光伏电池真空镀膜工艺和设备发展概况和趋势
思瀚产业研究院 玖方新材    2024-07-26

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。

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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