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行业深度分析：TOPCon设备行业深度报告
投资要点
行业转型，TOPCon电池率先实现大规模量产：随着PERC电池量产效率逐渐接近其理论效率，行业开始转向TOPCon/HJT等N型电池。而TOPCon电池以其电池效率高、设备投资成本低、与PERC产线兼容性高等优点，率先实现大规模量产。据不完全统计，截止目前，TOPCon已投产69.75GW，规划待建产能近474GW。
TOPCon存在工艺路线之争。TOPCon电池与PERC电池核心差异在于，新增隧穿氧化层，以及掺杂多晶硅层。以多晶硅层制备方法，TOPCon工艺路线分为LPCVD/PECVD/PVD路线。从工业应用角度看，掺杂多晶硅层制备方法，要求工艺简单、产能大；隧穿氧化层因其对电池整体性能影响十分关键，要求工艺制备的膜层致密度高、均匀性好。
从技术角度看， PECVD法能实现LPCVD法同等制备效果，且清洗绕镀简单，工艺精简、良率预期更高。LPCVD路线技术最成熟，但有严重绕镀、原位掺杂难等问题。因绕镀，LPCVD设备需增加一倍设备；PVD路线，根据ISFH研究观点，PVD钝化效果略差。且实际运行中，维护频率高，开机率低；而PECVD路线轻微绕镀、且清洗容易，可原位掺杂、工艺精简，爆膜问题可通过电池背面微制绒解决。隧穿氧化层质量对电池效率影响至关重要。文献数据显示：从膜层密度角度看，PECVD制备的氧化层密度（2.2g/cm3）要优于LPCVD（2.15g/cm3）；从膜层均匀性角度看，PECVD法制备的氧化层粗糙度1.38nm，与LPCVD制备的氧化层粗糙度1.36nm相当。
从经济性角度看，PECVD路线设备投资成本低、产能大、维护成本低、开机率高。根据皇氏集团机构调研纪录表，（1）PE路线比LP路线设备采购成本少；（2）PE路线工艺时间短，单台设备产能大，设备机台数量少，省空间，设备好布局；（3）维护成本对比：LP路线石英管寿命平均56天，石英舟寿命60天，石英件消耗162万/台/年，PE路线石英管寿命1-2年，只有正常的石墨舟消耗，LP设备的石英件消耗比PE设备费用预计多出3530万/年（5GW计）；（4）设备人员配置上，LP路线估计是PE路线的一倍以上，每天在做维护换石英管，且设备利用率较低，更换石英管需要3-4小时，期间整台设备需停机。
因此，我们认为工艺稳定后，PECVD成为TOPCon主流工艺，推动TOPCon大规模量产。建议关注：光伏整线设备龙头捷佳伟创（公司推出PE-Poly，即采用PECVD路线）、光伏激光设备龙头帝尔激光。
01
一、行业转型，PERC电池到TOPCon电池，道易且近
TOPCon电池技术 ，是2014年由德国Fraunhofer太阳能研究所提出的一种新型钝化接触太阳能电池。德国 Fraunhofer 研究中心在电池背面利用化学方法制备一层超薄氧化硅( ～1．5 nm) ，然后再沉积一层掺杂多晶硅，二者共同形成了钝化接触结构，这种技术被称为隧穿氧化层钝化接触( TOPCon)技术。
从电池结构正面看，PERC电池从外及里，依次为SiNx膜、N型发射极（n+）、P型硅片基底；对比，TOPCon电池由外到里，依次为SiNx膜、Al2O3膜、P型发射极（p+）、N型硅片基底。区别在于新增Al2O3膜，以及改成P+发射极、N型硅片基底。
从电池结构背面看，PERC电池由外及里，依次为SiNx膜、Al2O3膜；对比，TOPCon电池由外至里，依次为SiNx膜、N型多晶硅薄膜、SiO2膜。区别在于，去除Al2O3膜、新增N型多晶硅薄膜、SiO2膜。
各膜层的作用：
1. 正面SiNx薄膜（约75nm）：由于SiNX 富含氢原子，可以在热处理过程中对表面和体内的缺陷进行化学钝化，从而降低表面电子的复合。同时由于SiNX 的光学特性，还可以实现电池正面和背面减反效果；
2. 背面SiNx薄膜：为了避免后续金属化烧结过程浆料对膜层的破坏，SiNX 依靠其化学稳定性，主要用于背部膜层的保护；同时实现减反效果；
3. Al2O3 （≤5nm）由于具备较高的负电荷密度，可以对P 型半导体如PERC 电池背面和TOPCon 电池的正面提供良好的场效应钝化，即在近表面处增加一层具有高度稳定电荷的介质膜在表面附近造一个梯度电场，减少表面电子浓度从而降低表面电子空穴的复合速率。
4. 超薄隧穿层SiO2（<2.0 nm）及N型多晶硅薄膜（100~200nm）：两者共同形成钝化接触结构作为电池背面钝化层，高掺杂的多晶硅（Poly-Si）层与 N型硅基体之间功函数差异引起的界面处能带弯曲，使电子隧穿后有足够的能级可以占据，更易于隧穿；而空穴占据的价带边缘处于 Poly-Si 的禁带，不易隧穿，因此超薄氧化层可允许多子电子隧穿而阻挡少子空穴透过，从而使电子和空穴分离，减少了复合，在其上沉积一层金属作为电极就实现了无需开孔的钝化接触结构。
因此，TOPCon 太阳电池的主要优点包括：（1）优良的界面钝化性能;（2）全面积收集载流子有利于提高 FF;（3）结构简单无需光刻开孔;（4）可兼容现有产线工艺，适用于企业化生产
02
二、TOPCon优势明显：电池效率高、温度系数低、光衰减小等
N型TOPCon双面电池效率可达到28.7%，提供了广阔发展空间。根据ISFH计算，PERC电池理论效率为24.5%，P型TOPCon电池理论效率为24.9%；P型晶硅电池转为N型晶硅电池，电池效率有明显提升。其中，N型单面TOPCon电池理论效率为27.1%，HJT电池理论效率为28.5%，N型双面TOPCon电池理论效率则达到28.7%。
实验室效率方面，晶科182N型TOPCon 实现26.4%转换效率；而天合光能210N型TOPCon电池转换效率达25.5%；此外，隆基实现P型TOPCon电池转换效率达25.19%；而国外实验室Frauhofer ISE在面积仅4cm2的电池片上实现电池转换效率25.8%。
量产效率方面，规模投产企业量产效率已达到25%。根据各公司公告，一道新能浙江衢州约6GW TOPCon产能，量产效率突破25.2%；晶科浙江海宁8GW、合肥一期8GW产线，电池量产效率达到25%以上；中来股份山西太原一期4GW项目投产，电池量产效率可达到24.8%；
高效率之外，TOPCon电池相比于PERC电池，具有双面率高、衰减低、温度系数低、弱光效应好等优势。根据晶科能源产品手册，P型电池双面率仅70%，而N型电池双面率能达到85%。N型高双面率能带来发电增益约2.03%；N型组件功率质保可达30年，首年衰减小于1%，保证30年后输出功率不低于原始输出功率的87.40%。而P型电池30年输出功率不低于原始输出功率的84.8%，两者差距2.6pct；电池发电量受温度系数影响，温度系数越高，发电量越低。根据实验数据，相同环境下，N型电池的温度更低，意味着光的转换效率更高、发电量损失更低。N型电池弱光效应更好，因为N型电池，更高的内阻，更长的少子寿命，天然具有更优的弱光响应，即相比于PERC电池，N型电池在弱光环境下即可开始实现光电转换，早晚发电市场延长1小时左右。
从产能投资角度看，因结构相似，TOPCon 电池工艺路线与PERC电池有很高的兼容性，大部分工序相同、产线可实现升级转换。主要区别集中在：PN结处的磷扩散改为硼扩散、SiO2薄膜及多晶硅薄膜的制备。从工艺路线看，PERC SE电池工艺步骤共9步，TOPCon 电池工艺步骤共11步，新增的步骤集中在SiO2薄膜及多晶硅薄膜的制备。从投资额角度看，根据CPIA 21年数据，PERC电池单GW投资额为1.94亿元，TOPCon电池单GW投资额为2.2 亿元。
03
三、从技术角度看，PECVD有望从LP/PE/PVD路线之争中胜出
TOPCon电池工艺一般为：先正面制绒、硼扩，再进行背面隧穿层、掺杂多晶硅层制备，之后再正面Al2O3膜层制备、正反面SiNx膜制备，最后金属化。与PERC时代时工艺路线之争相似，TOPCon工艺路线同样存在诸多争议与分歧。
整体看，TOPCon工艺的核心争议在掺杂多晶硅层的制备方法上，分为LPCVD/PECVD/PVD路线。隧穿层SiO2膜的制备方法可以是LPCVD、PECVD、ALD等方式；多晶硅层制备，从工序角度可分为原位掺杂、非原位掺杂。原位掺杂，即在同一工步完成多晶硅层沉积、多晶硅层磷掺杂；非原位掺杂，即在多晶硅层沉积后，通过扩散炉或者离子注入的方法进行磷掺杂。从制备方法上，多晶硅层制备可分为，LPCVD/PECVD/PVD/APCVD等；
(一) 制备多晶硅层，LPCVD 工艺成熟，PECVD 综合性能最佳
对于掺杂硅层, 一般有三种制备方法. 其中有两种属于化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD) 方法：低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD) 法和PECVD法. 还有一种溅射法是属于物理气相沉积(physical vapor deposition, PVD) 方法。
1）LPCVD法：主要应用硅烷（SiH4）的热分解来完成，反应温度约600℃；
2）PECVD法：硅烷SiH4在电离下，分解生产Si。反应温度较低，400℃以下，压力仅100Pa；
3）PVD法：物理过程，反应温度在室温到500℃之间。
LPCVD技术最成熟，PECVD技术综合性能最强。从工业技术成熟度看，LPCVD技术最成熟，无论是量产设备成熟度，还是实验室验证程度上看，LPCVD技术相比其他两条路线更为成熟；而PECVD技术仅次于其后；从单面沉积角度看，LPCVD沉积技术是无方向性的，导致严重绕镀，而PVD技术可实现单面沉积，无绕镀现象；从原位掺杂角度看，PECVD最适合原位掺杂，而LPCVD、PVD技术原位掺杂能力较弱，即掺杂难度大、或者掺杂后浓度不达标；
1. LPCVD 成熟度最高，但有绕镀、原位掺杂难等难题
LPCVD能同时实现氧化层、本征非晶硅层，工业应用技术非常成熟。LPCVD法均适用于氧化层SiO2、本征非晶硅层的制备，且两者反应温度相近，均在600℃左右。以LPCVD法制备氧化层SiO2，以及本征非晶硅层a-Si工艺为例，实践中仅需要在两者反应中间，加入N2清洗、捡漏、抽真空等操作，即可在同一工步完成SiO2/本征非晶硅膜的制备。
LPCVD 沉积膜不具备方向性，因电池片立于石英舟之上，氧化层及本征多晶硅层也同样会附着在电池片的侧面及正面，形成包裹，即“绕镀”现象。多余的隧穿层、掺杂多晶硅层必须被去除，因此后续需要引入“去绕镀”工艺，但LPCVD绕镀成为痛点的根本原因在于去绕镀较难控制，影响电池良率。
LPCVD问题之一：清洗绕镀，可能导致去除不完全、或者掺杂多晶硅层遭刻蚀，影响电池效率；LPCVD法制备隧穿氧化层及掺杂多晶硅层，一般在磷掺杂后，再进行清洗绕镀。LPCVD去绕镀的典型工艺流程：
1) HF酸单面清洗，去除绕镀区域内的磷硅玻璃PSG（即正面、侧面）;
2) KOH碱液双面清洗，去除绕镀区域内的掺杂多晶硅（即正面、侧面）。背面PSG层起到保护隧穿氧化层及掺杂多晶硅层作用；
3) HF酸双面清洗，去除绕镀区域内的SiO2（即正面、侧面）、背面PSG；
去绕镀“难”的根本原因：在第2步中，KOH双面清洗，去除绕镀区域多晶硅。因KOH碱液刻蚀掺杂多晶硅速度604nm/min，大于刻蚀磷硅玻璃PSG的速度，后者为210nm/min。背面磷硅玻璃PSG能保护背面掺杂多晶硅层。但两者反应时间差很难有效控制，实际生产中可能导致：掺杂多晶硅层去除不完全，或背面起保护作用的磷硅玻璃被去除，导致背面掺杂多晶硅层被侵蚀，影响电池效率。
LPCVD问题之二：LPCVD原位掺杂较难，主要问题在于：
1）难以实现大于1020 cm-3高活性的掺杂浓度（ND，act）;
2）掺杂层沉积速度慢，产量低；
3）膜厚度不够，且均匀性差；
LPCVD原位掺杂中，掺杂浓度与膜的沉积速度是相制约的关系。根据Kamins研究，多晶硅层中磷的活性掺杂浓度需达到1020cm-3，才能实现较低的复合电流密度J0、及较低的接触电阻ρc。而磷的活性掺杂浓度ND,act与沉积速度成反向关系，即随着反应温度升高，膜的沉积速度增大，而磷的活性掺杂浓度降低。根本原因在于，当反应温度越高时，硅烷SiH4分解速度越快，而PH3从膜表面的解析速度越快，两者共同作用下，则生成的掺杂层中，磷的活性掺杂浓度ND,act越低。
LPCVD本征掺杂多晶硅工艺，膜均匀性差。根据Waqar Ahmed研究，LPCVD制备掺杂多晶硅层均匀性在+/-40%，远不及制备本征非晶硅层的均匀性。LPCVD 制备掺杂多晶硅层时，沉积过程不受晶片表面上化学反应动力学的限制，而是受反应物向表面传输的限制时，导致膜层均匀性大大下降。硅片表面的反应物浓度差异，导致膜层均匀性问题。根据Waqar Ahmed，可以通过定制硅片的反应舱室去制备掺杂多晶硅层，但该定制化方法完全不能适用于量产。
因此，LPCVD一般采用先沉积本征多晶硅层，再通过磷扩散或者离子注入的方式，进行多晶硅层的磷掺杂。磷扩散的方法是以POCl3为气源，在700-850℃温度下实现分解、形成PSG，再在850-900℃、N2环境下中，保持30分钟，完成磷原子扩散。多晶硅层在高温扩散炉中，能同步实现多晶硅的晶化处理，形成原子的规则排列，不需要后续退火工步。
离子注入技术指真空中一束离子束射向一块固体材料，受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低，并最终停留在固体材料中的现象。实际运用中，采用等离子辅助法，以PH3为气源，经过电离，实现P原子注入多晶硅层。需要加入退火的工艺，进行多晶硅的晶化处理。
LPCVD问题之三：LPCVD石英管出现炸裂，需要每15天清洗维护一次；在淀积过程中石英管和石英舟都会淀积上一层薄膜。随着工艺生产的增多，这些薄膜越来越厚，当其达到一定厚度时，便会出现硅裂现象，从而导致淀积薄膜中出现颗粒物，或使石英管某端出现一定程度的下沉，造成淀积的膜厚出现不均匀现象。因此，必须定期清洗石英管。通常用两套石英管和石英舟轮换使用，以缩短维护时间。LPCVD石英管清洗方法：把反应管从设备上卸下来，采用HF酸或HF酸加HNO3腐蚀，还要用大量去离子水冲洗，然后烘干，过程负杂。并且反应管较长，一般都长达 1.5-2.5米，在清洗或装卸过程中稍不注意，就易损坏 。根据拉普拉斯数据，石英舟清洗周期为15天，且石英管寿命4-12个月，现阶段需要每年更换炉管2-3次，石英件成本在200万/GW。
2. PECVD成熟度次之，但轻微绕镀、原位掺杂等优点突出
PECVD设备的工作原理，等离子增强化学气相沉积（PECVD）利用射频频率为13.56MHz 的辉光放电装置中产生的热电子、正离子的能量使高纯SiH4气体分解，生成硅原子、氢原子或原子团。如果是原位掺杂的情景下，则需加入磷烷PH3，同时反应。
PECVD镀膜，也会产生轻微绕镀问题，但清洗绕镀容易：根据PECVD沉积膜原理，硅片置于基片台上，侧边也暴露在反应气体内，因此PECVD法制备多晶硅薄膜也会出现轻微绕镀现象，但仅在侧边及硅片正面边缘处。根据Fraunhofer 研究所Stefan W. Glunz研究，当采用凹槽设计基片台，且凹槽尺寸与硅片尺寸完美匹配时，绕镀现象即可消除。
实际生产中，侧边及正面绕镀的轻微掺杂多晶硅可用KOH碱液去除。因为KOH碱液对掺杂多晶硅层的刻蚀速度约604nm/min，远大于对BSG硼硅玻璃的刻蚀速度，后者约11.4nm/min。因此，采用KOH碱液单面清洗去除掺杂多晶硅层时，KOH碱液对BSG的刻蚀可以忽略，BSG硼硅玻璃可对p+发射极起保护作用。剩余的BSG硼硅玻璃及绕镀的SiO2层，可用HF酸双面清洗去除。
PECVD爆膜问题，可以通过背面微制绒效果解决。PECVD镀膜温度约200℃，镀膜后需高温退火，退火温度在600~850℃。高温退火过程中，多晶硅层富含H原子，浓度达到1020~1022cm-3。高温退火会出现“H原子渗出”，富集在多晶硅层与SiO2界面处，即爆膜现象。爆膜可能导致膜层不均匀、横向传输通道增加、甚至膜层脱落，严重影响电池效率。根据Sungjin Choi研究，爆膜现象与硅片表面粗糙度直接相关。粗糙度越大，表面黏附力越大，爆膜概率越低。当采用光滑硅片、碱刻蚀后的硅片、金字塔绒面的硅片实验时，相同条件下，碱刻蚀的硅片爆膜现象明显改善，而金字塔绒面的硅片则完全没有爆膜问题。因此，实际生产中，可以在硅片正面制绒的同时，将电池背面进行微制绒，实现不增加工艺步骤，而解决PECVD的爆膜问题。
3. PVD为物理反应过程，无绕镀，但设备Uptime略低
PVD 原理:磁控溅射为外加电场和磁场同时作用，电场产生的电场力给电子加速、同时磁场的洛伦兹力对其有束缚，使电子由单一电场作用的直线运动变成复合场的摆线运动，可以大幅提高氩原子的电离效果。电子与氩原子发生碰撞后生成 Ar+和二次电子, Ar+获得电子的大部分能量后，且在电场作用下获得更高速度，轰击靶材表面，使靶材表面原子或分子脱离原晶格溅射出靶材表面而沉积到基片上。
PVD技术的优点明显：1）没有绕镀问题，因为硅片置于硅片槽内，侧面不接触反应气体；2）原材料硅基靶材便宜；3）不使用危险气体，如硅烷SiH4、磷烷PH3等；4）反应温度更低，甚至在室温下反应；5）可有效控制沉积膜层内H2含量；
PVD技术目前的缺点：1）投资成本大；2）占地面积大；3）板式PVD 设备uptime低，根据拉普拉斯数据，板式PVD设备保养周期30天，保养时间2天，换靶材需要3天。
(二) LPCVD/PECVD法制备隧穿层SiO2膜，膜层致密度相当
光伏领域，最主要的隧穿层制备方法：
1） LPCVD也属于热氧法，其反应原理、反应条件不同：高温热氧法，是指900℃环境下，Si直接被氧化成SiO2。而LPCVD法是指：硅烷SiH4与氧气O2，约450-600℃ 高温下，反应生成SiO2。
2） 等离子体辅助N2O氧化法（PECVD）：在PECVD 中等离子体电子的能量驱动下, N2O（笑气） 会发生电离或分解作用, 进而产生的游离O 作用在硅片表面, 发生氧化反应；
3） ALD法也被用来制备SiO2，反应机理：氯化硅Si2Cl6在O3/O2的环境下，反应生成SiO2。
SiO2膜层制备更看重膜层质量，工艺精度要求高。掺杂多晶硅膜厚更高（100-200nm），在电池中起到弯曲能带作用；而SiO2层膜层厚度约2nm，且要起到隧穿作用，阻隔空穴、通过电子。因此，掺杂多晶硅层制备对工艺精度要求不高，更看重工艺精简、工艺产能大、维护成本低。而SiO2的致密性直接影响隧穿效果，影响电池效率，因此更看重SiO2膜层质量。当SiO2膜层致密性较差时，即膜层孔隙较大，阻挡空穴通过的能力低，隧穿效果大大降低。
LPCVD/PECVD/ALD路线制备的SiO2膜层质量对比：从膜层致密度角度看，PECVD>LPCVD>ALD；根据Su Min Hwang的实验结果，相同实验条件下，PECVD制备的SiO2膜层密度为2.2 g/cm3，LPCVD制备的SiO2膜层密度为2.15g/cm3，不及PECVD。ALD制备的SiO2膜层密度与温度影响大，在600℃时，制备的SiO2膜层密度为2.15g/cm3，与LPCVD相当。与之相对应，从酸刻蚀速度看，LPCVD>PECVD>热氧化法。
从膜层均匀性角度看，ALD>PECVD>LPCVD; 从膜层均匀性角度看，ALD法属原子沉积法，膜层由原子沉积一层一层生长的，因此ALD制备的SiO2膜层均匀性最好，膜层粗糙度仅0.12~0.18nm。而LPCVD/PECVD制备的SiO2膜层粗糙度分别为1.36nm、1.38nm。
(三) 总结：TOPCon的工艺路线，PECVD有望成为主流
综上， TOPCon电池各膜层制备方法：对于正面Al2O3膜层，主要的制备方法为PECVD、ALD。实际生产中，ALD制备Al2O3，膜层致密性、均匀性最好，为最佳制备方法，代表企业是江苏微导、理想、松煜。正反面SiNx膜的制备方法，工艺成熟，实际生产中主要是用PECVD法，代表企业捷佳伟创、北方华创、红太阳等。
对于TOPCon背面，SiO2膜层，LPCVD、PECVD、ALD均可实现。而掺杂多晶硅层的制备方法，PECVD可以容易实现原位掺杂，绕镀、爆膜等问题有有效解决途径，并且维护成本低。而LPCVD法虽然工业应用成熟，但清洗绕镀可能导致电池损伤、非原位掺杂工艺流程不符合“精益”生产要求，石英管炸裂等导致维护成本较高。
相对应，TOPCon主要工艺路线有4条，以多晶硅制备方法，分为LPCVD/PECVD/PVD。LPCVD路线中，主要采取非原位掺杂的方法。其中磷掺杂方式，包括磷扩、离子注入；PECVD路线中，SiO2、掺杂多晶硅层均由PECVD设备完成；在PVD路线中，SiO2层由PECVD完成，掺杂多晶硅层由PVD完成。LPCVD+离子注入路线、PECVD、PVD路线均需采用退火，完成晶化处理。
除了主流的三大工艺路线外，江苏微导提出PEALD设备用于制备隧穿层SiO2和掺杂多晶硅层。公司开发的PEALD 二合一平台，集成了PEALD 和PECVD 两种工艺，分别用于制备隧穿层SiO2和多晶硅层，能够弥补LPCVD 技术存在的不足。
LPCVD/PECVD/PVD各路线对比：LPCVD工艺最成熟，应用最快，且膜层质量较高。但它不足之处体现在：1）原位掺杂难，需分两步走，即先沉积本征多晶硅层，再进行磷扩或离子注入法进行掺杂；2）绕镀严重，LPCVD绕镀是在电池正面、侧面全部镀上SiO2膜跟掺杂多晶硅膜，有效产能减半、且清洗可能导致电池损坏；3）石英管维护问题，LPCVD内石英管上全部沉积上所镀的膜层，需要定期停机替换、清洗，带来石英管替换成本、以及机床维护费用；
PECVD工艺成熟度仅次于LPCVD路线，其优点明显：1）可以加入磷烷PH3，进行原位掺杂；2）轻微绕镀，清洗容易。PECVD绕镀出现在电池侧面及正面边缘，清洗时正面BSG对碱液起保护作用，清洗过程简单可控；3）沉膜速度快，原位掺杂时，沉膜速度在10nm/min之上；PECVD路线缺点，主要是爆膜问题，但根据研究，通过背面微制绒，可有效解决爆膜问题。
PVD工艺成熟度最低，但其优点体现在：1）可原位掺杂；2）无绕镀；3）不使用危险气体，如硅烷、磷烷等；4）原材料硅基靶材成本低。但PVD路线缺点主要体现在：1）设备成本高；2）占地面积大；3）根据ISFH观点，PVD方法可能有钝化效果差、接触电阻高等劣势。
(四) TOPCon各环节竞争格局及价值量拆分
TOPCon工艺各环节中，传统工艺环节（丝网印刷除外）竞争较为激烈，隧穿层及掺杂多晶硅层制备环节竞争相对放缓。TOPCon工艺环节包括制绒、扩散制结、刻蚀、隧穿层及多晶硅层沉积、清洗、正反面钝化层、金属化。根据迈为招股书资料，在制绒、扩散制结、刻蚀、湿法刻蚀清洗、PECVD镀SiNx膜等环节均呈现厂家相对较多、竞争相对激烈的特点。TOPCon在隧穿层、掺杂多晶硅层制备环节竞争相对放缓。按多晶硅制备工艺路线分为LPCVD、PECVD、PVD。LPCVD厂商主要包括：拉普拉斯、红太阳、赛瑞达、北方华创等；PECVD厂商主要包括：捷佳伟创、红太阳、金辰股份、北方华创等。PVD路线厂商主要是江苏杰太；另外，江苏微导提出PEALD二合一设备，可用于制备隧穿层及掺杂多晶硅层。
从经济性角度看，PECVD路线设备投资成本低、产能大、维护成本低、开机率高。根据皇氏集团机构调研纪录表：
（1）PE路线比LP路线设备采购成本少；
（2）PE路线工艺时间短，单台设备产能大，设备机台数量少，省空间，设备好布局；
（3）维护成本对比：LP路线石英管寿命平均56天，石英舟寿命60天，石英件消耗162万/台/年，PE路线石英管寿命1-2年，只有正常的石墨舟消耗，LP设备的石英件消耗比PE设备费用预计多出3530万/年（5GW计）；
（4）设备人员配置上，LP路线估计是PE路线的一倍以上，每天在做维护换石英管，且设备利用率较低，更换石英管需要3-4小时，期间整台设备需停机。
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四、TOPCon路线设备布局厂商，产能统计
从已建成产能看，根据不完全统计，当前TOPCon已建产能约69.75GW。其中，晶科目前已投产产能24GW，为TOPCon产能最大的企业。其次，中来股份目前共建成产能7.6GW，分为江苏泰州3.6GW产能，山西太原4GW。江苏泰州3.6GW中，最先建成的2.1GW TOPCon产能，公司采用LPCVD路线。后续建成的所有产能均采用PVD路线。此外，天合光能、钧达已投产产能达到8GW，一道新能已投产产能达到6.25GW。
从远期规划产能看，据不完全统计，目前TOPCon规划代建总产能超470GW。其中，包括晶澳27.3GW，晶科待建11GW，天合光能待建33GW，钧达规划23GW，一道新能待建14GW产能，协鑫规划30GW。跨界TOPCon玩家包括沐邦高科、皇氏集团、仕净科技等。
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五、投资建议
TOPCon规模量产，下游设备商将大为受益。据不完全统计，目前TOPCon规划及在建产能达474GW。TOPCon新增产能巨大，下游设备商将大为受益。
（一）捷佳伟创
公司是国内电池片设备龙头，主要产品包括清洗设备、制绒设备、扩散炉、刻蚀设备、PECVD设备和自动化设备等晶体硅太阳能电池生产设备。并且在TOPCon、HJT、IBC、钙钛矿等新技术路线上进行了全面布局。
在TOPCon技术路线上公司已具备整线设备交付能力，PE-Poly设备已累计获得超50GW订单。公司核心设备PE-Poly和硼扩散设备已成功交付客户量产运行。PE-Poly，即采用PECVD技术，实现了隧穿层、Poly层、原位掺杂层的“三合一”制备，不仅解决了传统TOPCon电池生产过程中绕镀、能耗高、石英件高损耗的固有难点，而且大大缩短了原位掺杂工艺时间，提高了生产效率，有效提升TOPCon的转换效率和良率，进一步加快TOPCon电池的大规模产业化。同时，公司是行业内为数不多能提供TOPCon SE设备的厂商，助力客户进一步提升TOPCon量产效率。
HJT 路线也完成GW级产线设备出货。在HJT技术路线上，公司为满足新设备、新材料、新工艺的验证，打造高效HJT技术全流程交钥匙解决方案，在下属子公司常州捷佳创建立了HJT中试线，并于2021年7月HJT中试线高效电池首片下线。伴随着首片下线，HJT制绒、非晶硅镀膜、TCO、丝网印刷等四道工序的主机及自动化全线贯通，该项目所有工艺设备及自动化设备由公司自主研发，具有完全知识产权，标志着公司HJT电池技术和设备研发再上新台阶。公司创新性的管式PECVD已进入工艺匹配和量产化定型；公司自主研发的PAR持续优化，稳定性能，助力异质结再创新高，其转换效率的显著优势已在客户端得到了充分的验证。
在钙钛矿电池技术路线上，公司RPD设备取得了钙钛矿中试线的订单，同时钙钛矿的整线设备也进入了研发阶段。
（二）帝尔激光
公司是光伏激光设备，全面布局各电池路线激光技术应用。在PERC时代，公司PERC 消融、PERC SE产品市占率持续保持80%左右。目前，公司全面布局各电池路线的激光应用，包括TOPCon SE设备、HJT LIA修复设备、IBC 激光开槽等，并拓展显示面板新领域的激光设备，未来有望受益于研发技术持续落地。
TOPCon SE 具有广阔发展空间。根据上海交通大学教授沈文忠2022年1月在SCI发表文章观点，TOPCon光伏电池的SE技术成熟后，在大规模生产中可以提升1%的电池转换效率。TOPCon激光SE成熟后可提高1%电池效率，或将成为行业标配，公司有望率先受益：帝尔激光作为光伏激光SE设备龙头，与客户有深入合作交流，客户在新建设TOPCon产线时选择预留激光的接口。
激光转印节省33%浆料，有望全面替代细栅的丝网印刷：PTP技术由Utilight Ltd公司（帝尔以色列）开发，已成为公司的全球专利。帝尔激光转印在PERC产线上已完成论证：激光转印的栅线更细，可达到18微米以下，实现节省浆料30%；印刷一致性高，误差在2微米，同时适用于低温银浆；激光转印为非接触式印刷，可以避免挤压式印刷存在的隐裂、破片、污染、划伤等问题，更符合未来硅片薄片化趋势。并且，激光转印技术适用于TOPCon、HJT、IBC电池路线。激光转印大幅降低银浆消耗量、有效避免隐裂问题，将极大助力电池片厂商降本增效，目前样机已经交付给头部客户做量产测试。未来激光转印有望全面替代细栅的丝网印刷，公司有望凭激光转印实现再次腾飞。
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六、风险提示
1. 光伏新增装机容量不及预期
如果光伏行业需求减少，新增装机量不及预期，则直接影响新增产能量，随即对设备的需求量降低，因此对设备商产生不良影响。
2. 市场竞争加剧风险
随着越来越多厂商加入TOPCon路线，TOPCon设备市场空间随即扩大。可能引入新的设备商进入市场，导致市场竞争可能进一步加剧，设备商的市场份额、利润空间遭受挤压。
3. 电池技术迭代对设备影响的风险
当前节点，TOPCon、HJT、IBC、钙钛矿电池热度均极高，TOPCon路线之外，HJT电池效率高、工序少，也有众多厂商选择，规划产能可观。IBC电池路线上，隆基、爱旭都有大产能布局，且IBC电池在分布式场景应用上潜力巨大，前景向好；钙钛矿电池担负着电池效率超30%的希望，是未来高效电池发展的必然方向。如其中任一路线进展超预期，将对TOPCon路线设备商产生一定的不利影响。
4. 设备技术研发风险
TOPCon路线上，以隧穿层及掺杂多晶硅层制备为例，其工艺有多种，如LPCVD/PECVD/PVD/PEALD等，如果其他路线进展顺序，比如LPCVD绕镀、维护等问题，行业内突破，有很好解决途径，可能极大削弱PECVD的竞争力，可能造成对PECVD、PVD等路线的设备商不利影响。
行业评级体系
收益评级：
领先大市—未来6 个月的投资收益率领先沪深300 指数10%以上；
同步大市—未来6 个月的投资收益率与沪深300 指数的变动幅度相差-10%至10%；
落后大市—未来6 个月的投资收益率落后沪深300 指数10%以上；
风险评级：
A —正常风险，未来6 个月投资收益率的波动小于等于沪深300 指数波动；
B —较高风险，未来6 个月投资收益率的波动大于沪深300 指数波动；
分析师声明
刘荆声明，本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，勤勉尽责、诚实守信。本人对本报告的内容和观点负责，保证信息来源合法合规、研究方法专业审慎、研究观点独立公正、分析结论具有合理依据，特此声明。
本公司具备证券投资咨询业务资格的说明
华金证券股份有限公司（以下简称“本公司”）经中国证券监督管理委员会核准，取得证券投资咨询业务许可。本公司及其投资咨询人员可以为证券投资人或客户提供证券投资分析、预测或者建议等直接或间接的有偿咨询服务。发布证券研究报告，是证券投资咨询业务的一种基本形式，本公司可以对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研究报告，并向本公司的客户发布。
免责声明：
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风险提示：
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本篇报告信息：证券研究报告《TOPCon设备行业深度报告：TOPCon大规模量产，PECVD成为主流工艺》
对外发布时间：2023年2月8日
发布机构：华金证券股份有限公司
报告分析师：刘荆 （SAC执业证书编号：S0910520020001；liujing1@huajinsc.cn）
报告联系人：何海霞 liujing1@huajinsc.cn
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地址：上海市浦东新区杨高南路759号（陆家嘴世纪金融广场）31层
电话：021-20655588
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