薄膜沉積是指在基底上沉積特定材料形成薄膜，使其具有光學、電學等特殊性能。

按原理不同，薄膜沉積可分為物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，簡稱PVD）、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）和原子層沉積（Atomic Layer Deposition，簡稱ALD）。

其中，光伏薄膜沉積設備主要應用于太陽能晶硅電池片的制造環節，伴隨光伏電池由P型向N型的升級，TOPCon所采用的薄膜沉積設備投資占比將從25%提升至35%左右，HJT投薄膜沉積設備投資金額占比更是高達50%。招商證券預計2022年光伏薄膜沉積設備市場空間約為66億元，2023年有望超百億元。

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1.PVD：適用于鈣鈦礦的多個環節

PVD主要包括真空蒸鍍（Vacuum Evaporation）、磁控濺射（Magnetron Sputtering）、電弧離子鍍（ArcIon Plating/Deposition）三種方法。其中，真空蒸鍍和磁控濺射是較為常見的兩種方法。

真空蒸鍍法又稱真空鍍膜，是在真空環境中對有機發光材料加熱，使之氣化后粒子沉積到基片表面成膜的工藝，也是PVD技術中發展最早、應用較為廣泛的鍍膜技術。

從光伏電池的應用情況來看，鏈式多腔PVD真空鍍膜設備主要應用于HJT的第三道生產工序。通過磁控濺射技術或RPD（離子反應鍍膜）技術，在非晶硅鈍化異質結電池正背面沉積TCO透明金屬氧化物導電膜，主要為75-80nm厚的ITO氧化銦錫膜，用于縱向收集載流子并向電極橫向傳輸，同時減少入射光學反射。

得益于蒸鍍在大面積薄膜制備上具有優勢，且適用于TCO玻璃基板層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層等多項鍍膜環節，有望成為鈣鈦礦的主流鍍膜技術。

2022年11月，奧來德（688378.SH）發布公告稱，擬使用超募資金4900萬元投資建設新項目，其中包括2900萬元的鈣鈦礦結構型太陽能電池蒸鍍設備的開發項目。該項目將用于鈣鈦礦太陽能電池工藝的薄膜的制備方法和設備，打破進口依賴，實現自主可控。

磁控濺射法是在傳統濺射基礎上，利用磁場提高濺射效率，使入射粒子不斷轟擊ITO靶材，將靶材原子濺射出來并沉積到襯底表面，進而實現TCO導電薄膜的制備。該方法的優勢在于設備成本低，工藝穩定、具有更快的薄膜沉積速率，而且能滿足大規模產業化要求。

磁控濺射作為一種成熟的薄膜制備技術，在制備鈣鈦礦電池方面具備較大的應用潛力。與真空蒸鍍技術相似，磁控濺射也出現在鈣鈦礦電池空穴傳輸層、電子傳輸層、背電極等多個環節。

此前，北京大學鄒德春教授提出，通過磁控濺射制備了高質量鈣鈦礦薄膜，實現成分可控，無溶劑，大面積和批量生產。實驗結果表明，通過磁控濺射制備的鈣鈦礦薄膜的功率轉換效率(PCE)為6.14%。

現階段，PVD設備的價值量較高。板硝子（日本玻璃制造商）歐洲技術中心報告顯示，一條光伏用TCO鍍膜玻璃的磁控濺射產線（包設備）投資約4000萬美元。

相關設備廠商中，海外進程較為領先。

德國的馮·阿登納（Von Ardenne）擁有超過50年的電子束工藝經驗以及40余年的磁控管技術能力，是薄膜光伏領域玻璃鍍膜系統和設備的領先供應商之一；美國應用材料（Applied Materials）在公司成立之初就專注于薄膜淀積領域，據悉，其產品占近55%的全球PVD設備市場。

國內方面，京山輕機（000821.SZ）2022年8月，在投資者互動平臺表示，公司目前的PVD設備主要運用于光伏TOPCon電池片以及鈣鈦礦薄膜電池的生產環節。

鈞石能源自研的PVD可進行雙面ITO薄膜沉積，已在福建金石100MW和鉅能500MW兩條中試線運行。

捷佳偉創（300724.SZ）自主研發的正面RPD、背面PVD的二合一設備，兼顧了PVD路線與RPD路線的低成本與高效率特點。

2.CVD：同時適配TOPCon、HJT

CVD指真空狀態下，利用熱能、等離子體或光能等能源，生成固態薄膜的一種制膜方式。該技術類型最明顯的優點是能夠在形狀復雜的工件表面均勻沉積薄膜，同時薄膜中缺陷少。

CVD主要包括LPCVD(Low-Pressure CVD，低壓化學氣相沉積法)、PECVD（Plasma Enhanced CVD，等離子增強化學氣相沉積法）、HWCVD（Hot-Wire CVD，熱絲化學氣相沉積）三種技術類型。

其中，根據多晶硅生長的設備不同，TOPCon以LPCVD和PECVD技術為主。HJT則以HWCVD和PECVD技術為主。

2.1 LPCVD：量產良率達98%

LPCVD是將制備薄膜所需的氣態物質在27-270Pa的較低壓力下，用450-900℃的熱能激活，使其發生熱分解或者化學反應，最終形成多晶硅薄膜。

該技術能夠使低壓下薄膜生長速率能獲得更好地控制，薄膜臺階覆蓋性、均勻性較好，但精準控制的代價是LPCVD的成膜速率慢。

2022年上半年以前，TOPCon投產產線以LPCVD技術為主。LPCVD路線已經過多年量產檢驗，產線當前已實現98%的量產良率，且成膜質量高。

根據廣發證券統計，2023年新建TOPCon電池產線預計將于2023年上半年集中落地，由于晶科能源（688223.SH）、鈞達股份（002865.SZ）均于2022年四季度前實現滿產，LP路線頭部廠商的TOPCon電池投產節奏較行業平均水平領先6-9個月。

但是，LPCVD技術仍面臨繞鍍明顯、原位摻雜技術難度高、產能較其他技術路線低等痛點，僅頭部少數企業解決了繞鍍及石英舟耗費較大的問題。

國家知識產權局數據顯示，晶科能源在繞鍍、摻雜和石英舟等LPCVD技術痛點方面均取得了技術突破。

設備方面，微導納米（688147.SH）研發了光伏領域的ALD、PECVD、PEALD、擴散等多種設備，推進AEP®技術為核心的TOPCon電池工藝整線，可提供TOPCon設備價值量提升至產線投資額的40%-50%。

北方華創（002371.SZ）的LPCVD設備滿足TOPCon電池制備需求，同時可滿足大尺寸硅片及高產能需求，目前廣泛應用于新能源光伏電池制備工藝中。

拉普拉斯（由多位海內外半導體設備領域高端人才創立的高科技高端裝備研發制造企業）最新的低壓水平化學氣相沉積鍍膜設備可應用于N-TOPCon電池的隧穿氧化層與非晶硅生長工藝，為下一代高效N-TOPCon電池的核心工藝設備。

2.2 PECVD：良率逐步向LPCVD靠攏

PECVD是通過外部增加的電場作用于系統內參與反應的氣體，使氣體電離產生輝光放電效應，從而可以在基體上高速沉積薄膜，是CVD中最大的細分市場。

在TOPCon的應用當中，PECVD與LPCVD一樣，可兼容現有PERC產線，并且有望克服LPCVD技術方面的不足之處。

不同于LPCVD的成膜速度慢、繞度明顯，PECVD非晶硅沉積速率快，可實現原位摻雜，將沉積工藝總時間控制在35分鐘以內。雖然PECVD也會在硅片側面及電池正面邊緣區產生輕微的繞度區，但是易于去除。此外，PECVD的非晶硅僅沉積在石墨舟上，可定期清理，無需石英管耗材。

不可否認的是，PECVD還存在爆膜問題，且產線需要熟練生產人員經一定時間調試才可實現最佳狀態，因此實際的良率和轉換效率據理想狀態還存在一定差距。目前采用PECVD路線的電池廠商有通威股份（600438.SH）、晶澳科技（002459.SZ）、天合光能（688599.SH）等。

綜合來看，LP與PE路線新建產線設備投資額較為接近，分別為0.17元/W、0.166元/W。中長期來看，隨著PE路線良率逐步向LP靠攏，兩種路線TOPCon電池非硅成本差距將持續縮小；長期來看，不同技術路線對TOPCon廠商生產成本的影響將同樣變小。

2023年6月，微導納米公告稱，公司近日與浙江國康新能源科技有限公司簽署了TOPCon電池設備銷售合同，合同金額總計約為人民幣4.41億元。

本次合同中的TOPCon電池設備，包括但不限于ALD設備、PEALD設備、PECVD設備、管式氧化退火爐、管式擴散爐等，設備交付時間為2023年6月30日。

捷佳偉創的PE-Poly技術路線采用原位摻雜，生產時間僅為傳統LP路線的五分之一，同時完美實現了隧穿層、Poly層、原位摻雜層的“三合一”制備，解決了傳統TOPCon電池生產過程中繞鍍、能耗高、石英件高損耗的固有難點。

據德邦證券，公司的PE-Poly技術路線設備已成功獲取頭部客戶訂單，進一步加快TOPCon電池的大規模產業化，奠定公司在TOPCon高效電池專用設備及技術領域的龍頭地位。

北方華創的PECVD設備應用于210毫米規格光伏電池的鍍膜工藝，可實現高精度控溫，滿足電池減反鈍化層、鈍化層、多品硅層(POLY層)及接雜元素的制備。該設備擁有自動上下料機構，維護便利，適合大規模量產，已得到客戶端廣泛應用。

國泰君安認為，異質結電池爆發的關鍵“支點”之一是PECVD設備。

在HJT生產工序中，非晶硅薄膜沉積是構造異質結結構的關鍵步驟。由于PECVD具備薄膜光敏性高、隙態密度低、且沒有尺寸限制等優點，再加上PECVD的低溫工藝使得對制備薄膜時襯底要求不高，大大擴大了該方法的使用范圍。

在HJT制造環節所需的制絨清洗設備、非晶硅沉積設備、透明導電薄膜設備和印刷設備四大類設備中，有兩大類（非晶硅沉積設備、透明導電薄膜設備）均需要用到薄膜沉積設備。

浙商證券預計2025年HJT設備市場空間有望達602億元，其中PECVD設備為301億元，在設備投資中的占比高達50%。

此前，國內所采用的PECVD設備均為進口，美國應材、歐洲梅耶博格和日本真空等海外企業占據主導位置。

為此，我國企業長期致力于高端光伏設備的研發，逐步實現裝備自產，以達到降本增效的目的。

捷佳偉創2023年7月在投資者互動平臺表示，公司的HJT中試線量產平均轉換效率已持續穩定達到25%以上，2023年上半年，公司中標全球頭部光伏企業量產型HJT整線訂單，本次訂單采用了公司最新的板式PECVD雙面微晶工藝。

2022年8月，金辰股份（603396.SH）首臺套微晶HJTPECVD量產設備成功交付發貨。

2022年8月，北方華創在互動平臺表示，HJT用PECVD正在開發。

湖南紅太陽光電也聚焦HJT領域，研制了應用于HJT電池的平板PECVD和平板PVD設備；理想萬里暉開發的量產型VHF-PECVD設備助力客戶獲得異質結電池轉換效率達26.30%。

2.3 WCVD：成膜質量好但材料成本高

HWCVD是利用分子在加熱的金屬絲上發生催化分解反應，并在基底表面發生沉積、聚合，從而形成薄膜，因此，HWCVD也被叫做催化化學氣相沉積(Cat-CVD)。

由于HWCVD的氣體分解主要為高溫分解氣體，因此不存在PECVD中離子轟擊表面的現象，同時更容易產生更多的氫原子鈍化晶硅表面，膜層氫含量高，且對應的沉積速率也更高、成膜質量好，有助于提升光學性能、降低缺陷密度。

但是由于HWCVD工藝中的熱絲壽命較短需要經常更換，導致材料成本高。此外，更換過程中對于原有生產設備中的真空環境產生破壞，進而導致設備生產效率顯著降低，且設備可用時間受限。

目前，HWCVD在光伏電池中主要應用于三個領域，分別是薄膜太陽能電池（HWCVD的沉積速率快，氣體利用率比PECVD高一個量級）、晶體硅太陽電池中的鈍化層和減反射層（用HWCVD鍍的膜具有極低的表面符合速率，velocity＜0.2cm/s）以及非晶硅/晶體硅異質結電池（無等離子體損傷、氣體利用率高）。

設備方面，捷佳偉創在HJT領域布局了整線解決方案、管式/板式PECVD、立式/臥式HWCVD、PAR設備。

3.ALD：TOPCon基本全部采用

ALD（Atomic Layer Deposition，原子層沉積）是一種特殊的真空薄膜沉積方法，具有較高的技術壁壘。

由于ALD技術表面化學反應具有自限性，也因此擁有廣泛適用于不同形狀的基底、大面積成膜的均勻性較好 、可實現亞納米級的薄膜厚度控制等多項獨特的薄膜沉積特性。

在TOPCon電池隧穿層即氧化硅層的沉積工藝制備中，較為常見的有高溫熱氧化法、等離子體氧化法和PEALD（ALD技術的一種）技術。

但由于高溫熱氧化法存在大尺寸硅片下容易受熱不均勻、成膜反應速度慢等問題；等離子體技術結合N2O生長的氧化硅厚度較厚，難以控制厚度，尚未實現在氧化硅隧穿層的產業化應用。

相較而言ALD技術更具優勢。微導納米研發的ZR5000×2PEALD“二合一”（PECVD、PEALD）產品，創新性的將ALD技術應用于氧化硅層的制備，能夠連續完成TOPCon電池的背膜結構（隧穿氧化硅/原位摻雜多晶硅）鍍膜。

微導納米招股說明書顯示，與上述氧化法相比，采用ALD技術可以獲得超薄（＜2nm）、大面積均勻性、致密性好、無針孔的氧化硅層。該產品以及KF10000S、KF15000等高端光伏裝備陸續獲得包括阿特斯（688472.SH）、隆基股份（601012.SH）、愛旭股份（600732.SH）、晶科能源等多家重要光伏客戶訂單，并在通威太陽能、無錫尚德等N型TOPCon高效電池生產線上開展應用。

值得一提的是，目前TOPCon正面氧化鋁鈍化膜基本全部采用ALD技術。

同時，ALD還可用于鈣鈦礦電池的制備和封裝，涉及電子傳輸層和空穴傳輸層、電池封裝領域。

在傳輸層制備中，原子層沉積技術可以使電子傳輸層保持較好的均勻性和保型性，保證薄膜的電學性能；在電池封裝中可應用原子層沉積制備阻水阻氧層，維持鈣鈦礦電池地穩定性。

2023年1月，微導納米與通威太陽能簽訂4.518億元的ALD鈍化設備。

公司ALD量產設備鍍膜速率已經突破10,000片/小時。鍍膜效果以沉積Al2O3薄膜進行測量，其薄膜厚度均勻度達到片內不均勻性≤3%、片與片之間不均勻性≤3%、批與批之間不均勻性≤3%。

2022年，微導納米光伏設備銷售102臺，同比增加76%；光伏設備實現營業收入5.0億元，同比增加 82%。

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