1.光伏發(fā)展的必要性1.1 節(jié)能減排已成全球共識,我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整成果初顯全球逐步達成節(jié)能減排共識。為應對全球氣候變暖以及傳統(tǒng)發(fā)電手段帶來的資源損耗,全球各個國家逐步將發(fā)電手段轉(zhuǎn)向可再生能源發(fā)電,其中風能、太陽能以其受地域限制較小的優(yōu)點已經(jīng)成為各國發(fā)展重點。我國非化石能源裝機規(guī)模首次超過煤電裝機規(guī)模。根據(jù)國家
設備需求上,相比于BSF電池產(chǎn)線,PERC 電池產(chǎn)線只需增加鈍化膜沉積設備和激光開槽設備。根據(jù)《背鈍化膜特性對 PERC 單晶硅太陽電池的影響研究》,與BSF電池正面鈍化不同,由于氮化硅膜內(nèi)含有的固定正電荷密度較高,導致其下方的p型硅片的電性能出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)層,這一反轉(zhuǎn)層會與基底中金屬接觸區(qū)的耦合產(chǎn)生寄生電容效應,從而導致短路電流與填充因子出現(xiàn)一定程度的降低,因此 PERC 電池的背面鈍化不能以氮化硅膜直接作為鈍化材料,業(yè)界普遍采用氧化鋁膜和氮 化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)作為PERC 電池的背面鈍化材料。對應設備為PECVD和 ALD 設備。 TOPCon、異質(zhì)結(jié)、IBC 技術是光電轉(zhuǎn)換效率突破 24%的三種技術路線。根據(jù)德國 哈梅林太陽能研究所(ISFH)的測算,TOPCon 具有更高的效率極限(28.7%),高 于異質(zhì)結(jié)的 27.5%極限效率,同時也遠遠高于 PERC 電池(24.5%),最接近晶體硅 太陽能電池理論極限效率(29.43%),效率提升潛力巨大。
TOPCon 僅需在現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線上升級就可實現(xiàn)。TOPCon 電池概念由德國弗勞恩霍 夫太陽能系統(tǒng)研究所于 2013 年提出,TOPCon 技術與 PERC 電池在產(chǎn)線上設備兼容 性較高,在現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線基礎上增加低壓力化學氣相沉積設備(LPCVD)、硼擴設 備以及鍍膜設備即可,2022 年 TOPCon 電池線設備投資成本約為 19 萬元/MW,其 技術升級難度、運營成本相比異質(zhì)結(jié)路線具備一定優(yōu)勢。
異質(zhì)結(jié)現(xiàn)階段成本較高,未來降本空間較大。雖然異質(zhì)結(jié)工藝步驟相對簡單,僅 包括制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO 制備、電極制備四大步驟,且在制絨和絲 網(wǎng)印刷階段與 PERC 技術相差不大,但異質(zhì)結(jié)技術單工藝步驟難度較大,設備投資 額和設備價值量較現(xiàn)有產(chǎn)線大幅增加,成本主要體現(xiàn)在 PECVD、PVD 設備,占整條 產(chǎn)線價值 70%以上。根據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),目前異質(zhì)結(jié)電池片產(chǎn)線設備 投資額約 36.4 萬元/MW,未來仍有較大的成本下降空間,異質(zhì)結(jié)技術有望憑借其 低溫工藝可保障硅片成片率的優(yōu)勢成為未來發(fā)展的主要方向。
國產(chǎn)設備廠商積極布局,國產(chǎn)化率提升值得期待。異質(zhì)結(jié)電池制造流程中的四大 步驟對應設備分別為清洗設備、PECVD 設備、PVD 設備以及絲網(wǎng)印刷設備。經(jīng)過多 年發(fā)展,國內(nèi)市場已由初期進口設備遙遙領先的局面轉(zhuǎn)向國產(chǎn)設備占主流的市場 格局,以絲網(wǎng)印刷設備為例,邁為股份太陽能電池絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線成套設備的性 能和技術指標已經(jīng)可以和進口品牌相媲美,實現(xiàn)了絲網(wǎng)印刷設備的國產(chǎn)化替代, 在國內(nèi)太陽能電池絲網(wǎng)印刷設備領域的增量市場份額連續(xù)多年居于首位。
薄膜沉積設備
2020 年全球半導體薄膜沉積設備市場規(guī)模約 172 億美元。根據(jù) Maximize Market Research 數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017-2019 年全球半導體薄膜沉積設備市場規(guī)模 分別為 125 億美元、145 億美元和 155 億美元,2020 年擴大至約 172 億美元, 年復合增長率為 11.2%。根據(jù) Maximize Market Research 的預計,全球半導 體薄膜沉積設備市場規(guī)模在 2025 年達到 340 億美元,保持年復合 13.3%的增長 速度。從設備投資占比角度來看,薄膜沉積設備作為晶圓制造的三大主設備之一,其投資規(guī)模占晶圓制造設備總投資的 25%。根據(jù)不同的應用場景,薄膜沉積設備 可分為 PECVD、濺射 PVD、ALD、LPCVD 等不同的設備。其中,PECVD 是薄 膜設備中占比最高的設備類型,占整體薄膜沉積設備市場的 33%。
相比傳統(tǒng)CVD設備,PECVD 設備薄膜沉積速度更快。PECVD 是等離子體增強化學氣相沉積法的簡稱,借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體,而等離子體化學活性很強,很容易發(fā)生反應,在基片上沉積出所期望的薄膜。PECVD 設備是芯片制造的核心設備之一,主要功能是在將硅 片控制到預定溫度后,使用射頻電磁波作為能量源在硅片上方形成低溫等離子體, 通入適當?shù)幕瘜W氣體,在等離子體的激活下,經(jīng)一系列化學反應在硅片表面形成 固態(tài)薄膜。相比傳統(tǒng)的 CVD 設備,PECVD 設備在相對較低的反應溫度下形成高 致密度、高性能薄膜,不破壞已有薄膜和已形成的底層電路,能實現(xiàn)更快的薄膜 沉積速度。 PVD 是物理氣相沉積的簡稱。異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)第三道工序主要采用鏈式多腔 PVD 真空鍍膜設備,通過 Magnetic Sputtering(磁控濺射)技術或 RPD(離子 反應鍍膜)技術,在非晶硅鈍化異質(zhì)結(jié)電池正背面沉積 TCO 透明金屬氧化物導 電膜,主要為 75-80nm 厚的 ITO 氧化銦錫膜,用于縱向收集載流子并向電極橫 向傳輸,同時減少入射光學反射。
作者:寧前羽 來源:渤海證券
責任編輯:admin