光伏行业专题研究：TOPCon抢跑领衔N型放量，经济效益先行

（报告出品方/作者：东北证券，刘军）

1.1. N 型效率进展超预期，TOPCon 成本有望打平

PERC 发电原理-PN 结。太阳能电池利用光生伏特效应将太阳辐射直接转化为电能，其中 发电的关键在于制备 PN 结。光线照射提供能量使得 P 型硅和 N 型硅中的电子从共 价键中激发，由此产生电子-空穴对。当 P 型和 N 型半导体结合时会产生一个特殊 的薄层界面，界面 P 型侧带负电，N 型侧带正电。这是由于 N 型半导体区域电子浓 度较高，P 型半导体空穴浓度很高(带正电)，形成浓度差。N 型区域电子扩散到 P 区， P 型区域空穴扩散到 N 区，形成了 N 指向 P 的“内电场”，从而阻止了扩散进行， 达到平衡后这个薄层就形成了电势差，从而形成 PN 结。

太阳能电池分类。根据基底硅片不同可以分为 P 型电池和 N 型电池。P 型电池就是 在 P 型硅片（掺杂 3 价元素）制备 n+/p 结构的电池，P 型电池使用磷扩散工艺，主 要代表为早期的铝背场电池和目前主流的 PERC 电池，极限转换效率为 24.5%。2015 年之前，BSF 电池占据 90%市场，2016 年 PERC 电池开始发力，到 2020 年 PERC 电池占比超过 85%。P 型电池工艺比较简单、成本低但是面临效率提升瓶颈。N 型电池结构优化，具备更高的效率潜力。N 型电池则使用硼扩散工艺，在 N 型硅 片（掺杂 5 价元素）上制备 p+/n 结构，主要代表有 TOPCon 和 HJT，与 P 型电池相 比具有转换率高、温度系数低、双面率高以及载流子寿命高等优点。TOPCon 和 HJT 的极限转换效率分别为 28.7%和 27.5%，远超目前主流 PERC 电池 24.5%极限效率。

重要技术延伸-IBC 电池。IBC, 交叉指式背接触电池技术将 P/N 结、基底与发射区 的接触电极以交指形状做在电池背面, 是光伏电池的重要技术发展路径也可制备 N 型电池，目前代表产品有隆基的 P 型 HPBC 和爱旭 N 型 ABC ，类 IBC 电池布局玩 家较少，同时隆基在 TOPCon 与 HJT 技术路线上均有布局，相较于 TOPCon 与 HJT， IBC 电池未来可能随着 N 型叠层技术需求的出现进一步放量，如 HBC/TBC 电池。

整面钝化技术引领第三代 N 型电池-TOPCon 与 HJT。2015 年前后，PERC 电池通 过在背面沉积氧化铝以及双面沉积氮化硅获得优异的界面钝化效果，成功从传统的 铝背场电池中接过了光伏电池的接力棒。到了第三代，隧穿氧化层电池， TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)，是 2013 年在第 28 届欧洲 PVSEC 光伏大 会上由德国 Fraunhofer 太阳能研究所首次提出，首先在背面制备一层 1-2nm 的隧穿 氧化层，然后再沉积一层掺杂多晶硅共同形成钝化接触结构，给硅片背面提供了良 好的界面钝化；本征薄膜异质结电池，HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-film)， 具备对称双面电池结构，中间为 N 型硅，在正面沉积本征非晶硅薄膜和 P 型非晶硅 薄膜形成 PN 结，背面沉积本征非晶硅薄膜和 N 型非晶硅薄膜，由于非晶硅导电性 较差，最后在两侧沉积透明导电薄膜 TCO 进行导电, 凭借优异的钝化技术，N 型电 池的转换效率显著提升。

叠层电池不断刷新极限效率。由于不同区间光的波长不同，不同材料对光的吸收能 力不同，可以通过机械堆叠的方式使用多种材料增加光电转换效率。目前主要研究 方向为钙钛矿和砷化镓等直接带隙半导体材料，相比硅、锗等间接带隙半导体材料 具备更高的光吸收能力，但是大面积成膜仍存在困难，目前主流厂商处于百兆瓦级 到 GW 级生产，仍未大规模放量，设备仍然需进一步产业化提高成熟度。剑指未来，N 型/钙钛矿叠层电池值得期待。N 型除了本身具备的效率高、温度低以 及载流子优势，还可以与钙钛矿等直接带隙半导体材料制作叠层电池例如 HBC 和 TBC 电池。2022 年 6 月晶科、北京大学与澳洲国立大学合作制备了单片钙钛矿 /TOPCon 叠层器件，以 TOPCon 结构晶硅电池作为底部电池，钙钛矿薄膜作为顶部 电池，转换效率达到了 27.6%；HJT 电池结构与叠层电池相容性更好，杭萧钢构子 公司合特光电 2022 年底将投产首条异质结/钙钛矿叠层电池中试线，目标效率为 28%。上述叠层电池通过制备两个 PN 结的为双结叠层电池，未来通过新工艺调节 半导体材料带隙和界面钝化，可达 30%以上转化效率。

1.1.1. 效率端：PERC 电池增效放缓，更新换代时机已至

PERC 组件尺寸标准化，功率提升放缓。单晶 PERC 电池自 2016 年的转换效率 20.8%， 组件功率 350w，在叠加了半片技术后功率提升至 375w；叠加多主栅技术以及大尺 寸硅片的导入目前转换效率已经来到了 23.8%，功率 550w 较 2021 年提升速度明显 放缓。根据 CPIA 的 2021 年《中国光伏产业发展路线图》，2021 年 PERC 电池占有 率达到了 91.2%。但目前天合光能 P-PERC 电池的实验室效率已经达到 24.5%，达 到了 ISFH 基于载流子选择性理论给出的 PERC 极限效率 24.5%，其增效空间不断 压缩，新技术释放需求迫切。

PERC 目前仍占据主流，N 型技术实验室效率不断刷新。2022 年上半年以隆基、晶 科和迈为为首的龙头企业 N 型电池效率纪录不断刷新，晶科 N-TOPCon 的单晶实验 室效率达到了 26.10%，无铟 HJT 与 HJT 实验室效率分别达到了 25.40%与 26.50%， 有效验证了 N 型电池技术发展的可行性，我们预测未来 N 型电池仍将保持较高的 效率进展。N 型量产效率超出预期，产业化进度加快。TOPCon 方面，以晶科能源和晶澳科技 为首的“双晶”中试线上的量产效率分别来到了 24.70%与 24.80%，先导智能官微 公告 GW 级 TOPCon 量产效率突破 25%，较目前 PERC 头部企业 23.8%的量产效率 提高了 1%左右，为下游组件带来了溢价空间，根据行业测算，光伏组件效率每提升 1%，单块组件发电量可提升约 6%，系统 LCOE 成本降低约 4.7%。现阶段 TOPCon 组件市场溢价约 0.1 元/瓦；HJT 方面，目前已经开启 GW 级生产的安徽华晟和金刚 玻璃的最佳批次效率分别来到了 25.45%与 24.95%。

1.1.2. 成本端：电池片减薄助力 N 型降本，TOPCon 成本有望打平 PERC

硅料扩产周期长于产业链其他环节，短期价格仍处高位。据 CPIA 介绍，硅棒、硅 片及电池片环节扩产周期在 6-9 个月，组件环节仅为 3-6 个月，而多晶硅和 EVA 颗 粒等扩厂周期长达 1-2 年，扩产周期不匹配环节造成了供需失衡。回顾历史受 2018 年下半年以来的多晶硅价格低迷影响，2019 年仅东方希望一家新建产能，叠加生产 成本上升因素 2020 年多晶硅产能不升反降。但后续受下游市场需求影响，多晶硅需 求大幅度上升而 2020 年有通威、协鑫、大全等新建产能需要到 2021 年底和 2022 年 才能释放。目前产能不匹配造成的空窗期使得硅料价格大幅增长，向下传导影响了 硅片和电池片价格一起上涨。据光伏协会 2022 年上半年产业链大会介绍，目前已有 21 家宣布扩产计划，其中 15 家为新进入者，总规划达到了 377.35 万吨。等待规划 产能落地，硅料价格有望下降，目前受需求影响价格将处于高位小幅波动。

硅片成本-HJT 薄片化占优

得益于良率和高功率优势，HJT 在硅片成本上较 PERC 和 TOPCon 有 15-30 微米的 薄片化优势，目前 HJT 一线厂家已经开始量产 120 微米 HJT 电池片，并开始尝试 100 微米级别减薄。TOPCon 受制于高温工艺等因素减薄进度低于 HJT，主流量产 TOPCon 厚度在 135-150 微米左右，预计明年可减薄至 120 微米。

非硅成本- TOPCon 金属化和设备折旧占优

浆料成本目前仍为主要非硅成本。目前 PERC 银浆耗量约为 70-75mg/片，TOPCon 约为 100-130mg/片。HJT 方面，以安徽华晟 M6-12BB 为例，当前银耗约为 150mg/ 片，接近 PERC 的两倍，预计在 2024 年导入银包铜将银耗降至 60mg；设备投资方 面，HJT 约 3-4.5 亿元/GW，高于 PERC 1.2-1.5 亿元/GW 和 TOPCon 1.6-1.8 亿元 /GW。根据 PV InfoLink 测算，M10+150μm 的 N-TOPCon 在组件端成本较 PERC 高 0.06 元/瓦，叠加减薄和 SMBB 技术可和 PERC 组件成本接近持平(+0.02 元/瓦)。综 合来看，现在 TOPCon 组件 0.1 元左右的溢价水平，TOPCon 盈利能力已经显现。

TOPCon 成本效益先行，产业化进度处于上升周期。根据我们统计，已建 TOPCon 产能超过 41.6GW，总待建超过 219.5GW，进入了快速放量时期，这主要得益于 TOPCon 设备的快速降本以及电池本身的效率优势。目前以晶科为首，从 2022H1 就 开启 10GW 级别以上大规模扩产，根据 2022 年中报介绍通威目前也由中试进入 TOPCon 扩产期，预计将于 2022 年底建成投产 8.5GW TOPCon 电池产线。若未来 TOPCon 与 HJT 的效率差在 1%以内并且保持金属化成本优势，则短期内 TOPCon 还将继续享受技术红利，进一步放量。HJT 降本路径明确，等待降本技术产业化。根据 Trend Force 9 月统计，目前 HJT 已 建产能约 11.6GW，2022 计划建设产能 34GW，总规划 197GW，产业化进度低于 TOPCon。目前放量仍以 TOPCon 为主，异质结在工序和结构上具备天然优势，后续 随着低铟无铟、激光转印、钢板印刷、银包铜、无主栅等等技术的导入有望大幅降 低金属化成本，但目前 HJT 的经济效益仍弱于 TOPCon。

1.2. 发电端实证：TOPCon 组件发电增益明显，组件溢价空间增加

TOPCon 较 PERC 具备更低的衰减率。根据研究表明硼氧复合是造成衰减的重要原 因，而 N 型硅片掺杂磷元素有效避免了硼氧复合。PERC 组件首年的衰减约 2%， 之后每年-0.45%，以正泰新能为例，TOPCon 组件首年的衰减率小于等于 1%，逐年 的线性功率衰减小于等于 0.4%，较 PERC 组件已具备明显优势。N 型组件中，210- HJT 和 TOPCon 组件功率最高都来到了 700W+功率档。发电端实证 TOPCon 组件发电增益明显。晶科地面电站数据表明，72 片 N 型组件 在水泥地、草地以及白漆地分别较有 3.31%、3.12%以及 5.32%的发电增益。根据正 泰新能产品白皮书，不同地区 N 型组件的增益不同，主要得益于双面增益和较低的 首年衰减率，两者均能带来约 1%的发电增益。目前 TOPCon 以及 HJT 的 210 组件 最高功率均已达到了 700W+的水平。