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光伏系列（54）TOPCon装备：PECVD方案有望规模应用（招商电新、机械）

电新产业研究

2022-07-08

◾ TOPCon电池基本由PERC电池的基础架构升级而来，两者主要区别在钝化层制备，在TOPCon几种制备钝化层技术路线上，主要有LPCVD、PECVD、PVD等路线，其中，PECVD方案的成膜速度快、节省能源、运营成本相对较低，是预期差比较大的方向。我们判断PECVD路线有望在下半年规模应用，相关设备公司有望显著受益。

摘要

TOPcon与PERC主要区别在于钝化层制备。TOPCon电池基本由PERC电池的基础架构升级而来，两者在正面没有本质区别，主要差异在背面钝化接触技术，即在电池背面制备一层超薄隧穿氧化硅，之后沉积一层掺杂多晶硅形成钝化接触结构。除钝化层制备涉及不同设备之外，TOPCon与PERC其他环节设备变化不大。

核心工序多种路线并行。TOPCon电池的制备的核心工序，即钝化接触制备，目前主要有三种技术路线：LPCVD（具体可细分为本征+磷扩、离子注入两种方式）、PECVD、PVD。其中LPCVD相对成熟；PECVD以管式为主，这一技术路线依靠射频感应产生的等离子体实现薄膜沉积工艺，其成膜速度快、节省能源、运营成本相对较低；PVD方案同样值得期待。

目前准备钝化层的技术路线以LPCVD为主，PECVD预期差较大。TOPCon仍处在推广初期，因此在隧穿氧化层、多晶硅层的制备方面选择也比较多样，LPCVD路线在解决绕镀问题后应用相对较多，但热壁沉积等问题会增加运维成本，PECVD路线目前应用进度不如LPCVD，但潜力较大，具体使用何种工艺制备钝化层，需要看各企业对不同技术路线的掌握程度。

相关供应商可能会显著受益于PECVD路线放量。继晶科能源、钧达股份等企业采用LPCVD率先推动Topcon大规模产业化发展后，我们判断PECVD可能会在下半年有较大规模的应用。PECVD与LPCVD目前设备造价基本在1.6-1.9亿元/GW附近，其中PECVD路线设备总投资额约为1.6-1.8亿元/GW，主要差异在于背膜沉积设备价值量约为3500-5000万元/GW，约占整线设备价值量的20-30%；其余设备价值量与LPCVD路线基本相同，估算未来几年电池设备年均市场空间将超过120亿元，PECVD路线放量可能会对相关供应商有比较显著的影响。

推荐与关注：捷佳伟创（机械联合）、海目星（机械联合）、奥特维/帝尔激光（机械）、金辰股份（机械联合）、京山轻机（机械）、罗博特科（机械）。

风险提示：TOPCon产业化进度不及预期，PECVD技术路线推广不及预期。

一、钝化层制备是TOPCon核心工序

1.1、TOPcon与PERC主要区别在于钝化层制备

TOPCon与PERC工艺兼容度高。TOPCon电池基本由PERC电池的基础架构升级而来，除衬底由P型变为N型外，主要差别在于硼扩与钝化层的制备：a）由于硼扩散的速度较慢，因此硼扩设备数量增加；b）背面钝化接触结构有变化，由隧穿氧化层与掺杂多晶硅构成。隧穿氧化层提供了良好的化学钝化性能，降低界面复合并允许多数载流子隧穿至掺杂多晶硅层，掺杂多晶硅层与基体形成n+/n高低场，阻止少数载流子运动至表面，形成选择性钝化接触。

电池环节重要区别在钝化层制备，其他环节设备变化不大。TOPCon与PERC电池在正面没有本质区别，重要差异在背面钝化接触技术，即在电池背面制备一层超薄隧穿氧化硅，之后沉积一层掺杂多晶硅形成钝化接触结构，除钝化层制备涉及不同设备之外，TOPCon与PERC其他环节设备变化不大。

1.2、TOPCon电池生产工艺流程简介

清洗制绒。硅片切割后其边缘有损伤，硅的晶格结构被破坏、表面复合严重，清洗制绒主要目的在于去除表面损伤并形成表面金字塔陷光结构、增加光线吸收，并提升少子寿命。

硼扩散。主要作用是制备PN结，由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高温和更长的时间进行扩散。同时，扩散源的选择对生产过程也会有影响，氯化物腐蚀性较强，溴化物黏性大，清洗过程繁琐、增加运维费用。

掺杂。主要目的是形成重掺杂区，提高光电转换效率。发射极掺杂对太阳电池转换效率影响较大，高浓度掺杂降低硅片与电极的接触电阻，进而减小电池的串联电阻，但会导致载流子复合变大、降低少子寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流，而低浓度掺杂则相反。激光SE可提效0.3-0.4%，且PERC 电池已普遍使用激光 SE 工序，电池生产商与设备制造商均有一定积累，可能是主要路线。

刻蚀。刻蚀的主要作用为去除BSG和背结。扩散过程会在硅片表面及周边均形成扩散层，周边扩散层容易形成短路，表面扩散层影响后续钝化，因此需要去除。目前刻蚀主要采用湿法，先在链式设备中去除背面与周边扩散层，之后处理正面。

制备隧穿氧化层与多晶硅层。背面沉积1-2nm隧穿氧化层，之后沉积60-100nm多晶硅层形成钝化结构。TOPCon钝化层制备方式较多，主要分为LPCVD、PECVD、PVD路线等，目前以LPCVD为主，PECVD具备较强潜力。

制备背面减反射膜。在电池背面制备减反射钝化膜层增加对光的吸收，同时，在SiNx薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片具有钝化作用。

正面镀氧化铝。在硅片正面沉积一层氧化铝膜层，与其他膜层共同形成正面钝化作用。

制备正面减反射膜。正面减反膜与背面作用基本相同，此外，正面沉积的氧化铝薄膜非常薄，容易在后续电池组件的制作中被破坏，正面SiNx对氧化铝也具有保护作用。

丝网印刷。通过丝网印刷制备前后电极。

烧结。通过高温烧结形成良好的欧姆接触。

自动分选。对不同转换效率的电池片进行分档。

二、PECVD预期差较大，相关供应商可能会显著受益

2.1、核心工序多种路线并行

TOPCon核心工序存在多种技术路线。TOPCon电池的制备工序包括清洗制绒、正面硼扩散、刻蚀去硼硅玻璃（BSG）和背结、氧化层钝化接触制备、正面氧化铝/氮化硅沉积、背面氮化硅沉积、丝网印刷、烧结和测试。其中钝化接触制备是TOPCon核心工序，目前主要有三种技术路线：LPCVD（具体可细分为本征+磷扩、离子注入两种方式）、PECVD、PVD。

LPCVD相对成熟。LPCVD（等离子体增强化学的气相沉积法）是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作压力降低到大约133Pa以下的一种CVD反应，此时，分子的自由程与气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加。LPCVD方案在生成隧穿氧化层是时采取热氧法，沉积多晶硅层采取LPCVD方案（本征+离子注入/磷扩），这一技术工艺相对成熟，钝化效果好，但需附加解决绕镀问题，此外，由于沉积时会在石英舟/石英管同时形成膜层，需后续清理，因此运维比较麻烦。

PECVD以管式为主，潜力较大。PECVD（等离子体增强化学的气相沉积法）是依靠射频感应产生的等离子体，实现薄膜沉积工艺，这一技术路线成膜速度快、节省能源、运营成本相对较低，但是存在氢含量高，易爆膜的困扰。目前PECVD推进可能会比之前快，但是区别于LPCVD通过解决核心绕镀问题实现产业化突破，PECVD的进步很难具体界定是哪个特定环节取得突破，主要是因产线每次都需要面对不一样的问题并提供不同的解决方案，一项工艺变动发生后，可能会影响此前看似已经解决的问题，此外，不同环节看到的问题也不一样。如果PECVD技术问题得到解决，可能会成为综合考虑成本及后续降本空间的选择，目前有板式PECVD和管式PECVD两种方式，但考虑到设备成本，预计TOPCon的PECVD会以管式为主。

PVD方案同样值得期待。PVD（物理气相沉积）指将材料源表面气化并通过低压气体/等离子体在基体表面沉积，包括蒸发、溅射、离子束等，该技术路线由江苏杰太光电提出，由PECVD形成氧化层，PVD完成多晶硅沉积，成膜速度较快且基本无绕镀影响，缺陷在于设备占地面积较大，初始投资较高且靶材用量较大。

2.2、PECVD具备较强潜力，相关供应商有望显著受益

投资建议

TOPCon电池基本由PERC电池的基础架构升级而来，两者主要区别在钝化层制备，在TOPCon几种制备钝化层技术路线上，PECVD成膜速度快、节省能源、运营成本相对较低，是预期差比较大的方向。我们判断PECVD路线有望在下半年大规模应用，相关设备公司有望显著受益。

建议关注：捷佳伟创（机械联合）、海目星（机械联合）、奥特维/帝尔激光（机械）、金辰股份（机械联合）、京山轻机（机械）、罗博特科（机械）。

风险提示

1）TOPCon产业化进度不及预期

TOPCon处于规模化应用的初期，可能会有推广进度不及预期的可能；

2）PECVD技术路线推广不及预期

TOPCon刚刚起步，核心工序有多种路线可供选择，技术路线迭代存在不确定性；

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分析师承诺

负责本研究报告的每一位证券分析师，在此申明，本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与，未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。

◾游家训：浙江大学硕士，曾就职于国家电网公司上海市电力公司、中银国际证券，2015 年加入招商证券，现为招商证券电气设备新能源行业首席分析师。

◾刘珺涵：美国克拉克大学硕士，曾就职于台湾元大证券，2017年加入招商证券，覆盖新能源汽车中游产业，现为招商证券电气设备与新能源行业联席首席分析师。

◾刘巍：德国斯图加特大学车辆工程硕士，曾就职于保时捷汽车、沙利文咨询公司，2020年加入招商证券，覆盖新能源车汽车产业链、工控自动化。

◾赵旭：中国农业大学硕士，曾就职于川财证券，2019年加入招商证券，覆盖风电、光伏产业。

◾张伟鑫：天津大学电气工程硕士，曾就职于国金证券，2021年加入招商证券，覆盖新能源发电产业。

评级说明

报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系，基于报告发布日后6-12个月内公司股价（或行业指数）相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中，A股市场以沪深300指数为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500指数为基准。具体标准如下：

◾股票评级

强烈推荐：预期公司股价涨幅超基准指数20%以上

增持：预期公司股价涨幅超基准指数5-20%之间

中性：预期公司股价变动幅度相对基准指数介于±5%之间

减持：预期公司股价表现弱于基准指数5%以上

◾行业评级

推荐：行业基本面向好，预期行业指数将跑赢基准指数

中性：行业基本面稳定，预期行业指数跟随基准指数

回避：行业基本面向淡，预期行业指数将跑输基准指数

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