光伏薄膜沉积设备：市场规模将破百亿，国产设备厂商开始发力

薄膜沉积指的是在底材上堆积特殊原材料产生塑料薄膜，赋予其电子光学、电力学等其它特性。

按工作原理不一样，薄膜沉积可以分为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，通称PVD）、干法刻蚀（Chemical Vapor Deposition，通称CVD）和原子层沉积（Atomic Layer Deposition，通称ALD）。

在其中，光伏发电薄膜沉积设备广泛应用于太阳能发电晶硅电池片生产制造阶段，随着太阳能电池由P型向N型升级，TOPCon所使用的薄膜沉积设备投资比例将在25%提升到35%上下，HJT投薄膜沉积设备投资额占有率更是达到了50%。中投证券预估2022年光伏发电薄膜沉积设备市场潜力大约为66亿人民币，2023年有希望超百亿。

1.PVD：适用钙钛矿的众多重要环节

PVD主要包含真空蒸镀（Vacuum Evaporation）、射频溅射（Magnetron Sputtering）、电孤等离子喷涂（ArcIon Plating/Deposition）三种方法。在其中，真空蒸镀和射频溅射是比较常见的两种方式。

真空蒸镀法又被称为真空电镀，要在真空上对有机发光材料加温，使其汽化后颗粒堆积到硅片表层涂膜工艺，都是PVD技术性中成长最开始、运用比较广泛的镀膜技术。

从太阳能电池的应用状况来说，链条式两腔PVD真空镀膜设备广泛应用于HJT的第三道加工工序。根据磁控溅射技术或RPD（离子反应镀晶）技术性，在非晶硅钝化处理异质结电池正反面堆积TCO全透明氢氧化物导电膜，大多为75-80nm粗厚ITO氧化铟锡膜，用以竖向搜集自由电子同时向电级横着传送，从而降低入射角学反射面。

归功于蒸镀在大规模塑料薄膜制取上更具优势，且适用TCO玻璃基板层、空化网络层、钙钛矿层等各项镀晶阶段，跻身钙钛矿的主力镀膜技术。

2022年11月，奥来德（688378.SH）发布公告称，拟应用超募资金4900万元投资基本建设最新项目，主要包括2900万元钙钛矿结构性太阳能电池板蒸镀机器的开发规划。此项目将主要用于钙钛矿太阳能电池工艺技术塑料薄膜的制备工艺及设备，摆脱进口的依靠，完成安全自主可控。

射频溅射法有在以往磁控溅射前提下，运用电磁场提升磁控溅射高效率，使出射颗粒持续跃迁ITO溅射靶材，将溅射靶材分子磁控溅射出去并堆积到基板表层，从而实现TCO导电薄膜的制取。此方法的优势是机器设备成本费用低，加工工艺平稳、具备更快地薄膜沉积速度，并且能够满足规模性产业发展规定。

射频溅射作为一种完善的塑料薄膜制取技术性，在制取钙钛矿电池层面具有比较大的运用发展潜力。与真空蒸镀技术性类似，射频溅射也出现了钙钛矿电池空化网络层、电子器件网络层、背电级等环节。

先前，北大邹德春专家教授明确提出，根据射频溅射制取了高品质钙钛矿塑料薄膜，完成成份可控性，无添加剂，大规模和大批量生产。试验结果显示，根据射频溅射制取的钙钛矿塑料薄膜的功率转换高效率(PCE)为6.14%。

目前，PVD机器的商品的价值比较高。板硝子（日本夹层玻璃生产商）欧洲地区研究中心结果显示，一条光伏发电用TCO镀膜玻璃的射频溅射生产线（包机器设备）项目投资约4000万美金。

有关设备厂家中，国外过程比较领跑。

德国冯·阿登纳（Von Ardenne）已经拥有超过50年离子束加工工艺经验及40多年的磁控管专业能力，是薄膜光伏行业玻璃镀膜系统及机器的领跑供应商之一；美国应用材料（Applied Materials）在企业成立以来就致力于薄膜淀积行业，据了解，其产品占近55%全球PVD机器设备销售市场。

中国层面，京山轻机（000821.SZ）2022年8月，在投资者互动服务平台表明，公司现阶段的PVD机器设备关键应用于光伏发电TOPCon光伏电池及其钙钛矿薄膜电池的生产过程中。

钧石电力能源自主研发的PVD可以进行两面ITO薄膜沉积，已经在福建省金鼎100MW和钜能500MW两根中试线运作。

捷佳伟创（300724.SZ）自主研发正脸RPD、反面PVD的二合一机器设备，兼具了PVD路经与RPD路线降低成本与高效化特性。

2.CVD：与此同时兼容TOPCon、HJT

CVD指真空环境下，运用热量、等离子或太阳能等电力能源，形成固体塑料薄膜的一种制膜方法。该技术内容最突出的特点是可以在样子繁杂的材料表面匀称堆积塑料薄膜，与此同时塑料薄膜中缺点少。

CVD主要包含LPCVD(Low-Pressure CVD，低电压化学气相沉积法)、PECVD（Plasma Enhanced CVD，低温等离子提高化学气相沉积法）、HWCVD（Hot-Wire CVD，热丝干法刻蚀）三种技术内容。

在其中，依据光伏电池生长机器设备不一样，TOPCon以LPCVD和PECVD技术性为主导。HJT则是以HWCVD和PECVD技术性为主导。

2.1 LPCVD：批量生产合格率达98%

LPCVD是把制取塑料薄膜所需要的汽态化学物质在27-270Pa的比较低压力之下，用450-900℃的热量激话，使之产生分解反应或是化学变化，从而形成光伏电池塑料薄膜。

该方法可以使低电压下塑料薄膜生长速度可以获得能够更好地操纵，塑料薄膜台阶覆盖性、均匀度不错，但精确控制代价是LPCVD的涂膜速度慢。

2022年上半年度之前，TOPCon建成投产生产线以LPCVD技术性为主导。LPCVD路经已经进行了很多年批量生产检测，生产线现阶段已经实现98%的批量生产合格率，且涂膜品质高。

依据银河证券统计分析，2023年新创建TOPCon充电电池生产线计划于2023年上半年度集中化落地式，因为晶科能源（688223.SH）、钧达股份（002865.SZ）均于2022年四季度前完成满产，LP路经头顶部厂家的TOPCon充电电池建成投产节奏感较行业平均值领跑6-9月。

可是，LPCVD技术性还面临着绕镀显著、原点夹杂技术水平高、生产能力较其他技术方案劣等困扰，仅头顶部极少数公司克服了绕镀及石英舟消耗比较大的难题。

国家专利局资料显示，晶科能源在绕镀、夹杂和石英舟等LPCVD技术性困扰层面均获得了科技突破。

机器设备层面，微导纳米技术（688147.SH）研制出光伏发电领域内的ALD、PECVD、PEALD、蔓延等几种机器设备，推动AEP®技术性为中心的TOPCon充电电池加工工艺整线，可以提供TOPCon机器设备商品的价值提升到生产线投资总额的40%-50%。

北方华创（002371.SZ）的LPCVD机器设备达到TOPCon充电电池制取要求，与此同时可以满足大尺寸硅片及增产能要求，现阶段广泛用于新能源光伏充电电池制备方法中。

拉普拉斯（由多名国内外半导体行业行业高级人才开创的高新技术高端装备制造研发和生产公司）最新低电压水准干法刻蚀镀膜设备可适用于N-TOPCon电池隧穿氧化膜与非晶硅生长发育加工工艺，为下一代高效率N-TOPCon电池关键工艺技术。

2.2 PECVD：合格率逐渐向LPCVD看齐

PECVD是由外界增大的静电场应用于系统中参加反映气体，使气体电离造成电弧放电效用，从而能够在基材高速堆积塑料薄膜，是CVD中最重要的目标市场。

在TOPCon的使用之中，PECVD与LPCVD一样，可适配目前PERC生产线，而且有希望摆脱LPCVD技术层面存在的不足。

有别于LPCVD的涂膜速度比较慢、绕度显著，PECVD非晶硅沉积速率快，可以实现原点夹杂，将堆积加工工艺总温度控制在35分钟之内。尽管PECVD还会在单晶硅片侧边及充电电池正脸边缘区造成轻微绕度区，可是便于清除。除此之外，PECVD的非晶硅仅附着在石墨舟上，可及时清理，不用石英加热管耗品。

不得不承认，PECVD还存在着爆膜难题，且生产线必须娴熟生产制造工作人员经一定时间调节才可以完成最好的状态，因而具体的合格率和转化效率据饱和状态还存在着一定差别。现阶段选用PECVD路线电池厂商有通威股份（600438.SH）、晶澳科技（002459.SZ）、天合光能（688599.SH）等。

总体来看，LP与PE路经新创建生产线机器设备投资总额比较贴近，分别是0.17元/W、0.166元/W。中远期来说，伴随着PE路经合格率逐渐向LP看齐，二种路经TOPCon充电电池非硅成本费差别将继续变小；长远来看，不一样技术方案对TOPCon生产商产品成本产生的影响将一样缩小。

2023年6月，微导纳米技术公告显示，企业近日与浙江国康新能源科技有限公司签订了TOPCon电池设备买卖合同，合同总金额累计约金额为4.41亿人民币。

此次合同中TOPCon电池设备，包含但是不限于ALD机器设备、PEALD机器设备、PECVD机器设备、列管式空气氧化淬火炉、列管式扩散炉等，设备交付时间是在2023年6月30日。

捷佳伟创的PE-Poly技术方案选用原点夹杂，出厂时间仅是传统式LP路线五分之一，与此同时完美实现了隧穿层、Poly层、原点夹杂层“三合一”制取，有效解决了TOPCon充电电池生产中绕镀、能源消耗高、石英石件高消耗的原有难题。

据德邦证券，企业的PE-Poly技术方案机器设备已经成功获得头顶部销售订单，进一步加快TOPCon电池规模性产业发展，打下企业在TOPCon高效率充电电池专业设备和技术领域内的行业地位。

北方华创的PECVD机器设备用于210mm规格型号太阳能电池的镀膜工艺，可以实现高精密温度控制，达到充电电池减反钝化层、钝化层、多种硅层(POLY层)及接杂元素制取。此设备有着自动送料组织，维护保养便捷，适宜规模性批量生产，已经得到手机客户端广泛运用。

光大证券觉得，异质结电池暴发的关键所在“支撑点”之一是PECVD机器设备。

在HJT加工工序中，非晶硅薄膜堆积是结构异质结构造的关键因素。因为PECVD具有塑料薄膜光敏性高、隙态密度低、并且没有规格限定等特点，加上PECVD的超低温加工工艺促使对制取塑料薄膜时基板要求较低，大大的扩张了这一方式的应用范围。

在HJT生产制造阶段所需要的制绒清洗机械、非晶硅堆积机器设备、透明导电薄膜设备及印刷机械设备四大类设备上，有两类（非晶硅堆积机器设备、透明导电薄膜机器设备）均需要使用薄膜沉积设备。

国金证券预估2025年HJT机器设备市场潜力有希望达602亿人民币，在其中PECVD机器设备为301亿人民币，在设备成本里的比例高达50%。

先前，中国所使用的PECVD机器设备均是进口的，国外应材、欧洲地区梅耶博格和日本真空泵等国际企业占有核心部位。

因此，国内企业长期致力于高档光伏发电设备的研发，逐步推进武器装备自产自销，从而达到降低成本的效果。

捷佳伟创2023年7月在投资者互动服务平台表明，企业的HJT中试线批量生产均值转化效率已长期稳定做到25%之上，2023年上半年度，企业招标全世界头顶部光伏企业量产型HJT整线订单信息，此次订单信息使用了企业最新平板式PECVD两面纳米微晶加工工艺。

2022年8月，金辰股份（603396.SH）首台套纳米微晶HJTPECVD批量生产机器设备取得成功交货安排发货。

2022年8月，北方华创在交流平台表明，HJT用PECVD正在开发。

湖南省红日光学也对焦HJT行业，自主研发了用于HJT电池平板电脑PECVD和平板PVD机器设备；理想化千万里晖研发的量产型VHF-PECVD机器设备助推客户获得异质结电池转化效率达26.30%。

2.3 WCVD：涂膜性价比高但原材料成本高

HWCVD是运用分子结构在加热铁丝上产生催化分解反映，并且在底材表层产生堆积、汇聚，最终形成塑料薄膜，因而，HWCVD也被称之为催化反应干法刻蚀(Cat-CVD)。

因为HWCVD气体溶解大多为持续高温溶解汽体，因而不会有PECVD中直流溅射表层的状况，与此同时比较容易增加更多的氢原子钝化处理多晶硅表层，涂层氢含量较高，且相对应的沉积速率也更高、涂膜性价比高，有利于提升光学特性、减少缺点相对密度。

但由于HWCVD加工工艺里的热丝使用寿命比较短必须频繁更换，造成原材料成本高。除此之外，拆换环节中针对原来生产线设备里的真空造成毁坏，从而导致机器设备生产率显著降低，且机器设备可用时间受到限制。

现阶段，HWCVD在太阳能电池中广泛应用于三个行业，分别为薄膜太阳能电池（HWCVD的沉积速率快，汽体使用率比PECVD高一个数量级）、晶体硅太阳能电池里的钝化层和减反射面（用HWCVD镀薄膜具备很低的表层合乎速度，velocity＜0.2cm/s）及其非晶硅/晶体硅异质结电池（无等离子损害、汽体占地面积小）。

机器设备层面，捷佳伟创在HJT行业规划了整线解决方法、列管式/平板式PECVD、立柱式/立式HWCVD、PAR机器设备。

3.ALD：TOPCon基本上均采用

ALD（Atomic Layer Deposition，原子层沉积）是一种特殊的真空泵薄膜沉积方式，具有很高的技术要求。

因为ALD技术性表层化学变化具备变应性，也由此有着广泛应用于不一样外形的底材、大规模涂膜的均匀度不错、可以实现亚纳米的薄膜厚度操纵等各项与众不同的薄膜沉积特点。

在TOPCon充电电池隧穿层即二氧化硅层堆积加工工艺制取中，比较常见的有持续高温苛化法、等离子氧化法和PEALD（ALD技术性的一种）技术性。

但是由于持续高温苛化法存有大尺寸硅片下非常容易遇热不匀、涂膜反应速度慢等诸多问题；等离子体技术融合N2O生长二氧化硅薄厚偏厚，无法控制薄厚，并未通过在二氧化硅隧穿层产业发展运用。

相比而言ALD技术性更有优势。微导纳米技术研制的ZR5000×2PEALD“二合一”（PECVD、PEALD）商品，突破性的将ALD关键技术于二氧化硅层制取，可以持续进行TOPCon电池背膜结构工程（隧穿二氧化硅/原点夹杂光伏电池）镀晶。

微导纳米技术招股书表明，与其他氧化法对比，选用ALD技术性可以获得纤薄（＜2nm）、大规模均匀度、致密度好、无针眼的二氧化硅层。该产品和KF10000S、KF15000等优质光伏发电武器装备相继得到包含阿特斯（688472.SH）、云铝股份（601012.SH）、爱旭股权（600732.SH）、晶科能源等众多关键光伏发电销售订单，并且在通威太阳能、无锡尚德等N型TOPCon高效率电池生产线上进行运用。

值得一提的是，现阶段TOPCon正脸三氧化二铝镀层基本上均采用ALD技术性。

与此同时，ALD还可以用于钙钛矿电池的配制和封装形式，涉及到电子器件网络层和空化网络层、电池封装行业。

在网络层制取中，原子层沉积技术性能使电子器件网络层维持比较好的均匀度和保型性，确保塑料薄膜的热学特性；在电池封装里可运用原子层沉积制取挡水阻氧管层，保持钙钛矿电池地可靠性。

2023年1月，微导纳米技术与通威太阳能签署4.518亿的ALD钝化处理机器设备。

企业ALD批量生产机器设备镀晶速度已经突破了10,000片/钟头。镀晶实际效果以堆积Al2O3塑料薄膜进行检测，其薄膜厚度匀称度做到片内非均匀性≤3%、片与片中间非均匀性≤3%、批与批中间非均匀性≤3%。