經(jīng)過幾十年發(fā)展，我國光伏產(chǎn)業(yè)從無到有，已形成技術(shù)研發(fā)活躍、產(chǎn)業(yè)鏈完整齊備、端到端自主可控且具有國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2023年我國在多晶硅、硅片、電池片、組件四大核心環(huán)節(jié)產(chǎn)量分別占到全球總產(chǎn)量的91.6%、98.1%、91.9%、84.6%，占據(jù)絕對領(lǐng)先地位。
光伏企業(yè)對降本增效的持續(xù)追求，技術(shù)更迭日新月異，推動了設(shè)備需求的持續(xù)增長。為了保持競爭力，產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)紛紛引入更先進的設(shè)備，使得關(guān)鍵光伏設(shè)備更新?lián)Q代周期不斷縮短，這種快速的技術(shù)迭代不僅加速了光伏行業(yè)整體的技術(shù)進步，也為光伏設(shè)備廠商提供了廣闊的發(fā)展空間。
在傳統(tǒng)光伏電池升級換代加速的進程中，鍍膜是一道重要工序，直接關(guān)系到光電轉(zhuǎn)換效率。因此，在太陽能電池生產(chǎn)線的設(shè)備總投資中，鍍膜設(shè)備和背鈍化設(shè)備占據(jù)了相當大的比例。然而在2013 年以前，國內(nèi)市場上的光伏背鈍化設(shè)備基本被德國梅耶伯格公司和荷蘭SoLayTec公司壟斷，核心技術(shù)受制于人，加上采購價格高昂，早已影響了整個光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。光伏背鈍化設(shè)備亟需國產(chǎn)化替代。
理想晶延上海松江研發(fā)與試制中心
理想晶延半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司（以下簡稱“理想晶延”）就在此背景下成立。經(jīng)過近十年發(fā)展，在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，理想晶延憑借其在光伏新能源產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體領(lǐng)域的深耕細作，已經(jīng)成為高端裝備研制的領(lǐng)先企業(yè)，為我國光伏產(chǎn)業(yè)的崛起貢獻了獨特的中國力量。
光伏鍍膜設(shè)備從零開始，立志實現(xiàn)高端裝備國產(chǎn)化
進入21世紀以來，人類對風(fēng)電、太陽能、生物能等可再生能源的積極研究促進了各國新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，太陽能憑借清潔、安全、長久等顯著優(yōu)勢，已成為發(fā)展最快的可再生能源。
經(jīng)過多年發(fā)展，我國光伏電池設(shè)備制造基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，并在國際競爭中處于優(yōu)勢地位。自2010年以來，我國一直是全球最大的光伏設(shè)備市場。其中，薄膜沉積設(shè)備占據(jù)了光伏生產(chǎn)線投資的最大份額，在強烈的市場驅(qū)動下，國內(nèi)開始涌現(xiàn)采用不同技術(shù)路線的薄膜沉積設(shè)備初創(chuàng)廠商。
2013年奚明博士領(lǐng)銜創(chuàng)立理想晶延。隨后在2015年成功研制國產(chǎn)首臺平板式空間型原子層沉積(ALD)鍍膜設(shè)備，2019年ALD鍍膜設(shè)備便達到成功出貨100臺的里程戰(zhàn)績。
理想晶延ALD設(shè)備
奚明博士表示，憑借十余年真空鍍膜技術(shù)的深厚積累，理想晶延聚焦兩大核心領(lǐng)域：高效光伏電池工藝設(shè)備和集成電路晶圓制造設(shè)備。在光伏領(lǐng)域，理想晶延深耕CVD技術(shù)，擁有ALD、SALD、PECVD等多種設(shè)備，服務(wù)于雙碳目標，覆蓋TOPCon、鈣鈦礦及BC電池技術(shù)領(lǐng)域。在集成電路領(lǐng)域，公司匯集了中韓日專業(yè)跨國人才，提供先進的晶圓制造解決方案，主營產(chǎn)品包括多片裝ALD、CVD、氧化退火設(shè)備等。
理想晶延資深研發(fā)總監(jiān)劉鋒指出，理想晶延擁有三大核心優(yōu)勢：
技術(shù)儲備深厚，擁有領(lǐng)先的ALD、PECVD、MOCVD鍍膜技術(shù)，適用于新能源、集成電路、新材料等多個新興產(chǎn)業(yè)；
競爭優(yōu)勢明顯，其國產(chǎn)首臺板式ALD設(shè)備在鍍膜質(zhì)量和鈍化效果上表現(xiàn)卓越，在提升光伏電池效率方面表現(xiàn)突出；
市場地位穩(wěn)固，產(chǎn)品服務(wù)于光伏行業(yè)主流電池生產(chǎn)商，銷售量超過400臺，成為高效太陽能電池鍍膜設(shè)備市場的領(lǐng)導(dǎo)者。
他以ALD設(shè)備的技術(shù)挑戰(zhàn)為例，強調(diào)理想晶延在繞鍍、工藝窗口、均勻性、產(chǎn)能、維修保養(yǎng)周期方面等均具備較大優(yōu)勢。
理想晶延市場營銷總監(jiān)劉永良補充道，公司的平板式空間型ALD鍍膜設(shè)備在鈍化效果上表現(xiàn)出色，助力TOPCon電池效率再創(chuàng)新高，國內(nèi)市場占有率最高時達到近50%，成為鈍化技術(shù)的主要供應(yīng)商之一。
降本增效驅(qū)動下，光伏設(shè)備需求再升級
隨著可再生能源日益成為全球發(fā)展共識，為達成2030年碳達峰，2060年碳中和，光伏行業(yè)將成為長期處于高速發(fā)展的新能源行業(yè)之一。彭博財經(jīng)預(yù)測，2024年全球新增裝機量微585GW，同比增長47.2%，明年開始增速有所放緩，直至2029年重回13.6%的兩位數(shù)增速，2030年全球新增裝機量預(yù)計為839GW，2024~2030年年復(fù)合增長率為9.5%。
在此過程中，降本增效一直是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心目標。唯有技術(shù)創(chuàng)新，才能實現(xiàn)更好的電池組件效率提升。2022年，TOPCon電池技術(shù)在N型路線中脫穎而出，率先步入規(guī)模化量產(chǎn)階段。2023年新投產(chǎn)的量產(chǎn)產(chǎn)線已經(jīng)以N型TOPCon為主。隨著產(chǎn)能陸續(xù)釋放，PERC電池片市場占比被壓縮至73%左右，N型TOPCon電池片市場占比上升至23%。PV Infolink預(yù)測，2024年TOPCon電池片市場占比將提升至70%，未來兩年TOPCon電池市場占比還將持續(xù)提升，成為行業(yè)主流量產(chǎn)技術(shù)。
據(jù)悉，目前主流組件廠家都是采用電池切片封裝工藝來降低電阻損耗，提升組件功率。但這一封裝工藝存在一定的技術(shù)弊端，在正片切割為半片的時候，激光切割會使得電池片邊緣裸露，導(dǎo)致電子和空穴的復(fù)合增加，從而降低電池片的轉(zhuǎn)換效率。
針對這一市場痛點，奚明博士帶領(lǐng)團隊深入PET鈍化邊緣技術(shù)研究，2023年，率先開展電池劃片切割面損傷及修復(fù)研究，并在EPD（Edge Passivation Deposition）半片電池切割面鈍化技術(shù)方面取得重大突破。該技術(shù)能有效優(yōu)化電池片劃片邊緣特性，顯著降低電池邊緣復(fù)合損失，提升電池組件抗陰影能力，減少缺陷，穩(wěn)定提升組件效率。
理想晶延EPD側(cè)壁鈍化技術(shù)也得到了大部分頭部客戶的驗證認可，30多萬片結(jié)果驗證組件功率提升顯著。2023年底，理想晶延首臺量產(chǎn)側(cè)壁鈍化EPD設(shè)備成功出貨，為光伏產(chǎn)業(yè)電池組件提效增產(chǎn)樹立新里程碑。
理想晶延側(cè)壁鈍化EPD設(shè)備
劉鋒表示，傳統(tǒng)鍍膜方式饒鍍嚴重，造成組件虛焊比例高。針對側(cè)面鍍膜難、繞鍍大、兼容性差、產(chǎn)能小等工藝痛點，理想晶延研制出適應(yīng)電池側(cè)切面鍍膜量產(chǎn)高產(chǎn)能ALD反應(yīng)腔體，采用腔體兼容性設(shè)計方案解決了電池繞鍍大的難題并滿足焊接拉力的要求，符合側(cè)切面邊緣鍍膜適配電池印刷線產(chǎn)能的工藝節(jié)拍需求。EPD設(shè)備具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動鍍膜系統(tǒng)、前驅(qū)體區(qū)隔系統(tǒng)和自動化傳輸系統(tǒng)，使電池側(cè)切面鍍膜邊緣鈍化全自動量產(chǎn)達到所需的膜厚、繞鍍、均勻性等多項關(guān)鍵指標。該設(shè)備通過對半片或多切片電池切面提供有效鈍化，顯著提升了光伏電池組件轉(zhuǎn)換效率。
劉永良表示，側(cè)壁鈍化EPD設(shè)備去年開始已通過超10家目標客戶實驗驗證，半片電池效率增益超0.2%，組件功率穩(wěn)步提效5W以上，行業(yè)頭部企業(yè)量產(chǎn)組件功率平均提效6W以上。
值得注意的是，隨著近兩年光伏上下游全面產(chǎn)能過剩，競爭形勢更加嚴峻。TOPCon電池擴產(chǎn)節(jié)奏放緩，多家光伏電池企業(yè)產(chǎn)線投資延期或取消，電池產(chǎn)能過剩和投資的收縮，使得降本增效成為光伏行業(yè)關(guān)注的重中之重。
劉鋒指出，單結(jié)晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率未來幾年將逐步接近29.4%的極限值。為了充分利用太陽光譜，可將鈣鈦礦太陽電池作為頂電池，晶硅太陽電池作為底電池，形成鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。疊層電池通過使用具有不同帶隙的吸收材料來吸收不同能量的光子，將充分吸收太陽光，理論效率極限大幅推升至43%。自2015年鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池首次被提出以來，其能量轉(zhuǎn)換效率從初始的13.7%快速提升至目前的33.9%。鈣鈦礦/TOPCon疊層電池展現(xiàn)出良好的光、熱穩(wěn)定性。TOPCon電池高溫穩(wěn)定性優(yōu)異，為中間復(fù)合層及鈣鈦礦頂電池材料選擇及工藝開發(fā)提供了更寬的窗口。
理想晶延鈣鈦礦ALD量產(chǎn)設(shè)備
為此，理想晶延在保持ALD產(chǎn)品國內(nèi)市場優(yōu)勢的同時，不斷推出更多具備競爭力的系列產(chǎn)品。劉永良表示，目前公司主推側(cè)壁鈍化EPD設(shè)備、鈣鈦礦ALD系列鍍膜設(shè)備等新產(chǎn)品，高效賦能電池規(guī)模量產(chǎn)；同時也在積極布局HJT電池、xBC電池、鈣鈦礦/疊層電池等行業(yè)前沿技術(shù)，以應(yīng)對更長期的技術(shù)迭代要求，以創(chuàng)新技術(shù)搶占制高點。
在積極拓展海外市場的過程中，理想晶延展現(xiàn)出了開放的姿態(tài)，以迎接全球市場的挑戰(zhàn)和把握機遇。劉永良指出，自去年以來，理想晶延不僅伴隨國內(nèi)客戶的步伐進入泰國、越南等東南亞國家，實現(xiàn)了“出?！睉?zhàn)略，并且成功將設(shè)備出口到印度和美國等多個國家，這也標志著公司在拓展海外客戶方面邁出了實質(zhì)性的步伐。
盡管在當前國際形勢下，各國政策因素也可能對理想晶延商業(yè)拓展帶來一定挑戰(zhàn)，例如美國對從中國進口設(shè)備征收的關(guān)稅，以及印度對中國簽證政策的不友好等因素，這樣充分印證了理想晶延在全球市場上的競爭力與影響力。
結(jié)語
回望過去十余年，伴隨著發(fā)展初期的政策扶持與后續(xù)技術(shù)迭代，我國光伏產(chǎn)業(yè)在曲折中發(fā)展，持續(xù)加碼的過程中不斷擴大產(chǎn)能，實現(xiàn)了明顯的規(guī)模效應(yīng)，且多次打破了光伏電池及組件的最高轉(zhuǎn)換效率紀錄。展望未來，新入者的涌入會帶來更加激烈的競爭，然而在混沌的競爭格局中存在“變化”中的“不變”，即光伏行業(yè)中持久的降本與增效的發(fā)展主旋律。
在未來征程中，理想晶延將緊抓光伏電池技術(shù)迭代和投資擴張的機遇，基于優(yōu)異的市場業(yè)績實現(xiàn)高速發(fā)展。與此同時，在光伏電池領(lǐng)域取得戰(zhàn)略成功后，理想晶延又將目光聚焦到對技術(shù)和工藝要求更高的集成電路晶圓制造ALD高端裝備上，助力國產(chǎn)芯崛起，打造理想晶延第二增長曲線。
在采訪的最后，奚明博士對理想晶延的未來充滿信心：“我們將繼續(xù)加大研發(fā)投入，保持技術(shù)創(chuàng)新，同時積極拓展國內(nèi)外市場，為全球客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。我們的目標是成為全球領(lǐng)先的高端裝備研制企業(yè)，為推動全球能源轉(zhuǎn)型和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻力量。”
