【申万宏源】晶硅电池待摘“明珠”，BC电池踏浪前行—技术篇.pdf

2023-11-21

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1. BC 电池结构独特，流程长+工艺难制约产业化

IBC 电池正面无遮挡，具有更高转换效率。IBC（Interdigitated back contact）电池又称叉指状背接触电池，特点在于将电池正面的栅线全部转移至背面，减少对入射光的遮挡，提高电池短路电流和转换效率。BC 电池结构独特，关键结构在于前表面场（FSF）、背掺杂区和电极。BC 电池主要结构包括衬底，衬底前表面的 FSF 和减反膜，衬底背表面的钝化层、掺杂区、减反膜以及电极栅线。其中 FSF 能够抑制空穴在前表面的复合，掺杂区用于分离并收集载流子，电极用于汇集载流子并与外接负载形成通路产生电流，三部分为 BC 电池最关键的结构。生产流程长+工艺难度大导致制造成本高，制约产业化发展。 BC 电池生产流程长，工序较其他电池更复杂，所需设备较多，部分环节生产难度大，其中图形化和金属化环节难度最高，也是造成电池片良率低的主要环节，低良率推高 BC 电池平均成本，制约产业化发展。

1.1 BC 电池关键结构在于前表面场、背面掺杂区和金属栅线

BC 电池结构独特，以 n 型 TBC 电池为例： n 型衬底前表面包括两部分结构，依次向上分别是前表面场（FSF）和减反膜层：前表面场（FSF）是一层重磷掺杂形成的 n+区，与衬底形成 NN+高低结，可以抑制基区产生的少子空穴向前表面漂移，降低表面复合速率，提高电池开路电压和转换效率；前表面的减反膜层是 SiNX 膜，其作用在于：1）能够有效减少光的反射，提高透光率，通过控制膜的厚度可以调节其反射率以达到想要的减反效果；2）制备 SiNX 的原料 NH4 会在反应过程中分解出 H 原子，H 原子会在高温下向晶体硅内渗透与表面的悬挂键结合起到钝化作用。

N 型衬底背表面包括四部分结构，依次向下分别是隧穿氧化层、掺杂区、减反膜层以及金属栅线：隧穿氧化层由一层厚度为 1.5nm 的氧化硅薄膜构成，可允许多子隧穿而阻碍少子通过，降低少子在表面的复合速率，同时改善长波效应。掺杂区是一层由掺硼的 p+发射极区和磷扩散形成的 n+背场区（BSF）交替分布形成的多晶硅层，厚度约为 150nm，由于排布形似交叉的手指，故名叉指状。其中 p+发射极区与 n 型衬底形成 PN 结；n+背场区与衬底形成 NN+高低结。

背表面的减反膜层与前表面的减反膜类似，不同点在于：1）背表面的减反膜是 SiNX/AlOX 构成的复合膜，其中 AlOX 由于带有固定的负电荷可以对背表面起到场钝化作用；2）背表面的减反膜的作用是将入射至晶硅体内的光反射回晶硅体内以增加光子被吸收的机会，需要高的反光率，故厚度与前表面的减反膜有所不同。

金属栅线即电池的金属电极，BC 电池的电极都在同一面，需要与相应的极区对应，让正极对准 p+区，负极对准 n+区，并且金属栅线之间也不能有交叉接触，否则会造成电池漏电。

BC 电池最关键的结构在于前表面场（FSF）、背表面的掺杂区以及金属栅线三部分： 1）前表面场的钝化效果影响背面收集的空穴数量：BC 电池对前表面场的钝化要求比较高，因为基区在前表面产生的非平衡光生载流子需要穿过整个衬底才能到达背面被极区收集，要求载流子有较长的扩散长度，而载流子的扩散长度与其寿命的平方成正比，这要求载流子不能太快地被复合，若前表面钝化效果不佳，会导致空穴在前表面就被复合掉，减少极区收集的数量。

2）掺杂层的 pn 区隔离效果影响电池良率：掺杂层是 p+区和 n+区呈叉指状分布形成的，主要作用是分离和收集载流子，其中 p+区负责收集空穴，n+区负责收集电子，再分别将收集的载流子传递给正负电极并与外接负载形成通路，因此 p+区和 n+区不能直接接触，否则收集的载流子将在掺杂层层面上直接接触形成短路，导致载流子无法被有效收集，所以需要在 p+区/n+区的交界处将交合处刻蚀掉，形成一段“凹槽”隔离 pn 区，也即 Gap 区。

3）金属栅线的制备效果影响电池片良率、性能和成本：a）BC 电池的正负极必须对准相应的极区，即正极对准 p+区，负极对准 n+区，而且正负电极不能交叉接触，否则会造成漏电短路；b）由于减反膜不导电，金属浆料需要烧穿减反膜与极区直接接触，但金属与硅片直接接触又会引起金属复合，导致电池开路电压和转换效率降低，且接触面积越大，复合现象越严重，因此接触面积也不能过大，未来可使用铜电镀方式进行金属化；c）因为金属栅线全部都在背面，不用担心对正面光的遮挡，所以可以适当提高栅线宽度以减少串联电阻；d）光伏电池对正面栅线材料的要求较为严格，但对背面栅线材料的要求相对较低，而 BC 电池只有背面栅线，因此可以用其他金属代替银作为栅线材料（例如铜），以减少对银的消耗，降低电池成本。

XBC 电池结构差异集中在衬底、钝化膜和掺杂层。BC 电池是平台型技术，可以与采用不同钝化工艺的 X 电池结合形成各种 XBC 电池，例如可以和 PERC 结合形成 P-IBC 电池，和 TOPCon 结合形成 TBC 电池，和 HJT 结合形成 HBC 电池，由于结合对象的钝化工艺不同，XBC 电池结构也不同，差异主要集中在衬底、钝化和掺杂层。P-IBC 电池以 P 型硅片作为衬底，背表面的掺杂区无其他钝化工艺，只有 SiNX/AlOX 减反膜提供钝化效果，以 poly 多晶硅层作为掺杂层；TBC 电池和 HBC 电池均为 N 型电池，均以 N 型硅片作为衬底，其中 TBC 电池用 SiOX 作为钝化膜，用 poly 多晶硅层作为掺杂层；HBC 电池用 ia-Si:H 作为钝化膜，用 n/p-a-Si 作为掺杂层。

BC 电池发电原理：空穴、电子分别扩散至相应极区后被电极收集与外接电路形成通路。当光照射至电池片表面时，一部分光会穿过表面进入电池片内部被晶体硅吸收，当光子的能量大于禁带宽度时，晶体硅会被激发，产生空穴-电子对，其中空穴带正电，电子带负电。随后空穴与电子无序漂移，当空穴漂移至 PN 结处时，会在内建电场（方向为 N 指向 P）和高低结（前表面场与衬底形成的 NN+高低结）的共同作用下向背表面方向扩散，直至被 p+发射极区收集并传递给正电极；电子经过横向扩散到 NN+区后，再向背表面方向扩散，直到被 n+背场区收集并传递给负电极，随后正负电极与外接负载连通形成通路。

1.2 BC 电池制造工艺主要包括前道工序、图形化和金属化

BC 电池工艺细分流程长，主要环节可概括为前道工序、图形化和金属化三大环节。以 TBC 电池生产流程为例，需要经过以下主要的环节：前道工序：隧穿氧化层制备慢是限制产能的重要原因。1）对衬底进行清洗、抛光、制绒之后在前表面使用高温扩散法磷扩形成 FSF，之后使用化学刻蚀去除背面多余磷扩 poly；2）背面用 LPCVD 设备使用干热氧化法生成 1.5nm 的隧穿氧化层，干热氧化法是在高温的真空环境中向硅片衬底通入氧气，让氧气分子与硅原子发生化学反应生成 SiOX 并附着于材料表面。但是由于 SiOX 是一层致密的物质，其附着于硅片表面之后会阻碍后续的氧气分子与硅原子的接触，只能先让氧气分子渗透穿过表面的隧穿氧化层到达 SiOX/Si 界面处才能继续反应，导致整个流程非常耗时，生产效率低。

图形化环节：流程复杂，需多次刻蚀，去绕镀过程中容易损伤电池片： 1）形成发射极区：a）背面使用 LPCVD 沉积一层本征多晶硅；b）使用扩散炉进行高温硼扩散，形成 p+发射极区，同时会在表面形成一层 BSG 掩膜；c）使用第一道激光对 BSG 局部辐射，凭借激光的高能量刻蚀 BSG，被照射区域将会暴露出硼掺多晶硅；d）使用化学刻蚀，去除暴露出的硼掺多晶硅以及隧穿氧化层，未被刻蚀掉的 BSG 可以保护下面的多晶硅和隧穿氧化层不被刻蚀。

2）形成背场区：a）通过干热氧化法重新生成一层新的隧穿氧化层；b）使用 LPCVD 沉积一层本征多晶硅；c）使用扩散炉高温磷扩，形成一层磷掺多晶硅层。

3）图形化完成：a）使用第二道激光刻蚀发射极区的上的 PSG；b）使用化学刻蚀掉暴露出的磷掺 poly 和多余隧穿氧化层；d）刻蚀多余掩膜；e) 开槽区分 PN 区。

金属化环节：电极印刷精准度低造成电池易短路。a）清洗刻蚀留下的杂质及绕镀后使用 PECVD 正反两面依次沉积减反膜；b）丝网印刷金属浆料后烧结，烧结目的是为了烧穿减反膜让金属浆料与硅片直接接触。金属化环节中最难的地方在于如何将正负电极精准的印刷在对应的 p+/n+区，如果栅线位置印刷错误会导致短路，造成电池片损坏，降低产品良率；c）光注入，增加载流子自由程，提高电池转换效率。

工序流程长，所需设备多。BC 电池生产流程长，需要用到多个设备，尤其是图形化过程中需要沉积薄膜、刻蚀，因此需要多次使用 LPCVD、PECVD、激光和刻蚀机，所需设备多。

1.3 图形化和金属化是提升良率的关键环节

生产流程长+部分工艺难导致设备投资额大+良率低，解决行业痛点根本在于缩短流程+解决工艺难点。1）与 HJT 设备投资额大的原因不同，HJT 全程只能在低温环境中加工，其对设备各方面参数都有更严格的要求与限制，需要更先进的设备满足生产需要，单步流程所需的设备价值很高，而 BC 电池是因为生产流程长，所需设备多，导致累计设备投资额大。流程过长也增加电池在不同流程中损坏的风险，造成电池片良率低。2）BC 电池生产过程中有部分工艺难点尚有突破空间，特别是图形化中存在绕镀，Gap 区位置不精准，金属化中正负极对不准相应极区等问题，都会导致电池片容易被损坏，产品良率低。因此总体来说，缩短工序+解决技术难点→降低设备投资额+提高良率→降低成本，提高性价比是 BC 电池产业化发展的根本路径。

图形化和金属化是工艺难点大的主要环节。图形化过程中需要沉积 poly 层，但目前使用的是 LPCVD 设备，虽然 LPCVD 沉积薄膜在行业中已经有了非常成熟的应用，但由于其无方向性的沉积特点使其出现较严重的绕镀问题，需要增加去绕镀流程，目前去绕镀技术不成熟，很容易损坏电池片的其他正常结构；其次 Gap 区的制备也需要极高的精准度，若开槽的位置不能精准定位在 p+/n+区的交界处，则会导致电池短路；最后，金属栅线的位置也必须与相应的极区对准且不能交叉接触，否则会造成电池漏电。

工艺难点 1：Gap 区挖槽不精准，载流子易在 p 区和 n 区界面处接触复合。BC 电池的极区都在同一侧，不同的极区负责收集不同的载流子，这些不同的载流子需要被不同的电极收集并与外接电路形成通路，但是交叉排布的 pn 区是相邻的，如果直接接触，载流子会在掺杂层层面上直接复合，导致电池漏电，因此必须要在 p+/n+交界处进行隔离。目前进行隔离的方案主要是是通过激光开槽，将 p+/n+交界处的 poly 刻蚀掉形成隔离区（Gap 区）。目前激光技术尚未做到既能很准确的定位在 p+/n+交界处的位置，又能保证刻蚀挖的“槽”不会过宽，所以未来要进一步升级激光技术。工艺难点 2：丝网印刷精度低易导致电极位置对不准相应极区。丝网印刷虽然在光伏中已得到成熟应用，但之前都是用于 PERC、TOPCon、HJT 这类正负电极分布在两面的电池，不需要很高的精度要求，而 BC 电池的正负极在同一面，需要对准对应极区才行，一旦正负电极没有对准相应极区电池就会短路，丝网印刷的缺点就在于精度不高，无法满足 BC 电池需要，需要使用更高精度的工艺制作电极。

2. 激光缩短流程，工艺难点逐步解决，BC 破局指日可待

行业痛点虽存，解决方案也在不断推陈出新。当前生产工序长+部分工艺难在一定程度上制约着 BC 电池的产业化发展，但是行业提出了许多针对性的解决方案，部分方案已初见成效，未来随着各方技术的不断成熟，BC 电池工艺不断优化，其产业难题将会逐步得到解决，届时 BC 电池将会凭借自身效率优势大放异彩。激光技术有望缩短工序，多方案发展助力解决技术难点。激光有望成为 BC 电池破局之道，一方面激光在光伏中早有普遍应用，行业经验相对丰富，另一方面激光高精度的优势正好契合 BC 电池的生产需要，可以针对性的解决行业痛点。此外，针对图形化和金属化环节中存在的技术不成熟问题，目前行业已经提出了多种替代方案并已付诸实践，有部分方案已经得到验证，随着未来技术的不断成熟，工艺难点终将得到解决。

2.1 刻蚀：激光微纳加工效果契合 BC 工艺难点

激光并非光伏新识，行业早有丰富经验。激光在光伏电池领域的应用早在 PERC 时代就开始了，随着光伏向 TOPCon、HJT、BC 电池不断迈进，激光技术也有相应突破，不断满足光伏电池的新需求。最早在 PERC 电池时代主要用于背面开槽实现局部金属接触和选择性掺杂，在 TOPCon 时代用于硼扩散，解决了二次硼扩存在流程太复杂的问题，而到了 BC 电池产业化早期的现今，激光也被用于掩膜刻蚀、PN 区隔离等。具体包括：

1）减反膜开槽实现局部点接触：大部分电池最外层的减反膜不导电，极区收集的载流子很难穿过减反膜被电极栅线收集，所以要先对其进行开孔，让金属栅线可以与硅片直接接触，但又由于金属复合的存在，栅线与硅片的接触面积不能过大，因此提出了既要能开孔，又要孔够小，还要减少损伤的多重要求。激光技术可以实现开出一个“点”的孔，制备的孔非常细小，相比于其他技术，更能满足于光伏电池的需要。

2）选择性掺杂：传统扩散都是在扩散炉内进行的，利用热扩散原理，使杂质原子受热向晶硅体内扩散，但是扩散炉对电池片是整面加热的，无法对指定局部区域加热，所以电池片整个平面的掺杂浓度和扩散深度是相同的，但对于光伏电池来说，在金属电极与掺杂层接触处，杂质浓度高可以降低接触电阻，但电池俄歇复合速率提升，降低电池效率，杂质浓度过低会导致金属与掺杂层之间的接触电阻过大增加电学损失，所以理想的情况是对金属与掺杂层接触的区域进行重掺杂，其他区域进行轻掺杂，即选择性掺杂（SE）。激光不仅具有高能量的光束，可以通过加热杂质源，促使杂质粒子向晶硅内部扩散，而且可以精准定位，针对不同的区域施加不同的能量，控制杂质浓度和扩散深度，实现选择性掺杂。

3）掩膜刻蚀：BC 电池需要经过局部刻蚀掩膜确定 p+/n+区的位置，掩膜的主要成分是 BSG/PSG，可以使用化学/激光刻蚀，但使用化学只能整面刻蚀，无法做到精准定位，因此化学刻蚀法很难完成图形化。相比之下，激光不仅具有高能量，可以刻蚀掉掩膜，而且可以控制刻蚀的位置，精准定位 pn 区。

BC 电池核心难点在于对工艺的精度要求高，而精度高是激光技术的优点。BC 电池的难点在于图形化和金属化，图形化的难点在于如何确定 p+区和 n+区的位置，并精准定位 p+/n+交界处实现隔离，金属化的难点在于如何让正负极对准相应极区，三者的核心都在于如何精准的定位。而激光可以通过参数设置实现精准定位，是其他技术无法媲美的能力，激光技术优点完美契合 BC 电池难点需要。激光技术尚存进步空间，突破后将最大程度融入 BC 电池生产流程。当前激光技术虽然已经具备很高的精度，能够一定程度上满足工艺对精度的要求，但仍存在生产效率低、产能小的缺点，无法满足量产需要，因此仍有进步空间。目前主要的技术升级方向包括： 1）提高激光刻蚀能力：当前激光只能做到刻蚀掩膜，需要额外化学刻蚀去除 poly，不仅增加了流程的长度，也增加了电池片损伤的风险。若未来刻蚀能力有突破，能做到一步刻蚀掉掩膜、poly 层，同时不损伤隧穿氧化层，则可以减少两步化学刻蚀过程，缩短工序流程。 2）激光先进技术的突破：目前行业已经提出多种先进激光技术，突破后能够多方位融入 BC 电池生产流程中，缓解部分工艺难的问题。例如激光重掺、激光诱导烧结（LIF）等。其中激光诱导烧结（LIF）技术进展相对较快，根据帝尔激光公告，目前 LIF 技术已经实现和 TOPCon 的结合，并能帮助提升 0.2%的转换效率，未来与 BC 电池结合也能进一步提升 BC 电池转换效率。

2.2 沉积：薄膜沉积方案多样，或可避免绕镀难题

去绕镀工艺不成熟：PECVD/PVD 可避免绕镀。当前工艺中使用的 LPCVD 会产生绕镀的原因在于 LPCVD 沉积薄膜是无方向性的，通过化学反应生成的产物无法集中地沉积在指定区域，部分产物会沉积在电池片四周，需要通过清洗刻蚀去除掉，而去绕镀工艺不成熟易损伤电池其他正常结构。因此要避免绕镀的出现就需要采用产物沉积更集中的工艺，目前行业关注较多的方案有 PECVD 和 PVD。

PECVD 即等离子体增强化学气象沉积，其镀膜原理是：将硅片放在石英舟上，石英舟与电极的负极相连，整体形成阴极电极板，其上方是与电池正极相连的阳极电极板，二者相互平行，中间形成方向从上向下的电场。向通气管通入反应气体，反应气体经过两个平行的电极板时会被其中的电场电离成电子、带正电的粒子或中性粒子，形成等离子体形态，等离子体形态是继固态、液态、气态之外的第四种形态，具有更高的能量和活性。被电离形成的等离子体在电场的作用下加速撞向电池片表面并发生化学反应，生成的物质沉积在电池片表面形成 poly 层，副产物则通过排气管排出。由于离子在电场作用下沉积方向更集中，因此绕镀比较轻微，可以通过清洗完成去绕镀，除此之外，PECVD 还具备可以实现原位掺杂，掺杂速度快，能耗低、成本小的优点，但也存在薄膜均匀性差的缺点。

PVD 即物理气相沉积，其原理在于在真空环境中用物理方式将材料源表面气化成气体原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体过程，在基体表面沉积薄膜。PVD 技术可分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。在 BC 电池中使用较多的是真空溅射镀膜，具有沉积速度快，绕镀轻微易清洗，可原位掺杂的优点，但也存在薄膜均匀性较差、靶材用量大等缺点。

2.3 电镀：工艺日渐成熟，或能成为丝网印刷的替代工艺

丝印精度低解决方案：电镀技术图形化环节用于确定栅线位置，印刷栅线精度高。丝网印刷工艺虽然在光伏电池中早有普遍应用，且技术相对成熟，但之前都是用于正负电极在两面的情况下，不需要太高的精度要求，但 BC 电池的正负极都在同一面，需要对准相应极区，因此丝网印刷技术的精准度很难满足生产需要，需要精度更高的工艺弥补，目前市场关注最多的替代方案是电镀工艺。电镀即使用电解原理在电池片表面镀上金属电极，通常用得较多的金属是铜，其主要流程包括图形化和金属化。其具体工艺流程为：1）使用 PVD 沉积一层铜种子层，原因是铜与钝化膜之间的连接是范德华力，较为微弱，容易出现脱栅，因此需要沉积整面种子层来提高栅线的附着力；2）沉积掩膜后使用 LDI/光刻等技术对掩膜进行刻蚀，暴露出来的 “坑”是未来镀铜栅线的位置；3）使用垂直电镀设备/水平电镀设备/VDI 设备进行电镀，将电池片放在电池的阴极，铜棒放在电池的阳极，铜失去电子后成为铜离子并向阴极扩散，在阴极处得到电子形成铜单质附着于电池片被刻蚀的位置形成金属栅线；4）依次去除掩膜层和种子层，完成栅线的制备。

电镀主要的环节分为图形化和金属化，但其与 BC 电池的图形化和金属化概念有所不同。BC 电池的图形化对象是极区，目的是为了确定 pn 区的位置，电镀的图形化是为了确定金属栅线的位置，正是因为电镀有了图形化这一步，才增加了其栅线的精准度。

电镀工艺日益成熟，有望早日实现量产。量产方面，电镀工艺已经在光伏中有所应用，当前主要用在 HJT 电池中制备铜栅线，有部分产商开始中试。设备方面，图形化可选方案尚未统一，市场考虑较多的有激光直写（LDI），掩膜光刻、激光开槽、喷墨打印，其中激光直写精度最高，最契合 BC 电池的需要，未来有希望在 BC 电池中得到应用；金属化可选方案有垂直电镀、水平电镀和 VDI 电镀，目前东威科技的垂直连续电镀设备已经研发至第三代、罗博特科的 VDI 设备已经用在中试线上并与国电投签订了战略协议。总体上金属化所需设备的进展相对更快，随着未来图形化技术的不断成熟，电镀将会在电极印刷方面得到广泛应用，届时可以很好的解决 BC 电池中电极定位精度不高影响电池片良率的问题。

3. BC 电池优势多，或成 N 型技术中关键技术路线

“增效”是光伏电池技术迭代的根本逻辑。光伏电池技术虽然一直在不断迭代，但从长时间维度来看其基本逻辑即为“增效”二字，即谁的极限效率更高，谁就能走得更远，越可能成为下一代产品。今天我们观察 BC 电池发展路径与 3 年前观察 TOPCon 的路径是类似的，之所以在已经有了较优的产品的前提下还要研发、生产性价比并不高的“新产品”，是因为“新产品”有着比当前时代产品更高的极限转换效率，而效率即为市场空间，将“新电池“的制造成本控制住，工艺难点解决掉，会比如今产品有更长远的发展。

BC 电池效率高，引领下一代电池技术升级。BC 电池凭借正面无栅线将对正面光的遮蔽降到了最低，其提效思路从减少光学损失角度出发，区别于其他电池，因此可以和其他电池结合产生新的更高效电池。除此之外，BC 电池与其他电池的产线部分兼容，可以降低前期初始设备投资额；头部企业的背书吸引了行业玩家对 BC 电池的关注，目前已有多家开始布局 BC 电池，产业化进展将进一步加快。

3.1 平台型技术可以与其他电池结合生成新的 XBC 电池

BC 电池另辟蹊径，可与其他电池结合实现更高效率。PERC、TOPCon 和 HJT 的思路是通过改善钝化工艺，减少电学损失以提高电池转换效率；而 BC 电池的思路是改善栅线布局减少对入射光的遮挡，减少光学损失以提高电池转换效率，与其他电池之间可以互相结合生成新的 XBC 电池，也即 X 电池+BC 电池=XBC 电池，这对于 X 电池而言，类比苹果手机中的基础版本增加广角摄像头后形成更高级的 PRO 版本，BC 电池永远可以在 X 电池的基础上通过改善栅线布局增加一定的转换效率，是 X 电池的“广角摄像头”。

BC 电池可以和 PERC 结合生成 P-IBC 电池，和 TOPCon 电池结合生成 TBC 电池，和 HJT 电池结合生成 HBC 电池。 P-IBC 电池：P-IBC 电池是经典 IBC 电池和 PERC 结合的产物，以 P 型硅片作为衬底，硼掺 poly 作为 BSF，磷掺 poly 作为发射极区，正负电极均在背面与对应极区。P-IBC 电池背面极区没有钝化层，因此转换效率相对较低。

TBC 电池：TBC 电池是经典 IBC 电池与 TOPCon 结合的产物，即 POLO-IBC 电池。以 N 型硅片作为衬底，掺杂 poly 作为掺杂层，在极区沉积隧穿氧化层抑制少数载流子向表面漂移，并将栅线转移至背面，同时具备 BC 电池无入射光遮挡和 TOPCon 优良的钝化效果的优点。

HBC 电池：HBC 电池是经典 IBC 电池与 HJT 结合的产物，即背接触异质结电池。其在衬底两侧沉积氢化本征非晶硅薄膜作为钝化膜减少表面缺陷密度，同时将栅线转移至背面。既利用了 IBC 电池正面无遮挡的优势，又具备 HJT 电池优良的钝化效果。

BC 电池平台型技术难以被淘汰。PERC、TOPCon、HJT 都是从改善钝化工艺减少电学损失角度出发提高电池极限转换效率，是竞争性的替代关系，而 BC 电池则是通过增加光照面积减少光学损失角度出发提高电池极限转换效率，和其他电池之间不存在替代关系。理论上钝化工艺的改善没有上限，2019 年 PERC 凭借比 BSF 更优的钝化工艺取代了 BSF， 2022 年 TOPCon 也凭借着比 PERC 更优的钝化工艺开启“替代之路”，未来也可能会出现更优的钝化工艺取代 TOPCon 电池。但 BC 电池则完全另辟蹊径，是从减少光学损失的角度出发的，而且 BC 电池的正面无栅线是减少光照遮蔽作用的“终极手段”，难以被更优的工艺代替。因此，BC 电池并不会像 TOPCon 电池容易被新的工艺所取代。

TBC/HBC 电池可以充分享受 TOPCon/HJT 电池技术发展的红利。由于 XBC 电池是在 X 电池基础上升级而来，大部分结构和功能类似，因此当 X 电池的技术有所突破之后可以立即运用在 XBC 电池上。以 HBC 为例，由于 HJT 电池是在低温环境中进行加工生产，电池片可以做得更薄，因此 HBC 电池也可以做得更薄以减少晶硅成本；在追寻降本的过程中，HJT 的 TCO 薄膜不断朝着少铟/无铟化方向发展，而 HBC 的 TCO 薄膜的结构和功能完全相同，当 HJT 中的 TCO 薄膜技术有突破时，可以立即运用在 HBC 电池上。

3.2 部分工序兼容，产线可升级，初始投资成本降低

XBC 电池产线可以在 X 电池产线的基础上升级而来，降低初始投资成本。由于 XBC 电池是在 X 电池基础上通过改变栅线布局得到的，因此主要结构类似，生产流程相互兼容，可以通过产线升级降低初始投资成本。以 TBC 电池为例，其与 TOPCON 大部分流程相同，差距主要体现在掺杂层的制备上：TOPCON 背面只有一种极性掺杂区，只需要一次扩散沉积即可完成，TBC 电池有两种极性掺杂区，需要额外增加一次扩散，并且为了确定 pn 区的位置，还需要添加激光刻蚀和化学刻蚀等步骤。

3.3 应用空间大，天然适合分布式场景，集中式电站是未来方向

BC 电池应用场景丰富，天然适用于分布式光伏场景。由于 BC 电池正面无栅线，外表更美观，更契合分布式户用场景需求，特别是 BIPV，可以充分结合 BC 组件的美观和建筑艺术，做到光伏建筑一体化。以海外主要市场——欧洲为例，欧洲大部分新增装机量都以分布式为主，且欧洲更喜欢黑色屋顶的建筑风格，十分契合 BC 电池的特点。近年来国内外分布式装机量增速明显高于集中式，2022 年，国内分布式新增装机量占比 58.47%。

由于 BC 电池可以做成柔性组件，具有重量轻、可弯曲的特点，多应用于车辆、轮船、卫星以及承重能力较差的建筑物上。

双面率提高+成本降低后将提升集中式电站市场份额。BC 电池在集中式电站使用较少主要原因在于双面率低和成本高：1）隆基、爱旭已经开始尝试将背面栅线做得更窄更高以提高双面率，且不能仅以双面率的绝对值来衡量是否适用于电站，而是要看生命周期内的发电总量，BC 电池虽然双面率低，但是由于正面无遮挡，光损失相比其他电池更少，根据隆基绿能公告，正面和背面的光照对发电量的贡献差距非常大，背面的散光率只有正面的 6%，对发电量的影响远远小于正面，随着技术进步，BC 电池全生命周期发电量或将更高；2）电站业主方考虑的是 LCOE，BC 电池目前的困难仍在于成本阶段性较高，未来随着成本逐渐下降，其在集中式电站的市场份额也将逐步提升。

3.4 头部企业背书 BC 电池，吸引大量玩家投入到技术研发

头部企业坚定看好 BC 电池，加速产业化布局。光伏行业中头部企业对行业发展方向的影响是巨大的，其逻辑在于，当一个新的电池技术出现时，总会面临着工艺复杂、成本过高的产业化问题，这些产业化的问题只有在不断的产业化实践中才能得到解决。而这些产业化的实践往往需要一线大厂的带领，因为一线大厂有一定的技术、规模和成本优势，其具备承受产业化早期问题的能力，而二三线厂商不具备相关能力，没有技术积累实现技术突破，也无法承担高成本的压力。以 TOPCon 的发展为例，在晶科布局 TOPCon 之前就有小企业开始入局 TOPCon，但彼时正值硅片大尺寸化浪潮，大尺寸化带来的产能提升和成本下降拖延了晶科等一线大厂对新技术的布局进度，导致 TOPCon 电池产业化进程被延迟，等晶科开始布局 TOPCon 之后，才有大量玩家投入到 TOPCon 的产业化实践中。2023 年隆基绿能半年度业绩说明会上，董事长钟宝申表示:“未来 5-6 年，BC 类电池将会是主流”，行业头部企业的公开表态吸引了大量玩家对 BC 电池的关注，推动更多企业投入到对 BC 电池的研发和制造中，这些产业化的实践活动会加速解决 BC 电池产业化的难题。

4.重点公司分析

4.1 隆基绿能：光伏行业头部企业，BC 电池的领导者

隆基绿能业务涵盖光伏全产业链，盈利能力不断增强。隆基绿能是头部光伏一体化企业，专注于为全球客户提供高效单晶硅太阳能发电解决方案。公司业务涵盖单晶硅棒、硅片、电池和组件的研发、生产制造和销售，提供电站的开发和系统解决方案。2018-2022 年受益于光伏需求爆发，公司 4 年间营业收入 CAGR55.63%，2023 年前三季度实现营收 941 亿元，同比增长 8.55%，实现利润 116.48 亿元，同比增长 6.4%。分产品来看，太阳能组件、硅片和硅棒贡献绝大部分收入。

马太效应强化，头部企业强者恒强。目前虽然光伏行业尚处于产能过剩的下行周期，但在政策和产业经济性选择的推动下，我们认为低端产能将逐渐被出清，市场集中度逐渐增加。在强者更强的背景下，企业要有足够的能力才能撑过“退潮期”，而隆基三大优势将持续巩固其头部企业地位：

优势一：新型电池布局全面，生产技术领先同行。随着 PERC 电池量产效率逼近极限，新型 N 型电池渗透率不断提高，未来将逐渐占据光伏市场，在电池片处于技术迭代的背景下，企业的技术储备是竞争的核心要素。2022 年，隆基 HJT 实验室效率 26.81%打破世界记录；BC 电池方面，隆基推出的 HPBC 是国内最早推出的 XBC 产品之一，Hi-Mo 6 量产效率达到 25.1%，升级版 Hi-Mo6 Pro 量产效率将达到 25.3%，公司技术积累深厚。

优势二：全球化品牌优势显著。光伏产业链的终端是地面电站，每个电站的投资成本都是巨大，而每个电站项目需要维持 25-30 年的运行时间，因此对于电站企业而言，上游的组件必须要选择非常可靠的企业，因此会很看重企业的品牌力，隆基作为行业头部企业，有着很强的品牌效应。根据 PVBL，隆基绿能在 2022 年全球光伏品牌 100 强榜单中以组件 974.08 分/综合 956.1 分摘得双冠，品牌力优势显著。

优势三：一体化布局，成本优势显著。光伏电池片由于极易受到外界环境损坏，需要在生产完电池片后尽快封装成组件，因此电池片厂商会受到组件厂商较多影响，而电池片 -组件一体化则可以避免受制于人，同时，隆基在上游硅片环节也有较大市场份额，通过全产业链布局形成上下游联动，可以降低中间环节的成本，形成一体化优势，在光伏行业竞争日趋激烈的情况下凭借成本优势有望占据更多市场份额。

4.2 爱旭股份：押注 ABC 电池，将受益于 BC 行业发展

专注电池片环节，已成 BC 电池领先企业。爱旭股份是全球主要的光伏电池片提供商，主要从事高效太阳能电池的研发、生产和销售，为客户提供组件及整体解决方案。2019- 2022 年营收稳步上升，3 年间 CAGR79.46%，2023 年前三季度实现营收 226.17 亿元，同比下降 12.43%，主要原因系珠海 10GWABC 电池及配套组件项目尚未实现盈利，目前 6.5GW 电池片产能已经建设完成，预计年底将完成额外 3.5GW 电池片及 10GW 配套组件产能。利润方面，公司利润受行业周期、疫情影响而波动，2023 年前三季度实现净利润 18.87 亿元，同比增长 35.73%。公司盈利能力经过 21 年调整后逐步回升，2023 年前三季度毛利率为 19.72%，利润率为 8.34%，未来随着产品降本，期间费用管控能力的加强和 BC 电池市场份额的提升公司盈利能力将持续增加。

全力押注 BC 电池，打造差异化产品。目前 TOPCon 已经开始大规模量产，市场份额逐渐提升，但伴随着多玩家大规模量产带来的问题是 TOPCon 收益的下降，根据隆基绿能公司公告，TOPCon 逐渐成为标准化产品，盈利能力持续恶化。爱旭押注 ABC 电池打开了差异化的市场，与 TOPCon 相比，ABC 电池具有更高的转换效率，根据爱旭公司公告，ABC 电池平均量产效率已经达到 26.5%，处于行业领先水平。爱旭推出的“黑洞” 系列产品外表更为美观，适合于分布式户用场景，未来随着分布式及 BIPV 市场规模的不断扩大，公司将成为核心受益者。

4.3 帝尔激光：光伏激光领军者，N 型时代凸显技术红利

光伏激光领军者，技术覆盖广泛。帝尔激光是全球光伏激光设备领先企业，实现 N 型电池路线全覆盖，并拓展半导体、消费电子等行业。公司产品包括激光消融、激光 SE、激光转印、LID 激光修复等，可为客户提供定制化产品服务。公司营收持续增长，受益于下游光伏行业景气度持续增加，2019-2022 年间营收 CAGR23.67%，2023 年前三季度实现营收 11.52 亿元，同比增长 9.4%，实现利润 3.39 亿元，同比增长 0.93%。公司业务盈利能力强，毛利率常年维持在 45%以上，净利率维持在 30%以上。

N 型电池片需求旺盛，帝尔将凭借技术优势抢占更多市场份额。随着 N 型电池片市场占比逐渐增加，光伏行业对激光设备的需求也在不断增加，帝尔激光作为光伏激光设备行业头部企业，具备多重技术优势，公司的激光消融和 SE 设备可以帮助提高电池转换效率，将逐渐成为 TOPCon 标配产品，LID 激光修复设备可提高 HJT 转换效率，目前已经取得量产订单，激光开槽和开孔设备广泛用于 BC 电池，将率先享受 BC 电池产业化发展的红利。

4.4 海目星：技术积累浓厚，成为光伏激光领域新秀

深耕激光和自动化领域，从 3C/锂电等领域向光伏拓展。激光及自动化综合解决方案提供商，主要从事动力电池及储能电池、消费电子、钣金加工等行业激光及自动化设备的研发、设计、生产及销售，2021 年，公司进行内部组织架构调整，新增光伏事业群， 2022 年在 TOPCon SE 设备取得突破并陆续取得订单。截至目前，公司 TOPCon SE 设备市占率约为 40%。同时，在 TOPCon 激光辅助快速烧结设备（LAS）已实现突破，并已成功完成出货，该项技术可以提高 TOPcon 电池转换效率，最新增益已突破 0.3%。在光伏领域，除 TOPCon 技术以外，公司在 BC 电池新品研发方向上已完成产品验证并获得了客户认可。2018-2022 年间公司营收 CAGR 为 50.48%，2023 年前三季度实现营收 33.61 亿元，同比增长 41.78%，利润为 3.12 亿元，同比增长 41.60%。

4.5 英诺激光：激光器自制优势，光伏激光潜力选手

公司聚焦激光加工器和激光模组，依靠自制激光器优势布局光伏场景。公司主要从事研发、生产和销售微加工激光器和定制激光模组，是全球少数同时具有纳秒、亚纳秒、皮秒、飞秒级微加工激光器核心技术和生产能力的工业激光器生产厂商之一，是全球少数实现工业深紫外纳秒激光器批量供应的生产商之一。由于公司业务并未完全开展，更多从事前期研发当中，2019-2022 年间公司营收 CAGR 为-3.76%，2023 年前三季度实现营收 2.23 亿元，同比下降 7.47%，利润为-0.07 亿元，同比下降 128.96%，主要原因在于公司研发费用过高，2018-2022 年间公司研发费用稳步增加，4 年间 CAGR18.92%，2023 年前三季度研发费用占比 23.32%。

专家型技术团队，为公司实现技术突破持续赋能。公司创始人赵晓杰博士毕业于华中科技大学光电子工程系，后进修日本分子科学研究所博士后，先后发表 50 多篇激光相关论文，具有资深技术背景，除创始人之外，其他核心研发人员也均有相关技术背景，团队技术氛围浓厚。如今光伏激光技术尚有升级空间，专科出身的创始团队+浓厚的研发背景助力公司技术突破，未来将会转化为业绩，有望成为光伏激光行业一匹黑马。

4.6 广信材料：公司盈利反转，绝缘胶将成为 BC 组件标配品

公司盈利逐渐修复。公司主营业务为 PCB 阻焊油墨、PCB 线路油墨(湿膜光刻胶)、消费电子外观结构件涂料、汽车内外饰涂料等为主的 PCB 光刻胶、专用涂料等电子感光材料的研发、生产和销售。受国内外经济形势、新冠疫情的冲击、上游原材料价格波动及竞争激烈的行业现状，公司 2020-2022 年油墨、涂料业务毛利率同比有所下滑，净利润同比减少，2023 年随着光刻胶盈利能力大幅改善，公司营收逐渐修复，2023 年前三季度公司实现营收 3.95 亿元，同比下降 6.4%，下降原因在于公司涂料业务尚需时间修复，实现利润 0.36 亿元，实现扭亏为盈。

光刻胶将成为 BC 电池组件标配产品，公司将充分受益 BC 电池产业发展。由于 BC 电池电极均在同一面，在封装时若正负电极均与导电物接触则会导致电池短路损坏，因此需要用绝缘物品将电极与背板隔离，公司的绝缘胶可满足电池组件中的绝缘需要。公司通过多次工艺改进和产品性能测试，目前已经在下游太阳能光伏电池组件企业实现销售并快速增长，公司将受益 BC 电池产业化进展的不断加快，实现业绩突破。

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