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1、2023 年深度行业分析研究报告 正文目录正文目录 1.钙钛矿电池前景广阔钙钛矿电池前景广阔 .5 5 1.1 晶硅电池逐步接近效率天花板.5 1.2 钙钛矿挑起薄膜电池大梁.7 1.3 钙钛矿有望成为晶硅之后的主流电池.9 1.4 大型化和叠层是主流趋势.10 2.多项优势助钙钛矿产业化加速多项优势助钙钛矿产业化加速 .1717 2.1 材料结构原理简单.17 2.2 天然具备多重优势.19 2.3 稳定性稳步验证.23 2.4 量产制备工艺简易.25 3.TCOTCO 玻璃有望迎来钙钛矿领域新应用玻璃有望迎来钙钛矿领域新应用 .3030 3.1 FTO 玻璃有望成为主流钙钛矿电极玻璃.30
2、 3.2 TCO 玻璃占据钙钛矿组件主要成本.35 3.3 国内 TCO 玻璃企业有望后来居上.36 4.相关标的及投资建议相关标的及投资建议 .4040 4.1 金晶科技:TCO 玻璃先驱者.40 4.2 耀皮玻璃:TCO 玻璃有望开启新成长曲线.43 4.3 宝馨科技:叠层电池研发支撑长期增长.46 图表目录图表目录 图表图表 1:太阳光谱和晶硅电池可吸收的部分太阳光谱和晶硅电池可吸收的部分 .5 5 图表图表 2:我国晶硅电池量产效率变化情况我国晶硅电池量产效率变化情况 .6 6 图表图表 3:N N 型电池结型电池结构图构图 .7 7 图表图表 4:20
3、年全球薄膜太阳电池组件产量年全球薄膜太阳电池组件产量 .8 8 图表图表 5:20 年薄膜电池所占市场份额年薄膜电池所占市场份额 .8 8 图表图表 6:20212021 年全球主要薄膜电池企业产能(年全球主要薄膜电池企业产能(MWMW).9 9 图表图表 7:20212021 年全球各类薄膜电池市场份额年全球各类薄膜电池市场份额 .9 9 图表图表 8:钙钛矿电池发展迅速钙钛矿电池发展迅速 .9 9 图表图表 9:钙钛矿电池发展历程钙钛矿电池发展历程 .1010 图表图表 10:协鑫光电大面积钙协鑫光电大面积钙钛矿组件钛矿组件 .1010 图表图表 11:钙钛矿
4、电池转换效率变化趋势钙钛矿电池转换效率变化趋势 .1111 图表图表 12:钙钛矿电池成本及效率趋势钙钛矿电池成本及效率趋势 .1111 图表图表 13:钙钛矿大型化示意图钙钛矿大型化示意图 .1212 图表图表 14:OLEDOLED 不同代产线的单位成本情况不同代产线的单位成本情况 .1212 图表图表 15:钙钛矿电池主要技术路线钙钛矿电池主要技术路线 .1212 图表图表 16:钙钛矿晶硅叠层电池原理图钙钛矿晶硅叠层电池原理图 .1313 图表图表 17:叠层电池理论效率叠层电池理论效率 .1414 图表图表 18:叠层电池结构图叠层电池结构图 .1515 图表图表 19:叠层异质结电
5、池材料、设备需求叠层异质结电池材料、设备需求 .1515 图表图表 20:晶硅晶硅/钙钛矿两端叠层电池研究进展钙钛矿两端叠层电池研究进展 .1515 图表图表 21:异质结异质结/钙钛矿两端叠层电池技术路线钙钛矿两端叠层电池技术路线 .1616 图表图表 22:国内钙钛矿企业进展国内钙钛矿企业进展 .1717 图表图表 23:钙钛矿晶体结构钙钛矿晶体结构 .1818 图表图表 24:钙钛矿发电原理示意图钙钛矿发电原理示意图 .1919 图表图表 25:钙钛矿相对于晶硅电池的优势钙钛矿相对于晶硅电池的优势 .2020 图表图表 26:不同不同技术路线对比技术路线对比 .2020 图表图表 27:
6、钙钛矿电池组件生产流程少钙钛矿电池组件生产流程少 .2020 图表图表 28:不同电池的一次能源消耗(不同电池的一次能源消耗(MJ/mMJ/m2 2).2121 图表图表 29:不同电池的碳足迹(不同电池的碳足迹(kg COkg CO2 2-eq/meq/m2 2).2121 图表图表 30:不同类型电池的能量回收时间不同类型电池的能量回收时间 .2222 图表图表 31:太阳能电池效率记录表太阳能电池效率记录表 .2222 图表图表 32:钙钛矿电池在水环境下的分解路径钙钛矿电池在水环境下的分解路径 .2424 图表图表 33:IEC61215IEC61215 标准中部分稳定性测试项目标准中
7、部分稳定性测试项目 .2424 图表图表 34:钙钛矿前道工序钙钛矿前道工序 .2525 图表图表 35:狭缝涂布原理图狭缝涂布原理图 .2626 图表图表 36:钙钛矿层制备技术示意图钙钛矿层制备技术示意图 .2626 图表图表 37:钙钛矿层钙钛矿层的制备方法(的制备方法(1 1).2727 图表图表 38:钙钛矿层的制备方法(钙钛矿层的制备方法(2 2).2828 图表图表 39:钙钛矿电池制造中激光刻蚀示意图钙钛矿电池制造中激光刻蚀示意图 .2828 图表图表 40:钙钛矿电池制造工艺中各步激光的作用钙钛矿电池制造工艺中各步激光的作用 .2929 图表图表 41:不同成膜方式的特点不同
8、成膜方式的特点 .2929 图表图表 42:钙钛矿后道工序钙钛矿后道工序 .3030 图表图表 43:常见的常见的 TCOTCO 材料材料 .3131 图表图表 44:TCOTCO 玻璃主要用途玻璃主要用途 .3131 图表图表 45:TCOTCO 玻璃主玻璃主要性能要求要性能要求 .3232 图表图表 46:不同不同 TCOTCO 材料的性能比较材料的性能比较 .3232 图表图表 47:TCOTCO 玻璃主要性能要求玻璃主要性能要求 .3333 图表图表 48:化学气相化学气相沉积反应原理图沉积反应原理图 .3434 图表图表 49:在线浮法玻璃镀膜生产线示意图在线浮法玻璃镀膜生产线示意图
9、 .3434 图表图表 50:FTOFTO 玻璃结构图玻璃结构图 .3434 图表图表 51:FTOFTO 玻璃顶膜工艺流程图玻璃顶膜工艺流程图 .3434 图表图表 52:钙钛矿电钙钛矿电池不同层成本(美元池不同层成本(美元/平)平).3535 图表图表 53:部分钙钛矿电池结构示意图部分钙钛矿电池结构示意图 .3636 图表图表 54:钙钛矿电池成本构成钙钛矿电池成本构成 .3636 图表图表 55:不同厂家在线浮法不同厂家在线浮法 FTOFTO 玻璃的电学性能玻璃的电学性能 .3636 图表图表 56:20 年我国浮法玻璃生产、进出口及消费情况年我国浮法玻璃
10、生产、进出口及消费情况 .3737 图表图表 57:我国浮法玻璃下游消费情况我国浮法玻璃下游消费情况 .3737 图表图表 58:20 年浮法玻璃价格及库存情况年浮法玻璃价格及库存情况 .3838 图表图表 59:我国生产我国生产 3.2mm3.2mm 及以下浮法玻璃的企业及产能情况及以下浮法玻璃的企业及产能情况 .3838 图表图表 60:钙钛矿企业布局情况钙钛矿企业布局情况 .3939 图表图表 61:20182018-2 2022022 年公司营收情况年公司营收情况 .4141 图表图表 62:20 年公司归母净利润情况年公司归
11、母净利润情况 .4141 图表图表 63:20 年公司盈利能力年公司盈利能力 .4242 图表图表 64:20 年公司费用率情况年公司费用率情况 .4242 图表图表 65:金晶科技盈利预测金晶科技盈利预测 .4242 图表图表 66:金晶科技可比公司金晶科技可比公司 .4343 图表图表 67:20 年公司营收情况年公司营收情况 .4444 图表图表 68:20 年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况 .4444 图表图表 69:20 年公司
12、盈利能力年公司盈利能力 .4444 图表图表 70:20 年公司费用率情况年公司费用率情况 .4444 图表图表 71:耀皮玻璃盈利预测耀皮玻璃盈利预测 .4545 图表图表 72:耀皮玻璃可比公司耀皮玻璃可比公司 .4545 图表图表 73:20 年公司营收情况年公司营收情况 .4747 图表图表 74:20 年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况 .4747 图表图表 75:20 年公司盈利能力年公司盈利能力 .4848 图表图表 76:20
13、2 年公司费用率情况年公司费用率情况 .4848 图表图表 77:宝馨科技盈利预测宝馨科技盈利预测 .4848 图表图表 78:宝馨科技可比公司宝馨科技可比公司 .4949 1.钙钛矿电池前景广阔钙钛矿电池前景广阔 1.1 晶硅电池逐步接近效率天花板晶硅电池逐步接近效率天花板 常用的光伏材料有 Si、Ge、CIGS、CdTe、GaAs 等,其中硅元素在自然界中资源丰富,可大量用于光伏行业。同时硅由于其禁带宽度为 1.12eV,能对 300-1200nm的光子有效吸收。叠加 CZ、DS、FZ 等工艺制备出的单晶硅具备纯度高、晶格完美、位错缺陷少等优点,是理想的光伏电池材料。但由于吸收光谱限制,在
14、 AM1.5 标准光谱下,单晶电池极限转换效率为 29.4%。图表图表1:太阳光谱和晶硅电池可吸收的部分太阳光谱和晶硅电池可吸收的部分 资料来源:CPIA,国联证券研究所 P 型电池制作工艺相对简单,成本较低,主要是型电池制作工艺相对简单,成本较低,主要是 BSF 电池和电池和 PERC 电池。电池。AL-BSF:铝背场电池是最早应用的单晶电池,成熟阶段为:铝背场电池是最早应用的单晶电池,成熟阶段为 2013-2016 年。年。BSF电池是在晶硅光伏电池 PN 结制造完成后,通过在硅片的背光面沉积一层铝膜,制备P+层,从而形成铝背场。铝背场有减小表面复合率和增加长波吸收等优点,但铝背场能够反射
15、的长波有限,因此其转换效率有局限性。PERC:通过背面钝化膜取代全铝背场的:通过背面钝化膜取代全铝背场的结构迭代,自结构迭代,自 2015 年起逐步取代年起逐步取代 BSF电池,并于电池,并于 2019 年超越年超越 BSF 成为光伏主流电池。成为光伏主流电池。PERC 电池全称为发射极及背面钝化电池技术,其与 BSF 电池在结构上差异不大,最大的区别在于 PERC 电池用背面钝化膜(Al203/SiNx)取代了传统的全铝背场,增强了长波的内背反射,降低了背面的复合速率,从而使电池的效率提升;并且采用激光 SE 对其背面局部开孔进行电极的制备,可大幅降低电池背面的复合电流密度。同时 PERC
16、电池具备双面发电结构难度低、成本低等优势,LCOE 指标上优于 BSF 电池。PERC 电池理论转换效率极限为电池理论转换效率极限为 24.5%,目前已经接近极限,并且未能彻底解,目前已经接近极限,并且未能彻底解决以决以 P 型硅片为基底的电池所产生的光衰现象。型硅片为基底的电池所产生的光衰现象。N 型电池应运而生。型电池应运而生。N 型电池制作工艺相对复杂,成本较高,主要包含型电池制作工艺相对复杂,成本较高,主要包含 TOPCon 电池和电池和 HJT 电池。电池。N 型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点。图表图表2:我国晶硅电池量产效率变化情
17、况我国晶硅电池量产效率变化情况 资料来源:CPIA,国联证券研究所 TOPCon:理论效率达:理论效率达 28.7%,2022 至至 23 年年 TOPCon 产能迅速增加,有望成产能迅速增加,有望成为继为继 PERC 电池之后的新主流高效电池。电池之后的新主流高效电池。TOPCon 全称隧穿氧化层钝化接触,其核心是其背面由一层超薄氧化硅与一层磷掺杂的微晶非晶混合 Si 薄膜组成,二者共同形成钝化接触结构。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合,超薄氧化硅和重掺杂硅薄膜良好的钝化效果使得硅片表面能带产生弯曲,从而形成场钝化效果,使电池转化效率提升。HJT:理论效率达:理论
18、效率达 28.5%,目前产能规划较大,有望同,目前产能规划较大,有望同 TOPCon 电池一起替代电池一起替代传统传统 PERC 电池,占据一席之地。电池,占据一席之地。HJT 全称非本征晶硅异质结,其结构对称,制备流程短,双面率、温度系数、碳足迹等均优于 TOPCon。HJT 电池降本路径清晰,存在银包铜、电镀铜、薄硅片、网版、低铟靶材、薄硅片、210 尺寸半片、SMBB 等降本增效技术,单线产能已经升至 600-1000MW,未来同时低温工艺完美适配钙钛矿叠层工艺,发展天花板有望进一步提升。20.2%23.2%24.5%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%20
19、08200022单晶电池PERC单晶电池TOPCon图表图表3:N N 型电池结构图型电池结构图 资料来源:CPIA,国联证券研究所 1.2 钙钛矿挑起薄膜电池大梁钙钛矿挑起薄膜电池大梁 薄膜电池是晶硅电池之外,光伏电池技术的另一个重要分支,具有很高的转换效率潜力。薄膜电池是指在玻璃或柔性基底上沉积若干层,构成 PN 结或 PIN 结的半导体光伏器件。其核心是吸收层材料,目前主要包括硅基薄膜、铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)、钙铁矿电池及有机薄膜电池等,以及各类薄膜-薄膜、薄膜-晶硅叠层电池。薄膜电池总体上具备材料消耗少、
20、生产时间短、制备能耗低、制造环节少、适配柔性组件、弱光效应好、重量轻等特点。CdTe 目前是主流薄膜电池。目前是主流薄膜电池。2021 年全球薄膜太阳电池的产能 10.7GW,产量约为 8.28GW,同比增长 27.7%,主要是受 First Solar 产量增长的拉动。其中 CdTe电池产量约为 8.03GW,其中国外 7.9GW,国内 130MW,在薄膜太阳电池中占比为97%;CIGS 电池的产量约为 245MW,其中国外 210MW,国内 35MW,占比为 3%。2021 年全球薄膜电池市场占有率仅为 3.8%,同比下降 0.2pct,其增速不及晶硅组件。薄膜太阳电池虽然受晶硅电池产业快
21、速发展的挤压而被推向边缘化,但在光伏建筑一体化(BIPV)、可穿戴设备、移动能源领域具备特定优势,同时生产过程低碳足迹,因此薄膜电池未来仍有较好的发展应用前景。图表图表4:20 年全球薄膜太阳电池组件产量年全球薄膜太阳电池组件产量 图表图表5:20 年薄膜电池所占市场份额年薄膜电池所占市场份额 资料来源:CPIA,国联证券研究所 资料来源:CPIA,国联证券研究所 1)硅基薄膜电池:)硅基薄膜电池:产品性能和生产成本上相较晶硅电池无明显优势,并且技术提升空间有限,企业相继停产、减产,逐步退出主流市场。2)CIGS、CdTe 电池:电池
22、:理论效率均超过 33%,目前实验室最高转换效率分别达到 23.35%、22.1%,量产组件平均转换效率也均达到或超过 16%、18%。目前铜铟镓硒(CIGS)电池最高可以达到 23.35的转换效率,然而其是在超高真空(10-9 Torr)和约 350的高温下制造。由于 PET 和 PEN 等成本较低材料在此环境利用受限,因此 CIGS 制造成本较高且无法大规模量产。不仅如此,In、Ga 和 Se 等原材料昂贵且地球储量不丰富,这限制了 CIGS 大规模应用的可能性。CdTe 电池则在特定的 BIPV 场景具备较好的应用,目前美国的 First Solar 相对领先。3)GaAs 电池:电池:
23、具有高效率、耐高温、抗辐射、弱光性能好、轻质柔性等特点,但制造成本高,主要应用于空间飞行器等特殊用途,在 MW 级量产化方面还需要时间发展。4)有机薄膜电池:)有机薄膜电池:制备工艺相对简单,受转换效率较低的影响,近些年发展缓慢,效率提升有限。5)钙钛矿电池:)钙钛矿电池:具备高转换效率,单结理论效率可达 33%,组件量产效率在2023 年底有望达 18%。还兼具原材料丰富、低成本、技术工艺相对简单、制造过程低碳环保、环节少、设备投资额低等优势,可应用于工商业屋顶、BIPV、大型地面电站、航天、户外应用、智慧交通等领域。279934886369758
24、27500400050006000700080009000产量(MW)13.58%11.59%9.33%8.93%7.95%6.75%6.24%3.48%3.19%4.38%3.99%3.80%0%2%4%6%8%10%12%14%16%图表图表6:20212021 年全球主要薄膜电池企业产能(年全球主要薄膜电池企业产能(MWMW)图表图表7:20212021 年全球各类薄膜电池市场份额年全球各类薄膜电池市场份额 序号序号 企业企业 所在地所在地 产能产能 类别类别 1 First Solar 美国 8400 CdTe 2 杭州龙焱 中国 120 CdTe 3 中山瑞科
25、中国 100 CdTe 4 成都中建材 中国 100 CdTe 5 Solar Frontier 日本 1040 CIS 6 汉能 中国 600 CIGS 7 锦江集团 中国 150 CIGS 8 凯盛科技 中国 100 CIGS 9 尚越光电 中国 50 CIGS 10 南京圣晖莱 中国 10 CIGS 资料来源:CPIA,国联证券研究所 资料来源:CPIA,国联证券研究所 1.3 钙钛矿钙钛矿有望成为晶硅之后的主流电池有望成为晶硅之后的主流电池 钙钛矿电池转换效率提升迅速。钙钛矿电池转换效率提升迅速。2009 年,首个钙钛矿太阳能电池被发明,而转换效率仅为 3.8%。但经历各国实验室重视研
26、发 14 年后,其效率就被提升至 26%。而晶硅电池转换效率从 5%左右发展至 26.81%用了 60 余年,理论极限转换效率为29.4%,目前晶硅电池已逐步接近转换效率的天花板,反观钙钛矿电池仍具备较大的发展潜力,如单结、双叠层、三叠层、四叠层理论最高转换效率分别达 32.5%、44.3%、50.1%、54.0%。图表图表8:钙钛矿电池发展迅速钙钛矿电池发展迅速 资料来源:NREL,国联证券研究所 CdTe,97%CIGS,3%CdTeCIGS图表图表9:钙钛矿电池发展历程钙钛矿电池发展历程 资料来源:极电光能,国联证券研究所 协鑫光电新建的 1m2m 尺寸钙钛矿组件作为全球首条 100MW
27、 量产线已进入中试,目前组件转化效率近 16%,预计 2023 年底组件转换效率可达 18%。图表图表10:协鑫光电大面积钙钛矿组件协鑫光电大面积钙钛矿组件 资料来源:协鑫光电,国联证券研究所 1.4 大型化和叠层是主流趋势大型化和叠层是主流趋势 目前行业内钙钛矿电池生产大多处于小规模试验阶段,三条 100MW 及以上中试线已经建成,并先后投入运营,首批量产组件已经开始分布式应用实践。2022 年小电池片实验室最高转换效率为 25.6%,玻璃基小组件最高转换效率为 22.4%(26.02cm2)。处于小规模试验线量产阶段的玻璃基组件中试最高转换效率达到18.2%。图表图表11:钙钛矿电池转换效
28、率变化趋势钙钛矿电池转换效率变化趋势 钙钛矿电池最高转换效率(钙钛矿电池最高转换效率(%)面积(面积(cmcm2 2)20222022 20232023E E 20242024E E 20252025E E 20272027E E 20302030E E 小电池片(实验室)S1 25.6%26.1%26.6%27.0%27.8%29.0%玻璃基小组件 S200 22.4%22.9%23.4%23.9%24.9%26.4%玻璃基中试组件 200S6500 18.2%20.0%21.0%22.0%23.0%25.0%玻璃基量产组件 S6500 14.6%16.5%17.5%18.5%20.0%22
29、.5%资料来源:CPIA,国联证券研究所 钙钛矿电池组件降本增效持续进行。钙钛矿电池组件降本增效持续进行。根据 CPIA 预测,2023 年平米级钙钛矿光伏产品有望实现 17-19%的转换效率,预期 2030 年可能提升至 25%。当前百兆瓦级产线阶段成本可以控制在 1.0-1.5 元/W,2025 年后 GW 级产线有望将成本降至 0.8元/W;2028-2030 年 10GW 级产线有望将成本降至 0.6 元/W。图表图表12:钙钛矿电池成本及效率趋势钙钛矿电池成本及效率趋势 资料来源:CPIA,国联证券研究所 钙钛矿大型化是降本的必经之路。钙钛矿大型化是降本的必经之路。由于钙钛矿中的涂布
30、和真空溅镀的环节,使其与现有的 OLED 产业有较大的相似之处。以 OLED 不同代的生产线为例,6 代线相比于 2.5 代线,不经单屏面积有一定提升,年产能也从原有的 3 万 m2提升至 100 万m2,同时大面积制备能够摊薄设备折旧、人工、材料等成本,使其成本达到 90 美元/m2,仅为 2.5 代线的十分之一。10%12%14%16%18%20%22%24%26%0.20.40.60.811.21.42023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E成本(元/W)效率(%)图表图表13:钙钛矿大型化示意图钙钛矿大型化示意图 图表图表14:OLEDOLED 不
31、同代产线的单位成本情况不同代产线的单位成本情况 项目项目 G2.5G2.5(370470mm370470mm2 2)G6G6 (15001850mm15001850mm2 2)美元美元/m/m2 2 占比占比 美元美元/m/m2 2 占比占比 产能(万 m2)3 100 成本(美元/m2)900 90 设备折旧 420 46.7%30 33.3%人工 305 33.9%5 5.6%其他制造费用 70 7.8%4 4.4%有机材料 30 3.3%10 11.1%基底 6 0.7%6 6.7%电极 20 2.2%10 11.1%光提取层 20 2.2%10 11.1%封装 10 1.1%5 5.6
32、%其他材料 20 2.2%10 11.1%资料来源:勤友光电,国联证券研究所 资料来源:上海德沪,国联证券研究所 两端叠层有望成为未来的主流趋势。两端叠层有望成为未来的主流趋势。叠层电池技术路线丰富多样,主要结构有四种。1)集成一体的两端器件:两个子电池通过复合层连接,容易集成到光伏系统中。2)机械堆叠的四端器件:顶底电池独立制造,不必考虑工艺兼容问题,但需要三个透明导电电极,寄生吸收大且制造成本高,同时需考虑外接两种不同型号的逆变器。3)光学耦合的四端器件:通过二向色镜将穿过顶电池的光反射到底电池,但二向色镜成本极高。(4)串联-并联(S-P)叠层器件:存在电流匹配问题。图表图表15:钙钛矿
33、电池主要技术路线钙钛矿电池主要技术路线 资料来源:隆基绿能,国联证券研究所 叠层电池是突破单结电池效率极限的重要方法。叠层电池是突破单结电池效率极限的重要方法。叠层电池通过将宽带隙电池与窄带隙电池串联,能更加合理地利用全光谱范围内的光子,宽带隙+窄带隙叠加可减少带外吸收和热弛豫损失。一般来说,硅电池带隙为 1.1eV,非常适合作叠层电池底电池,通过理论计算,再与一种带隙 1.7eV 的顶电池相结合,可以实现效率超过 30%的叠层电池。钙钛矿具有诸多优点,是制造顶电池的优异材料。图表图表16:钙钛矿晶硅叠层电池原理图钙钛矿晶硅叠层电池原理图 资料来源:隆基绿能,国联证券研究所 叠层电池结数越多理
34、论转换效率越高,但制造难度越大。叠层电池结数越多理论转换效率越高,但制造难度越大。从理论上来说,当一个电池的结数越多,其转换效率越高,这是因为可以在更窄的波长段去选取具备更加适合带隙的材料。例如单结、双叠层、三叠层、四叠层理论最高转换效率分别达 32.5%、44.3%、50.1%、54.0%。图表图表17:叠层电池理论效率叠层电池理论效率 资料来源:Solar Energy Materials and Solar Cells,国联证券研究所 钙钛矿电池的钙钛矿电池的 ITO 层需匹配合适的缓冲层。层需匹配合适的缓冲层。ITO 层的存在会使制备两端结时相对方便,但隧穿连接层不可省略。因为钙钛矿材
35、料直接与 ITO 接触会产生稳定性的问题,因此钙钛矿异质结叠层仍然需要额外的隧穿连接层,其对提升叠层电池的效率方面也存在较大影响。图表图表18:叠层电池结构图叠层电池结构图 图表图表19:叠层异质结电池材料、设备需求叠层异质结电池材料、设备需求 工艺工艺 厚度厚度 材料材料 设备设备 TCO 800-1000nm ICO、IWO、ITO RPD ITO、IZO PVD 缓冲层 15-20nm SnO2 RPD/ALD 电子传输层 1/15nm LiF、MgF、C60、PCBM Evaporation Slot-Die coating 钙钛矿 500nm ABX3 Evaporation Slo
36、t-Die coating 空穴传输层 15-20nm NIO、CuO PVD Spiro-TTB Coating 穿隧道层 15-20nm ICO、ITO RPD/PVD p nc-SiOx/n nc-SiOx CVD 资料来源:高效钙钛矿太阳电池及其叠层电池研究进展刘璋、陈新亮等,国联证券研究所 资料来源:捷佳伟创,国联证券研究所 晶硅晶硅/钙钛矿叠层电池转换效率不断提升。钙钛矿叠层电池转换效率不断提升。2022 年 12 月德国柏林亥姆霍兹中心(HZB)制备的硅钙钛矿串联电池效率高达 32.5%,经意大利认证机构欧洲太阳能测试装置(ESTI)测试创下新的世界纪录。此项记录在两年内三次刷新
37、,2021 下半年,HZB 团队通过周期性纳米织物实现了 29.8%的光电转化效率;2022 年夏天,瑞士洛桑高等理工学院研制出转换效率 31.25%的串联电池。叠层电池未来有望替代昂叠层电池未来有望替代昂贵的贵的/族化合物半导体电池族化合物半导体电池如砷化镓如砷化镓、铟镓磷和氮化镓等铟镓磷和氮化镓等。图表图表20:晶硅晶硅/钙钛矿两端叠层电池研究进展钙钛矿两端叠层电池研究进展 资料来源:隆基绿能,国联证券研究所 异质结电池与钙钛矿叠层最为适配:异质结电池与钙钛矿叠层最为适配:1)目前主流晶硅电池中,仅异质结电池具备透明导电层 TCO,可与钙钛矿叠层完美适配,后续改造难度小,工艺流程简单,升级
38、优化成本低;2)异质结电池的对称性结构,可兼容正反型钙钛矿电池技术;3)异质结电池开路电压高,因此与钙钛矿叠层串联输出电压高,从而保障钙钛矿/异质结叠层电池效率较高;4)异质结电池和钙钛矿电池制备均属于低温工艺,工艺温度上较为适配。图表图表21:异质结异质结/钙钛矿两端叠层电池技术路线钙钛矿两端叠层电池技术路线 资料来源:隆基绿能,国联证券研究所 截至 2023 年 2 月底,国内已有协鑫光电、纤纳光电和极电光能等 3 条百兆瓦以上产能钙钛矿产线投产。其中,协鑫光电和纤钠光电的产线产能分别为 100MW,极电光能的为 150MW,此外,许多实验室小线已经建成或正在建设。图表图表22:国内钙钛矿
39、企业进展国内钙钛矿企业进展 公司名称公司名称 成立时间成立时间 技术路线技术路线 效率效率 面积(面积(cmcm2 2)产业化进度产业化进度 产能(产能(MWMW)协鑫光电 2010 单结溶液法 16.4%1300 中试线投产 100 纤纳光电 2015 单结溶液法 21.8%19.35 中试线投产 100 极电光能 2020 单结真空溶液两步法 19.9%810 中试线投产 150 万度光能 2016 单结介孔印刷 小试线建成 众能光电 2015 单结溶液法 20.1%61.58 小试线建成 华能清洁能源研究院 2015 单结溶液法 15.5%3500 小试线建成 大正微纳 2016 单结柔
40、性 小试线建成 仁烁光能 2021 钙钛矿/钙钛矿叠层 29.0%0.05 小试线建成 光晶能源 2022 单结溶液法 小试线建成 脉络能源 2022 单结溶液法 小试线建成 曜能科技 2017 晶硅/钙钛矿叠层 29.6%25 小试线建成 无限光能 2022 单结真空法 24.7%1 小试线建成 资料来源:CPIA,国联证券研究所 2.多项优势助钙钛矿产业化加速多项优势助钙钛矿产业化加速 2.1 材料结构原理简单材料结构原理简单 虽然无机卤化铅自 19 世纪以来就被研究,有机-无机卤化物自 20 世纪初就被关注,但混合卤化物钙钛矿首次报告直到 1978 年才由 Weber 提出,他同时报告了
41、CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)和 CH3NH3SnBr1-xIx合金。在随后的几十年里,这些材料不断被研究,直到 2009 年首个钙钛矿太阳能电池出现。钙铁矿材料具备理想的禁钙铁矿材料具备理想的禁带宽度,极高的吸光系数,很低的电子空穴对结合能、均衡的载流子迁移率和较长的带宽度,极高的吸光系数,很低的电子空穴对结合能、均衡的载流子迁移率和较长的载流子寿命等多个优点。载流子寿命等多个优点。钙钛矿最早是指 CaTiO3,由 Gustav Rose 在俄罗斯乌拉尔山发现,它的晶体结构由共享角的 TiO6八面体组成,其中 Ca 占据每个单元格中的立方八面体空腔。随后类似的晶体结构也逐渐被发现
42、,因此用 ABX3来代表此类物质(如 SrTiO3和BaTiO3)。通过改变温度、压力和电磁场,可以使 BX3多面体在网格中发生可逆相变,从而改变其倾斜和旋转角度,最终可以获得立方体、四方体、正方体、三角体和单斜多晶体。A 位和 B 位为阳离子,X 位为阴离子,六个阴离子 X 将阳离子 B 包围成正八面体结构,A位阳离子则位于八个正八面体中心。其中A位阳离子一般为MA+(CH3NH3+,甲胺)、FA+(NH2)2CH+,甲脒),Cs+、Rb+等;B 位二价金属阳离子包括 Pb2+、Sn2+等;X 位一般指卤素阴离子,如 I-、Br-、Cl-等。图表图表23:钙钛矿晶体结构钙钛矿晶体结构 资料来
43、源:脉络能源,国联证券研究所 注:CH3NH3PbI3简称为 MAPI,CH(NH2)2 PbI3简称为 FAPI 在光照条件下,电池通过吸收光产生一个从 ETL(电子传递层)指向 HTL(空穴传输层)的电场。这个场将诱导碘化物(MA)空穴向 HTL(ETL)运动。因此,这些迁移的缺陷不断积累将使 MAPbX3薄膜上产生静电势,其方向与光子吸收产生的静电势相反。正极化使电池像一个 n-i-p 结,因此电流将与钙钛矿掺杂产生的梯度方向一致,而负极化使电池表现为 p-i-n 结。图表图表24:钙钛矿发电原理示意图钙钛矿发电原理示意图 资料来源:Organic-Inorganic Halide Pe
44、rovskite PhotovoltaicsNam-Gyu Park、Sungkyunkwan University等,国联证券研究所 介孔型 PSCs 结构为透明导电电极(Transparent conductive electrode,TCE)/电子传输层(Electron transport layer,ETL)/钙钛矿吸收层/HTL/金属电极。其中,ETL 一般为 TiO2,且包括两部分,即致密 TiO2(Compact TiO2,c-TiO2)和介孔 TiO2(Mesoporous TiO2,m-TiO2),其共同作用是选择性接触,即提取电子阻挡空穴。m-TiO2还能作为支架容纳钙钛
45、矿并扩大接触面积。目前国内钙钛矿行业采用反式(目前国内钙钛矿行业采用反式(n-i-p)结构为主。)结构为主。即在 FTO 玻璃上覆盖一层 P型的空穴传输层,再往上覆盖钙钛矿层,钙钛矿上面是 N 型的电子传输层。再往上是背电极。这是由于相比于正式结构,采用反式结构材料选择会更多,更好地完善制备工艺,但本质上两者工作原理没有太大差别。2.2 天然具备多重优势天然具备多重优势 相比于传统晶硅电池,钙钛矿电池在材料用量、工艺温度、制备难易程度、环保、相比于传统晶硅电池,钙钛矿电池在材料用量、工艺温度、制备难易程度、环保、初始投资额、生产成本等多方面具备优势。初始投资额、生产成本等多方面具备优势。图表图
46、表25:钙钛矿钙钛矿相对于晶硅电池的优势相对于晶硅电池的优势 技术技术 2m2m2 2材料用量材料用量 最高工艺温度最高工艺温度 产业链产业链 毒性毒性 初始投资初始投资 成本成本 晶硅 1.7kg 硅料 1450 5 个环节 含铅 11 亿元/GW 1.5-1.7 元/W 钙钛矿 1g 钙钛矿 200 2 个环节 含铅低于晶硅 5 亿元/GW 0.8-1 元/W 资料来源:弗斯迈,国联证券研究所 1)温度系数低:)温度系数低:晶硅组件的温度系数是-0.3%/左右,即每上升 1,组件功率会下降 0.3%。而钙钛矿组件的温度系数为-0.001%/,十分接近于 0,因此在实际应用中,尤其是高温的工
47、作环境下,相同标定转换效率的钙钛矿电池会比晶硅电池具备更高的发电功率。同时钙钛矿电池还具备强弱光表现,应用场景丰富等特点。图表图表26:不同技术路线对比不同技术路线对比 项目项目 a-Si c-Si/钙钛矿钙钛矿 强光表现 low high high high 弱光表现 high low high high 功率/成本 medium high low high 设计安装形式 medium low medium high 资料来源:大正微纳,国联证券研究所 2)制备速度快:)制备速度快:目前协鑫光电已能把从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入到组件成型的全过程控制在 45 分钟之内。3)钙钛矿组件制造
48、环节少、投资额少:)钙钛矿组件制造环节少、投资额少:传统晶硅电池需要经历硅料、硅片、电池和组件四大流程,其中硅料纯度要求极高(99.9999 99.99999%),同时需要在1000高温下烧制而成;随后拉棒环节,硅料在 1400左右的高温下熔化成液体,并通过籽晶长时间生长后,拉成单晶圆棒进行切片。之后在电池片环节,需要经过制造 PN 结、印刷电极等,再通过焊接、胶膜、玻璃封装等工艺形成最后的组件。而目前协鑫光电已能将整个 100MW 钙钛矿组件产线高度浓缩在单个工厂内。图表图表27:钙钛矿电池组件生产流程少钙钛矿电池组件生产流程少 资料来源:协鑫光电,国联证券研究所 4)材料、能量消耗少:)材
49、料、能量消耗少:钙钛矿电池吸收层均可用基础化工材料制备,且不含稀有元素,材料易得且纯度要求比硅料低。此外钙钛矿材料使用量少,总厚度大概 1um左右,而晶硅电池目前主流硅片厚度在 120-150m。晶硅组件由于使用含铅焊带,因此每块组件含铅 16-18g,而钙钛矿每块组件含铅量小于 2g。5)钙钛矿电池排放少,能量回收期短:)钙钛矿电池排放少,能量回收期短:全钙钛矿串联结构的能量回收时间和温室气体排放因子(GHG emission factor,生命周期度电温室气体排放量)分别为 0.35年和 10.7g CO2-eq/kWh,而硅基电池的能量回收时间和温室气体排放因子分别为1.52 年和 24
50、.6g CO2-eq/kWh。钙钛矿单结电池能量回收时间仅为硅基电池的 23%,温室气体排放因子仅为硅基电池的 43%。图表图表28:不同电池的一次能源消耗(不同电池的一次能源消耗(MJ/mMJ/m2 2)图表图表29:不同电池的碳足迹(不同电池的碳足迹(kg COkg CO2 2-eq/meq/m2 2)资料来源:SCIENCE ADVANCES,国联证券研究所 资料来源:SCIENCE ADVANCES,国联证券研究所 188.0488.4483.73534.03534.9334.2294.90.010.10000寿命结束封装宽带隙底电池窄带隙底电池10.618.22
51、7.1212.6212.618.816.60.0010.010.寿命结束封装宽带隙底电池窄带隙底电池图表图表30:不同类型电池的能量回收时间不同类型电池的能量回收时间 技术类型技术类型 能量回收时间能量回收时间 P 型电池 1.6 年 HJT 电池 2.0 年 Ag 电极钙钛矿 1.1 年 Au 电极钙钛矿 1.1 年 Al 电极钙钛矿 0.9 年 钙钛矿-异质结叠层(Ag)1.5 年 钙钛矿-异质结叠层(Au)1.5 年 钙钛矿-P 型电池叠层(Al)1.3 年 资料来源:PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS,国联证券研究所 6)钙钛矿电池转换效率高,仍有
52、较大的提升空间:)钙钛矿电池转换效率高,仍有较大的提升空间:太阳能电池的转换效率由三个参数决定:开路电压(VOC)、短路电流(JSC)和填充因子(FF)。其中,VOC 是多晶体薄膜太阳能电池中最难改善的参数。这是因为多晶体薄膜电池相比单晶电池通常含有更多的缺陷,如点缺陷和晶界(GBs)。钙钛矿转换效率已考虑到钙钛矿电池是在低温下通过溶液工艺制造的,目前其能达到 1.213V 的 VOC,已经超过绝大部分电池。为了达到如此高的 VOC 性能,CH3NH3PbI3中的缺陷包括点缺陷、表面和晶界必须具备较好的导电性,这在传统的无机光伏电池中还没做到,如 Si、GaAs、CuInSe2、CdTe 等。
53、图表图表31:太阳能电池效率记录表太阳能电池效率记录表 Classification Efficiency(%)Area(cm)Voc(V)Jsc(mA/cm2)FF(%)Test centre(date)Description Silicon Si(crystalline cell)26.8 0.4 274.4(t)0.7514 41.45 86.1 ISFH(10/22)LONGi,n-type HJT Si(DS wafer cell)24.4 0.3 267.5(t)0.7132 41.47 82.5 ISFH(8/20)Jinko Solar,n-type Si(thin trans
54、fer submodule)21.2 0.4 239.7(ap)0.687 38.50 80.3 NERL(4/14)Solexel(35 m thick)Si(thin film minimodule)10.5 0.3 94.0(ap)0.492 29.7 72.1 FhG-ISE(8/07)CSG Solar(2 m on glass)-Cells GaAs(thin film cell)29.1 0.6 0.998(ap)1.1272 29.78 86.7 FhG-ISE(10/18)Alta Devices GaAs(multicrystalline)18.4 0.5 4.011(t)
55、0.994 23.2 79.7 NREL(11/95)RTI,Ge substrate InP(crystalline cell)24.2 0.5 1.008(ap)0.939 31.15 82.6 NERL(3/13)NREL Thin Film Chalcogenide CIGS(cell)(Cd-free)23.35 0.5 1.043(da)0.734 39.58 80.4 AIST(11/18)Solar Frontier CIGSSe(submodule)19.8 0.5 665.4(ap)0.688 37.96 75.9 NREL(12/21)Avancis,110 cells
56、CdTe(cell)21.0 0.4 1.0623(ap)0.8759 30.25 79.4 Newport(8/14)First Solar,on glass CZTSSe(cell)11.3 0.3 1.1761(da)0.5333 33.57 63.0 Newport(10/18)DGIST,Korea CZTS(cell)10.0 0.2 1.113(da)0.7083 21.77 65.1 NREL(3/17)UNSW Microcrystalline Si(amorphous cell)10.2 0.3 1.001(da)0.896 16.36 69.8 AIST(7/14)AIS
57、T Si(microcrystalline cell)11.9 0.3 1.044(da)0.550 29.72 75.0 AIST(2/17)ASIT Perovskite Perovskite(cell)23.7 0.5 1.062(da)1.213 24.99 78.4 NPVM(5/22)U.Sci.Tech.,Hefei Perovskite(minimodule)22.4 0.5 26.02(da)1.127 25.61 77.6 NPVM(7/22)EPFLSion/NCEPU,8 cells Dye sensitised Dye(cell)11.9 0.4 1.005(da)0
58、.744 22.47 71.2 AIST(9/12)Sharp Dye(minimodule)10.7 0.4 26.55(da)0.754 20.19 69.9 AIST(2/15)Sharp,7 serial cells Dye(submodule)8.8 0.3 398.8(da)0.697 18.42 68.7 AIST(9/12)Sharp,26 serial cells Organic Organic(cell)15.2 0.2 1.015(da)0.8467 24.24 74.3 FhG-ISE(10/20)Fraunhofer ISE Organic(minimodule)14
59、.5 0.3 19.31(da)0.8518 23.51 72.5 JET(12/21)ZJU/Microquanta,7 cells Organic(submodule)11.7 0.2 203.98(da)0.8177 20.68 69.3 FhG-ISE(10/19)ZAE Bayern,33 cells 资料来源:WILEY,国联证券研究所 注:ap 为孔径面积,da 为指定照明区域,t 为总面积 单结钙钛矿电池理论极限效率可达 33%,且其对杂质缺陷容忍度高,效率进一步提升的潜力大,若再进一步与钙钛矿或晶硅电池进行叠层,转换效率有望突破 50%。硅片制作工艺导致它在210尺寸后续向上
60、发展空间有限,而钙钛矿晶体依附于玻璃,因而在组件尺寸上仍有较大的进步空间。7)成本低:)成本低:在材料使用方面,由于晶硅电池生产中的硅料和硅片环节需要消耗大量的能量,因此硅材料的成本相对于钙钛矿材料要高。同时由于钙钛矿电池组件主要采用涂布工艺和 PVD 工艺,流程简易且适合规模化生产,设备投资额小,因此设备、土地折旧也低于晶硅组件全产业链的折旧。不仅如此,由于钙钛矿组件重量轻,因此也可以节约物流成本和人力成本。8)应用场景丰富:)应用场景丰富:柔性钙钛矿可直接贴附在原有建筑结构表面,安装成本低,同时其外观优势使其在 BIPV 领域极具竞争优势。在移动能源端,钙钛矿电池有望应用于可穿戴设备、露天
61、作业设备、新能源车顶棚等场景。2.3 稳定性稳步验证稳定性稳步验证 由于钙钛矿是离子晶体,因此对湿气很敏感,同时 MAPbI3在光线和湿度下会发生严重的降解,被分解为 CH3NH2、HI 和 PbI2这与 MA+通过氢键与 PbI6八面体的相对弱的相互作用有关。在室温下,MA+阳离子在周围的 PbI6八面体中显示出动态无序,这表明 MA+和 PbI6八面体之间的互动很弱。由于 MAPbI3带隙的电荷转移性质,这种相互作用在光激发时变得更弱,这可能是 MAPbI3在光下加速降解的原因。H2O对 MAPbI3的降解可能是由于 H2O 和 PbI6八面体之间的氢键比 MA+强。图表图表32:钙钛矿电
62、池在水环境下的分解路径钙钛矿电池在水环境下的分解路径 资料来源:PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS,国联证券研究所 钙钛矿电池对于光吸收体晶体结构的依赖导致其热稳定性较差,同时钙钛矿在光照和湿度环境下,有机阳离子会从 Pb-I 结构中逃逸,或与外部的氧气或水汽反应从而产生相应的降解,很容易分解为 PbI2和 CH3NH3I,继而分解为 CH3NH2和 HI。为解决钙钛矿电池稳定性的问题,甲酰胺阳离子组成的钙钛矿HC(NH2)2PbI3(FAPbI3)被认为可以取代 MAPbI3,FA 阳离子因 C-N 键的共振特性而光照、温度稳定性更好,而通过加入 Cs 离子可以进一步改善 F
63、APbI3的光稳定性。对钙钛矿层吸光组分体系的优化、组件结构中功能层新型材料的使用、以及应用钝化、修饰等策略可以提高钙钛矿电池的稳定性。2022 年普林斯顿大学报道迄今在稳定性上表现较好的钙钛矿电池,其在 110的 T80 寿命达到 2100 小时以上,据普林斯顿测算,电池在 35/Sun 条件下连续运行,其 T80 寿命长达 5.1 万小时(野外约 30 年工作寿命)。根据协鑫光电测试,钙钛矿电池在现有晶硅 IEC61215 测试标准下(如曝晒、热斑耐久、紫外预处理、热循环、湿热、湿冻),其稳定性测试的结果可以达到晶硅电池水平。图表图表33:IEC61215IEC61215 标准中部分稳定性
64、测试项目标准中部分稳定性测试项目 测试项目测试项目 名称名称 测试条件测试条件 MQT 08 室外曝晒试验 太阳总辐射量:60kWh/m2 MQT 09 热斑耐久试验 在最坏热斑条件下,1000W/m2辐照度 5h。MQT 10 紫外预处理试验 波长在 280-400nm 范围的紫外总辐照量为 15kWh/m2,其中波长 280-320nm 占 3-10%辐照量。MQT 11 热循环试验-40至+85,50 次循环 MQT 12 湿-冻试验 从+85,85%RH 到-40 10 次,连续检测电流 MQT 13 湿-热试验 在+85,85%RH 环境下持续 1000h 资料来源:IEC,国联证券
65、研究所 2.4 量产制备工艺简易量产制备工艺简易 钙钛矿主要制备流程:钙钛矿主要制备流程:1)带有正电极的玻璃经过自动化清洗后,进行第一道真空镀膜、激光划线出第一道槽;2)涂布(Coating)钙钛矿材料,结晶,再以激光刻出第二道槽,实现串联;3)真空镀上背电极后,第三道激光划线,第四道激光清边;前道工序就此完成。前道涂布核心设备有激光设备、真空磁控溅射镀膜(PVD)设备、涂布设备。图表图表34:钙钛矿前道工序钙钛矿前道工序 资料来源:弗斯迈,国联证券研究所 结晶是钙钛矿制备的最核心步骤。结晶是钙钛矿制备的最核心步骤。结晶的效果直接影响光吸收范围,最终影响太阳能电池的效率,也会影响组件的寿命。
66、钙钛矿层的配方不断迭代的目的是为了用于扩大晶体,因此钙钛矿的配方是结构中最复杂的。而和钙钛矿直接接触的 p 型材料和 n 型材料也会随着钙钛矿配方的改变而相应调整,去形成良好接触。底电极一般采用 FTO,背电极可以是金属电极,也可以是透明氧化物(TCO)电极。狭缝涂布狭缝涂布(Slot Die)(Slot Die)有望成为钙钛矿层制备解决方案。有望成为钙钛矿层制备解决方案。涂布胶液由存储器通过供给管路压送到喷嘴处,并使胶液由喷嘴处喷出,从而转移到涂布的基材上,制成周期一般在 60 秒左右,之后通过加热或其他手段使溶液挥发,百纳米级的晶体就会铺展在玻璃基板上,其结构越均匀,组件的转换效率越高。涂
67、布是整个工艺中含金量最高也是难度最大的环节,需要在绝对无尘的超净间完成,目前狭缝涂布法已成为行业量产化和商业化主流方向。图表图表35:狭缝涂布原理图狭缝涂布原理图 资料来源:弗斯迈,国联证券研究所 狭缝涂布具备多重优势:狭缝涂布具备多重优势:1)大面积制备;2)工艺窗口宽、良率高;3)能在绒面衬底上成膜,可以制备叠层电池;4)结晶从预置的晶核开始,分布均匀;5)形核、晶粒生长分两步前后完成;6)不受溶剂挥发快慢的影响;7)在预制“晶核”上定向结晶生长,晶粒大;8)缺陷少,膜层质量高。图表图表36:钙钛矿层制备技术示意图钙钛矿层制备技术示意图 资料来源:极电光能,国联证券研究所 一步法:一步法:
68、采用旋涂方式,使用含有等量的 FAI 和 PbI2的 N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液。一步旋涂法无法很好对钙钛矿层的形成速率进行控制,从而导致薄膜的覆盖性较差。实际应用中,可以通过添加氢碘酸以增加前驱体在溶液中的溶解度来增强FAPbI3层的覆盖率。同时改变前驱体也会使薄膜结晶覆盖率提升,如用 HPbI3作为形成 FAPbI3的前驱体,将使 FAPbI3的结晶过程减慢,从而行成高度结晶且覆盖均匀的 FAPbI3层。两步法:两步法:先沉积 PbI2,再将 PbI2层浸入含 FAI 的 2-丙醇溶液,在室温下形成黄色相非钙钛矿结构,再通过 150加热后变成黑色相钙钛矿结构。与一步法相比,两步法生成的
69、 FAPbI3的覆盖率相对较高。两步法允许钙钛矿被成功地完全渗透到介孔TiO2中,并在 TiO2顶部留下 FAPbI3的立方体。FAPbI3晶体的生长在很大程度上取决于 FAI 溶液的浓度。低浓度会导致在成核初期出现稀疏分布的籽晶,而相对高浓度会导致生成高密度的籽晶,从而抑制了晶核的进一步生长。加合法:加合法:加合法则是将 DMSO、FAI、PbI2一同加入,DMSO 溶液与 PbI2相互作用形成透明加合膜,通过去除 DMSO 转化为 FAPbI3层。图表图表37:钙钛矿层的制备方法(钙钛矿层的制备方法(1 1)资料来源:Organic-Inorganic Halide Perovskite
70、PhotovoltaicsNam-Gyu Park、Sungkyunkwan University 等,国联证券研究所 图表图表38:钙钛矿层的制备方法(钙钛矿层的制备方法(2 2)资料来源:钙钛矿太阳能电池材料制备、器件组装及性能测试综合实验设计杨广武、程元壮等,国联证券研究所 激光工艺在钙钛矿制造工艺中主要起标记、划线、清边的作用。激光工艺在钙钛矿制造工艺中主要起标记、划线、清边的作用。并且对于不同的膜层,激光波长也会有相应的调整。除了涂布结晶外,钙钛矿的激光划线对精度提出了更高的要求。相比于 PERC 开槽 10m 左右的精度需求和铜铟镓硒和碲化铬电池 m级的精度需求,钙钛矿则拥有百纳米
71、级的厚度,因此对于激光设备的光源的稳定性,装配的精度,机台的稳定性都提出了新的要求。图表图表39:钙钛矿电池制造中激光刻蚀示意图钙钛矿电池制造中激光刻蚀示意图 资料来源:大族激光,国联证券研究所 图表图表40:钙钛矿电池制造工艺中各步激光的作用钙钛矿电池制造工艺中各步激光的作用 步骤步骤 名称名称 作用作用 技术细节技术细节 P0 激光标记 波长约 355nm 的紫外激光器,不损伤 TCO膜层 P1 激光划线 去除 TCO 层 1064nm 的红外激光器 P2 激光划线 刻划钙钛矿吸收层 避免损伤导电层,用 532nm 的绿光激光器 P3 激光划线 刻划钙钛矿层及电极层 为减小崩边、边缘撕裂等
72、现象选用皮秒激光器 P4 激光清边 起绝缘作用 去除所有镀膜层,红外激光器+振镜清扫 资料来源:大族激光,国联证券研究所 磁控溅射有望成为钙钛矿镀膜主流方式。相比于蒸镀、电子枪,磁控溅射(磁控溅射有望成为钙钛矿镀膜主流方式。相比于蒸镀、电子枪,磁控溅射(PVD)具备成膜面积大、膜质均匀、成膜效率高等优势,并且可以通过调整靶材与电池的距离以及磁场分布,尽量降低离子轰击对钙钛矿材料的伤害。同时优化腔体冷却、散热设计可将腔体温度维持在低温,防止钙钛矿材料高温分解。但钙钛矿生产对于 PVD 设备也提出了部分新的需求,如保证连续镀膜、防止有机物污染、防止靶面污染、提升设备产能。图表图表41:不同成膜方式
73、的特点不同成膜方式的特点 资料来源:勤友光电,国联证券研究所 后道工序主要包括裁切、丁基胶封边、层压、清边、紫外固化等工序,后道核心后道工序主要包括裁切、丁基胶封边、层压、清边、紫外固化等工序,后道核心设备有丁基胶涂敷机,设备有丁基胶涂敷机,P POEOE 胶膜裁切覆膜机、缓存固化机等。胶膜裁切覆膜机、缓存固化机等。图表图表42:钙钛矿后道工序钙钛矿后道工序 资料来源:弗斯迈,国联证券研究所 钙钛矿工艺整体流程相对较短,意味着后续工艺进步、良率提升潜力较大。钙钛矿工艺整体流程相对较短,意味着后续工艺进步、良率提升潜力较大。其中电池环节中的涂布结晶、激光划线、镀膜是三大核心环节。结晶环节若采取不
74、同路线,需要保证热场均匀稳定或风场流速稳定,难点在于大面积均匀结晶;划线环节则对精度有更高的要求,未来有望通过新图形化版型降低电阻从而提升转换效率;镀膜的难点在于钙钛矿层上层镀膜环节要减少高温、高能粒子对于钙钛矿层的损伤;组件环节工艺相对成熟,部分技术可沿用晶硅电池。3.TCOTCO 玻璃有望迎来钙钛矿领域新应用玻璃有望迎来钙钛矿领域新应用 3.1 FTOFTO 玻璃有望成为主流钙钛矿电极玻璃玻璃有望成为主流钙钛矿电极玻璃 TCO 玻璃需要具备高电导率、高透明度、低电阻、膜层均匀、热稳定性强、化学稳定性强、低成本,TCO 玻璃所用的典型材料有 ITO(氧化铟锡)、AZO(氧化铝锌)、FTO(氟
75、掺氧化锡)等。图表图表43:常见的常见的 TCOTCO 材料材料 材料材料 掺杂掺杂/混合物混合物 SnO2 Sn,F,As,Nb,Ta In2O3 Sn,Ge,Mo,F,Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,W,Te ZnO Al,Ga,B,In,Y,Sc,F,V,Si,Ge,Ti,Zr,Hf CdO In,Sn ZnO-SO2 Zn2Sn4O4,ZnSnO3 ZnO-In2O3 Zn2Sn2O5,Zn3Sn2O6 CdO-SnO2 CdSnO4,CdSnO3 ZnO-In2O3-SnO2 Zn2In2O5-In4Sn3O12 CdO-In2O3-SnO2 CdIn2O4-Cd2SnO4 GaInO
76、3(Ga,IN)2O3 SN,Ge 资料来源:SMIT,国联证券研究所 TCO 玻璃就是镀有透明导电氧化物薄膜的玻璃材料,在平板显示器件电极、薄膜太阳能电池电极、智能变色玻璃电极、隔热节能视窗、加热防雾玻璃、电磁屏蔽视窗、气敏元件等领域具有广泛应用。图表图表44:TCOTCO 玻璃主要用途玻璃主要用途 TCO 材料材料 用途用途 性质要求性质要求 SnO2:F(FTO)建筑物低辐射玻璃 低辐射率 太阳电池导电玻璃 化学稳定性、高透过率、低成本 电致变色视窗 ITO 平板显示器用电极 易刻蚀、低电阻 ITO、Ag、Ag-Cu 除雾玻璃(冰箱、飞机、汽车)低成本、耐久性、低电阻 SnO2 烤箱玻璃
77、 高温稳定、化学及机械耐久性、低成本 除静电玻璃 化学及机械耐久性、低成本 ITO、Ag 电磁屏蔽(电脑、通讯设备)低电阻 资料来源:浮法在线 TCO 玻璃姜宏,国联证券研究所 T TCOCO 玻璃材料需要经过透过率、电导率、雾度、激光刻蚀性能、物化稳定性、大玻璃材料需要经过透过率、电导率、雾度、激光刻蚀性能、物化稳定性、大面积镀膜难易程度、成本等多方面性能的考量。面积镀膜难易程度、成本等多方面性能的考量。图表图表45:TCOTCO 玻璃主要性能要求玻璃主要性能要求 性能性能 具体要求具体要求 光透射率 与建筑玻璃关注可见光波段 380-780nm 不同,薄膜电池用的 TCO 玻璃关注 300
78、-1000nm 波段,一般要求光透射率至少在 82%以上。电导率 方块电阻越低,表示导电性越强,一般 TCO 玻璃要求方块电阻要小于 12/sq。雾度 代表散射光线的能力,CdTe 电池要求 TCO 雾度低于 2%,即要求 TCO薄膜表面平整度要非常高,粗糙度要低。激光刻蚀性能 为了克服薄膜材料的不均匀性问题,减少横向电流损失,薄膜太阳能电池会将大面积薄膜用激光刻画成若干电池条,单个电池条宽度一般小于 10mm,通过内部电路连接制成大面积光伏组件。要求 TCO 膜层的激光刻蚀性能好,不得有薄膜刻不断,或刻伤玻璃本体等缺陷。高温稳定性 在加热过程中,薄膜的化学成分、光透射率、方阻都不能有明显变化
79、。为此,TCO 玻璃在导电层跟玻璃基体之间设有阻挡层,防止玻璃基体中的钠离子溢出,使导电层功能劣化。另外,在加热时,玻璃不得产生明显机械变形,否则会影响光伏吸收层镀膜的均匀性,及激光刻线的稳定性。大面积均匀性 光透射率和方阻的均匀性是保障电池输出电压、电流平衡稳定的基本要求,从而保证大面积组件高的转换效率。建筑光伏一体化(BIPV)是薄膜太阳能电池的重要应用场合,对颜色均匀性提出更高要求,不得有干涉条纹、膜层云朵等缺陷。低成本 TCO 玻璃占据薄膜电池成本中较大部分,因此必须降低 TCO 玻璃的制造成本。资料来源:中国建材报,国联证券研究所 I ITOTO 玻璃:玻璃:产品相对成熟,具有高透射
80、率、膜层牢固、导电性好等特点。其缺点在于散射能力较弱、激光刻蚀性差、材料和制程成本高、在等离子体中不够稳定。F FTOTO 玻璃:玻璃:导电性比 ITO 玻璃略差,但成本较低、容易激光刻蚀,目前主要用于Low-E 玻璃,改变雾度和导电性后可做 TCO 玻璃。Z Zn nO O 玻璃:玻璃:氧化锌基薄膜结构为六方纤锌矿型,材料易得、制造成本低、无毒且易于掺杂、在等离子体中稳定性好,但大面积镀膜存在难度。图表图表46:不同不同 TCOTCO 材料的性能比较材料的性能比较 TCO 类别类别 ITO FTO ZnO 能隙(eV)3.5-4.0 3.8-4.0 3.3-4.6 迁移率(cm2/Vs)95
81、-130 18-31 28-120 载流子浓度(cm-3)1.11020-1.41021 2.71020-1.21021 1.11020-1.11021 电阻率(cm)4.410-5-210-4 7.510-5-7.510-4 6.510-5-5.110-4 导电率 FTOZnOITO 等离子体频率 FTOZnOITO 热稳定性 ZnOITO 最低成膜温度 ITOZnOFTO 化学耐久性 ZnOITOFTO 氢等离子体中的稳定性 FTOZnO 硬度 ZnOITOFTO 毒性 ZnSnIn 原料成本 ZnSnIn 制程成本 APCVD真空蒸镀PVDLPCVD溶胶-凝胶 制造制造-材料路径传导。材
82、料路径传导。00500600700800050002500300035002018年1月2018年3月2018年5月2018年7月2018年9月2018年11月2019年1月2019年3月2019年5月2019年7月2019年9月2019年11月2020年1月2020年3月2020年5月2020年7月2020年9月2020年11月2021年1月2021年3月2021年5月2021年7月2021年9月2021年11月2022年1月2022年3月2022年5月2022年7月2022年9月2022年11月2023年1月浮法玻璃价格(元/吨)库存(万吨)图表
83、图表60:钙钛矿企业布局情况钙钛矿企业布局情况 序号序号 公司公司 领域领域 进展进展 1 万润股份 传输层材料、电池 2014 年开始布局钙钛矿太阳能电池材料,并于 2016 年起开始形成部分产品专利,目前拥有钙钛矿太阳能电池相关专利 21 项,已有材料根据客户需求送样。2 宝馨科技 电池 团队 2014 开始研究钙钛矿电池,2019 年开始聚焦于钙钛矿叠层电池,目前由张春福教授带领朱卫东、习鹤、周龙、陈大正副教授主导研发,钙钛矿电池实验室效率已达 30.26%。公司计划于 2023 年上半年完成新实验线的建设,2024 年启动 100MW 钙钛矿叠层线的建设,预计实现实验室效率大于 32%
84、;力争在 2025 年启动钙钛矿/异质结叠层 GW 级产线升级,实现量产 210 半片钙钛矿/异质结叠层电池,电池效率在基底异质结的基础上提升率大于 15%,首年衰减不超过 3%,以后每年衰减不超过 0.5%,量产寿命大于 25 年。3 金信诺 电池 与清华大学共有 5 个钙钛矿领域的合作专利,目前未有商业应用。4 通威股份 电池 公司钙钛矿实验室搭建完成,首片钙钛矿电池已下线。5 拓日新能 电池 目前公司主要研究反型结构钙钛矿电池和传感器,目前有制成小尺寸钙钛矿电池样品,并将大尺寸钙钛矿量产作为主要研究方向。6 皇氏集团 电池 公司与黑晶光电于 2023 年 1 月签署了新一代太阳能电池:钙
85、钛矿/晶硅叠层技术合作框架协议,双方将共同推进 TOPCon/钙钛矿叠层电池的研发、生产及产品应用。计划在安徽阜阳的 TOPCon 太阳能电池加工厂建成投产后,提供 TOPCon 电池生产设备及场所,配合黑晶光电的 TOPCon/钙钛矿叠层电池技术研发和生产应用。7 杭萧钢构 电池 公司 2021 年收购合特光电,2022 年 9-10 月完成钙钛矿叠层中试线设备的定制采购,预计 2023 年完成设备进场调试,规划合特光电将在不晚于 2023 年 5 月 10日,实现高转化效率钙钛矿/晶硅薄膜叠层电池 100MW 中试线投产,且电池转化效率达到 28%以上。8 隆华科技 靶材 公司生产的靶材可
86、用于钙钛矿及其叠层电池的 TCO 层、空穴传输层、电子传输层。9 阿石创 靶材 公司生产的靶材可用于钙钛矿及其叠层电池的 TCO 层、空穴传输层、电子传输层。10 金晶科技 TCO 玻璃 2022 年与杭州纤纳光电科技有限公司签订公司战略合作协议,双方将在钙钛矿用 TCO 系列玻璃领域建立战略合作关系,且公司目前与国内主要碲化镉和钙钛矿电池组件厂均有业务合作。11 耀皮玻璃 TCO 玻璃 2022 年公司收购艾杰旭特种玻璃(大连)有限公司 100%股权,其拥有浮法在线镀膜 LOW-E 技术,产品包括太阳能光伏用 TCO 玻璃,其早在 2016 年就成功生产出应用于碲化铬薄膜发电的 TCO 玻璃
87、,是中国最早实现商业化生产太阳能光伏TCO 玻璃的制造商。12 京山轻机 设备 公司目前布局了溅射式 PVD 镀膜设备、ALD 和蒸镀设备。此外,公司还能够提供产线上的玻璃清洗机、钙钛矿干燥设备、组件封装设备等。子公司晟成光伏 2021年与协鑫光电签署了在钙钛矿叠层电池技术合作开发协议,目前公司钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产,并成功应用于多个客户端。13 利元亨 激光设备 公司钙钛矿激光设备已在头部客户试样,并与冯阿登纳、上海森松等签定了战略合作协议,在钙钛矿等工艺展开深度合作。14 科恒股份 涂布设备 全资子公司浩能科技钙钛矿电池的薄膜平板涂布设备已获得订单。15 大族激光 激光设备
88、 公司激光设备在国内市占率一直位于市场前列,自研激光刻划设备已实现量产销售,在钙钛矿电池行业几家龙头、前沿研究机构均取得激光设备的交付销售,及大尺寸激光加工设备的整线交付。16 奥来德 镀膜设备 公司共计划投资 4900 万元新增“钙钛矿结构型太阳能电池蒸镀设备的开发项目”和“低成本有机钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发项目”等两个钙钛矿相关研发项目。17 德龙激光 激光设备 公司首套钙钛矿薄膜太阳能电池生产整段设备(包括 P0 激光打标设备,P1、P2、P3 激光划线设备及 P4 激光清边设备)2022 年已交付客户并投入使用,为客户在国内率先实现百兆瓦级规模化量产提供了助力。18 帝尔激
89、光 激光设备 公司激光在钙钛矿 TCO 层、钙钛矿层、电极层均有相应的应用,2022 年公司已有钙钛矿工艺设备订单的交付。19 杰普特 激光设备 公司于 2021 年 8 月交付了首套柔性钙钛矿模切设备,并推出了第二代产品方案,涵盖 P1-P3 薄膜划切工艺段及 P4 清边工艺四台设备及前后小型自动化设备,第二代方案在线宽可调区间以及加工效率方面相比之前都有较大的提升。20 捷佳伟创 镀膜设备 公司已具备钙钛矿及钙钛矿叠层整线装备的研发和供应能力,设备种类涵盖 RPD、PVD、PAR、CVD、蒸发镀膜及精密狭缝涂布、晶硅叠层印刷等。公司钙钛矿设备在陆续交付中,客户包含了央企研究院、国家科学院、
90、光伏头部企业等。资料来源:各公司公告,国联证券研究所 4.相关标的及投资建议相关标的及投资建议 4.1 金晶科技:金晶科技:TCOTCO 玻璃先驱者玻璃先驱者 金晶科技成立于 1999 年,2002 年于上海证券交易所上市。公司目前已经形成矿山/纯碱-玻璃-玻璃深加工产业链上下游一体化生产,是玻璃、纯碱行业龙头企业,具备较好的规模化经营优势。1 1)纯碱:纯碱:公司纯碱业务运营主体为全资子公司海天公司,截至 2021 年公司年产能 150 万吨,除满足公司玻璃板块所需外,剩余产能则全部外销。2 2)浮法玻璃:浮法玻璃:金晶超白玻璃广泛用于高端建筑幕墙,金晶优质浮法玻璃广泛用于汽车行业和工业品行
91、业。深加工板块重点定位节能建筑、工业冷链、出口市场,同时积极拓展建筑光伏一体化(BIPV)、工业品领域等新兴市场。3 3)玻璃深加工:)玻璃深加工:金晶科技产品凭借优良的性能而广泛应用于中国尊、北京银泰中心、鸟巢、水立方、冬奥会速滑馆、北京大兴国际机场、国际会议中心、上海世博阳光谷、上海中心大厦、环球金融大厦、深圳平安大厦、阿联酋迪拜塔(哈利法塔)等地标性建筑。4 4)光伏玻璃:)光伏玻璃:宁夏金晶目前具备 600t/d(一窑三线)光伏压延玻璃产能,为国内光伏组件龙头企业提供支持,该线产品已进入稳定供货阶段,后续 2 条 1200t/d 产线已通过宁夏听证会。5 5)T TCOCO 玻璃:玻璃
92、:2021 年,金晶科技完成了超白 TCO 镀膜玻璃基片的研发,在高透过率基片基础上相继开发成功 3.2mm 和 2.65mm 超白 TCO 导电玻璃。马来西亚金晶500t/d 薄膜光伏组件背板和 600t/d 面板玻璃生产线各一条,采用浮法工艺技术,为国际知名碲化镉薄膜光伏组件生产商 First Solar 的上游供应商,其中一期联线钢化深加工产线于 2021 年 7 月投产、一期背板生产线于 2022 年第一季度点火试生产,主要产品为 2.2mm 背板钢化玻璃,2022 年二季度开始向 First Solar 供货,二期600t/d 产线已于 2023 年 5 月点火。营收有望维持增长,净
93、利润长期有望修复。营收有望维持增长,净利润长期有望修复。2022 年公司实现营收 74.59 亿元,同比增长 7.8%,实现归母净利润 3.56 亿元,同比下降 72.8%。2022 年国内建筑玻璃度需求低迷,浮法玻璃行业库存处于高位,因此其销售价格呈现下降走势。同时主要原、燃料价格大幅上涨,纯碱和浮法玻璃成本均有上升,产品毛利率同比大幅下降。我们认为随着冷修产线增加叠加需求修复,2023 年浮法玻璃价格有望稳步上行,同时主要原材料、燃料价格有望下行。图表图表61:20 年公司营收情况年公司营收情况 图表图表62:20 年公司归母净利
94、润情况年公司归母净利润情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资料来源:Wind,国联证券研究所 费用率控制优秀,盈利能力有望回升。费用率控制优秀,盈利能力有望回升。2022 年国内建筑玻璃度需求低迷,浮法玻璃行业库存处于高位,因此其销售价格呈现下降走势。且受到疫情、地缘冲突及全球通胀加剧等影响,主要原、燃料价格大幅上涨,纯碱和浮法玻璃成本均有上升,毛利率同比大幅下降。2022 年公司毛利率下降至 16.7%,同比下降 17.6pct。毛利率、净利率后续有望在 TCO 玻璃产能释放推动下回升。公司整体费用率控制良好,2022年公司销售、管理、研发费用率分别为 0.7%、4.3%、2.8%。-
95、10%0%10%20%30%40%50%020406080200212022营业收入(亿元)同比增速(%)-100%0%100%200%300%400%0.02.04.06.08.010.012.014.0200212022归母净利润(亿元)同比增速(%)图表图表63:20 年公司盈利能力年公司盈利能力 图表图表64:20 年公司费用率情况年公司费用率情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资料来源:Wind,国联证券研究所 T TCOCO 玻璃供需共振,有望推动盈利增长。玻璃供需共振,有
96、望推动盈利增长。公司已与国内部分碲化镉、钙钛矿电池企业建立 TCO 玻璃供应关系,并得到下游客户认可,钙钛矿头部企业协鑫光电为公司 TCO 玻璃客户之一。不仅如此 2022 年 10 月,公司与头部钙钛矿电池组件生产企业纤纳光电签署钙钛矿用 TCO 系列玻璃战略合作协议,未来将根据纤纳光电的钙钛矿扩产规划,投资建设相应的 TCO 玻璃产线。为满足钙钛矿电池用 TCO 玻璃的需求,2022 年 9 月,滕州金晶二线 600t/d 玻璃生产线停产冷修,后续公司将其升级改造为TCO 玻璃产线。图表图表65:金晶科技盈利预测金晶科技盈利预测 业务业务 项目项目 20212021 20222022 20
97、23E2023E 2024E2024E 2025E2025E 纯碱 营业收入(亿元)20.3 28.2 24.6 21.7 20.1 营收增速(%)39.1%-13.0%-11.5%-7.7%毛利率(%)18.2%30.9%18.0%16.0%20.0%建筑玻璃 营业收入(亿元)13.10 14.40 15.85 17.43 YoY(%)10.0%10.0%10.0%毛利率(%)-10.3%12.0%15.0%15.0%技术玻璃 营业收入(亿元)20.1 18.2 19.1 20.1 21.1 YoY(%)-9.2%5.0%5.0%5.0%毛利率(%)46.9%15.5%20.0%23.5%2
98、3.5%光伏玻璃 营业收入(亿元)6.7 10.0 15.3 26.4 YoY(%)50.4%52.7%72.6%毛利率(%)5.5%19.9%22.3%20.9%镀膜类、深加工及节能玻璃 营业收入(亿元)5.2 5.8 6.3 7.0 YoY(%)10.0%10.0%10.0%毛利率(%)20.5%22.0%23.0%24.0%其他 营业收入(亿元)2.6 3.1 3.1 3.1 3.1 YoY(%)20.7%0.0%0.0%0.0%毛利率(%)30.9%24.8%25.0%25.0%25.0%21.7%20.7%20.2%34.3%16.7%1.6%2.0%7.2%19.3%4.6%1.9
99、%2.4%7.8%26.5%6.5%0%10%20%30%40%200212022毛利率(%)净利率(%)净资产收益率(%)2.4%1.9%0.8%0.7%0.7%5.3%5.5%4.7%5.6%4.3%2.1%2.7%2.6%2.9%2.8%0.0%1.0%2.0%3.0%4.0%5.0%6.0%200212022销售费用率(%)管理费用率(%)研发费用率(%)合计 营业收入(亿元)43.0 74.6 77.0 82.5 95.1 YoY(%)73.6%3.3%7.1%15.4%毛利率(%)34.3%16.7%18.2%19.7%20.6%资料来源
100、:Wind,国联证券研究所 金晶科技是浮法玻璃领军企业,在 TCO 玻璃领域深耕多年。我们预计公司 2023-2025年营收分别为77.0/82.5/95.1亿元,归母净利润分别为6.06/7.91/9.91亿元。我们预计 2023-2025 年公司营业收入及归母净利润增速分别达到 3.3%/7.1%/15.4%和 70.26%/30.55%/25.21%,EPS 分别为 0.42/0.55/0.69 元/股,对应 PE 分别为18.7/14.4/11.5 倍,参考可比公司,我们给予公司 24 年 20 倍 PE,对应目标价 11.0元,首次覆盖,给予“买入”评级。图表图表66:金晶科技可比公
101、司金晶科技可比公司 股票股票 证券证券 市值市值 EPSEPS PEPE CAGRCAGR-3 3 PEGPEG 评级评级 代码代码 简称简称 (亿元)(亿元)2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 601636.SH 旗滨集团 246 0.83 1.15 1.40 11.04 7.97 6.54 41.64%0.16 -600819.SH 耀皮玻璃 44 0.06 0.13 0.18 82.08 40.31 29.80 106.65%0.37 买入 平均值 46.56 24.14 18.17 74.1
102、5%0.27 -600586.SH 金晶科技 114 0.42 0.55 0.69 18.74 14.36 11.47 40.48%0.27 买入 资料来源:Wind,国联证券研究所 注:旗滨集团盈利预测均为 Wind 一致预期,耀皮玻璃为国联证券研究所测算,股价数据截至 2023 年 7 月 31 日 风险提示:光伏玻璃产能大规模投放导致公司市占率受到挤压的风险、公司光伏玻璃扩产项目进展不及预期、政策监管风险 4.2 耀皮玻璃:耀皮玻璃:TCOTCO 玻璃有望开启新成长曲线玻璃有望开启新成长曲线 耀皮玻璃成立于 1983 年,于 1993 年改制上市,与全球玻璃制造商英国皮尔金顿公司实现紧密
103、合作。公司是中国玻璃制造行业较早的上市公司,在国内高品质玻璃领域耕耘三十多年。公司目前拥有浮法玻璃、建筑加工玻璃、汽车加工玻璃、特种玻璃等四大业务板块。公司产品并被广泛应用于北京中国尊、上海中心大厦、上海浦东机场三期、香港环球贸易广场、日本新东京电视塔、德国法兰克福航空枢纽、科威特哈马拉大厦等全球地标性建筑中。22 年耀皮玻璃浮法玻璃共拥有天津 1150t/d(1 窑 2 线)、常熟 1200t/d(1 窑 2线)2 个生产基地和 4 条先进浮法玻璃产线,可生产超白浮法玻璃及在线镀膜 Low-E玻璃;建筑加工玻璃共拥有上海、天津、江门、重庆等四个生产基地,具备中空玻璃年产能 850 万平,镀膜
104、玻璃产能 1450 万平;汽车加工玻璃共拥有上海、仪征、武汉、常熟、天津、桂林等六个生产基地,已成为上海通用、上海大众、广汽、比亚迪等知名车企供应商。特种玻璃方面,公司现在常熟拥有 300t/d(1 窑 2 线)压延玻璃产线,可用于光伏组件。2 2 年公司整体营收状况相对稳定。年公司整体营收状况相对稳定。2022 年营收为 47.56 亿元,同比增长 2.3%。受 2021 年以来上游燃料、纯碱价格大幅上涨和下游汽车玻璃及建筑行业玻璃需求大幅减少导致的浮法玻璃价格下行的双向影响,2022 年公司归母净利润为0.15 亿元,同比减少 85.8%。图表图表67:201
105、 年公司营收情况年公司营收情况 图表图表68:20 年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资料来源:Wind,国联证券研究所 受 2021 年以来上游燃料、纯碱价格大幅上涨和下游汽车玻璃及建筑行业玻璃需求大幅减少导致的浮法玻璃价格下行的双向影响,2022 年公司毛利率下降至 14.0%,同比下降 5.4pct。公司整体费用率相对稳定。2022 年公司销售、管理、研发费用率分别为 2.4%、5.5%、4.7%。图表图表69:20 年公司盈利能力年公司盈利能力 图表图表7
106、0:20 年公司费用率情况年公司费用率情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资料来源:Wind,国联证券研究所 2022 年公司完成了小型镀膜实验线的安装和调试,有序推进以镀膜技术为核心的超低能耗 Low-E 中空玻璃、光伏天窗玻璃、电控调光玻璃、薄膜电致发光显示器、星空玻璃、化学钢化玻璃等新产品的攻关。黑玻保持较高成品率,成功进入乌兹别克斯坦、俄罗斯等新市场、2.8mm 在线镀膜产品成功出口日本。新能源汽车方面,浮法玻璃板块完成了 2mm 镀膜的试生产。耀皮玻璃引进国际玻璃巨头 Pilkington 的超白浮法玻璃生产技术,玻璃性能在-15%-10%-5%0
107、%5%10%15%20%000212022营业收入(亿元)同比增速(%)-100%-50%0%50%100%150%0.00.51.01.52.02.5200212022归母净利润(亿元)同比增速(%)18.4%21.6%21.8%19.4%14.0%2.8%4.9%4.1%2.9%0.5%3.0%6.5%5.3%3.1%0.4%0%5%10%15%20%25%200212022毛利率(%)净利率(%)净资产收益率(%)5.1%5.4%5.4%5.2%2.4%5.9%5.7%6.6%4.8%5.5%3.6%
108、3.9%4.5%4.5%4.7%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%200212022销售费用率(%)管理费用率(%)研发费用率(%)市场上处于领先水平,并且公司具备在线 FTO 玻璃的生产能力,目前主要应用于电子行业的平板显示器、触摸屏等,后续有望应用于钙钛矿电池。2022 年 12 月,耀皮玻璃投资 3.05 亿收购 AGC 株式会社的全资子公司艾杰旭特种玻璃(大连)有限公司100%股权,其拥有一条在线镀膜浮法玻璃生产线,太阳能玻璃、汽车玻璃、家电和电子玻璃及建筑玻璃,浮法玻璃厚度生产范围在 1.025mm。在汽车超薄在线镀膜 Low-E 玻璃和聚光太阳能热发电玻
109、璃拥有绝对领先的技术及占据绝对优势的市场份额。艾杰旭最早在 2016 年就成功生产出应用于碲化铬薄膜发电的 TCO 玻璃。收购艾杰旭生产线可弥补公司浮法玻璃产品短板,同时拓展公司在 Low-E、TCO 玻璃领域的业务,为将来在钙钛矿领域应用做好铺垫。图表图表71:耀皮玻璃盈利预测耀皮玻璃盈利预测 业务业务 项目项目 20202020 20222022 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 浮法玻璃 营业收入(亿元)8.2 7.2 8.4 9.2 10.1 营收增速(%)-12.2%16.7%9.7%9.0%毛利率(%)20.1%15.7%18.0%20.0%20.0
110、%加工玻璃 营业收入(亿元)20.19 22.44 23.56 24.74 25.98 YoY(%)11.1%5.0%5.0%5.0%毛利率(%)20.5%15.0%17.0%19.0%20.0%汽车加工玻璃 营业收入(亿元)11.55 13.63 14.31 15.02 15.78 YoY(%)18.0%5.0%5.0%5.0%毛利率(%)16.3%16.0%16.0%16.0%16.0%其他 营业收入(亿元)0.89 0.88 0.88 0.88 0.88 YoY(%)-1.3%0.0%0.0%0.0%毛利率(%)2.2%2.0%2.0%2.0%2.0%合计 营业收入(亿元)40.8 44
111、.2 47.2 49.9 52.7 YoY(%)8.1%6.8%5.7%5.7%毛利率(%)21.8%14.0%16.6%18.0%18.5%资料来源:Wind,国联证券研究所 耀皮玻璃是浮法玻璃及加工玻璃老牌企业,收购艾杰旭特种玻璃(大连)后,未来有望在钙钛矿用 TCO 玻璃领域占据一席之地。我们预计公司 2023-2025 年营收分别为47.2/49.9/52.7亿元,归母净利润分别为0.60/1.22/1.65亿元。我们预计2023-2025 年 公 司 营 业 收 入 及 归 母 净 利 润 增 速 分 别 达 到6.8%/5.7%/5.7%和292.50%/103.66%/35.25
112、%,EPS 分别为 0.06/0.13/0.18 元/股,对应 PE 分别为82.1/40.3/29.8 倍,参考可比公司,我们给予公司 24 年 50 倍 PE,对应目标价 6.5元,首次覆盖,给予“买入”评级。图表图表72:耀皮玻璃可比公司耀皮玻璃可比公司 股票股票 证券证券 市值市值 EPSEPS PEPE CAGRCAGR-3 3 PEGPEG 评级评级 代码代码 简称简称 (亿元)(亿元)2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 601636.SH 旗滨集团 246 0.83 1.15 1.40
113、 11.04 7.97 6.54 41.64%0.16 -600586.SH 金晶科技 114 0.42 0.55 0.69 18.74 14.36 11.47 40.48%0.27 买入 平均值 14.89 11.16 9.00 41.06%0.22 -600819.SH 耀皮玻璃 44 0.06 0.13 0.18 82.08 40.31 29.80 106.65%0.37 买入 资料来源:Wind,国联证券研究所 注:旗滨集团盈利预测均为 Wind 一致预期,金晶科技为国联证券研究所测算,股价数据截至 2023 年 7 月 31 日 风险提示:被收购公司业绩不及预期、浮法玻璃库存维持高位
114、、燃料价格维持高位 4.3 宝馨科技:叠层电池研发支撑长期增长宝馨科技:叠层电池研发支撑长期增长 宝馨科技成立于2001年,2010年在深交所中小板上市。公司历经两次战略转型,在 2021 年变更实控人和管理团队,并制定了“新能源+智能制造”双轮驱动的发展方针。公司现有精密数控钣金业务(智能制造)属于传统金属加工行业,该行业已进入长期稳定发展的成熟时期。新能源有望构成公司未来主要增长曲线,包含高效异质结和钙钛矿电池、充换新能源有望构成公司未来主要增长曲线,包含高效异质结和钙钛矿电池、充换电、火电调峰等三大方向。电、火电调峰等三大方向。1 1)异质结产能稳步推进:)异质结产能稳步推进:2022
115、年公司在连云港市投建的 500MW 光伏组件产线已投产。怀远异质结电池组件一期产能 2GW 目前厂房搭建已基本完成,预计今年投产,怀远二期产能规划为 6GW,目前 2GW 已在推进中,其余 4GW 处于筹备阶段;鄂托克旗异质结电池产能2GW,目前已经开始土地清场工作,并将配套2GW薄片化切片生产线。根据公司规划,到 2023/24 年底,公司异质结产能有望达 4/10GW。公司异质结技术将采用硅片半片薄片化、去铟化、银包铜、无主栅、双面微晶等技术,预计量产效率将超 25%,良率超 98%。同时,产线后端将预留铜电镀制程工艺及钙钛矿/异质结叠层太阳能电池技术升级改造空间。2 2)钙钛矿:)钙钛矿
116、:公司已与张春福、朱卫东、习鹤、周龙、陈大正教授团队签订合作协议,共同推动钙钛矿/异质结叠层太阳能电池的研发、产业化研究及商业解决方案落地。公司钙钛矿团队 2014 开始做钙钛矿电池研究,2019 年开始聚焦于钙钛矿叠层电池,经过近 10 年的研发,目前实验室效率已达 30.26%。公司计划在 2023 年年中完成实验室建设,2024 年启动 100MW 级的钙钛矿/异质结叠层太阳能电池产线建设,实现实验室效率大于 32%,加速老化等效外推达到 25 年的目标;计划 2025 年完成 GW级叠层量产设计并应用于 HJT 产线升级改造,实现量产 210 半片钙钛矿/异质结叠层电池,电池效率在基底
117、异质结的基础上提升率大于 15%,首年衰减不超过 3%,以后每年衰减不超过 0.5%,量产寿命大于 25 年的目标。3 3)充换电:)充换电:2022 年,公司充电桩设备、重卡换电设备、车载换电仓总成等产品产线已全面投产,其中充电桩覆盖 7kW-360kW 功率范围,并已具备年产 2 万台套充电桩,100 台套重卡换电站设备及 2000 套重卡换电仓总成的生产能力。公司目前已与淮北、池州、重庆有合作,逐步实现公司“光、储、充/换”的战略布局,共同推动区域内整体充换电补能网络布局,有效保障公司充换电产品的消纳,并提供运营服务。4 4)火电调峰:)火电调峰:公司火电灵活性调峰业务主要针对北方热电联
118、产机组在采暖季提供电网调峰辅助服务,调峰业务一般集中在供暖季期间。公司火电灵活性调峰业务为客户提供调峰技术服务、云计算控制、自动控制软件,同时提供节能管理、合同能源管理、电力行业高效节能技术研发,工程和技术研究及实验等服务。20 年公司整体营收状况相对稳定。年公司整体营收状况相对稳定。2022 年公司营收为 6.84 亿元,同比增长 7.8%。受 2020 年大额资产减值影响,2020 年公司归母净利润-3.89 亿元,在2021 年公司更换实控人和管理团队后,2021 年公司归母净利润修复至 0.12 亿元,并在 2022 年实现归母净利润 0.30 亿元,同比
119、增加 146.1%。我们认为随着公司异质结电池组件于 2023 年投产,公司未来营收、归母净利润有望实现增长。图表图表73:20 年公司营收情况年公司营收情况 图表图表74:20 年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资料来源:Wind,国联证券研究所 盈利能力持续回升,费用率有望进一步下降。盈利能力持续回升,费用率有望进一步下降。在更换实控人和管理团队后,2022年公司毛利率修复至 26.6%,相比 2020 年提升 12.6pct,同时公司销售、管理、研发费用率也分别大幅下降至 2022 年
120、的 2.9%、12.8%、4.4%。随着异质结电池组件产能释放,和规模效应的体现,我们预计未来公司各项费用率有望进一步下行。-60%-40%-20%0%20%40%0246802020212022营业收入(亿元)同比增速(%)-800%-600%-400%-200%0%200%-5-4-3-2-9202020212022归母净利润(亿元)同比增速(%)图表图表75:20 年公司年公司盈利能力盈利能力 图表图表76:20 年公司年公司费用率情况费用率情况 资料来源:Wind,国联证券研究所 资
121、料来源:Wind,国联证券研究所 图表图表77:宝馨科技盈利预测宝馨科技盈利预测 业务业务 项目项目 2021 2022 2023E 2024E 2025E HJT 组件 营业收入(亿元)18.0 42.5 74.3 营收增速(%)136.1%74.7%毛利率(%)15.5%17.0%18.0%设备 营业收入(亿元)4.74 5.19 5.45 5.72 6.01 YoY(%)9.5%5.0%5.0%5.0%毛利率(%)13.0%17.1%17.0%17.0%17.0%火电调峰 营业收入(亿元)1.08 0.92 1.01 1.11 1.22 YoY(%)-15.0%10.0%10.0%10.
122、0%毛利率(%)39.9%30.9%30.0%30.0%30.0%充换电 营业收入(亿元)0.32 0.96 1.92 3.06 YoY(%)200.0%100.0%60.0%毛利率(%)65.4%35.0%30.0%25.0%其他 营业收入(亿元)0.5 0.4 0.5 0.5 0.5 YoY(%)-21.6%10.0%0.0%0.0%毛利率(%)-11.2%91.9%15.0%15.0%15.0%合计 营业收入(亿元)6.3 6.8 25.9 51.7 85.0 YoY(%)7.8%278.2%99.8%64.4%毛利率(%)22.3%26.6%17.1%17.7%18.3%资料来源:Wi
123、nd,国联证券研究所 宝馨科技从智能制造切入光伏高效电池制造,未来有望成为异质结、钙钛矿行业优秀企业。我们预计公司 2023-2025 年营收分别为 25.87/51.70/85.00 亿元,归母净利润分别为 0.68/2.63/6.22 亿元。我们预计 2023-2025 年公司营业收入及归母净利润增速分别达到 278.22%/99.85%/64.40%和 124.63%/286.17%/136.36%,EPS 分别为 0.09/0.37/0.86 元/股,对应 PE 分别为 95.3/24.7/10.4 倍,参考可比公司,由于公司异质结产能释放和钙钛矿研究处于早期,公司具备较好的成长性,我
124、们给予公司35.2%34.1%14.0%22.3%26.6%11.7%8.0%-78.8%2.2%4.0%10.4%6.8%-47.7%2.0%3.4%-100%-50%0%50%200212022毛利率(%)净利率(%)净资产收益率(%)5.0%6.2%8.3%3.9%2.9%7.3%7.9%14.6%12.4%12.8%4.9%6.5%11.0%3.8%4.4%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%200212022销售费用率(%)管理费用率(%)研发费用率(%)24 年 40 倍 PE,对应目标价 14.80 元,首次覆盖,给予“买入”
125、评级。图表图表78:宝馨科技可比公司宝馨科技可比公司 股票股票 证券证券 市值市值 EPSEPS PEPE CAGRCAGR-3 3 PEGPEG 评级评级 代码代码 简称简称 (亿元)(亿元)2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 300118.SZ 东方日升 263 1.68 2.28 2.93 13.73 10.11 7.87 40.34%0.23 买入 002610.SZ 爱康科技 115 0.10 0.20 0.25 25.70 12.85 10.28 210.34%0.17 买入 平均值 19.71 11.48 9.08 125.34%0.20 -002514.SZ 宝馨科技 65 0.09 0.37 0.86 95.25 24.66 10.44 160.85%1.01 买入 资料来源:Wind,国联证券研究所 注:东方日升、爱康科技盈利预测均为 Wind 一致预期,股价数据截至 2023 年 7 月 31 日 风险提示:HJT 产能释放不及预期、钙钛矿电池研发不及预期