蓝色字关注“光伏研习社”
TOPCon理论转换效率极限达28.7%，目前最高实验室效率为26.70%，最高量 产转换效率为25.62%，提效潜力足。TOPCon电池结构最早是在2013年第28届欧洲PVSEC光伏大会上，由德国Fraunhofer太阳能研究所提出，经过学术界多年潜心研究，德国ISFH研究所测算表明，双面钝化下的TOPCon电池转换效率极限达28.7%， 高于异质结（28.5%）和PERC（24.5%），是最接近晶体硅电池极限效率（29.43%） 的电池技术，提效空间广阔。
产业界同步积极布局TOPCon技术，规模量产和实验室转换效率不断刷新纪录：2023年3月，正泰新能TOPCon电池中试线大批量平均转换效率已达25.62%；2023年4月，中来股份实现26.7%的TOPCon电池片实验室转 换效率，刷新了N型TOPCon电池转换效率世界记录。
TOPCon技术路线多点开花、各具优劣。目前用于生长高质量重掺杂多晶硅层的主流工艺为通过热氧法生长约1.5-2nm的隧穿氧化层，而掺杂多晶硅层主要分为LPCVD、PECVD、PEALD及PVD四种技术路线。
技术路线一：LPVCD（低压化学气相沉积法）为目前最主流方案，可细分为本 征+扩磷和直接掺杂两种（晶科与钧达已使用该方案）。
①本征+扩磷：即LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺，其通过LPCVD 沉积多晶硅薄膜层，在进行磷扩散。该方案工艺控制简单，镀膜均匀性较好，是目前最成熟的技术路线，已实现规模量产，但存在绕镀现象（工艺气体通过硅片与载板边缘并绕到硅片非镀膜面进而产生绕镀问题，需通过刻蚀去除）导致良率较低、 成膜速度较慢以及石英件沉积等问题，晶科能源及天合光能主要布局该方案。
②直接掺杂：即LPCVD制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺，相较上一种 技术，该方案采用离子注入技术代替扩磷工艺，由于离子注入属于单面工艺，绕镀 现象较轻，转换效率更高，但额外增加离子注入设备成本，扩硼工艺难度大，沉积 后需进行退火激活，良率相对较低。
技术路线二：PECVD（等离子体增强化学气相沉积法），即PECVD制备多晶硅膜并原位掺杂法，该方案基微波或射频使含有薄膜组成原子的气体在局部形成离子体，随后进行退火沉积，根据沉积腔室的不同又可细分为微波、管式和板式。
该方案沉积速度快于LPCVD，可实现原位掺杂，几乎无绕镀现象，发生轻微绕镀也易清洗，但存在多晶硅膜层不致密、易爆膜及产生粉尘等导致良率降低的问题，烧结后电路开压较低，目前设备成本较高，随着工艺优化及设备成本降低，有望成为 TOPCon下一代产业化方案。通威股份已布局该方案。
技术路线三：PVD（等离子氧化及等离子辅助原位掺杂法）由中来股份旗下参股公司杰太光电提出，该方案采用PECVD形成隧穿氧化层，再通过PVD完成多晶硅薄膜层沉积。该方案无污染、操作简单且安全，沉积速度同样快于LPCVD，但目前仍不成熟，不仅存在PECVD爆膜问题，还存在镀膜均匀性较差、退火温度较高导致 资本开支及厂房面积较大，硅靶材用量较大、更换频繁成本较高等问题。
技术路线四：PEALD（等离子增强原子层沉积法）由江苏微导提出，该方案结合等离子体辅助沉积及ALD方案，采用PECVD法制备隧穿氧化层，再采用原子层沉积原理，将TOPCon生产步骤减少至九道，具有镀膜沉积速率最快、单机产能大（超 10000片/小时）、绕镀轻微等优势，但同样存在爆膜问题，成本较高；通威股份已布 局该方案。
1. LP路线率先投产工艺成熟，良率领先引领非硅成本优势
22H1以前投产产线以LPCVD为主，当下PECVD渐成主流。LPCVD路线已经过 多年量产检验，产线成熟度较高，成膜质量高，但仅头部少数企业解决了绕镀及石英舟耗费较大问题。PECVD绕镀和石英舟耗费问题较小，但膜层均匀性较差，且需要一定规模熟练工人花费特定时间调试产线，仅少数企业产线具备较好的生产良率， 但其已经成为当下新建产线的主流路线。
设备投资额接近，良率相同时非硅成本差异较小。当我们假定LP与PE路线都处于98%良率时，两种路线在生产过程中仅有石英舟寿命、产线投资额存在差异，此时根据我们测算，两种路线下TOPCon电池的非硅成本仅相差0.004元/W，较为接近。
LP路线成熟度更高，良率领先带来非硅成本优势。由于工艺成熟度较高且经过多年量产检验，LPCVD产线当前已实现98%的量产良率，但PECVD受产线调试进度不及预期以及缺乏足够熟练工人影响，量产良率普遍维持在96-97%之间，较LP 路线落后1-2pct。
根据我们测算，以98%的生产良率为基准，良率每落后1%，TOPCon 电池片非硅成本将增加0.006元/W。因此在其他条件不变的情况下，当前基于PECVD 产线的TOPCon电池非硅成本较LPCVD产线平均高出0.006-0.012元/W，LPCVD产 线凭借良率领先拥有一定的成本优势。
2. 整线采购生产设备趋同，辅助设备开辟全新降本通道
整线采购生产设备差异较小，难以获取显著成本优势。对于整线采购的电池厂 商来说，各设备厂商产品同质化较为严重，电池厂商较难通过采购差异化生产设备 获取成本优势。在设备采购方面，目前已有多家厂商推出各自TOPCon技术方案， 氧化层需要新增的设备主要是氧化炉、PECVD、PEALD，隧穿氧化层一般需要增加 LPCVD、PECVD，根据掺杂方案的不同，需要增加退火炉、扩散炉或者离子注入机。SEMCO、CT、捷佳伟创、Tempress、拉普拉斯均可提供相关设备，沉积设备差异较小。
同时，在LP/PECVD路线选择方面，根据上文分析，LP与PE路线新建产 线设备投资额较为接近，且中长期来看，随着PE路线良率逐步向LP靠拢，两种路线 TOPCon电池非硅成本差距将持续缩小，因此长期来看不同技术路线对TOPCon厂商生产成本的影响同样较小，各TOPCon电池厂商难以通过沉积设备差异化采购/不同沉积路线的选择持续获取显著的成本优势。
以泛半导体为代表的精密制造企业在生产过程中会产生各类复杂污染物，影响环境和自身产品良率。以光伏为例，光伏生产对大气环境的影响以废气、废液和粉尘为主。
从环保角度出发，此类污染物如果不能及时回收处理，将会对周边环境产 生严重的不良影响，且由于电池片和组件的生产过程通常需要一定量的人力参与， 不能及时处理生产过程中的伴生污染物将增大对员工身体和工作效率的损害，进而影响光伏厂商的产能利用率。
从生产角度出发，生产过程中伴生的污染物会破坏生 产车间的洁净程度，增大生产设备被腐蚀污染的概率，加大电池片/组件等被杂质掺 入的概率，降低生产良率。同时，污染物的存在或将提升生产事故发生的可能性， 对公司生产威胁较大。
辅助生产设备差异化明显，有望打开全新降本通道。对光伏厂商而言，光伏环 保系统（辅助生产设备）既可以解决企业的达标排放问题，也可以保障企业的安全 生产，提高产品良率，是光伏类精密制造企业的核心生产设备，其与厂房动力设备、 原辅料输送设备共同构成了精密制造企业的厂务系统，为企业核心生产工艺设备运转提供支持。
在氨气处理方面，光伏电池在沉积镀膜环节通常会排放大量的氨气， 目前市场中主流的处理方法是通过生化反应降低氨气浓度后将其排放。仕净科技开发的氨气回收系统可以将沉积镀膜环节排放的氨气回收并制成氨水，在减少生化反应所需化学试剂消耗的同时，可出售氨水获取额外收入。以长600m，宽150m，年产能10GW的单栋TOPCon电池厂房为例，仕净科技氨气回收系统可以降低氨气处理设备投资额700万元/GW，出售氨水可获取额外收入263万元/GW（6年期折现）， 根据我们测算可降低光伏电池非硅成本约0.01元/W。
在纯水回收方面，仕净科技纯水回收系统可回收70%纯水，降低纯水处理设备投资额450万元/GW，纯水回收节省成本548万元/GW（6年期折现），降低非硅成本0.01元/W。同时，仕净科技可凭借丰富的工艺设计经验保证厂房生产稳定性，降低停机次数和停机时间，提高生产效率。
在光伏环保系统（辅助生产设备）领域，目前仕净科技已将氨气处理、纯水回收等辅助生产设备应用于其自建的TOPCon电池产线，相关辅助生产设备尚未大规模应用于行业TOPCon电池产线中。未来随着仕净科技光伏辅助生产设备可行性得到规模验证，率先与仕净科技开展深度合作的TOPCon电池厂商有望持续打开降本通道。
