一、TOPCon电池综述
太阳能光伏电池（简称光伏电池）用于把太阳的光能直接转化为电能。光伏电池技术共经历三代：第一代电池技术（2016年之前）为常规Al-BSF铝背场电池，背面沉积一层铝膜，电池效率损失来自于背面全金属的复合；第二代电池技术（2017至今）为单晶P型PERC及PERC+电池，背面形成氧化铝钝化层降低复合，是最具经济性的主流产品；第三代电池技术（开启产业化元年）为N型高效电池技术，包括TOPCon、HJT、IBC电池，其钝化接触技术减少金属电极和电池的接触复合。随着国内外需求开始转向高效产品以及“降本增效”提速，N型电池是下一步迭代发展的方向。
从分类上来看，按照电池片的材质，太阳能电池大致可以分为两类，一类是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；另一类是薄膜太阳能电池，主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓二硒太阳能电池等。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。因此多晶硅太阳能电池是目前主流的太阳能电池产品。
太阳能光伏电池分类
资料来源：公开资料整理
从衬底类型来看，可将电池片分为P型电池片和N型电池片两类。P型电池原材料为P型硅片（掺杂硼），N型电池原材料为N型硅片（掺杂磷）。P型电池主要包括BSF（常规铝背场电池）和PERC（钝化发射极和背面电池）；N型电池目前较主流的技术为TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）和HJT（本征薄膜异质结）。N型电池通过电子导电，且硼氧原子对造成的光致衰减较少，因此光电转换效率更高。
不同衬底类型电池技术和成本参数对比
资料来源：公开资料整理
TOPCon电池属于一种钝化接触型电池。采用薄膜将金属与硅衬底隔离，可以减少少子复合。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。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层，同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，极大地降低复合速率，提升了电池的开路电压和短路电流，从而提升电池转换效率。
从工艺上来看，TOPCon与PERC电池在结构方面一定的相似性也带来了设备和工艺上的相容性。前者的正面与后者的背面膜层及金属化方式一致，两面最外侧也都是氮化硅减反钝化层，前道的清洗制绒工艺也相同。
二者工艺与产线的差异点主要在于：1）TOPCon增加了制作隧穿氧化层和多晶硅核心结构的工艺设备，具体又与细分技术路线有关，一般会增加LPCVD或PECVD设备，并配套扩散或退火炉，2）衬底硅片导电型变为N型后，电池前表面由磷扩散变为硼扩散，工艺会有所调整但设备不变，3）TOPCon背面不需再进行激光开槽，多晶硅层本身具备导电性可将载流子传输给电极，4）正面制作选择性发射极SE的工艺尚未完全成熟，厂家可能会选择预留。
TOPCon与PERC技术与工艺对比
资料来源：公开资料整理
二、光伏行业相关政策梳理
从政策端来看，根据2022年5月底国家发改委及国家能源局发布的《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，旨在锚定2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿干瓦以上的目标，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。推动新能源在工业和建筑领域应用，到2025年，公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%。2022年6月初发布的《“十四五”可再生能源发展规划》又再次强调了光伏产业在不同地区、场景的建设和运用。从国家层面来看，光伏行业是国家重点支持的朝阳产业，未来十年国家将通过大力提升光伏装机容量规模来促进行业发展，重塑能源体系。
2020-2022年中国光伏行业相关政策梳理
资料来源：政府公开报告，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国太阳能电池行业市场深度分析及投资战略规划报告》
三、光伏电池产业链
TOPCon电池是高效晶硅电池发展方向之一。从晶硅太阳能电池产业链来看，上游原材料行业，包括生产电池片的硅料、硅片，生产背板的PET基膜、含氟薄膜等；中游包括电池片、玻璃、EVA胶膜、背板、边框、接线盒及其组合而成的太阳能电池组件、安装系统支架、控制器、逆变器等；下游为应用系统环节。
晶硅太阳能电池产业链
资料来源：公开资料整理
四、光伏电池现状
1、光伏装机情况
从全球光伏装机容量来看，全球光伏新增装机保持逐年增长态势。据IEA统计，2021年全球光伏累计装机容量达到942GW，新增装机容量为175GW。
2016-2021年全球光伏累计及新增装机容量情况
资料来源：IEA，华经产业研究院整理
从国内光伏装机情况来看，我国光伏装机全球第一。据统计，2021年我国光伏累计装机容量为305.99GW，新增装机容量为54.88GW。
2016-2021年中国光伏累计及新增装机容量情况
资料来源：国家能源局，华经产业研究院整理
2、光伏组件及光伏电池片情况
电池片是光伏组件的部件之一，占组件成本50%左右。从光伏组件产量来看，据统计，2020年中国光伏组件产量为124.6GW，同比2019年增涨26.37%。2021年中国光伏组件产量为182GW，同比2020年增涨46.07%；组件最高功率进一步提升，由2020年的600W提升至2021年700W。
2017-2021年中国光伏组件产量及增速情况
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
从光伏电池片产量来看，全国电池片产量近十年来保持高速增长，CAGR高达33.5%。根据中国光伏行业协会（CPIA）数据，我国电池片产量已经从2011年的11GW迅速增长到了2021年的198GW，2021年电池片产量同比增长46.9%，近十年的CAGR高达33.5%。预计2022年全国电池片产量将超过261GW。
2011-2022年中国光伏电池片产量及增速情况
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
3、N型电池（HJT、TOPCon）情况
根据中国光伏行业协会数据，目前市场主流P型电池（PERC和BSF）渗透率达到95%以上。具体来看，2021年P型电池技术路线渗透率为96.2%，其中BSF技术渗透率从2016年的87.8%降低至2021年的5.0%，PERC技术渗透率从2016年的10.0%上升至91.2%；N型电池（HJT和TOPCon）技术渗透率合计为3.0%，预计2022年将达到13.40%。根据中国光伏协会行业数据预计，2022年TOPCon电池产能将超过35GW，HJT电池产能超过10GW。
2021-2022年中国光伏电池片中N型电池产能占比
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
从成本来看，目前TOPCon的成本仍显著高于PERC电池，主要原因系新增的工艺设备和高双面率导致银浆耗量提升。具体情况：TOPCon电池成本结构中，主要包括硅片、银浆、水电和折旧，分别占总成本比重的62%、16%、6%和4%。
TOPCon电池成本结构（单位：%）
资料来源：公开资料整理
五、TOPCon电池企业布局情况
1、行业市场集中度情况
从光伏组件及电池片市场集中度来看，头部企业规模优势明显，组件行业集中度高于电池片。具体来看，据统计，2021年中国光伏组件行业CR5达到63.40%，其中TOP5企业平均产量超过21GW，产量达到5GW以上企业共计11家；2021年中国光伏电池行业CR5为53.90%，行业集中度增速趋缓，其中产量达到5GW以上企业共计8家。
2019-2021年中国光伏组件及电池片市场集中度
注：市场份额按产量计算。
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
2、TOPCon电池招标情况
在TOPCon组件的实际推广销售情况方面，组件的实际推广销售情况方面，今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段，参与的基本上为TOPCon组件，从相关项目的中标价格情况来看，大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右，个别偏差较大，平均来看可达到0.1元/瓦，逐步趋于稳定，若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期，加速推动产能建设。此外，在价格接受度更高的分布式和海外市场方面，预计TOPCon还能有更好的溢价。
2022年以来部分国企光伏组件项目招中标情况
资料来源：公开资料整理
3、TOPCon电池企业扩产情况
从企业扩产布局情况来看，光伏电池行业老玩家引领，深入布局企业众多。TOPCon电池的优势和潜力近年来吸引了大量企业进行产业化研发投入，目前总体由行业内的原有资深企业主导，但也有部分新兴企业大力投入，并持续取得重要突破。目前来看，业内领先企业的研发效率均已能达到25%以上，量产线效率也基本突破24.5%。目前行业里已经在建和筹建中的新产能有大约183GW，也已有龙头企业已建成超10GW的大规模量产线，其他企业也在快速推进。
国内主要TOPCon相关电池企业产业化进展情况
资料来源：公开资料整理
六、TOPCon电池未来发展前景
从经济性和市场推广角度来看，TOPCon电池的制造成本目前仍高于PERC，主要在于设备成本、浆料银耗等方面，但差距已相对不大，在主要的新电池技术中最为领先。作为一种竞争性的新兴技术，TOPCon要得以全面推广，必要条件是能为下游系统业主带来收益，买方才会为新技术支付溢价，去覆盖制造企业的成本增加。
1、TOPCon和和PERC技术在电池、组件和系统端的成本对比看，TOPCon基本已经具备了大规模市场推广的条件：1）在电池端，TOPCon目前比PERC高6-7分/瓦左右，2）在组件端，考虑提效对于非硅成本的降低，二者差距大概在4-5分/瓦左右，3）在系统端，由于组件提效后对于BOS成本中与面积相关部分的进一步摊薄，二者基本达到相同的造价水平。
2、在TOPCon组件的实际推广销售情况方面，组件的实际推广销售情况方面，今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段，参与的基本上为TOPCon组件，从相关项目的中标价格情况来看，大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右，个别偏差较大，平均来看可达到0.1元/瓦，逐步趋于稳定，若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期，加速推动产能建设。此外，在价格接受度更高的分布式和海外市场方面，预计TOPCon还能有更好的溢价。
3、在发电量增益方面，目前使用N型组件的项目还不多，运行时间也相对较短，但已有个别项目显示出积极的结果，如在银川国家光伏户外实证基地为期一年的实证项目中，晶澳的N型组件平均单瓦日发电量比一般P型组件高出3.9%。
此外，从部分实际项目的测算数据来看，N型组件基本能带来超过3%的发电量增益，使得在组件存在较高溢价的情况下LCOE还能够降低。预计随时间推移，未来更多积极的实证项目数据有望公开，促进TOPCon技术加速推广。
华经产业研究院通过对中国TOPCon电池行业海量数据的搜集、整理、加工，全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业重点企业的产销运营分析，并根据行业发展轨迹及影响因素，对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向，把握市场机会，做出正确投资决策。更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国TOPCon太阳能电池行业发展概况及行业投资潜力预测报告》。
