深度！光伏制造设备行业发展概况趋势及市场容量

1、行业介绍

光伏制造设备行业在光伏产业链中起着重要的支撑作用，较大程度上决定了光伏电池生产工艺的技术水平及生产成本。光伏设备主要包括硅料生产设备、硅片生产设备、光伏电池和组件生产设备以及光伏系统支持部件生产设备等。

①光伏及光伏设备产业链

光伏是指光生伏特效应，即当受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势和电流的一种效应。光伏发电是根据光伏电池半导体材料P-N结的光生伏特效应原理，将太阳光能直接转化为电能。在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，两种半导体的交界面附近的区域即为P-N结。

光伏产业链包括多晶硅料、硅棒硅锭、硅片、电池、组件、逆变器和发电系统（终端应用）等多个环节。通常而言，上游主要指多晶硅料的生产，中游主要包括硅料硅片设备、电池设备、组件设备的生产等光伏电池制造流程，下游主要指集中式或分布式光伏电站等光伏发电系统建造与运营。

光伏设备产业主要应用于光伏产业链中游，即光伏电池制造流程。光伏设备产业上游为钢材、铝材、电缆等，下游主要包括硅片/硅棒生产、光伏电池生产、光伏组件生产及光伏发电项目实施。

光伏设备主要包括硅料硅片设备、电池设备、组件设备三大领域。硅片设备主要包括单晶硅生长炉、多晶硅铸锭炉、裁断机、开方机、切片机、磨床机、倒角机等；电池设备主要包括清洗机、PECVD、ALD、扩散炉、丝网印刷设备、刻蚀机等；组件设备主要包括分选机、层压机、光焊机、测试仪、装框机等。

光伏下游产品的技术迭代趋势带动光伏设备的技术迭代，下游需求量的增加直接带动设备需求的增加。目前以电池技术迭代为较强趋势。

②太阳能电池的分类和技术路线

在“十四五”规划对可再生能源发电量增量要求的背景下，光伏发电加速布局，带动光伏电池行业的需求快速扩张。光伏发电的基本原理是利用半导体界面光生伏特效应，将太阳能通过太阳能电池直接转变为电能，通过并网逆变器转化为交流电，再通过变压器升压后输送到电网中。

光伏发电的关键元件是太阳能电池片，主要包括晶硅电池、薄膜电池和新型电池三大类。从市场应用角度来看，晶硅电池技术最为成熟，目前处于主导地位。晶硅电池技术根据硅片掺杂元素的差异分为掺硼的P型电池和掺磷的N型电池，当前光伏行业主流技术路线为P型PERC电池，但是由于PERC电池理论转换效率极限为24.50%，现有技术的转换效率已接近极限，较难再有大幅度提升，理论转换效率更高的N型电池逐渐受到更多关注。

目前N型电池呈现TOPCon、HJT和XBC三种主要技术路线。TOPCon及HJT电池都通过采用新的钝化接触结构来提高钝化效果，XBC则是指交指式背接触电池技术（IBC）与其他新型电池技术相结合形成新的电池结构，其具备高短路电流的特点以及其他电池技术的优势，因此能获得更高的电池效率。当前主流PERC电池技术和率先落地量产的N型TOPCon、HJT以及XBC技术路线的对比情况如下所示：   

项目		PERC	TOPCon	HJT	XBC
理论技术	基本原理	在电池片背面形成钝化层作为背反射膜，增加长波光的吸收，同时增大P-N节间的电势差，降低少子复合，提高效率	在电池背面制备一层超薄氧化硅然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。该钝化结构减少了因载流子复合产生的电能损耗，提升了光电转换效率	在电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出现能更好地实现钝化效果，拥有更高的光电转换效率	电池正面的电极栅线全部转移到电池背面，通过减少栅线对阳光的遮挡来提高转换效率
实验室效率	24.06%	26.00%	26.81%	不同电池技术结合下效率不同，高于PERC实验室效率
量产特点	技术难度	容易	难度高	难度很高	难度很高
工艺成熟度	可量产	可量产但具备一定难度	可量产但难度较高	可量产但难度较高
工艺步骤	10	13-14	4（子工序更为复杂）	10-13
量产效率	0.232	0.245	0.246	0.245
优势	技术工艺成熟，制造成本较低，产品性价比最高	1、理论效率高，参数性能优，具备高双面率、低衰减率、低温度系数等多重优势；2、TOPCon与PERC产线兼容性强，且PERC生产工艺可适用于TOPCon路线；3、降本路径清晰，可围绕硅片减薄、银浆耗量、设备投资、提升效率等方面进行；4、可与IBC电池结合成为TBC电池，能对IBC电池背面进行优化，使其具有更低的复合，更好的接触和转化效率	1、理论效率高具备良率高、双面率高、温度系数低等多重优势；2、HJT的核心工艺流程短，有助于提升生产良品率，降低人工、运维等成本；3、降本路径清晰，可围绕硅片减薄、银浆耗量、设备投资、提升效率等方面进行；4、可与IBC电池结合成为HBC电池，可以同时发挥IBC电池完全利用正面光线和HJT电池高开路电压的优势	1、理论效率高，参数性能优，具备温度系数低、弱光响应高、可靠性高等多重优势；2、XBC兼容部分PERC产线，可在PERC产线基础上升级改造；3、XBC电池外表更加美观，适用于光伏建筑一体化等场景；4、XBC为平台型技术，可与P型/N型电池技术叠加实现提效降本，与TOPCon电池结合成为TBC电池，与HJT电池结合成为HBC电池
劣势	效率进一步提升空间有限	工艺流程长，影响其良品率及运营维护成本，车间占用面积大	设备投资较大，与PERC不兼容，生产技术及工艺需进一步开发	1、对基体材料、前表面的钝化要求较高；2、工艺流程长、结构难度更大，设备复杂，投资成本高

如上表所示，因TOPCon、HJT、XBC技术路线相较于PERC具有更高的转换效率，已成为下一代电池的路线选择。

2、行业发展概况

目前，PERC电池产业化已较成熟。2022年，新投产的量产产线仍以PERC电池产线为主，但下半年部分N型电池片产能陆续释放，PERC电池片市场占比下降至88%,N型电池片占比合计达到约9.1%，其中N型TOPCon电池片市场占比约8.3%,HJT电池片市场占比约0.6%,XBC电池片市场占比约0.2%。

除了N型电池的发展替代，薄膜电池中钙钛矿电池凭借其高光吸收系数、高缺陷容忍度、带隙可调、制备工艺多样、具有透光性可做叠层等优势，亦获得较高的市场认可度。   

3、行业市场容量及行业发展趋势

①行业市场容量

世界各国积极推动能源转型，可再生能源发电大有可为。根据IRENA发布的《WorldEnergy Transitions Outlook 2022》，预计光伏发电量占全球总发电量比例将持续提升，有望在2030年、2050年分别达到19%、29%；

在此背景下，光伏装机量将节节攀升，预计2030年、2050年光伏装机量有望分别超过5,200GW、14,000GW。中国光伏行业协会预计，2023年全球光伏新增装机量将达到280GW至330GW。

随着光伏电站建设加速及光伏电站规模不断扩大，国内光伏市场需求迅速增长。根据国家能源局的数据，截至2022年年末，我国累计太阳能发电装机容量约390GW，光伏新增装机87.41GW，同比增长59.3%，再创新高，成为新增装机规模最大、增速最快的发电类型；

其中，集中式光伏新增36.3GW，同比增长41.8%；分布式光伏新增51.1GW，同比增长74.5%。在需求高涨的背景下，多家国内光伏企业加速扩产。

根据公告信息，隆基绿能拟投资建设年产100GW单晶硅片项目及年产50GW单晶电池项目，预计项目总投资达452亿元；晶澳科技拟在鄂尔多斯市建设光伏全产业链低碳产业园项目，总投资约400亿元。

②行业发展趋势

A.N型电池有望成为光伏电池主流技术，带动相关设备行业发展

在“降本增效”的发展规律驱动下，光伏电池对于转换率和制造成本提出更高的要求。目前，PERC电池产业化已较成熟，但市场PERC电池平均量产转化效率约23.50%,

已逼近24.50%的理论效率极限。相比之下，N型电池的电学效能更优，且具有高效率、投资成本不断降低的优势。现阶段，目前有望大规模应用的N型电池技术路线主要有TOPCon和HJT两种。

其中，TOPCon电池是在N型电池工艺的基础上研发出的隧穿氧化层钝化接触技术，该技术的理论转换效率可达到28.70%，高于PERC电池的24.50%。而且TOPCon电池与PERC电池均为高温工艺，二者技术和产线设备兼容性较高，TOPCon电池产线可以从PERC产线改造升级，投资成本较低。

但该技术路线仍然存在双面率较低、生产难度较高等工艺难点。N型电池的另一主要技术HJT也被称为异质结电池，该技术通过N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用提高电池的转换效率，目前量产效率普遍在24.00%以上，未来通过与钙钛矿等技术叠加有望提升至30%以上，并且HJT电池工艺流程短、发电量、衰减率等各项参数均较优。

但该技术路线设备价格较高，不能在PERC产线的基础上延伸，投资成本较高，且生产电池所需的低温银浆及靶材等辅材价格较高，仍然存在较多工艺难点。

根据中国光伏行业协会统计，2021年N型电池目前市场占比仅为3%,2022年N型电池市场占比已提升至9.1%，未来随着生产成本降低及良率提升，N型电池有望成为光伏电池的主流。

B.海外市场需求增加，成为新的增量    

全球对于可再生能源的重视逐步加强，光伏应用作为可再生能源的一大重要板块，受到更大的重视。在此背景下，美国、印度等均加强光伏制造本土化，欧洲为摆脱传统能源进口依赖亦加强可再生能源布局，驱动海外本土订单增长。

来源：正点光伏

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