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2025-03-11
BC电池,全称是“全背电极接触(全反面电极接触)晶硅光伏电池”,是一种太阳能电池技术。它采用不同于传统晶硅光伏电池的设计,电极位于电池的反面(背面),这意味着正面完全暴露给阳光,提高了光的吸收效率。这种设计可以减少电流传输的路径,降低电阻,提高电池的性能。
当前,随着BC电池工艺流程的缩短以及关键制造技术的突破,量产化进程或将加速,届时相关环节厂商也将受益。一方面,受益于BC组件更加复杂的生产工艺,镀膜、激光、热扩散等设备单位价值量提升较大,有望受益于行业产能的扩张;另一方面,在BC技术与产能方面布局领先的头部组件与电池厂商,也有望凭借产品性能优势满足高端市场需求,享受龙头技术红利。
以下内容我们就聚焦BC电池,对行业相关问题展开具体梳理。BC电池当前有着怎样的行业概况?市场现状怎样?其产品具体呈现哪些特性?BC电池的产业链情况如何?聚焦产业发展,哪些环节将迎来市场利好?哪些部分又面临挑战?相关企业发展情况如何?后续产业发展前景如何?针对上述问题,以下我们将为大家一一梳理,希望对大家了解相关问题有所启发。
01
行业概况
1、BC是一种高效的太阳能电池技术
BC电池全称为背接触电池(Back Contact Battery),是一种高效的太阳能电池技术。其核心特点是将电池的PN结和金属接触都设计在电池的背面,电池正面无任何金属电极遮挡。这种设计最大限度地利用了入射光,减少了光学损失,从而提高了电池的转换效率。
BC电池的基型是IBC电池(交叉指式背接触电池),其背面的电极呈交叉指状排列。这种结构不仅提升了光电转换效率,还使电池外观更加美观。严格来说,BC电池并非一种单独的电池片种类,而是一种结构优化的电池制作技术,可以与其他电池技术叠加。
2、背接触电池结构特征
常规晶体硅电池发射区、基区分别位于电池正背面,正面主细栅区域存在遮挡,影响电池转换效率。背接触电池改变光伏电池内部的电流流向,是差异化的光伏电池平台结构,其早期方案包括金属环绕贯穿电池(MWT)和发射区环绕贯穿电池(EWT)等,但产业化难度大,而IBC(interdigitated back-contact)电池成为最具潜力的背接触方案。
BC电池PN结交叉分布于背面,正面仅做光线入口,在光照条件下衬底半导体材料中的电子由价带跃迁至导带,形成电子-空穴对(与传统PERC、TOPCon一致),背面PN结内建电场作用下光生电子-空穴对分离,由于PN结排布区别传统电池,载流子流向也由简单的正背面流向变为背面PN区交叉分离,进而产生电势,经由栅线、焊带互联形成完整的电源结构,外电路导通时对外做功完成光电转换。
3、BC电池优势显著
BC电池的美观性得到了行业普遍认可。正面无栅线是BC电池结构最显著的特点,美观性优于TOPCon 和HJT 电池。隆基绿能创新性研发了低反绒面技术,通过优化美学减反膜厚度,减少蓝光反射强度,使得每片电池呈现纯粹黑色;同时在玻璃表面微雕纹理,保障组件在视觉上呈现360度无死角纯黑。BC 电池背面普遍采用0BB工艺,进一步实现了背面无主栅。
BC组件可避免阴影遮挡带来的隐患。传统组件因相邻两串连接了旁路二极管,当电池片被遮挡时,旁路二极管会激活,相邻两串不会发电,导致整体发电效果较差;BC组件具备类旁路二极管结构,受阻电流能够自主绕过阴影遮挡的受阻区域,从其它路径绕道分流,不影响整串电池功率输出,组件功率损失相比TOPCon产品减少超70%,同时可大幅降低阴影遮挡下的热斑温度,防止局部过热。
BC组件在弱光环境下发电优势明显。一是电池表面无主栅,当光线斜射时,可增加光线吸收量;二是电池表面的亚微米减反膜也可以最大化光线吸收,更深的陷光结构大幅减少光线强反射现象;三是高开压特性可保证清晨、傍晚更快触达逆变器工作电压,有效延长发电时长,弱光发电量更高。
02
市场现状
1、BC电池具备良好的发展前景,工艺复杂性问题有待突破
IBC(Interdigitated Back Contact)太阳电池,即交叉背接触太阳电池。该结构电池于1975年由Schwartz和Lammert提出,是一种将太阳电池的发射极、背场、基区、发射极电极和背场电极均设计在电池背表面的高效率硅基太阳电池。IBC电池将栅线做到背面,避免金属栅线电极对太阳光线的遮挡,能够最大限度地利用入射光,减少光学损失。
IBC电池的前表面为碱制绒形成的随机金字塔结构,并采用磷源低浓度掺杂形成n前表面场。电池的前表面沉积由SiO2和PECVD制备的SiNx叠层钝化减反膜;电池的背面沉积SiO2,同时钝化n*背场、n型基区和p*发射极。电池背面p区和n*区由未进行重掺杂的基区分隔开来。使用光刻或化学刻蚀工艺,使金属电极在电池背面呈叉指状排列。
IBC电池可与PERC、TOPCon和HJT电池结构结合,形成多样化晶硅电池结构。IBC技术作为平台型技术,可与P型、HJT、TOPCon等技术结合,形成HPBC、HBC、TBC等电池结构。HBC电池可以发挥IBC电池高短路电流和HJT电池高开路电压优势,更好的提高转换效率。2014年,夏普公司利用光刻技术将HJT电池结构与IBC电池结构相结合,制造出HBC电池。该电池结构实现正面与硅基底接触层为本征的非晶硅薄层,上层覆盖n型掺杂的非晶硅层作为前表面场,在前场覆盖SiNx减反射层以及背面在硅基底上先后沉积i-α-Si:H/p-a-Si:H、i-α-Si:H/n-a-Si:H,并且呈交指式结构,最后用真空蒸发和光刻法制备电极。
TBC电池是TOPCon与IBC技术结合形成的电池,也被称为POLO-IBC电池。多晶硅氧化物选择钝化接触技术是通过生长SiO2和沉积本征多晶硅,并通过高温退火使正背面的SiO2钝化薄层形成局部微孔,通过微孔和隧穿特性实现电流导通。TBC电池能在不损失电流的基础上提高钝化效果和开路电压,获得更高的光电转换效率。TBC可使用N型晶硅基底或者P型晶硅基底,具有稳定性好、选择性钝化接触优异以及与IBC技术兼容性高等优势,技术难点主要集中在背面电极隔离、多晶硅钝化质量的均匀性以及与IBC工艺路线的集成等。
IBC电池生产工序较长,加工难度较高。晶硅电池近几年迅速发展,经历从铝背场结构、钝化发射极和背局域接触结构到隧穿氧化层钝化接触结构以及异质结和叉指式背接触结构。其中,清洗制绒工艺、掺杂工艺、刻蚀工艺、减反射膜钝化膜工艺和电极制备工艺多为通用工艺,工艺水平已经较为成熟。相对于其他太阳能电池工艺,IBC电池工艺的难点是如何在背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区,以及在背面形成金属化接触和栅线。核心在于扩散掺杂、钝化镀膜、金属化栅线制备。IBC电池工艺需要多步掩膜和激光开槽,PN电极之间有漏电风险,极大地增加工艺复杂性,增加加工难度和生产成本。
2、BC电池应用于分布式市场,并向集中式场景拓展
IBC电池目前主要应用于价值量较高的分布式光伏领域,应用场景有进一步拓宽的需求。BC电池正面无栅线,美观度更高,但另一方面成本更高导致的售价更高,产品主要应用于对价格敏感度更低的分布式光伏市场。隆基绿能BC电池在国内国外分布式市场不断发力。国内市场方面,隆基BC电池应用于家庭户用、工业园区、商业中心屋顶以及与建筑结合实现光伏建筑一体化。例如,福建福州金锻700kW工商业发电项目使用隆基绿能的Hi-MOX6Max组件,该组件使用HPBC电池,同时运用专利边框及封装技术,使得组件抗载荷能力实现20%提升,首年衰减率仅为1%,并具备“防积灰”功能。湖州长兴拓可机械有限公司1.98MW厂房屋顶光伏项目采用3048块爱旭N型ABC单玻650W组件,可有效解决杂草/树木遮挡影响发电效率的问题,更好保证发电量。
2024年,国内BC组件的集中式市场招标实现量的突破。BC光伏组件在海外实现良好销售,国内集中式光伏发电项目招标实现0-1突破。根据TrendForce集邦咨询中国光伏产业招投标数据库统计,2024年光伏组件招标量约297GW,其中,明确招标HJT/BC类组件项目容量共计15.7GW(其中HJT/BC招标量分别约12.6GW/1.15GW,另外1.5GWHJT/BC均可),较2023年实现大幅增长。具体来看,中国华能、粤水电、中国华电和国家电投集团等央国企发电集团在光伏组件招标中明确采购BC电池产品,尤其是2024年9月中国华能招标过程中明确将BC组件单独设置标段,体现发电集团支持创新,差异化产品需求。预计随着BC组件生产成本的降低和性价比的显现,BC组件市场渗透率有望提升。
BC电池市场渗透率将逐步提升。根据中国光伏行业协会披露的中国光伏产业发展路线图统计,2023年,国内N型TOPCon电池市场占比约23.0%,异质结电池片市场占比约2.6%,XBC电池片市场占比约0.9%。近两年新投产的N型太阳能电池产能多为TOPCon产能,2024年TOPCon电池市场份额有望超过60%,占据绝对主流位置。BC电池有望随着头部厂商产能落地,渗透率将提高。
3、龙头企业扩产BC技术路线,其他电池厂紧密跟随
隆基和爱旭在BC电池商业化进程较为领先。尽管BC电池技术出现的时间较早,但是由于面临着生产工艺复杂、成本高昂等产业化问题,同时,叠加光伏产业进入调整周期产品盈利承压,BC电池商业化进展较慢。从主要光伏企业在BC领域的进展来看,隆基和爱旭在BC产品研发进度、产能和出货情况领先,而其他厂商多为中试线阶段。从过往光伏技术迭代进程来看,新技术初期龙头企业具备资金实力、规模和成本优势,能够承担前期大规模的研发投入和产业化初期的亏损。后续二三线企业做跟进。
隆基绿能依托深厚的技术积累和先进的智能制造优势,基于HPBC电池技术,公司推出多款针对不同应用市场的BC产品,如Hi-MOX6高效防积灰组件、Hi-MOX6双玻耐湿热组件、Hi-MOX6别墅款组件、Hi-MO9组件、Hi-MOX10组件等。其中,Hi-MOX10电池量产效率超过26.6%,量产组件效率达24.8%,最高量产功率达670W。公司在BC电池领域实现了行业领先,并进入大规模商业应用阶段,并得到分布式光伏市场的认可。2024年前三季度,公司BC组件销量13.77GW,占比26.88%。根据公司发布的公告,预计到2025年底,隆基绿能BC组件产能有望达70GW(HPBC2.0产能50GW),2026年底国内电池基地计划全部迁移至BC产品。
爱旭股份掌握N型ABC技术大规模、低成本、高良率量产的相关技术及管理能力。截止2024年中期,公司N型ABC电池转换效率可达27.3%,生产良率达97.5%,N型ABC组件量产交付效率可达24.2%,生产良率超99%。公司推出“黑洞”系列、“慧星”系列和“恒星”系列光伏组件产品,分别应对分布式、工商业和集中式应用场景。2024年上半年,公司N型ABC组件销售量1.62GW,较2023年增长232%。公司布局珠海、义乌和济南生产基地,N型号ABC供应将进入加速阶段。
03
产品特性
1、美观特性契合高端分布式市场需求,产品具备溢价
全黑组件外观更符合建筑美学,满足高端分布式市场需求。BC电池的正面无栅线设计使其正面呈现出全黑色外观,相比传统电池组件正面网格状栅线的设计,BC电池的外形更容易融入建筑当中,尤其适用于别墅屋顶等高端分布式场景,因此在欧洲等高端户用市场拥有一定需求。
BC组件相比传统PERC组件存在超0.20美元/W的溢价,其美学价值受到认可。以Maxeon的IBC电池组件为例,观察到2020年以来,BC组件相比传统PERC组件的单位价格平均存在约0.29美元/W的溢价;伴随22Q4-23Q2公司对美国分布式市场的开拓,该溢价水平更有所上升。这也显示出高端分布式市场消费者对BC类电池更高转换效率、更优美学效果的广泛认可。
2、打破刻板印象,双面率提升或可助力BC电池进入集中式市场
双面率逐步提升至70%,背面发电量有望随之提升。BC电池将原本位于正面的栅线转换至背面,背面遮挡面积随之增大,因此BC组件的双面率(背面发电效率/正面发电效率)普遍偏低,以爱旭股份的ABC组件为例,其双面率早期仅约40%。由于背面发电增益较低,尽管BC组件具备更高的正面转换效率,但在关注LCOE的集中式应用场景中,其渗透率仍然有限。但伴随技术的逐步优化,2023年12月爱旭股份在新品发布会上推出“恒星系列”组件,双面率达到70%,与PERC技术路线65%-70%的双面率基本持平。
地面反射率一般处在15%-30%的区间,双面率变化对光伏电池发电量影响相对有限。一般而言,光伏电池的实际发电功率等于正、背面发电功率之和,即等于“电池面积×标准光强×正面效率+电池面积×(标准光强×地面反射率)×(正面效率×双面率)”。在地面反射率越小的应用场景中,发电功率对正面效率(即转换效率)的变化更加敏感;而在地面反射率较大的应用场景中,发电功率对双面率的变化更加敏感。根据光伏电站三维设计软件供应商坎德拉的数据,在常见的地面电站安装环境(如沙戈荒、草地林地等)中,地面反射率一般处在15%-30%的较低区间,而2018年我国出台的《关于征求光伏前沿技术对标工作意见的函》则更为保守地提出双面组件背面反射率按照不超过5%测算,由此可见,双面率变化对光伏电池发电功率影响实际较为有限。
70%双面率情况下,预计BC组件已经可以依靠正面转换效率增益弥补背面发电功率损失。在1000W/m2的标准光强下,我们以正面转换效率为22.50%、双面率为90%的182mm*182mm尺寸电池片作为对比基准,测算在不同的地面反射率、BC电池双面率条件下,想要实现相同的总发电功率,BC电池正面转换效率所需要实现的正面转换效率增益。根据测算结果,在50%的BC电池双面率条件下,15%-30%的地面反射率环境需要BC电池正面转换效率增加1.26-2.35个百分点;而在70%的BC电池双面率条件下,15%-30%的地面反射率环境仅需要BC电池正面转换效率增加0.61-1.12个百分点。根据相关分析,xBC结构组件的正面转换效率普遍高出其近似技术路线的传统双面电极组件1.00-1.50个百分点,因此若BC电池能够做到70%的双面率,其LCOE相比双面电极组件或具备竞争优势,进入地面电站市场或指日可待。
3、良率提升有望带动BC电池降本
硅片价格下行与银浆价格上行背景下BC电池与TOPCon电池的单位成本差有所缩小。在当前主辅材料成本条件下测算各类电池片生产成本,发现当前N型BC类电池单瓦成本仍高于P型BC电池与TOPCon电池;若在30%的地面反射率假设下,考虑组件的双面发电情况,则BC电池与TOPCon电池的实际单位成本差异可能更大。但考虑到近期,N型与P型硅片价差缩窄、白银价格高企带动银浆价格上行等影响因素,短期来看BC电池与TOPCon电池的单位成本差距有所缩小。具体假设如下:
硅成本:
硅片单片成本以Infolink Consulting的最新182mmN型/P型硅片报价为准。伴随硅料产能释放,产业链价格竞争相对激烈,N型与P型硅片报价已无价差,助力缩小N型与P型电池片成本差异。
非硅成本:
设备折旧周期为10年;
BC电池单面印刷浆料,因此预计BC电池银浆耗量较TOPCon更低,同时以爱旭ABC为代表的N型BC电池采用无银化方案,因此银浆耗量假设为0;近期,受到白银价格上行带动银浆价格水涨船高的影响,有银方案与无银方案的成本差距有所拉大,根据测算,银浆价格每上涨1000元/kg,则有银化技术方案的电池成本预计上升约0.01元/W;
由于ABC电池工艺环节多、流程复杂,同时采用铜电镀工艺有后续电镀废液处理环保成本,预计其能源、人工、其他成本均相对较高。
良率提升有望带来成本较大幅度的降低。受限于当前BC电池的工艺成熟度,xBC电池良率仍然较低。根据2023年爱旭股份与隆基绿能公开的数据,ABC(N型)与HPBC(P型)在电池片环节的良率可分别达到93%和95%以上,但相比TOPCon电池片99%以上的良率仍有较大差距。根据相关测算,在当前电池片单瓦成本近0.40元/W的条件下,若电池片良率每提升1个百分点,最终电池片环节的总成本有望下降约0.004元/W。若能够持续推动BC电池的良率提升,BC技术路线较TOPCon等路线的性价比有望持续显现。
04
产业链分析
1、产业链概况
BC电池产业链上游主要包括原材料的供应和生产设备制造。其中,BC电池的主要原材料包括硅料、硅片、电池片等,生产装备主要包括槽式单晶制绒机、清洗机、抛光机、铜电镀、分选机等;中游为BC电池生产商;下游为BC电池应用环节,BC电池作为一种高效的光伏电池,广泛应用于光伏发电系统、移动能源等领域。
2、产业链分析
(1)BC 的核心设备为镀膜设备+激光图形化设备
BC是电池背面图形化结构的改变,侧重电池制作技术;PERC/TOPCon/HJT是电池钝化层的改变,侧重钝化材料性质。BC电池与传统晶硅电池路线最大不同在于:正负电极位于电池的背面,并交叉指式分布;电池正面无任何栅线遮挡,最大限度地利用入射光,提高转换效率。严格意义上讲,BC电池是在结构上做优化的电池制作技术,不是一种单独的电池片种类,PERC/TOPCon/ HJT技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构。
P型电池叠加BC技术的电池称为PBC;TOPCon叠加BC技术的电池称为TBC;HJT叠加BC技术的电池称为HBC;HPBC为隆基自命名的P型BC电池;ABC是爱旭自命名N型的BC电池。BC理论效率极限可以达到29.1%,比HJT和TOPCon更高,是最接近于单晶硅理论极限的电池结构。2023年爱旭ABC电池平均量产转换效率已达27%,2024隆基BC电池转换效率达到27.3%,取得BC最新世界纪录(TOPCon最新记录约26.6%,HJT最新记录约26.8%)。
BC的关键在于钝化结构的选择,以及图形化结构的设计。其中,钝化结构决定了电池表面复合速率和钝化效果,可采用TOPCon的隧穿氧化硅+多晶硅层、HJT的本征非晶硅+掺杂非晶硅层,或PERC的铝背场结构。图形化结构决定了P型和N型掺杂区域,其中P区和N区的宽度大小、交错排列的密集程度可以自行设计。因此BC的核心设备为镀膜设备+激光图形化设备。
镀膜设备:主要为LPCVD(化学气相沉积法)和 PECVD(等离子体增强化学气相沉积法),单GW设备价值量约3000万(LPCVD 略贵)。LPCVD制膜致密性较好, 但生产效率相对低;PECVD制膜致密性较差,但是生产效率相对高,因此镀膜设备的选择是一种质量和效率的平衡。拉普拉斯在LPCVD领域具备技术优势,PECVD 领域则由捷佳伟创占据主导地位。2023年以来拉普拉斯的前五大客户主要为隆基、晶科、 钧达、爱旭、中来(包括镀膜、硼扩散设备等);而隆基和爱旭为BC电池的主力军, 有望为拉普拉斯带来显著的业务增量。
图形化设备:BC需要新增2-3 道激光工艺,设备总值约6000-7000万元。以TBC为例,常规TBC工艺流程包含三道激光环节,第一道实现图形化,第二道隔离P/N区,第三道硅基和电极金属化:第一道是在整层已经掺杂的 N(P)区划分出需要掺杂的P(N)区;第二道是将P区和 N 区的接触部分去除,防止短路;第三道是去除绝缘的减反射层/钝化层,漏出硅基,保证金属与硅基直接接触。帝尔激光是BC激光刻蚀设备的龙头,市占率最高;海目星的BC电池相关设备也取得重大突破,即将完成量产;英诺激光凭借纳秒紫外激光器领先优势,新开发的“LACE 激光辅助化学腐 蚀设备”和“BC激光图形化设备”已进入头部客户开展验证。
(2)多家上市企业加码布局,行业竞争加剧
随着“双碳”战略的深入推进,光伏行业持续保持高景气度,市场规模不断扩大,这也吸引了越来越多的企业加入到这个领域中,使得BC电池行业的竞争日趋激烈。为了抢占市场份额,除隆基绿能、爱旭股份等行业领先企业纷纷推出大规模的产能扩张计划外,晶科能源等多家上市企业也陆续宣布加码布局BC电池,为整个BC电池行业的发展注入了新动力的同时,行业竞争也进一步加剧。
05
市场机遇及挑战
1、BC电池发展有望带动设备和相关材料市场需求
BC电池设备投资规模较大,设备种类众多。BC电池的制造工艺涉及清洗制绒、正面磷扩散、SiNx掩膜、激光开槽、清洗掩膜、硼扩散、正背面氮化硅沉积、丝网印刷烧结、测试分选等。不同电池生产工艺上来看,HPBC、HBC、TBC等BC电池生产工艺存在差别。IBC电池工艺的难点是如何在背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区,以及在背面形成金属化接触和栅线。核心在于扩散掺杂、钝化镀膜、金属化栅线制备。
涉及到的设备包括:刻蚀设备(湿法刻蚀设备)、镀膜设备(PECVD、LPCVD设备)、激光设备(激光开槽、激光对位系统)、金属化设备(丝网印刷设备、电镀设备)、清洗制绒设备、扩散设备、串焊设备等。具体来看,以爱旭股份义乌六期15GW高效晶硅太阳能电池项目的投资项目为例,项目总投资额85.16亿元,其中,设备投资额57.29亿元,折合单GWABC电池设备投资金额达3.82亿元,显著高于目前主流TOPCon电池设备单位投资额。其中,单GW投资金额较大的设备类型包括气相沉积镀膜设备(0.96亿元/GW)、金属化处理设备(0.73亿元/GW)、光刻处理设备(0.57亿元/GW)、自动化等辅助设备(0.48亿元/GW)、湿法制绒及清洗设备(0.41亿元/GW)、热扩散及吸杂设备(0.30亿元/GW)等。预计随着BC电池工艺的成熟和规模效应,相关电池设备投资将呈逐步下降趋势。
根据爱旭股份义乌六期15GW高效晶硅太阳能电池项目的投资项目投资强度,按照2025年-2027年全球新增光伏装机容量560.63GW、616.69GW和647.52GW,对应10%、20%、30%的BC电池市场占比,三年BC电池相关设备需求量超过七百亿元。其中,气相沉积镀膜设备、金属化处理设备、光刻处理设备市场规模均超过百亿元。值得一提的是,在目前太阳能电池片产能显著过剩,多数现有产线的投资尚未回收完毕以及光伏行业盈利承压的背景下,BC电池由于成本较高和售价高,新增产线投资的积极性受负面影响。另一方面,BC电池设备新增投资部分抵消TOPCon产线投资减少影响,缓解光伏设备厂订单减少压力。
(1)镀膜设备:工艺数量增加带动价值量提升,目前仍以LP路线为主
镀膜设备方面,由于BC电池需要在背面分别制备n-poly和p-poly,TOPCon只需要在背面制备n-poly,正面进行硼掺。因此在BC电池工艺中,镀膜设备工艺数量翻倍,价值量提升。
根据爱旭股份公告,其义乌15GWABC电池产能设备投资成本共57.3亿元,折合单GW投资3.8亿/GW。其中,镀膜、金属化、光刻、湿法制绒及清洗、扩散&吸杂、分选、退火设备分别为0.96、0.73、0.57、0.48、0.41、0.3、0.13、0.04亿元/GW。
LPCVD成膜致密性及均匀性较好,因此目前国内扩产BC电池的主要玩家(隆基、爱旭等)均选择LPCVD作为电池背面钝化结构制备的工艺路线,预计LPCVD在未来一段时间内仍将占据BC电池扩产的主流钝化工艺路线,另外PECVD在背面钝化膜制备的量产进展也需要关注。
2024年随着TOPCon扩产的明显放缓,镀膜设备市场规模同比有所下滑,但2025年随着行业BC产能开始放量,同时考虑到海外电池扩产需求,预计镀膜设备市场规模有望达到86.6亿元,在远期扩产规模分别假设100/200/300GW的情况下,对应LPCVD市场规模分别为103/183/263亿元。
(2)激光设备:技术壁垒及价值量明显提升
激光设备在光伏电池生产中能够起到多种作用,且不同类型电池所需激光种类差异较大,因此在电池技术迭代过程中,激光设备价值量往往会发生较大变化。
在PERC电池中,激光设备主要起到“正面激光SE”以及“背面激光开槽”两种作用。TOPCon电池中最初工艺流程不含激光设备,2022年底导入激光SE提高正面硼掺浓度,2023年底导入LECO激光后优化正面硅材料和金属接触部分缺陷。而BC电池工艺中主要包括三道工艺,包括背面图形化激光消融、N/P区隔离、背面金属化前的刻蚀,且由于BC电池对于激光精度要求较高,单GW价值量目前可达5000-6000万元/GW,明显高于PERC和TOPCon电池激光设备价值量。
在TOPCon和PERC电池中,镀膜和扩散处理均覆盖整个电池表面。而在BC电池中,背面N区和P区均为部分掺杂,激光设备因其高精度和柔性加工的特点,成为BC电池制造工艺中的核心设备,设备精度和稳定性对于BC电池生产的良率及效率影响较大。因此,BC电池对激光设备在光斑尺寸、扫描速度、光斑均匀性、热影响及损伤等方面的参数具有较高要求。
预计2025年行业新扩BC产能达到52GW,对应贡献激光设备行业总体订单规模28.6亿元,考虑其他激光设备(激光焊接等),激光设备空间合计为38.6亿元。另外,远期行业扩产规模分别假设在100/ 200/300GW的情况下,对应激光市场规模分别为60/110/160亿元。
(3)其他设备和材料方面:BC电池串焊机、焊带、绝缘胶等
BC电池的金属电极均分布在背面,而且呈现叉指状分布,焊接精度要求非常高。BC电池的焊接标准包括:高精度、低温焊接、低翘曲、绝缘处理以及满足多种电池技术。相对于PERC和TOPCon技术路线的串焊设备需做进一步的技术升级。
由于其技术复杂性和高精度要求,目前供应BC电池串焊机的企业较少,主要为:奥特维、先导智能、无锡烁邦(非上市)和中步擎天(非上市)。BC电池串焊机的单GW价值量显著高于传统TOPCon或PERC电池的串焊机,新增BC电池产能将打开串焊机市场空间。按照三年后20%的BC电池市场渗透率,200GW的BC电池产能,2500万元/GW的BC电池串焊机估算,对应的市场价值有望超过50亿元。
BC电池焊带、BC电池绝缘胶等新产品有望随着BC技术推广而放量。由于BC电池电极全部位于背面,焊带的设计和焊接工艺需要满足高精度、低应力和绝缘处理等要求,对焊带的技术标准有所提高。另一方面,BC电池焊带用量相对于其他技术路线高25%,带来焊带需求总量的提升。目前BC电池焊带供应商包括宇邦新材、同享科技等。其中,宇邦新材为BC电池组件提供的焊带方案有:常规的扁线焊带和新型多层复合焊带。新型多层复合焊带在材料结构、技术工艺方面均有较高技术壁垒,在客户的应用端已通过验证,进入批量应用阶段。而同享科技的BC电池焊带为扁线焊带,并向隆基绿能批量供货。
BC电池的正负极金属接触都在背面,BC电池绝缘胶主要用于隔离电池片的正负极,防止短路,需要具备良好的绝缘性、耐老化性和附着力。绝缘胶通常由A组分和B组分组成,A组分包括双酚A环氧树脂、多官能环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂等,B组分包括改性脂肪胺和芳香胺等固化剂。目前BC电池绝缘胶厂商包括广信材料、福斯特等企业。
2、BC电池成本:当前BC电池成本还面临一定挑战
当前BC电池组件还处于相对早期阶段,成本方面还面临一定挑战,主要来源于BC电池环节的银耗、良率、设备成本3方面。
银耗:由于BC电池电极在背面,载流子需要穿过整个电池片才能到达电极,导致BC电池内阻相对较高,为了降低电阻,便需要增加银浆用量以加粗银栅线,从而提高电池导电性。参考PV infolink数据,当前BC电池银耗约为13mg/W,相比TOPCon电池高2-3mg/W。未来通过在BC电池背面导入0BB技术,BC电池银耗有望下降。
良率:由于背电极叉指状电极需要2-3道激光开槽工艺,对设备稳定性和工艺成熟水平要求较高,激光开槽造成的漏电问题是制约BC电池片生产良率的重要瓶颈,同时,由于背电极相互交叉,在焊带设计、焊接工艺和封装工艺也需要相应调整,这些都会影响BC电池良率。当前TOPCon电池主流厂商良率已经达到99%以上,而BC电池良率还在95%左右。
设备成本:相比TOPCon,BC电池背面的叉指状电极需要额外的激光开槽设备和金属化设备,且精度要求较高,叠加当前BC电池技术尚未完全成熟,相关设备降本国产化和规模化降本还不充分,因此当前BC电池单GW资本开支较高,约为3亿元/GW左右。
假设BC电池转换效率26.6%,在银耗13mg/W,良率95%,资本开支3亿元/GW条件下,BC电池当前相比TOPCon电池单W成本高9.2分左右,其中银耗、良率、资本开支差距的影响分别为3.1、1.6、2.5分/W。
展望后续,BC电池降本思路主要在于提升效率、提升良率、降低银耗、降低资本开支4个方面,根据相关测算结果,基于默认假设场景下,BC电池效率、良率每提上1%,或银耗、资本开支每下降1%,BC电池成本分别下降0.13、0.41、0.1、0.05分/W,其中良率影响最大,其次是转换效率和银耗。
基于以上测算,当BC电池转换效率来到27%、银耗来到11.5mg/W、良率来到98%时,预计BC组件度电成本可以与TOPCon组件持平。
06
相关企业
1、隆基绿能:稳步推进BC产能建设,HPBC2.0产品优势显著
行业供需矛盾影响下,经营业绩阶段性亏损。2024年以来,光伏行业竞争加剧,产业链价格持续回落,公司盈利能力承压;同时行业基本完成P型转向N型的技术迭代,公司资产减值准备增加;此外,公司参股硅料企业投资收益产生亏损,导致经营业绩出现阶段性亏损。
24Q3硅片、组件出货量环比上涨,稳步推进BC产能建设。根据11月1日公布的投资者关系活动记录表,公司前三季度硅片出货量82.80GW,电池组件出货量55.39GW;其中第三季度分别为38.37GW、21.39GW,环比均有所增长。根据公司半年报,HPBC2.0产品于2024年底进入规模上市,到2025年底,BC电池产能将达到70GW,其中HPBC2.0产能约50GW,2026年底国内电池基地计划全部迁至BC产品;2024H1已实现北美出货顺畅通关,美国5GW组件工厂经正式投产,对北美地区业务开拓形成了有力支持。
聚焦BC技术创新,HPBC2.0产品优势显著。根据公司三季报,公司坚定在BC电池领域领先布局,在HPBC2.0技术方面取得关键进展,电池量产效率达26.6%;基于高品质泰睿硅片和HPBC2.0电池技术,最新的BC二代组件产品如Hi-MO9和Hi-MOX10量产组件效率最高达24.8%,为全行业可规模化量产效率最高的产品。根据11月1日公布的投资者关系活动记录表,公司加快推进BC电池的市场渗透率,目标是在2025年达到30GW的出货量,并且明确了BC电池产品的毛利率目标比现有的TOPCon产品高出10%;BC组件在分布式光伏市场上表现出显著的差异化优势,例如在防止热斑形成和整体产品美观性上的改进,增加了产品的吸引力和溢价空间。这种技术和市场的双重驱动,有望显著提升BC电池业务的盈利能力,成为未来业绩的重要增长点。
2、爱旭股份:BC破晓时分,龙头领航新程
5年研发积淀铸就电池片龙头,创新领跑N型ABC技术。公司深耕电池片环节超15年,历经行业两轮技术迭代,P型时代,2016年发明管式PERC技术,2019-2023年电池片出货量稳居全球第二;N型时代,2021年创新研发ABC(All Back Contact)技术,2022年全球首家推出ABC组件,2024H1公司ABC组件销售1.62GW,较2023全年销量大幅增长232%,预计2024Q4出货量环比增长100%以上,2025年出货规划约20GW。
ABC组件业务规模快速扩张,市场竞争力持续增强。公司已规划三大生产基地、总产能共106GW,截至2025年1月,公司现有ABC产能约18GW,ABC组件市场供应能力稳步提升;市场拓展方面,截至2024 H1,公司在超过30个国家建立了渠道体系和合作伙伴,初步实现了ABC组件的全球化拓展,N型ABC已销售至超110家渠道客户,在手订单超10GW,ABC生态圈逐步搭建完善、需求规模持续扩大;成本管控方面,根据测算,现阶段ABC组件成本较TOPCon差距已缩窄至0.05元/W以内,性价比进一步提升。
行业同质化产能陷盈利困局,高效BC产品有望突出重围。行业对高效先进产能及其组件产品在终端市场应用的鼓励态度愈加明确,2024年11月工信部印发《光伏制造行业规范条件(2024年本)》提高电池组件新建产能效率指标;2025年1月陕西发布2GW光伏领跑计划,组件转换效率要求24.2%以上,根据TaiyangNews组件量产效率榜单统计,公司ABC组件效率于2024年5月达到24.2%并持续排名第一,根据隆基绿能公众号报道,HPBC二代组件转换效率达到24.4%,当前市场仅BC产品满足效率要求。作为行业高效产能,ABC组件需求有望快速增长,预计2024-2026年公司ABC组件出货量为6/18/25GW,在主流产品价格修复、高效产品保持溢价,且ABC组件成本快速下降的多重影响下,公司盈利能力有望显著提升。
3、帝尔激光:BC电池激光设备订单落地,看好业绩持续增量
盈利能力稳中有升,高壁垒筑就高盈利。24Q3公司毛利率48.7%,环比+1.2pp;净利率27.6%,环比+5.4pp。公司在光伏电池激光设备领域建立了自身强阿尔法,长期以来确立自己的领先地位。今年以来N型电池激光设备逐步确收,特别是BC电池设备,配合公司自身降本节奏,24年公司盈利能力仍维持高水平。
签订BC电池激光设备订单,单位价值量提升,25年下游BC电池有望持续扩产,公司将充分受益。近期公司公告与下游龙头签署BC电池激光设备及改造合同,不含税金额12.3亿元,占23年主营业务收入的76.4%。本次订单的激光设备应用于下游N型BC电池工艺,激光应用更复杂且使用更高精尖的激光源,因此单GW设备价值量较之前P型BC激光设备价值量更高。随着下游龙头对BC电池的明确扩产,如隆基至25年底BC电池产能将达到70GW,26年底国内电池产能计划全部切换至BC路线,爱旭长期也有100GWBC电池的总规划,以及其他企业在BC方向上的尝试,凭借多年以来领先的激光设备与工艺,公司将有望持续斩获BC电池激光设备订单,维持光伏激光设备绝对龙头地位。
4、海目星:工业激光有竞争力,将受益于光伏、锂电技术迭代
公司成立于2008年,专注在激光及其应用领域,有较强的激光光学及控制技术、自动化技术实施能力。通过持续know-how学习和产品迭代,公司从单一产品到系列产品与解决方案,不断拓宽下游应用,产品应用场景由最初的钣金加工逐步拓展到消费电子、动力电池、光伏等行业。
公司动力电池激光设备有较强竞争力,有望迎来新一轮发展。公司在锂电设备领域有综合技术优势,之前率先通过自主研发解决过极耳焊接等多个行业性技术难点,公司从个别产品出发不同段拓宽,产品矩阵不断完善,客户结构也比较好,目前在手订单有保障。虽然国内锂电企业扩产回归理性,但产能出海已经展现出积极势头,公司前瞻的海外布局开始取得收获。除此之外,公司在固态电池领域已进行了长期的研发工作,目已与下游企业签署2GWh设备采购协议。
深入光伏领域,将受益于BC、TOPCOn、铜浆等技术革新。在光伏行业“P-N”的转型期,公司凭借行业首创的SE一次掺杂设备,切入光伏行业。过去几年公司贴紧行业发展不断推出新的解决方案,其激光烧结设备去年下半年开始出货,市占率迅速提升,成为光伏激光设备主要供应商之一。未来随着BC、TOPcon+以及铜浆等无银浆料技术的进步与推广,公司有望在下一个大迭代中获得新的较大的业务增量。
进军医疗与医美激光领域。近日,公司公告在中红外飞秒激光关键技术中取得突破,其开发的长波红外连续可调谐的台式飞秒激光器(LWIRFS)为开创性产品,在医疗及美容行业均具有广泛应用前景。公司预计,相关医疗器械产品在获得二类、三类医疗许可证后,有望逐步实现医疗相关产业的产业化。
5、捷佳伟创:预告净利中枢+65%,符合市场预期
Q4归母净利润中枢+42%。根据业绩预告计算,4Q24归母净利润1.62-9.62亿元,去年同期为3.96亿元。24年全年净利润中枢为25.07亿元、同比+65%,主要系TOPCon设备交付持续推进,带动全年利润快速增长。
供给侧改革,规范行业高质量发展。24年光伏行业供给侧改革从自律到干预,自下而上推进,根据相关观点,2025年全球光伏新增装机增速10%左右,目前自愿减产、远离恶性竞争,在行业内已经达成了共识,包括龙头公司在内的大部分企业有望在后续执行减产,行业有望库存去化、价格迎来修复。
关注公司TOPCon新技术+BC电池整线设备储备和海外市场拓展。TOPCon:TOPCon电池技术仍在持续迭代,公司积极研发双面Poly和侧边钝化等TOPCon新技术,推进TOPCon降本增效。BC:公司当前已布局BC技术路线,未来随着头部公司引领的BC新技术迭代,有望带来BC高质量产能理性扩张,带动公司相关设备订单量增。同时,由于BC技术工艺复杂度和精度要求高,设备单GW价值量也有望提升。海外市场:中国光伏产业在全球具备领先优势,设备企业也在加速出海,可同时承接国内企业出海+海外本土企业需求,海外市场将成为公司的重要增量,同时海外本土企业订单价格和付款条件也较优。
07
发展展望
1、BC为平台型技术产业趋势相对确定
基于度电成本、电池效率和产业生态三要素,相关人士认为BC产业趋势相对确定。
最重要的是生态环境,产业生态决定降本速度,因为光伏产品本质上是能源产品,能源转型替代传统能源一定要有经济性。
第二个是电池效率。电池效率在光伏行业是第二位的,因为它是降本的手段,并不是效率越高,它一定会成为主流。比如,现在航天用的砷化镓电池,效率接近50%,但无法地面应用。
第三个因素为度电成本,度电成本低,才能大规模替代传统化石能源,就能成为主流。
电池效率,根据爱旭统计,相同面积组件,BC效率明显高于TOPCON,平均来看BC领先TOPCON25-50W。
产业生态,头部玩家带头扩产,产业生态逐步形成。2024年11-12月12th bifi PV Workshop 2024珠海国际峰会召开。大会由全球领先的ABC电池、组件龙头厂商爱旭股份和欧洲最大的非营利太阳能研究所ISC Konstanz联合举办,汇集爱旭股份、隆基绿能、协鑫科技、TCL中环等头部光伏企业,以及帝尔激光、先导智能等头部供应链合作伙伴,BC产业生态初步形成,行业降本提速。2024年ABC电池片非硅成本约为0.23元/w,预计2025年下降至0.17元/w,环比下降0.05元/w。
度电成本,由于BC转化效率更高,相同土地面积可以实现高出6.56%的发电量,根据爱旭测算,在ABC价格高出10%的背景下,ABC的BOS造价较TOPCON低0.17元/w,LCOE低3.34%。
2、BC效率获得突破,有望在屋顶等市场形成竞争力
BC是全新的平台技术方案,底层发电原理与PERC、TOPCon、HJT等兼容。因此各类BC的区分度主要在于衬底选择、界面钝化方案等,形成PBC、TBC、HBC等多种xBC结构。
在过去2年N型电池的产业化迭代过程中,硅片、钝化接触方案、浆料等都在优化提升,同时BC领先企业持续投入优化,BC路线不断刷新晶硅电池效率新高,参考头部企业披露数据当前量产效率在27%上下,组件效率超过24%。
BC电池制造增加多道工序,以主流TOPCon及TBC作对比,TBC增加P区Poly钝化、多道激光开槽/掩膜图形化等工艺环节,且在组件封装环节增加绝缘胶涂覆等,设备及耗材用量整体有所增加,造成当前BC电池成本高于TOPCon等方案。近年来BC提效降本取得明显进展,结合目前调研粗略估算BC单W成本增量可能在8分-1毛上下。
参考爱旭BifiPV珠海论坛数据,未来ABC技术仍有清晰的升级路径,包括图形优化、钝化工艺升级等,效率向晶硅极限靠拢,成本进一步优化。
有望在屋顶等市场形成竞争力。BC电池正面效率高而双面率低于TOPCon等电池方案,理论上可以通过高正面转换率抵减背面发电量短板。
从光伏系统应用角度,相同版型下BC组件较TOPCon功率更高形成溢价,参考目前BC电池实际成交价格,在部分场景已经形成全周期的回报率优势。
综合考虑其产品特点,BC电池可能在高价值屋顶等不需要双面率的市场具有竞争力。
3、量产技术突破,渗透率或进入“奇点时刻”
目前光伏PERC电池已接近24.5%的理论效率极限,BC新技术或成为破局关键。根据隆基绿能公告,公司已实现HPBC2.0量产技术的突破,电池量产产线已全线贯通,量产效率突破26.6%,是目前量产效率最高的电池技术。同时,隆基绿能宣布扩产12GWHPBC电池片产能,2024年11月开始逐步投产,2025年11月达产,根据隆基绿能规划,到2025年年底,HPBC二代产能将大致会达到50GW左右,BC一代产能大致在20GW左右。在扩产节奏提速、量产效率提升的背景下,BC电池或迎来渗透率快速提升的阶段。
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