光伏设备各细分领域技术革新与降本路径(硅片、电池片、HIT)
太阳能光伏技术的成本降低途径
太阳能光伏技术的成本降低途径随着全球环境意识的增强和可再生能源需求的加大，太阳能光伏技术作为一种清洁、可持续的能源解决方案，备受瞩目。
然而，目前太阳能光伏技术的成本仍然较高，限制了其在商业化和大规模应用方面的发展。
本文将探讨太阳能光伏技术成本降低的几种途径，并介绍一些创新技术和策略。
一、材料成本降低太阳能光伏系统的核心是太阳能电池板，在这方面实现成本降低是关键。
目前，太阳能电池板主要采用的是多晶硅材料，其成本较高。
为了降低成本，可以探索使用其他材料，如薄膜太阳能电池板。
薄膜太阳能电池板使用较少的硅材料, 并且可以进行大规模生产, 能够降低制造成本。
此外，还可以通过改进生产工艺、提高材料利用率等方式进一步降低成本。
二、技术创新与工艺改进技术创新和工艺改进是实现太阳能光伏技术成本降低的重要途径。
目前，太阳能光伏技术正朝着高效转换、稳定性、耐久性和成本效益方面不断进步。
其中一种创新技术是针对太阳能电池板的高效转换，提高光电转换效率，使得单位面积能够发电的能量更多。
此外，还可以改进电池组件的制造工艺，确保其性能稳定、寿命长。
同时，通过降低制造过程中的能耗和废弃物产生量，还可以进一步降低成本。
三、规模效应带来的成本降低太阳能光伏技术的成本还可以通过规模效应而降低。
随着太阳能光伏技术的发展和应用规模的扩大，光伏组件的生产量会逐渐增加，从而降低了生产成本。
此外，在组件制造和安装方面，也可以通过提高生产效率和降低人工成本来降低总体成本。
因此，大规模应用的推进对于降低太阳能光伏技术成本至关重要。
四、政策支持和市场竞争政策支持和市场竞争是推动太阳能光伏技术成本降低的两个重要因素。
政府可以制定相应的政策，如税收优惠、补贴和减少市场准入门槛，来鼓励太阳能光伏技术的发展与应用。
同时，市场竞争也会推动技术创新和成本降低。
在竞争激烈的市场环境下，光伏企业不断努力提高产品质量和性价比，进一步降低成本，以获取竞争优势。
总结起来，太阳能光伏技术的成本降低途径包括材料成本降低、技术创新与工艺改进、规模效应及政策支持与市场竞争。
TOPCon电池降本增效路径及借力钙钛矿叠层
光伏电池降本增效是永恒命题图：光伏电池效率进展当前光伏电池的实验室最高效率已达47.1%，工厂最高效率为29.1%，晶硅电池最高效率为26.7%。
根据NREL的数据，当前光伏电池的最高效率是NREL在2020年4月利用六结太阳能电池创造的47.1%。
光伏制造商到达的最高效率是汉能子公司Alta Devices在2018年12月利用砷化镓太阳能电池创造的29.1%。
晶硅电池的最高效率是Kaneka在2017年创造的26.7%。
单结晶硅电池片增效路径明确，着力于降低光学损失、电学损失光伏电池的光电转换效率是指电池的电荷载流子数目与照射在电池表面一定能量的光子数目的比率。
太阳能电池的转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集的限制。
而导致晶体硅太阳能电池转换效率下降的原因主要来自两个方面，光学损失和电学损失。
电学损失中影响电池效率的关键因素是金属-半导体接触复合。
图：普通光伏电池多种损失机制方法原理电池电池背部开孔减小金属与c-Si直接接触的面积PERC、PERL、PERL等新型载流子选择性钝化接触技术实现优异的表面钝化，无需开孔便可分离与输运载流子SHJ、TOPCon等采用交叉指式背接触技术与其他电池结构结合最大限度提高光利用率IBC、HBC等表2：不同电池减小效率损失的原理TOPCon 电池片消除背场表面复合，有效降低复合损失电池片效率损失主要来源于两方面：1）光学损失，长波长的入射光子能量小于材料的禁带宽度，导致入射光直接穿过电池—低能量光子损失；入射光能量远高于材料的禁带宽度，超过可吸收范围的能量无法被利用且会被转化为热能；2）电学损失，电子和空穴穿越P-N 结的复合损失；电子和空穴在电极接触区的复合损失；电子和空穴在衬底内/界面处复合损失；与电极接触时的电阻过大带来的损失。
TOPCon 与普通的N 型电池结构相比，有效降低背场表面复合损失。
图：常规N/P型电池效率损失9%12%背场金属接触电阻体复合前结表面复合前结方阻背场表面复合其他损失7%13%体复合前结表面复合前结金属复合其他损失图：TOPCon 有效降低背场表面复合，有效提升电池效率短期TOPCon 降本增效路径明确，提升空间较大TOPCon 电池的实验室最高效率为晶科能源创造的25.7%。
增效降本：TOPCONHJTBC电池均有突破
01.光伏电池片技术进步的核心是增效降本降本增效是光伏电池技术发展永恒的主旋律，近几十年产业不断探索更高效更具性价比的电池技术，光伏电池历经多次迭代，如今由 P 型 PERC 时代逐步迈向由TOPCon、HJT、IBC电池为代表的N 型新时代发展。
02.N 型电池技术发展迅速，产业化浪潮已至电池片技术快速进步，TOPCON/HJT/BC电池片在今年均有较大突破，行业内主要组件公司均在 2023年大规模向 N 型技术路线转型。
1）TOPCON 率先大规模量产，目前行业内领先企业 TOPCon 电池量产效率已达25.7%，良率超过 98%，技术迭代随着产业化同步进行，量产效率仍有突破空间，提效手段如正背面添加 SE、双面 POLY 等技术也在逐步研发导入中。
TOPCon 电池结构TOPCon电池技术成熟，已具备量产性价比优势：TOPCon 电池具有更优秀的温度系数，衰减率更低，双面率提升至约 85%。
TOPCon 提效路径：•正、背面增加SE技术：SE工艺也称为选择性发射极技术，选择性发射极的应用可以•降低Ag-Al和P ++层的接触电阻，提高电池的开路电压和填充因子。
•细化主栅，减少电池表面遮挡：将主栅细化可减少电池表面遮光面积，降低遮光损失，提高电池的转换效率。
•双面POLY钝化：当前TOPCON电池片主要采用背面隧穿氧化层钝化，后续有望加入正面隧穿氧化钝化，进一步提升电池片转换效率。
2）HJT 产业化进程加速，降本路径清晰，目前领先企业HJT 电池量产效率已达26%，优质产线良率可达 98.5%，HJT理论极限效率可达 27.5%，后续仍有进步空间；另一方面，HJT 电池降本路径清晰，多种降本手段如0BB、银包铜、无铟/低铟靶材技术正在逐步导入，未来放量可期。
HJT 电池具有高对称性、低温工艺、高开路电压、光照特性好、光照稳定性好和双面发电等优点：1.高对称性：标准 HJT 电池是在单晶硅的两面分别沉积本征层、掺杂层、TCO 层和金属电极，这种对称结构可以减少工艺步骤和设备，便于产业化生产。
光伏发电技术创新提高效率降低成本
光伏发电技术创新提高效率降低成本随着对可再生能源需求的增长，光伏发电技术成为了一种重要的能源选择。
然而，目前光伏发电的效率和成本仍面临一些挑战。
为了提高光伏发电的效率并降低成本，创新的技术应运而生。
在本文中，将探讨一些光伏发电技术的创新，以期改善光伏发电行业的发展。
一、光伏电池技术的创新光伏电池是光伏发电系统的核心组件，直接影响着光伏发电的效率。
为了提高光伏电池的效率，研究人员和企业投入了大量的资源和精力。
以下是一些光伏电池技术创新的例子：1. 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是目前使用最广泛的太阳能电池类型之一。
其制造成本相对较低，但效率相对较低。
为了改善多晶硅太阳能电池的效率，研究人员发现通过调整晶粒尺寸和掺杂等方法，可以显著提高电池的效率。
2. 单晶硅太阳能电池相比于多晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池在制造过程中形成了一个单一的大晶粒。
这种结构能够提供更高的电池效率，但制造成本也相应增加。
然而，随着生产技术的改进和材料成本的下降，单晶硅太阳能电池的成本已经逐渐下降，更多的太阳能电站采用该技术来提高光伏发电效率。
3. 薄膜太阳能电池与传统的硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池采用了更薄的材料制成。
这种类型的电池可以使用较少的硅材料，并在制造过程中降低能源和材料的消耗。
薄膜太阳能电池的成本相对较低，但效率相对较低。
然而，通过不断地改进材料和工艺，薄膜太阳能电池的效率也在逐步提高。
二、光伏组件技术的创新除了光伏电池的创新，光伏组件技术也在不断演进以提高光伏发电的效率和降低成本。
1. 改进光伏模块设计光伏模块的设计是提高光伏发电效率的一个重要方面。
创新的光伏模块设计可以有效地提高光的捕捉和能量转换效率。
例如，使用反射材料和光学透镜来增强光的聚集效果，改进电池的光吸收能力。
2. 增强模块耐用性由于光伏组件需要长时间地暴露在自然环境下，其耐久性和稳定性是一个重要的考虑因素。
创新的技术可以提高模块的抗氧化、抗腐蚀和抗损伤能力，进一步保障光伏组件的长期稳定性。
光伏发电技术创新的重点领域有哪些
光伏发电技术创新的重点领域有哪些在全球能源转型的大背景下，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正发挥着越来越重要的作用。
为了进一步提高光伏发电的效率、降低成本、增强稳定性和可靠性，技术创新成为了关键。
那么，光伏发电技术创新的重点领域究竟有哪些呢？首先，高效太阳能电池技术是一个重要的创新方向。
目前，主流的太阳能电池包括晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。
晶体硅太阳能电池的转换效率相对较高，但成本也较高；薄膜太阳能电池成本较低，但转换效率有待提高。
因此，研发更高效率的晶体硅太阳能电池和进一步优化薄膜太阳能电池的性能，成为了技术创新的重点。
在晶体硅太阳能电池方面，PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）技术已经得到了广泛应用，但仍有提升空间。
比如，通过改进电池结构、优化钝化层材料和工艺等手段，可以进一步提高PERC电池的转换效率。
同时，新型的电池结构如TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）和HJT（Heterojunction with Intrinsic Thinlayer）也在不断发展。
TOPCon电池通过在电池背面形成超薄氧化硅和多晶硅钝化接触，能够有效降低载流子复合，提高电池效率。
HJT电池则采用了异质结结构，结合了薄膜电池和晶体硅电池的优点，具有更高的开路电压和转换效率。
薄膜太阳能电池方面，铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）等材料的研究不断深入。
通过改进薄膜沉积工艺、优化材料配比、提高薄膜质量等方法，可以显著提升薄膜太阳能电池的转换效率。
此外，新型的薄膜材料如钙钛矿太阳能电池也备受关注。
钙钛矿材料具有优异的光电性能，其转换效率在短时间内取得了巨大突破，但仍面临稳定性和大面积制备等问题。
解决这些问题将是钙钛矿太阳能电池走向产业化的关键。
其次，光伏组件的封装技术也是技术创新的重点之一。
好的封装技术不仅能够保护电池片免受外界环境的影响，延长组件的使用寿命，还能提高组件的发电效率。
TOPCon电池工艺、降本增效路径及盈利性、企业梳理
图12：普通光伏电池多种损失机制
表2：不同电池减小效率损失的原理
方法
原理
电池
电池背部开孔
减小金属与c-Si直接 接触的面积
PERC、PERL、PERL等
新型载流子选择性钝化 接触技术
实现优异的表面钝化 无需开孔便可分离与 输运载流子
，
SHJ、TOPCon等
采用交叉指式背接触技 最大限度提高光利用 术与其他电池结构结合 率
6
1.2
图5：TOPCon的氧化层、Poly层制备路径可分为LPCVD、PECVD、PVD三种
隧穿氧化层及Pol y膜层制备技术路径： 1）热氧+LPCVD沉积+离子注入/ 磷扩 散； 2）热氧+LPCVD沉积； 3 PEALD氧化+PECVD沉积； 4 PECVD氧化+PECVD沉积； 5 PECVD氧化+PVD多晶。
IBC、HBC等
14
2.1
电池片效率损失主要来源于两方面：1）光学损失，长波长的入射光子能量小于材料的禁带宽度，导致入射光直接穿过电 池—低能量光子损失；入射光能量远高于材料的禁带宽度，超过可吸收范围的能量无法被利用且会被转化为热能；2）电 学损失，电子和空穴穿越P-N结的复合损失；电子和空穴在电极接触区的复合损失；电子和空穴在衬底内/界面处复合损 失；与电极接触时的电阻过大带来的损失。TOPCon与普通的N型电池结构相比，有效降低背场表面复合损失。
氧化、等离子辅助氧化等方法形成。
Poly层能够对超薄氧化层起保护作用，避免其遭到破坏。当前主流的制备方式有LPCVD、PECVD等工艺。此外，还有PEALD、
APCVD及PVD等其他工艺路线并存。
LPCVD：是当前最主流的工艺，其工艺成熟、控制简单，但成膜速率慢。LPCVD工艺的原理是将一种或数种气态物质，在较 低的压力下，用热能激活，使其发生热分解或化学反应，沉积在衬底表面形成所需的薄膜。该路线的工艺成熟、控制简单
光伏电池HJT成本拆解及降本路径分析(2021年)
（四）高效率摊薄终端成本成就 HJT 技术
PERC电池受计数原理限制，双面率提升有瓶颈，背面发电效率难以做到正面的85% 以上，目前为80%-85%之间，而HJT电池本身就是双面发电的电池结构，双面率能做到 95%左右。HJT的发电效率也比PERC高1%-1.5%。因此HJT组件的综合功率可以较PERC 做的更大，而大功率组件可以带来下游电站建设过程中和面积相关的BOS成本（例如 土地、运输、安装、桩基、支架等）的摊薄。根据我们的测算，以182尺寸为例，在目 前的参数下，HJT和PERC的系统成本差异在0.144元/W。根据我们的敏感分析数据，在 PERC电池的效率在23.5%的前提下，当HJT的电池效率达到25.5%，硅片厚度到达150 时，就会比PERC更具经济性。此外，当HJT的电池非硅成本下降到0.27元/W的时候， 也会比PERC更具经济性。由此我们也可以得出结论，HJT的经济性取决于三大要素： 电池效率，电池的非硅成本以及硅片的厚度，其中前两个要素的敏感性较强，是未来 提升HJT经济性的主要方向。
图表15：HJT电池的成本分布
1
靶材成本, 4.34%
其他成本, 11.89%
折旧成本, 12.30%
浆料成本, 24.34%
硅片成本, 47.13%
（一）国产设备性价比高，替代进口大势所趋
现有HJT产线的设备中，丝网印刷的国产化程度比较高，其余三个环节进口设备占 主导。因此在国产化顺利的情况下，PECVD和PVD两个环节的设备投资有望由国产设 备替代，降低成本。
图表17：国内外PVD&RPD设备的参数比较
PVD&RPD 设备制造商
技术参数
冯阿登纳
可以实现在不翻转基片、不破坏真空的条件下双面沉积 TCO 薄膜，设备沉 积腔室设计较为灵活，既可配置平板式或旋转式、单个或双磁控管，又可以
光伏行业降本增效方案
光伏行业降本增效方案光伏行业是可再生能源领域的重要组成部分，其发展对于推动能源转型和减少碳排放具有重要意义。
然而，光伏行业面临着成本高、效率低的挑战。
为了降低光伏行业的成本并提高效率，需要采取一系列有效的措施和方案。
光伏行业可以通过技术创新来降本增效。
传统的硅基光伏技术虽然成熟稳定，但其成本较高。
因此，研发新型光伏材料和技术是降低成本的关键。
例如，研发高效率的薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等新型光伏技术，可以降低光伏系统的制造成本并提高光电转换效率。
光伏行业可以通过规模化生产来降低成本。
大规模生产可以实现光伏组件的批量采购和生产，从而降低材料采购成本和生产成本。
此外，规模化生产还可以提高生产效率，减少人工成本和能源消耗。
因此，光伏企业应该加大规模化生产的力度，提高生产能力，降低成本。
光伏行业可以通过优化制造流程来降低成本。
制造流程的优化可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本。
例如，采用自动化设备和机器人技术可以实现生产线的自动化和智能化，减少人工操作和能源消耗。
此外，优化供应链管理和物流配送也可以降低成本。
光伏行业还可以通过降低组件价格来降低成本。
目前，光伏组件的价格主要受到材料成本和制造成本的影响。
因此，降低光伏组件的价格需要降低材料成本和制造成本。
在材料方面，可以通过开发低成本的光伏材料和替代材料来降低材料成本。
在制造方面，可以通过提高生产效率和降低生产成本来降低制造成本。
政府在政策支持方面也可以发挥重要作用。
政府可以制定鼓励光伏发展的政策，如加大对光伏技术研发的支持，提供财政补贴和税收优惠，降低光伏企业的融资成本等。
光伏行业降本增效是推动可再生能源发展和减少碳排放的重要举措。
通过技术创新、规模化生产、制造流程优化、价格降低和政策支持等措施，可以降低光伏行业的成本并提高效率，推动光伏行业的可持续发展。
光伏行业的降本增效不仅有助于提高光伏系统的竞争力，还为实现清洁能源的普及和可持续发展做出了重要贡献。
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硅片环节：扩产持续兑现，尺寸升级带来新增需求
2019年3月19日，中环股份与呼和浩特市人民政府签署了“中环五期25GW单晶硅项目”合 作协议。项目建成后，公司将有超过50GW的单晶硅片产能。
2019年4月16日，晶科能源与乐山市签约将投资150亿元，在乐山市建设25GW单晶拉棒、 切方项目及相关配套设施。
数据来源：CPIA，SolarPower Europe，东吴证券研究所测算
预计2020-22年全球新增装机量CAGR=18%
新增装机（GW）
YOY
200
190 120%
180
101%
160
92%
165
100%
140 120 100
115 125
80%
5150%0 102
60%
80
77
40%
60 40
段：1981年-2012年：以100mm、125mm为主； 2012年-2018年：以156mm（M0）、156.75mm （M2）为主。2013年底，隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克五个主要厂家牵头统一 了标准M1和M2硅片，这是硅片尺寸发展史上的一大变革；2018 年以来：出现了158.75mm （G1）、161.7mm（M4）、166mm（M6）、210mm（G12）等更大尺寸硅片，这给产业链 的组织管理带来极大的不便，19年G1是主流尺寸，20年M6为主流尺寸，预计到21年将更迭 至18X，未来210将逐渐成为主流。
图表：光伏硅片尺寸发展
资料来源：晶盛机电官网，东吴证券研究所
图表：光伏硅片大尺寸占比逐步提升
100%
0%
90%
80%
70%
60%
50%40%30%源自20%10%0%
2019
156.75mm
20%
10%
20%
50% 60%
2020E
2021E
2022E
158.75mm
160-166mm
3 资料来源：CPIA，东吴证券研究所
上机数控 合计
新增合计 对应设备需求
21
40.2
19.2
数据来源：各公司公告，东吴证券研究所测算
2018
28 23 5 2 6 1 1 0.5 1 1
68.5 28.3
2
2019
45 30 8.4 2 11.5 3.7 2 0.5 1 1 3 1.5 105 37 73
2020E
65 40 14 2 16 3.7 2 0.5 1 1 7 5 157 52 104
50
44.2 45.0
350%
300%
40
34.2
250%
213% 30
204%
30.2
200%
126%
150%
20
15.1
4100%.710.6 43%
10 0.5 2.5 3.5
0%
100%
56%
49%
50%
-17%-32%
11% 5%0% -50%
0
-100%
2010 2012 2014 2016 2018 2020E 2022E
2019年5月7日，上机数控与与包头市人民政府约，在包头装备制造产业园投资建设年产 5GW单晶硅拉晶生产项目。2020年7月6日，上机数控再次公告称，拟投资28亿元在包头市 新建年产8GW单晶硅拉晶生产项目。
下游光伏硅片的新产能周期逻辑不受疫情影响持续兑现，我们认为随着大硅片产业化的加 速推进，下游硅片厂扩产规划有望大幅提升。
27,412
72 6.30 454
0.13 0.22 0.59 0.94 0.19
182
硅片面积(平方毫米） 转换效率 版型
单片瓦数（W/片） 功率（W）
硅料价格（元/kg） 硅成本（元/W)
硅片非硅成本（元/W) 电池非硅成本（元/W) 组件非硅成本（元/W) 总非硅成本（元/W) 一体化企业毛利润，按15% 毛利率测算（元/W）
25,199
72 5.80 417
0.14 0.23 0.60 0.97 0.20
大尺寸平台显著降低LCOE：在大尺寸组件售价更低且系统成本更低，在I类地区光照小时数 1300h 、贷款比例70%，贷款利率5.5%情况下，经测算得166/182/210平台下，度电成本分别相 较158下降1.7%/5.6%/5.4%，进一步推动平价市场爆发。
图表：大尺寸显著降低度电成本
158
166
终端需求：预计未来三年全球装机量CAGR近20%
预计未来三年光伏装机量将快速增长
国内（GW）
2018 44.2
2019 30.2
2020E 45.0
2021E 50.0
2022E 52.5
yoy
-17%
-32%
49%
11%
5%
全球（GW） 102
115
125
165
190
yoy
2%
12%
9%
32%
15%
隆基+中环+晶科+上机启动晶片扩产潮
单晶硅片产能 （单位：GW）
隆基股份 中环股份（新增25GW）
晶龙/晶澳 保利协鑫 晶科能源（新增25GW） 锦州阳光 阿特斯 卡姆丹克 台湾友达 韩华凯恩 京运通
2016
8 3.5 3.5 1 1.5 1 0 0.5 1 1
2017
15 13 4.5 1.2 3 1 0 0.5 1 1
40% 60%
50% 38%
2023E 182mm
2025E 210mm
大尺寸硅片降本效果明显，平价加速开启
相同毛利率下，大尺寸组件售价更低：经测算得158/166/182/210尺寸组件总非硅成本分别为 0.97/0.94/0.89/0.87（元/W ），大尺寸平台能够显著降低组件成本。由于目前大尺寸售价体系 不明确，在假设一体化组件厂商15%的均衡毛利率情况下，可得158/166/182/210尺寸组件售价 分别为含税1.48/1.45/1.37/1.36（元/W ）。
2021E
85 48 14 2 24 3.7 2 0.5 1 1 11 9 201 44 88
2022E
100 56 14 2 31 3.7 2 0.5 1 1 15 13 239 38 76 70
硅片环节：大尺寸是未来趋势
参考半导体发展经验：光伏硅片和半导体类似，尺寸朝着大尺寸演变。 光伏硅片尺寸演变：早期光伏硅片尺寸标准主要源自半导体硅片行业，主要经历三个阶
30 30
37 234%0 49 23% 8%
20 16
-1%
31%
32%
2% 12%9%
152%0% 0%
0
-20%
2010 2012 2014 2016 2018 2020E 2022E
1
预计2020-22年国内新增装机量CAGR=20%
新增装机（GW）
YOY
60 400%
450%
53.3
50.0 52.5 400%