2022年光伏行業(yè)專題研究

1、2022年光伏行業(yè)專題研究1 靶材是前景廣闊的異質結輔材1.1 HJT 電池大規(guī)模量產在即HJT 電池不斷刷新轉換效率記錄。2022 年 6 月隆基綠能經德國哈梅林太陽能研 究所(ISFH)測試 M6 全尺寸電池轉換效率達 26.50%，創(chuàng)造了大尺寸單結晶硅光伏電 池效率新世界紀錄。而在今年 3、4 月隆基和邁為股份分別在無銦、低銦異質結電池 上創(chuàng)造 25.40%、25.62%的轉換效率。即使小規(guī)模甚至是不使用稀有金屬銦，異質結 電池仍然能夠維持較高的轉換效率，異質結電池距離大規(guī)模量產更進一步。HJT 降本路徑清晰，發(fā)展?jié)摿^大。今年以來異質結在銀包銅、網版、靶材、薄 硅片、210 尺寸半片、

2、設備投資額等各環(huán)節(jié)均有降本突破，單線產能已經升至 600MW。 異質結具備工藝流程短、天然適應薄硅片的優(yōu)勢，因此產業(yè)鏈仍未完全定型，將來仍 有較大的提升空間。不僅如此，HJT 電池具備低溫度系數(shù)、高轉換效率、高雙面率、 低衰減、低碳足跡等各方面優(yōu)點，同時低溫工藝完美適配鈣鈦礦疊層工藝，發(fā)展天花 板進一步提升。 異質結大規(guī)模量產線即將落地。據(jù)我們不完全統(tǒng)計，截至 2022 年 6 月，正在運 行的異質結中試線、量產線總產能約為 9GW，其中國內的安徽華晟、金剛玻璃、東方日升、愛康科技均有著明確的擴產計劃，我們認為 2022 年底和 2023 年初，HJT 產能第一批大規(guī)模 GW 級量產線將集中落

3、地。HJT 產能的快速釋放將帶動靶材需求快速提升。根據(jù) PV Infolink 的統(tǒng)計，預計 2022-24 年 HJT 電池產能將分別達到 14、38、70GW，未來三年 CAGR 達 127%。 TOPCon 電池正面單晶硅的 P+型發(fā)射極與背面的 N+型摻雜多晶硅均具有良好的載 流子傳輸能力以及導電性能，因此無需 TCO 膜，而對于 HJT 電池來說 TCO 薄膜是 必須的，我們認為 HJT 產能的快速釋放將帶動相應靶材需求快速提升。目前 HJT 電池技術本身的發(fā)展已經漸趨成熟，各廠商量產效率達到了 24.5%左 右的水平，其中華晟新能源、愛康科技、東方日升、金剛玻璃以高量產轉換效率和大

4、規(guī)模擴張產能成為異質結行業(yè)的領軍企業(yè)。1.2 高透高導低成本的 TCO 薄膜是 HJT 量產前提非晶硅鈍化是異質結鈍化結構的核心。硅錠切割產生硅片，其表面晶格受損而產 生大量的懸浮鍵，這些擁有大量固有缺陷的切片進入電池生產流程的時候，會使載流 子復合概率增大。異質結通過晶硅和非晶硅形成 PN 結，而非晶硅鈍化能夠使晶硅表 面缺陷處于不活躍狀態(tài)，從而提高成品電池片的轉換效率。 HJT 2.0 總體結構由正面至背面分別是復合 TCO 薄膜、N 型摻雜非晶硅薄膜（微 晶化）、本征非晶硅薄膜、N 型晶硅、復合本征非晶硅薄膜、P 型非晶硅、TCO 薄膜。完成鈍化接觸的非晶硅幾乎不具備橫向導電性，因此引入

5、了同時具備優(yōu)異光、電 性能的 TCO 薄膜。目前異質結 TCO 薄膜制備方法一般有物理氣相沉積（PVD）和 反應等離子體沉積（RPD）兩種方法，PVD 應用更加廣泛，其原理是電子在電場的 作用下，與氬原子發(fā)生碰撞，激發(fā)出二次電子和 Ar+，而后 Ar+在電場作用下被加速， 以高能量轟擊靶材而發(fā)生能量交換，靶材表面濺射出原子，最終在異質結電池上沉積 成 TCO 薄膜，由其完成透光、導電功能。2 異質結靶材行業(yè)具備高成長性2.1 ITO 靶材經歷長期驗證靶材具備多樣化的特點。根據(jù)不同的形狀，靶材分為長靶、方靶、圓靶、管靶， 而根據(jù)不同的組成成分，靶材主要分為金屬、合金、陶瓷靶材。不同構成的靶材其性

6、 質大不相同，因此根據(jù)不同領域的不同需求，也衍生出多樣化的靶材。方靶主要應用于顯示面板行業(yè)，圓靶主要用于半導體行業(yè)。異質結電池主要使用 旋轉管靶，利用率一般大于 70%，而傳統(tǒng)的方靶利用率在 35%左右。TCO（Transparent Conductive Oxide）薄膜具備透明陷光和收集載流子雙重 作用。TCO 薄膜能夠在 380-780nm 范圍內具有高透率，同時氧化物具備優(yōu)良的導電 性而廣泛應用于傳感器、平板顯示器、半導體等領域。TCO 薄膜一般帶隙寬度大于3eV，電阻率低于 10 -3cm，可見光范圍內平均透射率大于 80%。 用作 TCO 薄膜的典型金屬陽離子常具有（n-1）d 1

7、0ns0（n=4 或 5）外層電子構 型。這是因為較短的陽離子間距可以形成較寬的導帶，從而獲得較大的載流子遷移率， 同時該構型離子中滿層的 d 電子避免了 d-d 躍遷而產生的可見光吸收，因此具備較 高的可見光透過率。 摻雜不同的元素，TCO 薄膜相應性能會發(fā)生改變。基于氧空位摻雜理論，為提 升 In2O3 的導電性能，可以將錫（Sn）、鉬（Mo）、鎢（W）、鈦（Ti）、鋅（Zn）、鍺 （Ge）、鉭（Ta）、鈰（Ce）、鎵（Ga）、鉿（Hf）、鋯（Zr）、釩（V）、鐵（Fe）、錳 （Mn）、鉻（Cr）等元素摻入 In2O3，透過率、導電性和帶隙均會得到不同程度的改 變，以適應其具體需求。氧化銦

8、錫（ITO）是性能優(yōu)良且成熟的靶材，應用最為廣泛。其生成的 TCO 薄 膜電阻率可低至 10 -4cm，可見光平均透射率達到 85%以上，同時還具備高硬度、 耐磨、耐化學腐蝕等特點。摻入 Sn 元素并不改變 In2O3 原本的晶體結構，而由于 Sn4+ 與 In3+半徑不同而導致晶格略有差異，四價的 Sn4+取代 s 三價的 In3+，貢獻一個電子 到導帶上，因此 ITO 薄膜中的載流子濃度相比 In2O3 有所提升，同時導帶被電子占滿，價帶電子只能向更高能級躍遷，因此有效帶隙寬度變大，透光性能也有所改善。 IWO、IMO 能夠提升近紅外和可見光透射率。Mo 和 W 元素均不會改變 In2O3

9、原 本晶體結構，只需引入少量的 6 價 Mo6+和 W6+即可獲得足夠載流子，少量摻雜也有 利于減少薄膜中心的電子散射中心，提高載流子遷移率，在近紅光區(qū)域擁有高透射率。2.2 降低銦耗量勢在必行銦價和銦金屬的稀有性限制 ITO 靶材大規(guī)模應用。銦主要是鋅礦的伴生金屬， 無法形成具有工業(yè)價值的獨立礦床，全球約有 95%的銦來自于鋅礦生產。根據(jù)中國 銦資源動態(tài)物質流研究表明，2017 年我國查明銦儲量為 18016 噸，2019 年中國原 生銦產量占比 39%。從消費端來看，全球銦消費量從 2000 年的 371 噸增長至 2019 年的 1760 噸，2019 年我國銦靶材制造消耗銦 133 噸

10、，占國內總消費量的 70%。目 前我國銦價在 1500 元/kg 左右浮動。2.3 復合 TCO 膜結構降銦已成趨勢可以通過材料間功函數(shù)的匹配程度降低 TCO 薄膜與非晶硅、金屬電極兩種界面 之間的接觸電阻。 半導體-半導體界面（TCO 薄膜-非晶硅界面）：TCO 薄膜可視為半導體，功函數(shù) 低的一端電子會向功函數(shù)高的一端遷移，在 N 型非晶硅層上需選擇高功函數(shù)的 TCO 材料以利于電子向 TCO 膜層遷移，同時 P 型非晶硅層上需選擇低功函數(shù)的 TCO 材 料以利于電子向 P 型非晶硅層遷移。TCO-II 應兼具優(yōu)良的導電、透光性，優(yōu)選 IZO、 IZrO、ITO（99:197:3），氧化錫含

11、量越少，功函數(shù)越高。 金屬-半導體界面（TCO 薄膜-非晶硅界面）：TCO 薄膜應選取低功函數(shù)的材料以 利于電子向金屬電極遷移。TCO-I 錫含量越多，功函數(shù)越低，但透光率越差，因此膜 厚度控制在 5-20nm。TCO 膜結構百花齊放： IGO:Zr：單層膜，調節(jié)靶材中 Ga 含量來提高禁帶寬度，使得薄膜紫外波段 光透過率提高；調節(jié)靶材中 Zr 的含量來提高 TCO 薄膜的載流子遷移率。 ITO+（IWO or ICO）+ITO：3 疊層，既保留了 IWO 或 ICO 薄膜的低電阻率 和低載流子吸收的特性，又利用了 ITO 薄膜與非晶硅和金屬電極能夠形成良 好接觸的特點。 ITO+Cu 種子層

12、：電鍍銅工藝，后續(xù)還有噴涂感光油墨（干膜）、曝光顯影、 鍍銅、去除油墨、反刻銅籽層、鍍錫保護膜等流程。 ITO+AZO 或成主流低銦復合 TCO 薄膜結構。電池下表面引入 AZO 可大幅降低 ITO 膜的厚度，從而達到少銦化的目的，目前邁為股份通過設備改進，優(yōu)化載板設計 和磁場設計，能夠大幅降低落在載板和擋板上的靶材，實現(xiàn)每瓦靶材用量降低 30%， 同時通過 ITO+AZO 的疊層設計已經實現(xiàn)效率相當情況下的銦用量降低 70%。2.4 靶材制造具備較高的工藝壁壘靶材的核心需求是高密度、高純度、高均勻性。進風溫度、燒結升溫速率、成型 壓力、粘結劑、分散劑、穩(wěn)定劑含量等均會影響靶材的性能。不同應用

13、領域對靶材材 料的選擇和性能要求存在差異，其中半導體靶材的技術和純度要求高，平板顯示器靶 材的材料面積和均勻度要求高。目前對濺射靶材的研究朝著多元化、高純度、大型化、 高濺射速率、高利用率等方向進行。ITO 靶材本質屬于陶瓷，內部晶體結構需要工藝 技術搭配出來，對透光率、導電率、硬度、平整度、純度都有要求，比金屬靶材的工 藝更為復雜，技術壁壘較高。作為平板顯示器制造中的核心材料，氧化銦錫（ITO）靶材主要用于透明導電膜， 是靶材中技術難度較大的產品。ITO 靶材本質屬于陶瓷，內部晶體結構需要工藝技術 搭配出來，制造過程中 ITO 的透光率、導電率、硬度、平整度、純度都有要求，比金 屬靶材的工藝

14、更為復雜，技術壁壘較高。鉬靶材制作流程主要包含制靜壓、氣氛燒結、塑性加工、熱處理、機加工、綁定、 檢測等步驟。ITO 靶材制作流程主要包含制金屬氧化物粉體、研磨、ITO 粉制造、模壓成型、 氣氛燒結、機加工、綁定、檢測等步驟。典型 ITO 靶材制備工藝：1、溶解：將銦錠放入反應釜，并加入 68%硝酸，充分反應后，通過水浴加熱至 90左反應約 24h，溶解完成后過濾掉未反應的銦錠。 In+4HNO3=In(NO3)3+NO+2H2O In+6HNO3=In(NO3)3+3NO2+3H2O2、中和：將硝酸銦溶液與 28%氨水在中和罐內緩慢攪拌反應約 2-3h，反應后呈 現(xiàn)稠狀液態(tài)，引入熟成罐內繼續(xù)

15、攪拌。 In(NO3)3+3NH4OH=In(OH)3+3NH4NO33、清洗：用純水對稠狀液體內的沉淀物進行清洗過濾。4、干燥、焙燒：電加熱后的熱空氣經分配器產生一股流線空氣氣流，液滴和熱 空氣并流接觸，水份迅速蒸發(fā)形成顆粒，塔下部的漏斗型腔使顆粒匯集并從出料口卸 出，制得氫氧化銦粉體。將粉體送入推板爐進行焙燒，在 600-1000的環(huán)境下將氫 氧化銦焙燒成氧化銦。5、球磨、砂磨：將純水加入球磨機中，然后采用真空微負壓的方式將氧化錫、 氧化銦、添加劑（PVA、PEG）按照比例吸入球磨機中與純水一起進行球磨，將產生 的漿料引入砂磨機中進一步研磨。（分散劑能夠打散大團聚，提高粉末活性；穩(wěn)定劑 能

16、夠保證溶液中粉末顆粒在噴霧過程中，保持懸浮狀態(tài)，避免顆粒沉淀。）6、造粒：（1）漿料霧化：將研磨混合好的漿料由隔膜泵以合適壓力壓入噴霧造 粒干燥機主塔頂部的離心霧化器中，使料液噴成極小的霧狀液滴；（2）干燥成球：液 滴和熱空氣并流接觸，水份迅速蒸發(fā)，液滴由于表面張力作用形成球形，最終收縮形 成干燥的顆粒；（3）顆粒卸出：形成的顆粒在干燥塔內逐步沉降，從塔下部漏斗型腔 中匯集卸出，制得 ITO 粉。造粒完成的 ITO 粉由于其球形形狀，顆粒間的摩擦力較 小，整體呈現(xiàn)流沙狀，由此粉體制成的靶材均勻性優(yōu)良。7、模壓成型：ITO 粉末置入密封、具有彈性的模具中，然后將模具盛裝液體或 氣體的容器中，用液

17、體或氣體對其施加合適壓力，將 ITO 粉壓制成實體，得到原始形 狀的 ITO 坯體。脫模后，根據(jù)需求將坯體作進一步整形處理。8、氣氛燒結：將 ITO 坯體置于 1600的氧氣氛中燒結，提高其致密化程度和 性能，同時純氧能夠防止 ITO 中的氧化銦在高溫中分解揮發(fā)。此前在球磨、砂磨過程 中添加的 PVA 將在 300分別受熱分解為水、醋酸、乙醛和巴豆醛，PEG 則受熱分 解為環(huán)類易揮發(fā)氣體，最終這些物質將分解成 CO2和水蒸氣。9、機加工：根據(jù)產品規(guī)格要求利用磨床對 ITO 靶材進行打磨，產生邊角料。10、綁定：首先將 ITO 靶材套在金屬背板上，加熱的同時將銦灌至靶材縫隙處， 自然冷卻至室溫。

18、11、檢驗：對成品 ITO 靶材檢驗。壓模成型對壓力和 PVA 添加量均有要求：當成形壓力較低時，素坯密度隨著壓 力升高而增大，同時增大的趨勢隨著壓力的升高而放緩。這是由于粉末之間的摩擦力 和粉末與模具壁之間的摩擦不同，且壓力不均勻傳導，一般而言外沿密度較中心低， 因此壓力大于 300MPa 時，脫模變得困難；500MPa 時，坯體易出現(xiàn)缺角，表面分布 細小裂紋；600MPa 時，素坯易分層開裂，且裂紋寬、數(shù)量多，燒結后反而會降低靶 材的密度。 PVA 能夠減少 ITO 粉體摩擦，使成形壓力分布更均勻，其添加量合適時，能夠 減少孔隙，使得素坯易脫模。而添加過量時，PVA 強大的黏合力會導致粉體

19、不能有效 分散，產生顆粒團聚而使靶材有缺陷，同時燒結過程中會產生更多氣體。燒結的高溫階段存在合適的升溫速率：當燒結處于溫度高于 750的高溫階段 時，氧化銦會發(fā)生分解 In2O3-In2O+O2，若這時升溫速率較快，則由于素坯外沿部 分密度低于中心部分，外沿部分在較短時間內難以致密，從而導致中心與外沿致密化 程度不一，靶材整體密度不均。同時一般而言靶材越緊密，則電阻率越小，密度分布 不均會導致電阻率增加。燒結的低溫階段同樣存在合適的升溫速率：當燒結處于低于 750的低溫階段 時，主要是有機添加劑 PVA、PEG 的脫除過程，若在此時快速升溫，會導致有機物 分解過快，從而產生大量的空洞甚至是微裂

20、紋，降低了靶材的相對密度和均勻性。升 溫過慢則會導致分解物無法快速脫除，也會對均勻性和致密性產生影響。2.5 異質結量產是靶材第二增長曲線根據(jù)我們測算，當前異質結硅片、漿料、靶材單瓦成本分別約為 0.8/0.14/0.03 元 /W。當前 HJT 相比于 PERC 電池非硅成本仍然高出約 0.15-0.2 元/W。 靶材單 W 成本約占異質結成本的 2.6%左右，異質結產能的大規(guī)模釋放將帶動 靶材的需求。由于 TCO 膜厚度約在 100-200nm 之間，膜過厚會導致透光率大大下 降，而過薄會損失部分導電性。因此異質結的大規(guī)模量產將推動靶材需求快速提升， 靶材作為光伏領域的新輔材，不是存量市場

21、，而是增量市場。我們測算得 2022-2024 年 HJT 電池靶材市場空間為 2.09/10.53/19.82 億元， 2022-2024 年 CAGR 為 207.95%。異質結靶材應用仍處于早期試驗階段，后續(xù)隨著 異質結在銀漿、硅片、設備等多環(huán)節(jié)完成降本，HJT 電池產業(yè)鏈逐步打通，靶材將成 為一個高速成長的行業(yè)。2.6 HJT 電池靶材有望快速實現(xiàn)靶材國產化任重道遠?？傮w上濺射靶材行業(yè)在我國起步較晚，目前仍然屬于一個 較新的行業(yè)，與國際知名企業(yè)生產的濺射靶材相比，我國濺射靶材在半導體芯片、平 板顯示器、太陽能電池市場影響力相對有限，全球高純?yōu)R射靶材市場依然被美國、日 本的濺射靶材生產廠

22、商所壟斷。隨著濺射靶材朝著更高純度、更大尺寸的方向發(fā)展， 濺射靶材國產化需求各企業(yè)研制出適用不同應用領域的濺射靶材產品，才能在全球濺 射靶材市場中占得一席之地。當前靶材應用領域以平板顯示、記錄媒體、光伏電池、半導體為主，四個領域共占據(jù)約 94%的靶材需求量。我們預計隨著平板顯示大尺寸化，該領域用的靶材量將 以約5%的增長速度穩(wěn)步增長，而光伏電池領域未來有望成為靶材第一大的應用領域。 由于靶材所用的濺射鍍膜工藝起源于國外，主要集中在霍尼韋爾（美國）、日礦 金屬（日本）、東曹（日本）、奧地利攀時等國外企業(yè)，2021 年日美企業(yè)占據(jù)國內靶 材市場 70%以上的市場份額。雖然行業(yè)仍處于初期，但頭部靶材

23、廠商制造 技術已經能夠和國外企業(yè)齊平甚至超過，未來有望在存量靶材領域逐步完成。 國產靶材廠商有望在 HJT 電池時代實現(xiàn)靶材上的彎道超車。而對于異質結電池 這個全新領域，靶材還未大規(guī)模應用，考慮到電池廠商與海外企業(yè)合作研發(fā)效率較低， 同時隆華科技等國內的靶材廠商品質已經在顯示面板領域得到充分展現(xiàn)。因此從 HJT 電池靶材應用源頭開始，HJT 電池靶材國產化就已先行一步。國家政策強力支持靶材。國務院發(fā)布的“十四五”規(guī)劃和 2035 年遠 景綱要目標，提出加強集成電路設計工具、重點裝備和高純靶材等關鍵材料研發(fā)。 關于支持集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)發(fā)展進口稅收政策的通知，提出對于靶材生產 企業(yè)，進口國內

24、不能生產或性能不能滿足需求的自用生產性原材料、消耗品，免征進 口關稅。在國家相關政策支持推動下，靶材技術不斷實現(xiàn)國產化，未來隨著技術工藝 成熟、產品質量提升，靶材將加速，市場需求保持增長。 靶材廠商收入、毛利率有望同時回升。當前國產主流靶材廠商靶材業(yè)務平均毛利 率在 25%左右。隆華科技 2021 年靶材業(yè)務毛利率為 23.3%，處于行業(yè)中等水平。靶 材業(yè)務收入呈現(xiàn)逐年走高的趨勢，目前隆華科技已與光伏行業(yè)龍頭隆基綠能形成合作 關系，開始供貨，公司未來靶材業(yè)務收入有望持續(xù)高速增長。我國濺射靶材生產企業(yè)在技術和市場方面都取得了長足的進步，扭轉了濺射靶材 長期依賴進口的不利局面。其中，國產高純 Mo

25、 靶材、ITO 靶材已實現(xiàn)技術突破，依 靠國內原材料高純鉬粉、高純銦等既有資源優(yōu)勢，已經具備相對有競爭力的產業(yè)優(yōu)勢。3 重點公司分析3.1 隆華科技：聚焦高端新材料，光伏靶材引領新成長業(yè)務短期承壓，將持續(xù)受益于下游新材料需求的高速增長。自從公司決定轉型以 來，前后孵化出多家細分領域龍頭，產品體系初步形成，靶材、高分子復合材料等新 業(yè)務帶動公司整體營業(yè)收入從 2017 年的 10.68 億元上升至 2021 年的 22.09 億元。 同時異質結電池靶材、軍用飛機 PMI 泡沫、復合枕軌等下游大規(guī)模應用在即。受疫 情影響，公司 2022 年 H1 歸母凈利潤為 0.93 億元，同比減少 20.9%

26、。隨著影響 逐漸減弱，預計公司下半年營收、利潤有望環(huán)比改善，全年業(yè)績有望與去年持平。新業(yè)務占比提升將推動銷售、管理費用率下降。公司原本的節(jié)能設備收入確定模 式往往是“預付款-材料款-發(fā)貨款-質保金”分階段、多次確定。而其中的調試、質量 保證階段時間花費較長，同時還需派出專員定期保證維護，這是設備公司銷售費用率 較高的原因。而隆華科技一直處于轉型進程中，逐漸從“非標設備”轉向“標準化產 品”，銷售模式從“to 小 B”轉向“to 大 B”，靶材、高分子復合材料等業(yè)務銷售費 用率遠小于設備業(yè)務，在營收基數(shù)增大的前提下，我們預計公司未來整體銷售、管理 費用率將進一步下降。隨著異質結薄片化、銀包銅等幾大降本路徑實現(xiàn)，異質結大規(guī)模量產在即，這將 會帶來靶材的需求量快速提升。當前隆華科技具備生產優(yōu)良 ITO 靶材的能力，并且 已經通過隆基綠能的驗證，未來雙方有望在異質結電