：一体化组件龙头，x