光伏行業(yè)專題報告：晶硅電池待摘“明珠”，BC電池踏浪前行1.BC電池結構獨特，流程長+工藝難制約產業(yè)化IBC電池正面無遮擋，具有更高轉換效率。IBC（Interdigitatedbackcontact）電池又稱叉指狀背接觸電池，特點在于將電池正面的柵線全部轉移至背面，減少對入射光的遮擋，提高電池短路電流和轉換效率。BC電池結構獨特，關鍵結構在于前表面場（FSF）、背摻雜區(qū)和電極。BC電池主要結構包括襯底，襯底前表面的FSF和減反膜，襯底背表面的鈍化層、摻雜區(qū)、減反膜以及電極柵線。其中FSF能夠抑制空穴在前表面的復合，摻雜區(qū)用于分離并收集載流子，電極用于匯集載流子并與外接負載形成通路產生電流，三部分為BC電池最關鍵的結構。生產流程長+工藝難度大導致制造成本高，制約產業(yè)化發(fā)展。BC電池生產流程長，工序較其他電池更復雜，所需設備較多，部分環(huán)節(jié)生產難度大，其中圖形化和金屬化環(huán)節(jié)難度最高，也是造成電池片良率低的主要環(huán)節(jié)，低良率推高BC電池平均成本，制約產業(yè)化發(fā)展。1.1BC電池關鍵結構在于前表面場、背面摻雜區(qū)和金屬柵線BC電池結構獨特，以n型TBC電池為例：n型襯底前表面包括兩部分結構，依次向上分別是前表面場（FSF）和減反膜層：前表面場（FSF）是一層重磷摻雜形成的n+區(qū)，與襯底形成NN+高低結，可以抑制基區(qū)產生的少子空穴向前表面漂移，降低表面復合速率，提高電池開路電壓和轉換效率；前表面的減反膜層是SiNX膜，其作用在于：1）能夠有效減少光的反射，提高透光率，通過控制膜的厚度可以調節(jié)其反射率以達到想要的減反效果；2）制備SiNX的原料NH4會在反應過程中分解出H原子，H原子會在高溫下向晶體硅內滲透與表面的懸掛鍵結合起到鈍化作用。N型襯底背表面包括四部分結構，依次向下分別是隧穿氧化層、摻雜區(qū)、減反膜層以及金屬柵線：隧穿氧化層由一層厚度為1.5nm的氧化硅薄膜構成，可允許多子隧穿而阻礙少子通過，降低少子在表面的復合速率，同時改善長波效應。摻雜區(qū)是一層由摻硼的p+發(fā)射極區(qū)和磷擴散形成的n+背場區(qū)（BSF）交替分布形成的多晶硅層，厚度約為150nm，由于排布形似交叉的手指，故名叉指狀。其中p+發(fā)射極區(qū)與n型襯底形成PN結；n+背場區(qū)與襯底形成NN+高低結。背表面的減反膜層與前表面的減反膜類似，不同點在于：1）背表面的減反膜是SiNX/AlOX構成的復合膜，其中AlOX由于帶有固定的負電荷可以對背表面起到場鈍化作用；2）背表面的減反膜的作用是將入射至晶硅體內的光反射回晶硅體內以增加光子被吸收的機會，需要高的反光率，故厚度與前表面的減反膜有所不同。金屬柵線即電池的金屬電極，BC電池的電極都在同一面，需要與相應的極區(qū)對應，讓正極對準p+區(qū)，負極對準n+區(qū)，并且金屬柵線之間也不能有交叉接觸，否則會造成電池漏電。BC電池最關鍵的結構在于前表面場（FSF）、背表面的摻雜區(qū)以及金屬柵線三部分：1）前表面場的鈍化效果影響背面收集的空穴數(shù)量：BC電池對前表面場的鈍化要求比較高，因為基區(qū)在前表面產生的非平衡光生載流子需要穿過整個襯底才能到達背面被極區(qū)收集，要求載流子有較長的擴散長度，而載流子的擴散長度與其壽命的平方成正比，這要求載流子不能太快地被復合，若前表面鈍化效果不佳，會導致空穴在前表面就被復合掉，減少極區(qū)收集的數(shù)量。2）摻雜層的pn區(qū)隔離效果影響電池良率：摻雜層是p+區(qū)和n+區(qū)呈叉指狀分布形成的，主要作用是分離和收集載流子，其中p+區(qū)負責收集空穴，n+區(qū)負責收集電子，再分別將收集的載流子傳遞給正負電極并與外接負載形成通路，因此p+區(qū)和n+區(qū)不能直接接觸，否則收集的載流子將在摻雜層層面上直接接觸形成短路，導致載流子無法被有效收集，所以需要在p+區(qū)/n+區(qū)的交界處將交合處刻蝕掉，形成一段“凹槽”隔離pn區(qū)，也即Gap區(qū)。3）金屬柵線的制備效果影響電池片良率、性能和成本：a）BC電池的正負極必須對準相應的極區(qū)，即正極對準p+區(qū)，負極對準n+區(qū)，而且正負電極不能交叉接觸，否則會造成漏電短路；b）由于減反膜不導電，金屬漿料需要燒穿減反膜與極區(qū)直接接觸，但金屬與硅片直接接觸又會引起金屬復合，導致電池開路電壓和轉換效率降低，且接觸面積越大，復合現(xiàn)象越嚴重，因此接觸面積也不能過大，未來可使用銅電鍍方式進行金屬化；c）因為金屬柵線全部都在背面，不用擔心對正面光的遮擋，所以可以適當提高柵線寬度以減少串聯(lián)電阻；d）光伏電池對正面柵線材料的要求較為嚴格，但對背面柵線材料的要求相對較低，而BC電池只有背面柵線，因此可以用其他金屬代替銀作為柵線材料（例如銅），以減少對銀的消耗，降低電池成本。XBC電池結構差異集中在襯底、鈍化膜和摻雜層。BC電池是平臺型技術，可以與采用不同鈍化工藝的X電池結合形成各種XBC電池，例如可以和PERC結合形成P-IBC電池，和TOPCon結合形成TBC電池，和HJT結合形成HBC電池，由于結合對象的鈍化工藝不同，XBC電池結構也不同，差異主要集中在襯底、鈍化和摻雜層。P-IBC電池以P型硅片作為襯底，背表面的摻雜區(qū)無其他鈍化工藝，只有SiNX/AlOX減反膜提供鈍化效果，以poly多晶硅層作為摻雜層；TBC電池和HBC電池均為N型電池，均以N型硅片作為襯底，其中TBC電池用SiOX作為鈍化膜，用poly多晶硅層作為摻雜層；HBC電池用ia-Si:H作為鈍化膜，用n/p-a-Si作為摻雜層。BC電池發(fā)電原理：空穴、電子分別擴散至相應極區(qū)后被電極收集與外接電路形成通路。當光照射至電池片表面時，一部分光會穿過表面進入電池片內部被晶體硅吸收，當光子的能量大于禁帶寬度時，晶體硅會被激發(fā)，產生空穴-電子對，其中空穴帶正電，電子帶負電。隨后空穴與電子無序漂移，當空穴漂移至PN結處時，會在內建電場（方向為N指向P）和高低結（前表面場與襯底形成的NN+高低結）的共同作用下向背表面方向擴散，直至被p+發(fā)射極區(qū)收集并傳遞給正電極；電子經過橫向擴散到NN+區(qū)后，再向背表面方向擴散，直到被n+背場區(qū)收集并傳遞給負電極，隨后正負電極與外接負載連通形成通路。1.2BC電池制造工藝主要包括前道工序、圖形化和金屬化BC電池工藝細分流程長，主要環(huán)節(jié)可概括為前道工序、圖形化和金屬化三大環(huán)節(jié)。以TBC電池生產流程為例，需要經過以下主要的環(huán)節(jié)：前道工序：隧穿氧化層制備慢是限制產能的重要原因。1）對襯底進行清洗、拋光、制絨之后在前表面使用高溫擴散法磷擴形成FSF，之后使用化學刻蝕去除背面多余磷擴poly；2）背面用LPCVD設備使用干熱氧化法生成1.5nm的隧穿氧化層，干熱氧化法是在高溫的真空環(huán)境中向硅片襯底通入氧氣，讓氧氣分子與硅原子發(fā)生化學反應生成SiOX并附著于材料表面。但是由于SiOX是一層致密的物質，其附著于硅片表面之后會阻礙后續(xù)的氧氣分子與硅原子的接觸，只能先讓氧氣分子滲透穿過表面的隧穿氧化層到達SiOX/Si界面處才能繼續(xù)反應，導致整個流程非常耗時，生產效率低。圖形化環(huán)節(jié)：流程復雜，需多次刻蝕，去繞鍍過程中容易損傷電池片：1）形成發(fā)射極區(qū)：a）背面使用LPCVD沉積一層本征多晶硅；b）使用擴散爐進行高溫硼擴散，形成p+發(fā)射極區(qū)，同時會在表面形成一層BSG掩膜；c）使用第一道激光對BSG局部輻射，憑借激光的高能量刻蝕BSG，被照射區(qū)域將會暴露出硼摻多晶硅；d）使用化學刻蝕，去除暴露出的硼摻多晶硅以及隧穿氧化層，未被刻蝕掉的BSG可以保護下面的多晶硅和隧穿氧化層不被刻蝕。2）形成背場區(qū)：a）通過干熱氧化法重新生成一層新的隧穿氧化層；b）使用LPCVD沉積一層本征多晶硅；c）使用擴散爐高溫磷擴，形成一層磷摻多晶硅層。3）圖形化完成：a）使用第二道激光刻蝕發(fā)射極區(qū)的上的PSG；b）使用化學刻蝕掉暴露出的磷摻poly和多余隧穿氧化層；d）刻蝕多余掩膜；e)開槽區(qū)分PN區(qū)。金屬化環(huán)節(jié)：電極印刷精準度低造成電池易短路。a）清洗刻蝕留下的雜質及繞鍍后使用PECVD正反兩面依次沉積減反膜；b）絲網印刷金屬漿料后燒結，燒結目的是為了燒穿減反膜讓金屬漿料與硅片直接接觸。金屬化環(huán)節(jié)中最難的地方在于如何將正負電極精準的印刷在對應的p+/n+區(qū)，如果柵線位置印刷錯誤會導致短路，造成電池片損壞，降低產品良率；c）光注入，增加載流子自由程，提高電池轉換效率。工序流程長，所需設備多。BC電池生產流程長，需要用到多個設備，尤其是圖形化過程中需要沉積薄膜、刻蝕，因此需要多次使用LPCVD、PECVD、激光和刻蝕機，所需設備多。1.3圖形化和金屬化是提升良率的關鍵環(huán)節(jié)生產流程長+部分工藝難導致設備投資額大+良率低，解決行業(yè)痛點根本在于縮短流程+解決工藝難點。1）與HJT設備投資額大的原因不同，HJT全程只能在低溫環(huán)境中加工，其對設備各方面參數(shù)都有更嚴格的要求與限制，需要更先進的設備滿足生產需要，單步流程所需的設備價值很高，而BC電池是因為生產流程長，所需設備多，導致累計設備投資額大。流程過長也增加電池在不同流程中損壞的風險，造成電池片良率低。2）BC電池生產過程中有部分工藝難點尚有突破空間，特別是圖形化中存在繞鍍，Gap區(qū)位置不精準，金屬化中正負極對不準相應極區(qū)等問題，都會導致電池片容易被損壞，產品良率低。因此總體來說，縮短工序+解決技術難點→降低設備投資額+提高良率→降低成本，提高性價比是BC電池產業(yè)化發(fā)展的根本路徑。圖形化和金屬化是工藝難點大的主要環(huán)節(jié)。圖形化過程中需要沉積poly層，但目前使用的是LPCVD設備，雖然LPCVD沉積薄膜在行業(yè)中已經有了非常成熟的應用，但由于其無方向性的沉積特點使其出現(xiàn)較嚴重的繞鍍問題，需要增加去繞鍍流程，目前去繞鍍技術不成熟，很容易損壞電池片的其他正常結構；其次Gap區(qū)的制備也需要極高的精準度，若開槽的位置不能精準定位在p+/n+區(qū)的交界處，則會導致電池短路；最后，金屬柵線的位置也必須與相應的極區(qū)對準且不能交叉接觸，否則會造成電池漏電。工藝難點1：Gap區(qū)挖槽不精準，載流子易在p區(qū)和n區(qū)界面處接觸復合。BC電池的極區(qū)都在同一側，不同的極區(qū)負責收集不同的載流子，這些不同的載流子需要被不同的電極收集并與外接電路形成通路，但是交叉排布的pn區(qū)是相鄰的，如果直接接觸，載流子會在摻雜層層面上直接復合，導致電池漏電，因此必須要在p+/n+交界處進行隔離。目前進行隔離的方案主要是是通過激光開槽，將p+/n+交界處的poly刻蝕掉形成隔離區(qū)（Gap區(qū)）。目前激光技術尚未做到既能很準確的定位在p+/n+交界處的位置，又能保證刻蝕挖的“槽”不會過寬，所以未來要進一步升級激光技術。工藝難點2：絲網印刷精度低易導致電極位置對不準相應極區(qū)。絲網印刷雖然在光伏中已得到成熟應用，但之前都是用于PERC、TOPCon、HJT這類正負電極分布在兩面的電池，不需要很高的精度要求，而BC電池的正負極在同一面，需要對準對應極區(qū)才行，一旦正負電極沒有對準相應極區(qū)電池就會短路，絲網印刷的缺點就在于精度不高，無法滿足BC電池需要，需要使用更高精度的工藝制作電極。2.激光縮短流程，工藝難點逐步解決，BC破局指日可待行業(yè)痛點雖存，解決方案也在不斷推陳出新。當前生產工序長+部分工藝難在一定程度上制約著BC電池的產業(yè)化發(fā)展，但是行業(yè)提出了許多針對性的解決方案，部分方案已初見成效，未來隨著各方技術的不斷成熟，BC電池工藝不斷優(yōu)化，其產業(yè)難題將會逐步得到解決，屆時BC電池將會憑借自身效率優(yōu)勢大放異彩。激光技術有望縮短工序，多方案發(fā)展助力解決技術難點。激光有望成為BC電池破局之道，一方面激光在光伏中早有普遍應用，行業(yè)經驗相對豐富，另一方面激光高精度的優(yōu)勢正好契合BC電池的生產需要，可以針對性的解決行業(yè)痛點。此外，針對圖形化和金屬化環(huán)節(jié)中存在的技術不成熟問題，目前行業(yè)已經提出了多種替代方案并已付諸實踐，有部分方案已經得到驗證，隨著未來技術的不斷成熟，工藝難點終將得到解決。2.1刻蝕：激光微納加工效果契合BC工藝難點激光并非光伏新識，行業(yè)早有豐富經驗。激光在光伏電池領域的應用早在PERC時代就開始了，隨著光伏向TOPCon、HJT、BC電池不斷邁進，激光技術也有相應突破，不斷滿足光伏電池的新需求。最早在PERC電池時代主要用于背面開槽實現(xiàn)局部金屬接觸和選擇性摻雜，在TOPCon時代用于硼擴散，解決了二次硼擴存在流程太復雜的問題，而到了BC電池產業(yè)化早期的現(xiàn)今，激光也被用于掩膜刻蝕、PN區(qū)隔離等。具體包括：1）減反膜開槽實現(xiàn)局部點接觸：大部分電池最外層的減反膜不導電，極區(qū)收集的載流子很難穿過減反膜被電極柵線收集，所以要先對其進行開孔，讓金屬柵線可以與硅片直接接觸，但又由于金屬復合的存在，柵線與硅片的接觸面積不能過大，因此提出了既要能開孔，又要孔夠小，還要減少損傷的多重要求。激光技術可以實現(xiàn)開出一個“點”的孔，制備的孔非常細小，相比于其他技術，更能滿足于光伏電池的需要。2）選擇性摻雜：傳統(tǒng)擴散都是在擴散爐內進行的，利用熱擴散原理，使雜質原子受熱向晶硅體內擴散，但是擴散爐對電池片是整面加熱的，無法對指定局部區(qū)域加熱，所以電池片整個平面的摻雜濃度和擴散深度是相同的，但對于光伏電池來說，在金屬電極與摻雜層接觸處，雜質濃度高可以降低接觸電阻，但電池俄歇復合速率提升，降低電池效率，雜質濃度過低會導致金屬與摻雜層之間的接觸電阻過大增加電學損失，所以理想的情況是對金屬與摻雜層接觸的區(qū)域進行重摻雜，其他區(qū)域進行輕摻雜，即選擇性摻雜（SE）。激光不僅具有高能量的光束，可以通過加熱雜質源，促使雜質粒子向晶硅內部擴散，而且可以精準定位，針對不同的區(qū)域施加不同的能量，控制雜質濃度和擴散深度，實現(xiàn)選擇性摻雜。3）掩膜刻蝕：BC電池需要經過局部刻蝕掩膜確定p+/n+區(qū)的位置，掩膜的主要成分是BSG/PSG，可以使用化學/激光刻蝕，但使用化學只能整面刻蝕，無法做到精準定位，因此化學刻蝕法很難完成圖形化。相比之下，激光不僅具有高能量，可以刻蝕掉掩膜，而且可以控制刻蝕的位置，精準定位pn區(qū)。BC電池核心難點在于對工藝的精度要求高，而精度高是激光技術的優(yōu)點。BC電池的難點在于圖形化和金屬化，圖形化的難點在于如何確定p+區(qū)和n+區(qū)的位置，并精準定位p+/n+交界處實現(xiàn)隔離，金屬化的難點在于如何讓正負極對準相應極區(qū)，三者的核心都在于如何精準的定位。而激光可以通過參數(shù)設置實現(xiàn)精準定位，是其他技術無法媲美的能力，激光技術優(yōu)點完美契合BC電池難點需要。激光技術尚存進步空間，突破后將最大程度融入BC電池生產流程。當前激光技術雖然已經具備很高的精度，能夠一定程度上滿足工藝對精度的要求，但仍存在生產效率低、產能小的缺點，無法滿足量產需要，因此仍有進步空間。目前主要的技術升級方向包括：1）提高激光刻蝕能力：當前激光只能做到刻蝕掩膜，需要額外化學刻蝕去除poly，不僅增加了流程的長度，也增加了電池片損傷的風險。若未來刻蝕能力有突破，能做到一步刻蝕掉掩膜、poly層，同時不損傷隧穿氧化層，則可以減少兩步化學刻蝕過程，縮短工序流程。2）激光先進技術的突破：目前行業(yè)已經提出多種先進激光技術，突破后能夠多方位融入BC電池生產流程中，緩解部分工藝難的問題。例如激光重摻、激光誘導燒結（LIF）等。其中激光誘導燒結（LIF）技術進展相對較快，根據(jù)帝爾激光公告，目前LIF技術已經實現(xiàn)和TOPCon的結合，并能幫助提升0.2%的轉換效率，未來與BC電池結合也能進一步提升BC電池轉換效率。2.2沉積：薄膜沉積方案多樣，或可避免繞鍍難題去繞鍍工藝不成熟：PECVD/PVD可避免繞鍍。當前工藝中使用的LPCVD會產生繞鍍的原因在于LPCVD沉積薄膜是無方向性的，通過化學反應生成的產物無法集中地沉積在指定區(qū)域，部分產物會沉積在電池片四周，需要通過清洗刻蝕去除掉，而去繞鍍工藝不成熟易損傷電池其他正常結構。因此要避免繞鍍的出現(xiàn)就需要采用產物沉積更集中的工藝，目前行業(yè)關注較多的方案有PECVD和PVD。PECVD即等離子體增強化學氣象沉積，其鍍膜原理是：將硅片放在石英舟上，石英舟與電極的負極相連，整體形成陰極電極板，其上方是與電池正極相連的陽極電極板，二者相互平行，中間形成方向從上向下的電場。向通氣管通入反應氣體，反應氣體經過兩個平行的電極板時會被其中的電場電離成電子、帶正電的粒子或中性粒子，形成等離子體形態(tài)，等離子體形態(tài)是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之外的第四種形態(tài)，具有更高的能量和活性。被電離形成的等離子體在電場的作用下加速撞向電池片表面并發(fā)生化學反應，生成的物質沉積在電池片表面形成poly層，副產物則通過排氣管排出。由于離子在電場作用下沉積方向更集中，因此繞鍍比較輕微，可以通過清洗完成去繞鍍，除此之外，PECVD還具備可以實現(xiàn)原位摻雜，摻雜速度快，能耗低、成本小的優(yōu)點，但也存在薄膜均勻性差的缺點。PVD即物理氣相沉積，其原理在于在真空環(huán)境中用物理方式將材料源表面氣化成氣體原子或分子，或部分電離成離子，并通過低壓氣體過程，在基體表面沉積薄膜。PVD技術可分為三類：真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。在BC電池中使用較多的是真空濺射鍍膜，具有沉積速度快，繞鍍輕微易清洗，可原位摻雜的優(yōu)點，但也存在薄膜均勻性較差、靶材用量大等缺點。2.3電鍍：工藝日漸成熟，或能成為絲網印刷的替代工藝絲印精度低解決方案：電鍍技術圖形化環(huán)節(jié)用于確定柵線位置，印刷柵線精度高。絲網印刷工藝雖然在光伏電池中早有普遍應用，且技術相對成熟，但之前都是用于正負電極在兩面的情況下，不需要太高的精度要求，但BC電池的正負極都在同一面，需要對準相應極區(qū)，因此絲網印刷技術的精準度很難滿足生產需要，需要精度更高的工藝彌補，目前市場關注最多的替代方案是電鍍工藝。電鍍即使用電解原理在電池片表面鍍上金屬電極，通常用得較多的金屬是銅，其主要流程包括圖形化和金屬化。其具體工藝流程為：1）使用PVD沉積一層銅種子層，原因是銅與鈍化膜之間的連接是范德華力，較為微弱，容易出現(xiàn)脫柵，因此需要沉積整面種子層來提高柵線的附著力；2）沉積掩膜后使用LDI/光刻等技術對掩膜進行刻蝕，暴露出來的“坑”是未來鍍銅柵線的位置；3）使用垂直電鍍設備/水平電鍍設備/VDI設備進行電鍍，將電池片放在電池的陰極，銅棒放在電池的陽極，銅失去電子后成為銅離子并向陰極擴散，在陰極處得到電子形成銅單質附著于電池片被刻蝕的位置形成金屬柵線；4）依次去除掩膜層和種子層，完成柵線的制備。電鍍主要的環(huán)節(jié)分為圖形化和金屬化，但其與BC電池的圖形化和金屬化概念有所不同。BC電池的圖形化對象是極區(qū)，目的是為了確定pn區(qū)的位置，電鍍的圖形化是為了確定金屬柵線的位置，正是因為電鍍有了圖形化這一步，才增加了其柵線的精準度。電鍍工藝日益成熟，有望早日實現(xiàn)量產。量產方面，電鍍工藝已經在光伏中有所應用，當前主要用在HJT電池中制備銅柵線，有部分產商開始中試。設備方面，圖形化可選方案尚未統(tǒng)一，市場考慮較多的有激光直寫（LDI），掩膜光刻、激光開槽、噴墨打印，其中激光直寫精度最高，最契合BC電池的需要，未來有希望在BC電池中得到應用；金屬化可選方案有垂直電鍍、水平電鍍和VDI電鍍，目前東威科技的垂直連續(xù)電鍍設備已經研發(fā)至第三代、羅博特科的VDI設備已經用在中試線上并與國電投簽訂了戰(zhàn)略協(xié)議。總體上金屬化所需設備的進展相對更快，隨著未來圖形化技術的不斷成熟，電鍍將會在電極印刷方面得到廣泛應用，屆時可以很好的解決BC電池中電極定位精度不高影響電池片良率的問題。3.BC電池優(yōu)勢多，或成N型技術中關鍵技術路線“增效”是光伏電池技術迭代的根本邏輯。光伏電池技術雖然一直在不斷迭代，但從長時間維度來看其基本邏輯即為“增效”二字，即誰的極限效率更高，誰就能走得更遠，越可能成為下一代產品。今天我們觀察BC電池發(fā)展路徑與3年前觀察TOPCon的路徑是類似的，之所以在已經有了較優(yōu)的產品的前提下還要研發(fā)、生產性價比并不高的“新產品”，是因為“新產品”有著比當前時代產品更高的極限轉換效率，而效率即為市場空間，將“新電池“的制造成本控制住，工藝難點解決掉，會比如今產品有更長遠的發(fā)展。BC電池效率高，引領下一代電池技術升級。BC電池憑借正面無柵線將對正面光的遮蔽降到了最低，其提效思路從減少光學損失角度出發(fā)，區(qū)別于其他電池，因此可以和其他電池結合產生新的更高效電池。除此之外，BC電池與其他電池的產線部分兼容，可以降低前期初始設備投資額；頭部企業(yè)的背書吸引了行業(yè)玩家對BC電池的關注，目前已有多家開始布局BC電池，產業(yè)化進展將進一步加快。3.1平臺型技術可以與其他電池結合生成新的XBC電池BC電池另辟蹊徑，可與其他電池結合實現(xiàn)更高效率。PERC、TOPCon和HJT的思路是通過改善鈍化工藝，減少電學損失以提高電池轉換效率；而BC電池的思路是改善柵線布局減少對入射光的遮擋，減少光學損失以提高電池轉換效率，與其他電池之間可以互相結合生成新的XBC電池，也即X電池+BC電池=XBC電池，這對于X電池而言，類比蘋果手機中的基礎版本增加廣角攝像頭后形成更高級的PRO版本，BC電池永遠可以在X電池的基礎上通過改善柵線布局增加一定的轉換效率，是X電池的“廣角攝像頭”。BC電池可以和PERC結合生成P-IBC電池，和TOPCon電池結合生成TBC電池，和HJT電池結合生成HBC電池。P-IBC電池：P-IBC電池是經典IBC電池和PERC結合的產物，以P型硅片作為襯底，硼摻poly作為BSF，磷摻poly作為發(fā)射極區(qū)，正負電極均在背面與對應極區(qū)。P-IBC電池背面極區(qū)沒有鈍化層，因此轉換效率相對較低。TBC電池：TBC電池是經典IBC電池與TOPCon結合的產物，即POLO-IBC電池。以N型硅片作為襯底，摻雜poly作為摻雜層，在極區(qū)沉積隧穿氧化層抑制少數(shù)載流子向表面漂移，并將柵線轉移至背面，同時具備BC電池無入射光遮擋和TOPCon優(yōu)良的鈍化效果的優(yōu)點。HBC電池：HBC電池是經典IBC電池與HJT結合的產物，即背接觸異質結電池。其在襯底兩側沉積氫化本征非晶硅薄膜作為鈍化膜減少表面缺陷密度，同時將柵線轉移至背面。既利用了IBC電池正面無遮擋的優(yōu)勢，又具備HJT電池優(yōu)良的鈍化效果。BC電池平臺型技術難以被淘汰。PERC、TOPCon、HJT都是從改善鈍化工藝減少電學損失角度出發(fā)提高電池極限轉換效率，是競爭性的替代關系，而BC電池則是通過增加光照面積減少光學損失角度出發(fā)提高電池極限轉換效率，和其他電池之間不存在替代關系。理論上鈍化工藝的改善沒有上限，2019年PERC憑借比BSF更優(yōu)的鈍化工藝取代了BSF，2022年TOPCon也憑借著比PERC更優(yōu)的鈍化工藝開啟“替代之路”，未來也可能會出現(xiàn)更優(yōu)的鈍化工藝取代TOPCon電池。但BC電池則完全另辟蹊徑，是從減少光學損失的角度出發(fā)的，而且BC電池的正面無柵線是減少光照遮蔽作用的“終極手段”，難以被更優(yōu)的工藝代替。因此，BC電池并不會像TOPCon電池容易被新的工藝所取代。TBC/HBC電池可以充分享受TOPCon/HJT電池技術發(fā)展的紅利。由于XBC電池是在X電池基礎上升級而來，大部分結構和功能類似，因此當X電池的技術有所突破之后可以立即運用在XBC電池上。以HBC為例，由于HJT電池是在低溫環(huán)境中進行加工生產，電池片可以做得更薄，因此HBC電池也可以做得更薄以減少晶硅成本；在追尋降本的過程中，HJT的TCO薄膜不斷朝著少銦/無銦化方向發(fā)展，而HBC的TCO薄膜的結構和功能完全相同，當HJT中的TCO薄膜技術有突破時，可以立即運用在HBC電池上。3.2部分工序兼容，產線可升級，初始投資成本降低XBC電池產線可以在X電池產線的基礎上升級而來，降低初始投資成本。由于XBC電池是在X電池基礎上通過改變柵線布局得到的，因此主要結構類似，生產流程相互兼容，可以通過產線升級降低初始投資成本。以TBC電池為例，其與TOPCON大部分流程相同，差距主要體現(xiàn)在摻雜層的制備上：TOPCON背面只有一種極性摻雜區(qū)，只需要一次擴散沉積即可完成，TBC電池有兩種極性摻雜區(qū)，需要額外增加一次擴散，并且為了確定pn區(qū)的位置，還需要添加激光刻蝕和化學刻蝕等步驟。3.3應用空間大，天然適合分布式場景，集中式電站是未來方向BC電池應用場景豐富，天然適用于分布式光伏場景。由于BC電池正面無柵線，外表更美觀，更契合分布式戶用場景需求，特別是BIPV，可以充分結合BC組件的美觀和建筑藝術，做到光伏建筑一體化。以海外主要市場——歐洲為例，歐洲大部分新增裝機量都以分布式為主，且歐洲更喜歡黑色屋頂?shù)慕ㄖL格，十分契合BC電池的特點。近年來國內外分布式裝機量增速明顯高于集中式，2022年，國內分布式新增裝機量占比58.47%。由于BC電池可以做成柔性組件，具有重量輕、可彎曲的特點，多應用于車輛、輪船、衛(wèi)星以及承重能力較差的建筑物上。雙面率提高+成本降低后將提升集中式電站市場份額。BC電池在集中式電站使用較少主要原因在于雙面率低和成本高：1）隆基、愛旭已經開始嘗試將背面柵線做得更窄更高以提高雙面率，且不能僅以雙面率的絕對值來衡量是否適用于電站，而是要看生命周期內的發(fā)電總量，BC電池雖然雙面率低，但是由于正面無遮擋，光損失相比其他電池更少，根據(jù)隆基綠能公告，正面和背面的光照對發(fā)電量的貢獻差距非常大，背面的散光率只有正面的6%，對發(fā)電量的影響遠遠小于正面，隨著技術進步，BC電池全生命周期發(fā)電量或將更高；2）電站業(yè)主方考慮的是LCOE，BC電池目前的困難仍在于成本階段性較高，未來隨著成本逐漸下降，其在集中式電站的市場份額也將逐步提升。3.4頭部企業(yè)背書BC電池，吸引大量玩家投入到技術研發(fā)頭部企業(yè)堅定看好BC電池，加速產業(yè)化布局。光伏行業(yè)中頭部企業(yè)對行業(yè)發(fā)展方向的影響是巨大的，其邏輯在于，當一個新的電池技術出現(xiàn)時，總會面臨著工藝復雜、成本過高的產業(yè)化問題，這些產業(yè)化的問題只有在不斷的產業(yè)化實踐中才能得到解決。而這些產業(yè)化的實踐往往需要一線大廠的帶領，因為一線大廠有一定的技術、規(guī)模和成本優(yōu)勢，其具備承受產業(yè)化早期問題的能力，而二三線廠商不具備相關能力，沒有技術積累實現(xiàn)技術突破，也無法承擔高成本的壓力。以TOPCon的發(fā)展為例，在晶科布局TOPCon之前就有小企業(yè)開始入局TOPCon，但彼時正值硅片大尺寸化浪潮，大尺寸化帶來的產能提升和成本下降拖延了晶科等一線大廠對新技術的布局進度，導致TOPCon電池產業(yè)化進程被延遲，等晶科開始布局TOPCon之后，才有大量玩家投入到TOPCon的產業(yè)化實踐中。2023年隆基綠能半年度業(yè)績說明會上，董事長鐘寶申表示:“未來5-6年，BC類電池將會是主流”，行業(yè)頭部企業(yè)的公開表態(tài)吸引了大量玩家對BC電池的關注，推動更多企業(yè)投入到對BC電池的研發(fā)和制造中，這些產業(yè)化的實踐活動會加速解決BC電池產業(yè)化的難題。4.重點公司分析4.1隆基綠能：光伏行業(yè)頭部企業(yè)，BC電池的領導者隆基綠能業(yè)務涵蓋光伏全產業(yè)鏈，盈利能力不斷增強。隆基綠能是頭部光伏一體化企業(yè)，專注于為全球客戶提供高效單晶硅太陽能發(fā)電解決方案。公司業(yè)務涵蓋單晶硅棒、硅片、電池和組件的研發(fā)、生產制造和銷售，提供電站的開發(fā)和系統(tǒng)解決方案。2018-2022年受益于光伏需求爆發(fā)，公司4年間營業(yè)收入CAGR55.63%，2023年前三季度實現(xiàn)營收941億元，同比增長8.55%，實現(xiàn)利潤116.48億元，同比增長6.4%。分產品來看，太陽能組件、硅片和硅棒貢獻絕大部分收入。馬太效應強化，頭部企業(yè)強者恒強。目前雖然光伏行業(yè)尚處于產能過剩的下行周期，但在政策和產業(yè)經濟性選擇的推動下，我們認為低端產能將逐漸被出清，市場集中度逐漸增加。在強者更強的背景下，企業(yè)要有足夠的能力才能撐過“退潮期”，而隆基三大優(yōu)勢將持續(xù)鞏固其頭部企業(yè)地位：優(yōu)勢一：新型電池布局全面，生產技術領先同行。隨著PERC電池量產效率逼近極限，新型N型電池滲透率不斷提高，未來將逐漸占據(jù)光伏市場，在電池片處于技術迭代的背景下，企業(yè)的技術儲備是競爭的核心要素。2022年，隆基HJT實驗室效率26.81%打破世界記錄；BC電池方面，隆基推出的HPBC是國內最早推出的XBC產品之一，Hi-Mo6量產效率達到25.1%，升級版Hi-Mo6Pro量產效率將達到25.3%，公司技術積累深厚。優(yōu)勢二：全球化品牌優(yōu)勢顯著。光伏產業(yè)鏈的終端是地面電站，每個電站的投資成本都是巨大，而每個電站項目需要維持25-30年的運行時間，因此對于電站企業(yè)而言，上游的組件必須要選擇非?？煽康钠髽I(yè)，因此會很看重企業(yè)的品牌力，隆基作為行業(yè)頭部企業(yè)，有著很強的品牌效應。根據(jù)PVBL，隆基綠能在2022年全球光伏品牌100強榜單中以組件974.08分/綜合956.1分摘得雙冠，品牌力優(yōu)勢顯著。優(yōu)勢三：一體化布局，成本優(yōu)勢顯著。光伏電池片由于極易受到外界環(huán)境損壞，需要在生產完電池片后盡快封裝成組件，因此電池片廠商會受到組件廠商較多影響，而電池片-組件一體化則可以避免受制于人，同時，隆基在上游硅片環(huán)節(jié)也有較大市場份額，通過全產業(yè)鏈布局形成上下游聯(lián)動，可以降低中間環(huán)節(jié)的成本，形成一體化優(yōu)勢，在光伏行業(yè)競爭日趨激烈的情況下憑借成本優(yōu)勢有望占據(jù)更多市場份額。4.2愛旭股份：押注ABC電池，將受益于BC行業(yè)發(fā)展專注電池片環(huán)節(jié)，已成BC電池領先企業(yè)。愛旭股份是全球主要的光伏電池片提供商，主要從事高效太陽能電池的研發(fā)、生產和銷售，為客戶提供組件及整體解決方案。2019-2022年營收穩(wěn)步上升，3年間CAGR79.46%，2023年前三季度實現(xiàn)營收226.17億元，同比下降12.43%，主要原因系珠海10GWABC電池及配套組件項目尚未實現(xiàn)盈利，目前6.5GW電池片產能已經建設完成，預計年底將完成額外3.5GW電池片及10GW配套組件產能。利潤方面，公司利潤受行業(yè)周期、疫情影響而波動，2023年前三季度實現(xiàn)凈利潤18.87億元，同比增長35.73%。公司盈利能力經過21年調整后逐步回升，2023年前三季度毛利率為19.72%，利潤率為8.34%，未來隨著產品降本，期間費用管控能力的加強和BC電池市場份額的提升公司盈利能力將持續(xù)增加。全力押注BC電池，打造差異化產品。目前TOPCon已經開始大規(guī)模量產，市場份額逐漸提升，但伴隨著多玩家大規(guī)模量產帶來的問題是TOPCon收益的下降，根據(jù)隆基綠能公司公告，TOPCon逐漸成為標準化產品，盈利能力持續(xù)惡化。愛旭押注ABC電池打開了差異化的市場，與TOPCon相比，ABC電池具有更高的轉換效率，根據(jù)愛旭公司公告，ABC電池平均量產效率已經達到26.5%，處于行業(yè)領先水平。愛旭推出的“黑洞”系列產品外表更為美觀，適合于分布式戶用場景，未來隨著分布式及BIPV市場規(guī)模的不斷擴大，公司將成為核心受益者。4.3帝爾激光：光伏激光領軍者，N型時代凸顯技術紅利光伏激光領軍者，技術覆蓋廣泛。帝爾激光是全球光伏激光設備領先企業(yè)，實現(xiàn)N型電池路線全覆蓋，并拓展半導體、消費電子等行業(yè)。公司產品包括激光消融、激光SE、激光轉印、LID激光修復等，可為客戶提供定制化產品服務。公司營收持續(xù)增長，受益于下游光伏行業(yè)景氣度持續(xù)增加，2019-2022年間營收CAGR23.67%，2023年前三季度實現(xiàn)營收11.52億元，同比增長9.4%，實現(xiàn)利潤3.39億元，同比增長0.93%。公司業(yè)務盈利能力強，毛利率常年維持在45%以上，凈利率維持在30%以上。N型電池片需求旺盛，帝爾將憑借技術優(yōu)勢搶占更多市場份額。隨著N型電池片市場占比逐漸增加，光伏行業(yè)對激光設備的需求也在不斷增加，帝爾激光作為光伏激光設備行業(yè)頭部企業(yè)，具備多重技術優(yōu)勢，公司的激光消融和SE設備可以幫助提高電池轉換效率，將逐漸成為TOPCon標配產品，LID激光修復設備可提高HJT轉換效率，