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光伏设备行业市场分析

N型硅片存同心圆痛点，低氧型单晶炉助力降本增效

新款单晶炉为何在2023年推出？

随着N型电池片，尤其是TOPCon快速放量，N型硅片需求大幅提

升。TOPCon2022年实际扩产约110GW，2023年1-4月扩产约

400GW，带动N型硅片需求快速提升，而N型硅片对晶体品质和氧

碳含量要求很高，要求更高的少子寿命和更低的氧含量。

N型硅片容易产生由原生氧造成同心圆、黑芯片问题。主要系高温的

硅溶液在坩埚里进行相对高速的对流，因为外面热中间冷，底部热上

面冷，硅溶液在坩埚内会形成类似开锅“”现象，造成硅溶液内部出现

流动，不停冲刷石英坩埚，而石英就是二氧化硅，其中氧会在冲刷过

程中融入硅溶液，造成晶体里含有较多的氧。

TOPCon更容易发生同心圆问题。TOPCon在后续的高温工艺（如B

扩散）下，氧容易沉淀形成氧环即同心圆，影响效率和良率，所以

TOPCon对硅片氧含量更敏感；而HJT为低温工艺，出现同心圆概

率不高，可以选择高氧含量硅片。

P型和N型的区别，为何PERC对杂质要求不高？

N型电池对硅料要求比P型高。（1）转换效率上，N型电池（TOPCon、

xBC、HJT）均高于P型电池（BSF、PERC）。（2）电特性及纯

度上，N型表金属、体金属、受主杂质和施主杂质含量比P型少50%，

少子寿命也提高了。（3）含氧量上，现有的单晶炉技术可以实现

12.5ppma左右的含氧量，再往下，良率就很低，如果降低到10ppma，

良率可能不到10%。

当下TOPCon一体化企业的痛点：同心圆和黑芯片问题

TOPCon高温过程比较多（SE需要两次扩硼，温度在1050摄氏度

以上，扩磷850摄氏度，LPCVD也是高温过程），高温过程会激发

硅片内的氧原子形成同心圆，使效率下降。缺陷分为空位缺陷和点缺

陷，空位缺陷是原子来不及排列，所以中间出现了孔洞。高拉速情况

下孔洞会多，掺杂磷之后孔洞缺陷会更多，过了7ppm之后，缺陷会

急速上升。Topcon里的高温制程就会导致氧聚集形成缺陷，400度

以上氧可以在硅片里活动，800~900度以上氧可以游动，一旦冷了

凝固就不动了。氧喜欢CUP区域，氧原子堆积在一起，漏电大，一

定就是不会发电的，如果氧和过渡金属复合之后，会引起局部的位错。

从逻辑上，氧和杂质是N型硅片的敌人，杂质会复合掉少子，氧会

聚集形成缺陷。

TOPCon黑芯片问题放大了HJT硅棒利用率优势：目前TOPCon存

在黑芯片的问题，硅片氧含量高且在高温下氧占位了硅，造成了电池

片或组件在EL检测时中心发黑的现象。目前TOPcon黑芯片占比

4-5%，在企业的可接受范围内，但随着未来TOPCon对良率的要求

变高，黑芯片会使得TOPCon比HJT硅棒利用率低3%。

单晶炉发展趋势：平均3-4年换一代，从尺寸变大到质量升级

之前单晶炉的发展思路是：在所有变动成本一致的情况下，硅片尺寸

越大，成本越低。当下的G10硅片，从尺寸角度看，已经是瓶颈，

210是最符合集装箱尺寸的大小，自210推出后，硅片环节再无新的

技术迭代。

晶盛机电持续推出单晶炉新品，由注重尺寸到注重质量。2007年晶

盛机电推出第一代全自动单晶炉；2011年首推水冷套装置，实现高

拉速第二代单晶炉；2015年首推复投器+大热场，开创第三代RCZ

高产单晶炉；2020年首推基于工业互联网的第四代智能化单晶炉。

2023年晶盛推出第五代新型单晶炉，最大的亮点在于改变了传统的

封闭控制系统模式，配置了基于开放架构的用户可编程的软件定义工

艺平台。

增加磁场为有效解决方案之一，具备一定经济性

硅料降价+硅片10%~12%合理利