光伏異質結電池專題報告：開啟光伏新一輪技術革命

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HJT 是電池片環節的平臺級技術

高轉換效率得益於電池材料和結構

異質結電池與同質結電池的差異：

廣義而言，p-n結由兩種不同型別的半導體材料組成的太陽能電池 均可稱為異質結太陽能電池，與之相對的是同質結電池，即 p-n結由同種半導體材料組成。目前實際 商業應用的晶矽太陽能電池基本均為同質結電池（p-n結由晶體矽材料形成），而產業中一般所提到 的異質結電池則是指 p-n結由非晶矽和晶體矽兩種材料形成的電池，其中含本徵非晶矽薄膜的異質結 電池（Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer，HIT/HJT，下稱“HJT電池”或“異質結電池”）轉換效率 較為優秀，受到的關注度相對較高，與大規模產業化的距離亦相對更近。

鈍化是提高光伏電池轉換效率的重要途徑：

一般而言，提升光伏電池片光電轉換效率的核心是降低 光電轉換過程中的能量損失，主要是光損失與電損失。其中降低電損失的主要方法包括選擇高品質 矽片、提高 p-n結質量、提高少數載流子壽命、降低材料體電阻等。在提高少數載流子壽命這一途徑 中，透過改善晶面缺陷來降低襯底矽片表面的複合速率（即鈍化接觸）是光伏電池提效的重要研究 和產業化方向。

常見電池結構大多受鈍化思路影響：

良好的鈍化接觸可以在最大化降低接觸表面的載流子負荷速率 的同時保持電池較好的電學效能，近年來產業中常見的 PERC電池（背面 Al2O3/SiNx（SiO2）疊層鈍化）、 TOPCon電池（SiO2和多晶/微晶矽層鈍化）、異質結電池（氫化本徵非晶矽鈍化）結構的產生均受鈍 化接觸思路的影響，而異質結電池結構是其中的佼佼者。

異質結電池在 1997年實現量產：

20世紀 80-90年代，日本 Sanyo（目前已被松下收購）首次將本徵非 晶矽薄膜用於非晶矽/晶體矽異質結光伏電池，在 P型非晶矽和 N型單晶矽的 p-n異質結之間插入一 層本徵非晶矽薄膜（i-a-Si：H），有效降低了晶矽/非晶矽異質結表面的複合速率，同時補償了本徵非 晶矽層自身存在的懸掛鍵缺陷，在矽片表面獲得了令人滿意的鈍化效果，以這一結構為基礎的光伏 電池隨後在 1997年實現量產，即光伏異質結（HIT/HJT）電池。

HJT異質結電池的基本結構：

HJT異質結電池以 N型單晶矽片為襯底，在經過清洗制絨的 N型矽片正 面依次沉積厚度為 5-10nm的本徵 a-Si：H薄膜和 P型摻雜 a-Si：H薄膜以形成 p-n異質結，在矽片背面依 次沉積厚度為 5-10nm的本徵 a-Si：H薄膜和 N型摻雜 a-Si：H薄膜形成背表面場，在摻雜 a-Si：H薄膜的兩 側再沉積透明導電氧化物薄膜（TCO），最後透過絲網印刷或電鍍技術在電池兩側的頂層形成金屬 集電極，其結構具有對稱性。

HJT電池轉換效率已在晶矽光伏電池中位居前列：

HJT電池量產之後，日本 Sanyo/松下仍在持續研究 提高其光電轉換效率，近年來 HJT電池轉換效率已在晶矽光伏電池中位居前列。

技術和工藝的延展性拓展提效空間

純異質結電池實驗室轉換效率已超過 25%：

在日本松下/Sanyo之外，目前國內外對異質結電池的研究 已大範圍展開，轉換效率亦逐步攀升。現在在 M2的標準矽片尺寸下，純異質結結構電池的轉換效率 世界紀錄為 25。11%，由我國漢能成都研發中心創造，且此轉換效率是在使用量產裝置和量產工藝的 前提下取得的，具備相當程度的量產可能性。

異質結電池仍有進一步提效空間：

異質結電池轉換效率已位居晶矽電池前列，但其仍有進一步的提 效空間。在不改變其結構的基礎上，可以從提高開路電壓、短路電流、填充因子三方面著手提效。 而異質結電池的內部結構亦具備與其他技術路線或工藝的可疊加性，可在最佳化內部結構的基礎上吸 取其他工藝的優點進一步提高電池轉換效率。

異質結疊加 IBC技術轉換效率突破 26%：

在高效光伏電池領域，IBC（Interdigitated Back Contact，交叉 背接觸）電池在產業中也頗受關注，其結構特點是 p-n結和金屬電極接觸都位於電池背部，電池正面 避免了金屬柵線電極的遮擋，能夠最大限度地利用入射光，減少光學損失。日本松下、Kaneka 等公 司將 IBC電池的結構優點與異質結電池相結合，將 p-n結轉移至背面的同時保留本徵非晶矽的鈍化結 構，稱為 HBC電池，目前已實現實驗室 26。63%的轉換效率。

異質結疊加鈣鈦礦進一步提升效率上限：

在疊加 IBC技術成為 HBC電池的路徑之外，異質結電池同 時也比較適合疊加鈣鈦礦成為疊層/多結電池。疊層技術需要用低溫沉積工藝（PVD/CVD 方式）實現 短波長吸收（鈣鈦礦）和長波長吸收（HJT）的結合，其所應用的 TCO膜層已然在異質結電池中採用， 而在 HJT單結中損失的藍光可被上層鈣鈦礦收集利用。整體而言，HJT與鈣鈦礦在相容性上有著天然 的優勢，目前英國 Oxford PV的疊層電池已獲得了 28%的實驗室轉換效率，後續甚至有望進一步提升 至 30%以上。

異質結電池具備技術路線和工藝方面的延展性：

此外，異質結電池亦有可能吸收其他電池在結構層 面上的優點以提高轉換效率。總而言之，我們認為在技術路線和工藝方面的延展性使得異質結結構 可被視為光伏電池片的平臺級技術，這也是異質結電池具備長期提效空間和發展潛力的重要原因。

多重優勢加持，產業化熱情逐步上升

在最為重要的效率優勢之外，異質結電池同時具備生產流程較短、溫度係數良好、基本無光衰、雙 面率高等多方面優點。

生產流程共 4步主工藝：

從電池結構上看，異質結電池由中心的矽片基底疊加兩側的數層薄膜組成， 其生產過程的核心即為各層薄膜的沉積，整體而言其工藝流程較短，主工藝僅有 4 步。相對於同屬 於 N型電池、但生產工藝需要 10-20步的 IBC和 TOPCon電池，異質結電池較短的工藝流程在一定程 度上降低了工藝控制的複雜程度和產業化的難度。

低溫度係數提高發電穩定性：

光伏電池在發電的過程中由於太陽光的照射和自身電流產生的熱效應， 電池表面溫度會有一定程度的上升。一般情況下當溫度上升時，光伏電池的開路電壓下降、短路電 流上升，且電壓降幅一般大於電流升幅，因此溫度上升一般會導致電池轉換效率下降。目前主流的 單晶 PERC電池的溫度係數一般在-0。4%/℃（即溫度每升高 1℃，發電功率相對於基準功率降低 0。4%） 左右，而異質結電池的溫度係數僅約-0。25%/℃，因此在長時間光照溫度升高的情況下，使用異質結 電池的光伏電站發電量和發電穩定性都更高。

高雙面率提高發電增益：

異質結電池為正反面對稱結構，且背面無金屬背場阻擋光線進入，因此其 天然具備雙面發電能力，且雙面率可超過 90%，可在擴充套件應用範圍（沙地、雪地、水面等）的同時 進一步提升發電量。

基本無光衰且可薄片化：

目前在產的異質結電池基本均為 N型矽片襯底，因此也具備 N型矽片相對 於目前主流 P型矽片的固有優勢，如無光致衰減（LID）和可薄片化（異質結結構本身亦對可薄片化 有所貢獻）。N型矽片摻雜物質為磷，硼含量極低，因此由硼氧對（B-O）導致的光衰（LID）基本可 以忽略，可提升電池片使用壽命和長期發電量。同時，可薄片化意味著同片數的電池對應更少的矽 用量，有助於在矽成本方面形成比較優勢。

多方面優勢帶動產業化熱情

：出於異質結電池在上述多方面存在的優勢，在異質結電池結構專利過 期後，世界範圍內異質結電池的產業化開始萌芽，國內亦有企業和科研院所進行研發和生產。近兩 年隨著試驗產品轉換效率逐步提升以及製造裝置的成本下降取得一定進展，產業內對異質結電池產 線的投資熱情逐步提高，目前全球範圍內已有約 5GW量產與試驗產能。

HJT元件將應用於領跑者專案：

近日東方日升宣佈公司成功中標吉林白城光伏（100MW）領跑者獎勵 1號專案，將為專案提供約 25MW異質結元件，意味著 HJT技術開始在國內成規模投入實際應用。

高轉換效率與強發電能力支撐 HJT 元件溢價

考慮到衡量技術路線價效比的最終落腳點在光伏電站的收益水平，我們從光伏電站 IRR 和度電成本 的角度對異質結電池在元件端可具備的合理溢價水平進行了測算。整體測算考慮國內 II 類弱資源區 和 III類資源區的光照條件，在平價無補貼條件下進行，上網電價取 0。39元/kWh（含稅）。

轉換效率溢價來自於發電功率提升和電站成本攤薄

在給定電站規模的情況下，電池轉換效率對元件功率的提升可攤薄電站建設的面積相關成本。在單 晶 PERC電池轉換效率 22。5%（目前領先的量產效率）、元件價格 1。7元/W（含稅）、電站規模一定 的條件下，測算在不同發電增益水平（扣除衰減因素）下元件合理溢價與異質結和 PERC 電池的轉 換效率之差的關係，可以得到異質結電池轉換效率由 22。5%提升至 25。5%（轉換效率之差由 0%提升至 3%）時，異質結元件可獲取的合理溢價大約提高 0。16-0。17元/W，可以認為轉換效率每提升 1個百分 點，異質結元件合理溢價增加 0。05-0。06元/W。其中，在 4%的發電增益水平下，異質結元件的合理溢 價為 0。220-0。387元/W。考慮異質結目前約 23。5%的量產電池效率（取新加坡 REC量產效率），異質結 元件的合理溢價約為 0。280元/W。

如考慮單晶 PERC電池進一步提效，在 PERC轉換效率 23%，元件價格 1。7元/W（含稅）的條件下， 溢價曲線整體有所下移，但趨勢保持不變，異質結電池轉換效率由 22。5%提升至 25。5%（轉換效率之 差由-0。5%提升至 2。5%）時，異質結元件可獲取的合理溢價仍大約提高 0。16-0。17元/W，可以認為轉換 效率每提升 1個百分點，異質結元件合理溢價增加 0。05-0。06元/W。在 4%的發電增益水平下，異質結 元件的合理溢價為 0。186-0。353元/W。考慮異質結目前約 23。5%的量產電池效率，異質結元件的合理溢 價約為 0。246元/W，相比 PERC電池 22。5%效率下的結果均略有收窄。

單晶 PERC電池降價的情況與效率提升的情況類似，在 PERC轉換效率 22。5%，元件價格 1。5元/W（含 稅）的條件下，溢價曲線整體下移，幅度小於提效情景，但趨勢保持不變，異質結電池轉換效率由 22。5%提升至 25。5%（轉換效率之差由 0%提升至 3%）時，異質結元件可獲取的合理溢價大約提高 0。16-0。17元/W，可以認為轉換效率每提升 1個百分點，異質結元件合理溢價增加 0。05-0。06元/W。在 4% 的發電增益水平下，異質結元件的合理溢價為 0。201-0。369元/W。考慮異質結目前約 23。5%的量產電池 效率，異質結元件的合理溢價約為 0。262元/W，相比 PERC元件 1。7元/W下的結果亦有下降。

如考慮屋頂分散式光伏的典型情況，即專案經濟性測算時的約束條件非裝機容量而是屋頂面積，異 質結元件高轉換效率帶來的高發電功率優勢將更為明顯地體現出來。對比同面積（屋頂分散式）與 同容量（地面電站）兩種情景下異質結元件合理溢價與電池轉換效率的關係，可以得到在無其他發 電增益的情況下，異質結元件溢價在同容量情景下的變化範圍為 0。082-0。250元/W，幅度約 0。17元/W， 而在同面積情景下的變化範圍為 0。082-0。539元/W，幅度約 0。46元/W；元件溢價對轉換效率的敏感性， 同面積情景明顯高於同容量情景。由此可以判斷，在一般情況下，相對於地面電站，屋頂分散式光 伏使用異質結電池更為划算，異質結電池對單晶 PERC的價效比優勢或先出現於屋頂分散式。

抗衰減效能可支撐約 0.08 元/W 溢價

對於初始投資遠大於運營成本的光伏電站而言，投資收益率對於電站發電量的敏感性相對較高，光 伏電池和元件的抗衰減效能可在相當程度上影響電站整體的投資收益率。在目前最領先的單晶 PERC 電池轉換效率 22。5%、元件價格 1。7元/W（含稅）的條件下，我們測算得出在異質結電池轉換效率等 同於 PERC電池、除衰減效能區別之外不存在其他發電增益的情況下，異質結元件仍具備約 0。082元 /W的溢價空間。而當考慮 PERC電池提效至 23%或降價至 1。5元/W的情況時，抗衰減效能帶來的元件 溢價空間仍有至少接近 0。05元/W的水平，可以認為異質結電池優秀的抗衰減特性是支撐元件溢價的 重要因素。

發電增益對溢價空間亦有貢獻

與抗衰減效能對溢價空間的提升類似，異質結電池由低溫度係數、雙面發電等方面的優勢帶來的發 電增益也在一定程度上支撐起了異質結元件的溢價空間。在單晶 PERC電池轉換效率 22。5%、元件價 格 1。7元/W（含稅）、電站規模一定的條件下，測算在不同轉換效率下元件合理溢價與異質結元件發 電增益（扣除衰減因素）的關係，可以得到異質結電池發電增益由 0%提升至 8%時，異質結元件可 獲取的合理溢價大約提高 0。274元/W，可以認為發電增益每提升 1個百分點，異質結元件合理溢價增 加 0。034元/W。在 4%的發電增益水平下，考慮異質結目前約 23。5%的量產電池效率，異質結元件的合 理溢價約為 0。280元/W。

如考慮單晶 PERC電池進一步提效，在 PERC轉換效率 23%，元件價格 1。7元/W（含稅）的條件下， 與轉換效率的測算情況類似，發電增益對應的溢價空間整體有所下移，但趨勢保持不變，發電增益 由 0%提升至 8%時，異質結元件可獲取的合理溢價大約提高 0。271元/W，可以認為發電增益每提升 1 個百分點，異質結元件合理溢價增加約 0。034元/W。在 4%的發電增益水平下，考慮異質結目前約 23。5% 的量產電池效率，異質結元件的合理溢價約為 0。246元/W，相比 PERC電池 22。5%效率下的結果略有 降低。

同樣，單晶 PERC電池降價的情況與提效的情況類似，在 PERC轉換效率 22。5%，元件價格 1。5元/W （含稅）的條件下，溢價空間整體下移，同時趨勢保持不變，發電增益由 0%提升至 8%時，異質結 元件可獲取的合理溢價大約提高 0。25-0。26 元/W，可以認為發電增益每提升 1 個百分點，異質結元件 合理溢價增加約 0。031-0。033元/W。在 4%的發電增益水平下，考慮異質結目前約 23。5%的量產電池效 率，異質結元件的合理溢價約為 0。262元/W，相比 PERC元件 1。7元/W下的結果亦有下降。

對比同面積（屋頂分散式）與同容量（地面電站）兩種情景下異質結元件合理溢價與電池發電增益 的關係，可以得到在相同轉換效率的前提下，異質結元件在同面積情景下的溢價相較於在同容量情 景下略高，且溢價差隨著發電增益的提高而有所拉大。

小結：HJT 元件當前溢價空間可觀

綜合測算結果和產業實際，在異質結電池目前 23。5%左右的量產轉換效率和單晶 PERC電池 22。5%的 轉換效率及價格水平下，從光伏電站收益的角度來看，我們認為異質結電池在元件端可享有約 0。25-0。39元/W的溢價空間，其中轉換效率提升帶來的溢價空間約 0。13-0。15元/W（同面積）或 0。05-0。06 元/W（同容量），抗衰減能力提供約 0。08元/W溢價，而低溫度係數、高雙面率等創造出的發電增益 對應約 0。12-0。14 元/W（同面積）或 0。13-0。16 元/W（同容量）溢價。在此溢價空間下，相同建設條件 的光伏電站應用異質結元件和單晶 PERC元件所獲得的投資收益率基本處於同一水平。

考慮異質結電池的發電增益基本由優良的溫度係數、高雙面率等優點產生，我們判斷在高溫、沙地、 雪地等環境中，異質結電池相對於單晶 PERC 電池的發電量優勢更為明顯，在價效比方面的優勢亦 有望較先顯現。

元件溢價構建 HJT 電池非矽成本空間

異質結電池能否大規模產業化的關鍵因素在於其在電站端應用時的價效比能否接近現有主流技術路 線，由上文光伏電站經濟性的測算可以得出異質結元件當前可享有約 0。25-0。39元/W的溢價空間。這 一溢價空間意味著異質結電池的成本在一定程度上高於主流單晶 PERC 電池是合理的，如異質結電 池的成本可以低於合理溢價所對應的合理成本，則可認為異質結電池在價效比方面具備優勢。

高功率有助於攤薄元件封裝成本

光伏元件封裝成本主要由折舊、材料、人工及其他成本組成，其中材料包括邊框、玻璃、背板、EVA 膠膜、焊帶、接線盒等。異質結元件在外形與使用的材料種類上與單晶 PERC 元件基本一致，但生 產裝置投資略高，同時其較高轉換效率帶來的同面積下更高的發電功率可攤薄部分的材料成本。我 們對典型情況下異質結元件與單晶 PERC元件的封裝成本進行了比較，其中異質結為雙面雙玻元件， 標定功率 335W；單晶 PERC 為單面元件，標定功率 320W。結果顯示異質結元件封裝成本相較單晶 PERC略低約 0。01元/W；如單晶 PERC採用雙面雙玻元件，異質結成本優勢將拉大至 0。025-0。03元/W。

矽片成本有望受益於薄片化

與主流單晶 PERC電池不同的是，異質結電池在材料上以 N型矽片為基底。N型矽片在電學效能上較 P 型矽片更為優越，但也因為對矽料純度要求提高且生產成本相對較高等原因，目前市場價格相對 於 P 型矽片存在 8%-10%的小幅度溢價，但同時異質結電池單片功率提升（23。5%轉換效率對應約 5。74W，單晶 PERC單片功率約 5。5W）對此溢價有攤薄效果，攤薄後單位溢價約 0。02元/W。此外，目 前行業主流單晶矽片厚度為 180μm，N型與 P型矽片厚度亦基本一致。但 N型矽片具備更高的減薄潛 力，異質結電池已有 100μm 以下厚度的試驗產品，轉換效率超過 24。5%。預計隨著矽片薄片化趨勢的 持續，異質結電池矽片成本有望得到進一步降低，並取得相對於 P型電池的比較優勢。

當前元件溢價可允許 HJT 非矽成本高出 0.18-0.27 元/W

除元件封裝成本與矽片成本之外，電池片與元件環節的毛利潤水平也與異質結電池可獲取的合理非 矽成本緊密相關。

從市場情況來看，2019 年三季度由於國內光伏需求啟動晚於預期加之新產能投放較快，單晶 PERC 電池經歷了一波較大幅度的價格調整，價格由 1。2元/W附近下滑至約 0。9元/W，後續在 2019年四季度 略有回升。在 0。9元/W附近的價格水平下，行業頭部企業毛利潤空間基本位於 0。1-0。15元/W區間。我 們考慮目前異質結電池生產線約 7億元/GW的初始投資水平，按產能投資回收期 4-5年計算，測算得 到異質結電池應具備約 0。15-0。2元/W的毛利潤水平。

與電池環節類似，單晶元件價格在 2019年三季度亦有下滑，但幅度略小，近期價格下降速度趨緩， 基本位於 1。7 元/W 附近；而由於玻璃等輔材價格較堅挺甚至有所上漲，元件環節的成本端同樣有所 承壓，目前一線元件企業整體毛利潤水平預計位於 0。15元/W左右。考慮異質結元件在發電增益等方 面的優勢，我們認為異質結元件可具備約 0。18-0。2元/W的毛利潤空間。

結合上述對各項成本與利潤差的測算和預計，我們對異質結電池在當前情景和遠期情景下的非矽成 本空間進行了測算。其中當前情景單晶 PERC轉換效率 22。5%、異質結電池轉換效率 23。5%，遠期情 景單晶 PERC轉換效率 23。5%、異質結電池轉換效率 25%。測算得到在當前情景下，異質結元件溢價 可以允許異質結電池非矽成本高於單晶 PERC 電池 0。18-0。27 元/W，對應異質結電池非矽成本約 0。41-0。50 元/W；遠期情景下異質結電池非矽成本可高出 0。24-0。34 元/W，對應異質結電池非矽成本約 0。39-0。49元/W。

在上述假設前提下，由非矽成本測算結果，我們預判異質結電池非矽成本的臨界範圍約在 0。4-0。5 元 /W；如果異質結電池非矽成本達到臨界範圍，異質結電池相對於目前主流單晶 PERC 電池的價效比 優勢有望逐步顯現，從而有望實現對於單晶 PERC的替代。

我們預計，目前異質結電池非矽成本水平大致位於 0。6-0。7元/W區間，相對於 0。4-0。5元/W的目標仍有 一定幅度的差距。就非矽成本的組成而言，異質結電池在低溫銀漿、裝置折舊、靶材耗用等方面均 有較大的降本潛力。此外，MBB 多主柵等工藝改進亦有望在降低輔材消耗的同時提升異質結電池的 轉換效率。我們預計當異質結電池突破價效比臨界點後，異質結電池的替代有望快速推進，行業產 能或複製近年單晶 PERC的擴張程序。

投資建議

HJT 電池相對於現有主流光伏電池具備轉換效率空間、生產流程、發電能力等多方面的固有優勢， 目前產業投資熱情正逐步提升。我們測算 HJT電池在元件端具備 0。25-0。39元/W的合理溢價空間，對 應可允許 0。41-0。50元/W的非矽成本，即 HJT電池非矽成本的臨界範圍位於約 0。4-0。5元/W，當 HJT電 池非矽成本下降至臨界範圍時，其相對於目前主流單晶 PERC 電池的價效比優勢有望逐步顯現，從 而有望實現對主流路線的替代，行業產能或複製單晶 PERC路線的擴張程序。

目前 HJT 電池製造裝置國產化持續推進，相關企業或享受較高的訂單彈性，推薦邁為股份、捷佳偉 創，建議關注金辰股份；電池片製造方面佈局較早的企業或優先受益於技術迭代初期的超額收益， 推薦東方日升、通威股份、山煤國際。

（報告來源：中銀國際證券）

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