真空镀膜(又称薄膜沉积)是光伏电池制造的核心工艺,真空镀膜设备通常用于在基底上沉积导体、绝缘体或者半导体等材料膜层,使之具备一定的特殊性能,广泛应用于光伏、半导体等领域的生产制造环节。
真空镀膜设备按照工艺原理的不同可分为物理气相沉积(PVD)设备、化学气相沉积(CVD)设备和原子层沉积(ALD)设备。
不同设备和工艺路线对镀膜质量,即致密性、均匀性等产生影响,从而决定了完成钝化所需的膜层厚度。
HJT 电池在硅片正反面均要镀制 5-10nm 的本征非晶硅层作为钝化膜,再在上下表面沉积透明导电氧化物层(TCO),最后制备金属栅线,非晶硅层和 TCO 层决定了 HJT 电池的质量。
非晶硅层和TCO 层的沉积都有两条技术路线。非晶硅层主要是采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和热丝化学气相沉积(CAT-CVD),TCO 层主要是反应等离子体沉积(RPD)和物理化学气相沉积(PVD)。
在非晶硅层沉积方面,PECVD 优点是沉积速度快、膜均匀性好,缺点是等离子体对硅片表面产生轰击。
CAT-CVD 是利用高温热丝催化作用使 SiH4 分解从而制备硅薄膜,优点是对界面轰击较小,薄膜质量好,硅片钝化效果好,但是其均匀性较差,且维护成本较高。目前来看,PECVD 设备为市场主流,国内的理想万里晖、福建钧石、捷佳伟创、迈为股份都实现了该设备的量产能力。
非晶硅沉积设备占 HJT 设备总成本的比重在 50%左右,降低 PECVD 设备成本、提高设备生产能力对于降低设备总成本意义重大。
目前主流沉积非晶硅层的 PECVD 设备均为板式 PECVD,主要原因在于板式 PECVD 设备使用频率更高的射频等离子体源,对硅片产生轰击较小,生产的电池具有效率优势。但板式 PECVD 设备采用平板式载板,基片平摊在载板上,使得 PECVD 设备的占地面积大,产能相对较低,设备投资成本高。
管式 PECVD 设备采用石墨舟载具,单批次装片量大,生产效率更高,但管式 PECVD 使用的石墨舟结构在高频电源下工作不稳定,在生产中往往使用中频等离子源,频率越低对于硅片的损伤越重,因此管式 PECVD 的薄膜沉积质量往往不如板式 PECVD。
资料来源:中科院电工所、长城国瑞证券研究所
随着真空镀膜设备国产化率提高和单线产能提升,预计设备降本持续进行,根据光大证券假设,2023-2025 年 HJT 整线设备价格为 3.3/2.9/2.5 亿元/GW,HJT 设备市场空间为 102.6、155.5、250.0亿元,其中 PECVD 设备市场空间为 51.5、77.8、125.0 亿元。
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