真空产品的最大增量市场，浅析光伏产业链中的真空技术应用

光伏发电系统是指利用光伏半导体材料的光生伏特效应而将太阳能转化为直流电能的设施。

其基本原理是利用半导体的光生伏特效应（Photovoltaic Effect），在太阳能电池内部PN结上形成电位差，从而将太阳能转换为电能，因此太阳能电池（光伏电池）光伏电池是决定光伏发电效率的核心器件。而用来发电的半导体材料主要有：单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等。

◆ 分布式光伏发电系统

欧洲及国内光伏产业现状

现今，在碳达峰和碳中和提出的背景下，光伏行业迎来大发展。

欧洲市场是全球光伏产业的主要市场之一，2021年欧洲光伏装机接近30GW，占全球18%左右。欧洲分布式装机占比八成左右，主要原因是整体城市化程度高，且适合地面电站的平原面积相对较少，屋顶分布式光伏拥有更合适的应用场景。欧洲光伏起步极早，2012年之前在需求端和制造端已是全球光伏发展重心。

国家能源局数据显示，2021年我国光伏新增装机53GW。据CPIA预测，2022年装机在国内巨大光伏发电项目储备量推动下，可能增至75GW以上。

随着多晶硅新增产能集中落地，供应量大幅提升缓解供应紧张情况，国内组件价格回落，终端需求会更加旺盛。

我国光伏产业中游产品集中度高，上下游发展空间大。光伏产业上游是硅料、硅片等。多晶硅生产是光伏产业链的首端，也是影响产业发展规模的重要环节。由于我国硅料扩产周期较下游长，供需存在较大缺口，仍然依赖于国外进口。随着我国硅料企业扩产计划的延展，多晶硅供需不平衡局面将有所缓和。

光伏产业中游主要是电站设备的主要构成部件，主要部件为电池、组件、逆变器、支架等。我国光伏中游企业相对集中，在政策和技术双重驱动下，产品产能扩张速度快，主要产品生产已位居世界前列水平。

光伏产业下游是光伏电站运营商。相比欧美发达国家，我国光伏发电水平发展较缓，电站规模化程度还不够。在双碳目标和可再生能源发展政策的支持下，我国光伏装机增速明显，有望实现产业规模化。

真空技术与光伏发电

太阳能光伏行业的链条较长，其中很多工艺需要应用到真空技术。光伏组件生产中诸如晶体硅，CdTe，CIGS 或硅薄膜技术的各种工艺，与真空技术的发展密不可分。

● 硅片生产环节的单晶制造：单晶硅的整个加工环节分为加料、熔化、缩颈生长、放肩生长、等径生长和尾部生长。当加完多晶硅的原料被放入石英埚内，长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度（1420℃)以上，将多晶硅原料熔化，并开始后续的生长环节，所以没有真空是无法制成晶体硅的。

● 太阳能电池层压工艺需要在真空环境中连接前保护板和后保护板的同时封装太阳能电池；

● 单晶硅多晶硅烧结炉过程中，使用真空环境可防止杂质污染，和其他气体的反应，提高拉晶纯度；

除了应用于单晶炉和组件生产的层压机之外，在PERC（Passivated Emitterand Rear Cell）电池的管式PECVD和ALD工艺，还有HJT晶体硅异质结太阳电池的板式PECVD和PVD工艺中真空都是不可或缺的。

● PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）即等离子体增强化学气相沉积法，是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在真空环境下局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。

管式PECVD：基片位于一个电极上，直接接触等离子体（低频放电10-500kHz或高频13.56MHz）。目前市场上主要使用的是40kHz的频率。

板式PECVD：基片不接触激发电极（如2.45GHz微波激发等离子）。

当然，作为极其精确和可控的制造薄膜工艺——ALD原子层沉积和应用广泛的PVD物理气相沉积法，其过程都需要真空作为薄膜制备的基础环境。

● 在生产光伏模块工艺时，也需要利用真空技术实现高效而精准的工件搬运，特别是一些极其敏感的工件，必须轻柔抓取，避免在其表面留下痕迹或对其造成污染，包括硅片、电池、封装线和成品模块等工件。

● 真空泵还可提升光伏发电站的效率。为了不损失所获得的电能，接收器（或集热器）必须抽成真空以隔热。

接收器由中空玻璃管和内不锈钢管组成，在温度变化时，这种设计使玻璃和钢材的不同热膨胀系数可以用柔性波纹管来平衡。传热钢管必须在不限制太阳辐射的情况下进行保温。这种类型的真空保温类似于真空保温杯的保温原理，通过高透光率的特殊玻璃以及在两种管道上的特殊涂层，太阳辐射的能量和在传送中的损失都会显著降低。

综上，真空技术与产品能够更有效地帮助用户实现太阳能电池板的大规模自动化生产并提高利润率，让光伏超越其他清洁能源，成为主要的发电设施，为企业达到降本增效的作用。

光伏产业真空泵的增量市场

光伏行业主要用到的真空泵有旋片式真空泵、罗茨真空泵、螺杆泵、涡旋泵和罗茨机组等。近几年，真空泵增量市场主要体现在光伏和半导体领域。

据了解，目前1GW的光伏硅片产能大概需要80-100台真空主泵，同时还需要10台左右的副泵。1GW的PERC电池片产能需要60台真空泵，1GW的HJT电池需要约70台真空泵。

华泰证券预计，2021-2025年光伏电池片制造环节、拉晶环节对真空泵的需求将从44.5亿元增长到79.2亿元，年均增速15.5%。

平安证券预计，2021-2022年PERC电池生产线所需要的真空泵市场规模分别为4.32亿元、1.44亿元，用于HJT电池的真空泵市场规模分别为1.05亿元、4.20亿元。

随着国家积极推进光伏平价上网，各大厂家都在积极扩充产能，真空泵市场有望扩容。

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