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电力设备及新能源行业:钙钛矿电池产业化发展研究报告-240312(26页).pdf

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电力设备及新能源行业:钙钛矿电池产业化发展研究报告-240312(26页).pdf

1、 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 产业研究报告 2024 年 03 月 12 日 电力设备及新能源电力设备及新能源 钙钛矿电池产业化发展研究报告钙钛矿电池产业化发展研究报告 钙钛矿电池成本低、效率钙钛矿电池成本低、效率天花板天花板高高,有望,有望成为成为主流太阳能主流太阳能电池技术。电池技术。钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,具有高能量转化效率、价格低、重量轻、柔性大等特性。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限 29.4%,而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限为 33.7%,全钙钛矿叠层电池理论效率可达 44%,截至 2023

2、 年底,晶硅-钙钛矿叠层电池实验室效率已达 33.9%(隆基数据)。原材料成本方面,钙钛矿材料原材料具有易得、成本低、价格周期性弱的属性;生产过程中,钙钛矿电池能耗低,加工过程无高温环节,能耗最低可达到 0.2 元/W。我们认为钙钛矿电池具备转化效率的突出优势,同时产业环节精简、生产成本较低,有望替代晶硅电池成为主流太阳能电池。产业化产业化主体主体具备具备资金技术优势资金技术优势,为钙钛矿发展,为钙钛矿发展提供坚实保障提供坚实保障。钙钛矿研发方面,华能集团是最早从事钙钛矿技术研发的能源企业,多个央企均有钙钛矿研发布局;产业化方面,当前钙钛矿产业化进展领先的企业大量背靠国资及大集团:协鑫光电背靠

3、协鑫集团,收获宁德时代、腾讯融资;极电光能获长城控股集团投资,已建设全球首条 GW 级产线;万度光能背靠宜昌国投集团,3GW 组件项目已开工。同时,各行业巨头均涌入钙钛矿赛道,宁德时代、华纳集团、比亚迪、京东方等纷纷押注钙钛矿。腾讯控股、宁德时代、比亚迪、京东方 A 和华能国际总市值超 4 万亿。无论是国资背景还是各行业巨头,布局钙钛矿的企业均具备雄厚的资金实力,具有推动技术发展所需的资源和灵活性,可以大量投入研发创新,为推进钙钛矿产业化奠定坚实基础。风险提示:风险提示:原材料价格波动风险;技术进展不及预期风险;产业化投资不及预期风险;政策变动风险。作者作者 分析师分析师 于夕朦于夕朦 执业证

4、书编号:S03 邮箱: 联系人联系人 于振洋于振洋 执业证书编号:S10 邮箱: 联系人联系人 曾宁馨曾宁馨 执业证书编号:S25 邮箱: 相关研究相关研究 1、能源基础设施 REITs 市场回顾与展望 2024-03-08 2、2023 年“长时储能”产业发展及投融资概况2024-03-08 3、绿氨产业有望推动氢能规模化发展氢能及燃料电池2024-01-08 产业研究报告 P.2 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 内容目录内容目录 1.钙钛矿基本情况介绍.4 1.1 钙钛矿电池原理.4 1.2 钙钛矿实验室效

5、率提升和问题解决.4 1.3 钙钛矿电池的优点.6 2.钙钛矿电池研究进展.8 2.1 钙钛矿行情复盘.8 2.2 能源央企押注钙钛矿,大力研发促进产业化.10 2.3 技术不断突破,钙钛矿产线布局加速.11 2.4 钙钛矿正在 0-1 突破的时刻,有望成为未来主流路线.13 2.4.1 异质结发展历史.14 2.4.2 异质结产业化缘何受阻?.15 2.4.3 钙钛矿产业化缘何成功?.18 3.钙钛矿电池工艺路线进展.20 3.1 大面积制备钙钛矿太阳电池的制备方式.20 3.2 激光设备.22 3.3 涂布设备.23 3.4 导电玻璃.24 风险提示.24 图表目录图表目录 图表 1:钙钛

6、矿材料示意图.4 图表 2:钙钛矿电池发展史.5 图表 3:钙钛矿电池转化效率演进.5 图表 4:钙钛矿电池与晶硅电池对比表(截至 2023 年末).6 图表 5:钙钛矿电池柔性市场应用预测.7 图表 6:100 元/成本下,钙钛矿电池的资本金 IRR 测算表.7 图表 7:2017-2023 年钙钛矿电池行情图.8 图表 8:2022-2023 年钙钛矿电池行情图.9 图表 9:钙钛矿相关企业融资进度.9 图表 10:中国华能钙钛矿进展.10 图表 11:部分央企钙钛矿进展.11 图表 12:企业钙钛矿电池效率进展.12 图表 13:企业钙钛矿组件效率进展.12 图表 14:钙钛矿产能预计.

7、12 图表 15:钙钛矿产线进展.13 图表 16:钙钛矿 VS 异质结行情图.13 图表 17:21Q1 至 23Q3 各企业单季度毛利率(%).14 图表 18:21Q1 至 23Q3 各企业单季度资产负债率(%).14 图表 19:异质结发展历史.15 图表 20:截至 2023 年末异质结电池产能.15 图表 21:电池工艺比较.16 图表 22:精铟价格波动(元/千克).17 2VnXkZtXgVcZoN9PbPbRsQmMnPnReRnNmPeRqRnO9PoPpPMYsOxOuOmOpP产业研究报告 P.3 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 23:2023

8、年光伏电池银浆耗量(mg/片).17 图表 24:截至 2023/11 电池效率对比.17 图表 25:截至 2023 末公司市值对比(亿元).18 图表 26:研发费用对比(亿元).18 图表 27:各类电池极限转化效率.18 图表 28:截至 2023 年末钙钛矿及异质结研发企业市值(亿元).20 图表 29:截至 2023/12/31 部分主体钙钛矿电池相关有效发明专利数(个).20 图表 30:大面积全无机钙钛矿薄膜制备方法.21 图表 31:钙钛矿反式单节流程图.21 图表 32:钙钛矿电池成本拆分.22 图表 33:钙钛矿电池激光应用.23 图表 34:涂布与结晶的微观展示图.23

9、 图表 35:玻璃在钙钛矿中的成本占比(2023 年 9 月数据).24 产业研究报告 P.4 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.钙钛矿基本情况介绍钙钛矿基本情况介绍 1.1 钙钛矿电池原理钙钛矿电池原理 钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代薄膜电池的代表,包括单结钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种类型,具有高能量转化效率、价格低、重量轻、柔性大等特性。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限 29.4%,而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限为 33.7%,全钙钛矿叠层电池理论效率可达 44%,目前晶硅-钙钛矿叠层电池实验室

10、效率已达 33.9%(隆基数据)。随着工艺技术不断突破,钙钛矿电池将进一步打开光电转化效率天花板。图表1:钙钛矿材料示意图 资料来源:Present status and future prospects for monolithic all-perovskite tandem solar cells,长城证券产业金融研究院 根据Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics,钙钛矿最初是指化学式为CaTiO3 的矿物质以及拥有 CaTiO3 结构的金属氧化物,经过多年发展,目前演变为具备化学通式 ABX3 的物质都可被称为钙钛矿。钙钛矿材料

11、的结构示意图如图 1 所示。钙钛矿晶体为 ABX3 结构,一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中,A 离子位于立方晶胞中心,被 12 个 X 离子包围成配位立方八面体;B 离子位于立方晶胞角顶,被 6个 X 离子包围成配位八面体。A 可选择甲胺(CH3NH3+,MA+)、甲脒(NH2-HC=NH2+,FA+)和 Cs+等一价阳离子,B 可选择为 Pb2+、Sn2+和 Ge2+等二价阳离子,X 可选择I-、Cl-和 Br-等卤素阴离子,当 A 或 X 离子选择多种配方体系时即构成混合离子钙钛矿。钙钛矿层材质种类较多且成本低廉。ABX3 结构的化合物,其中 A 位、B 位、X 位均可迭代替换,可

12、选的材质种类众多。据测算,目前元素周期表里 86%的元素均可作为钙钛矿的 ABX3 的原材料。所以,钙钛矿电池相对于其他化合物薄膜电池具有原料易获取、可迭代、成本低的优点。1.2 钙钛矿实验室效率提升和问题解决钙钛矿实验室效率提升和问题解决 钙钛矿自 2009 年开始应用于光伏电池发电,由日本科学家 Kojima 和 Miyasaka 将钙钦矿材料应用到染料敏化太阳能电池中,并实现了 3.8%的光电转换效率。在各国实验室的研究推进下,钙钛矿电池单结转换效率迅速提升。2012 年研究小组使用固态 产业研究报告 P.5 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 spiro-OMeTAD 作

13、为空穴传输层以替代传统的液体电解质并制备出全固态钙铁矿太阳能电池,转换效率突破 10%;2013-2015 年得益于两步沉积法、氧化铝取代二氧化钦、采用阳离子交换等途径,钙铁矿太阳能电池转换效率相继突破 15%和 20%;2019 年通过增强电荷载体管理,实现了 25%的效率突破,2022 年叠层钙钛矿再度实现 29%的突破。图表2:钙钛矿电池发展史 资料来源:观之海内,长城证券产业金融研究院 根据美国国家可再生能源实验室(NREL)在 2023 年 7 月公布的数据,单结钙钛矿太阳能电池的认证效率已经提升到了 26.1%;在 2023 年 11 月的 NREL 报告中,隆基绿能自主研发的晶硅

14、-钙钛矿叠层电池效率已达到 33.9%。随着工艺技术不断突破,钙钛矿电池将进一步打开光电转化效率天花板。图表3:钙钛矿电池转化效率演进 产业研究报告 P.6 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 资料来源:NREL,长城证券产业金融研究院 针对钙钛矿存在的有关缺陷,如寿命短、面积不同时效率不统一、钙钛矿材料和器件稳定性不足等劣势,科研学术界仍不断钻研,并取得一定进展。2024 年 1 月,陈江照和易健宏团队开发了一种多齿配体增强的螯合策略,通过管理界面缺陷和应力,来提高埋底界面的稳定性。他们采用膦酸酯修饰埋底界面,并减轻了界面残余拉应力,促进钙钛矿结晶,降低影响电池性能的界面能垒。

15、该多齿配体调控策略,可适用于不同的钙钛矿组分,具有很好的普适性。由于显著减少了非辐射复合和显著提高的界面接触,膦酸酯修饰的器件实现了 24.63%的功率转换效率,这是目前报道的空气环境制备器件最高效率之一。1.3 钙钛矿电池的优点钙钛矿电池的优点 钙钛矿与晶硅电池的光吸收波长互相补充,下表对比了钙钛矿电池与晶硅电池的各项性能参数指标。钙钛矿电池在期间厚度、透光性、弱光效应、吸光层纯度方向都具备明显优势。图表4:钙钛矿电池与晶硅电池对比表(截至 2023 年末)名称 钙钛矿电池 晶硅电池 已实现单结最高效率 25.70%26.70%效率上限 31%29.40%器件厚度 0.5m 150m(N 型

16、可做到 130)透光性 20%55%无 吸光范围 350800nm 4001200nm 弱光效应 强,阴雨天等低光照环境正常工作 弱,阴雨天及低光照环境基本不工作 柔性 易制备为柔性电池 难以制备为柔性电池 产业研究报告 P.7 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 吸光层纯度 95%99.9999%厂房数量 1 4 初投资 5 亿 10 亿 能耗 0.2 元/w 1.5 元/w 名称 钙钛矿电池 晶硅电池 单结最高效率 25.70%26.70%资料来源:协鑫光电,华能清能院,中国知网文献资料整理(包括钙钛矿太阳能电池的研究进展、钙钛矿薄膜制备技术及其在大面积太阳电池中的应用、钙钛

17、矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势等),长城证券产业金融研究院 钙钛矿电池相较晶硅电池存在以下五个主要优势 优势一:钙钛矿材料原材料易得,原料成本低,价格周期性弱。优势二:钙钛矿电池吸光层材料对杂质容忍度高(95%即可),远小于晶硅的 99.9999%。优势三:钙钛矿材料吸光系数高,厚度更薄(钙钛矿吸光层厚度可做到 500nm 左右,仅为晶硅硅片厚度的 0.3-0.4%),原料使用量小。优势四:钙钛矿电池能耗低,加工过程无高温环节,能耗最低可达到 0.2 元/w。优势五:钙钛矿电池轻薄、吸光性好、透光度高,具备理想的柔性组件应用场景。这里将钙钛矿电池的应用可分为“柔性应用”与“刚性应用

18、”。柔性应用场景简单分为以下三部分,并且根据现有政策简单测算了一下,未来十四五期间,国内具备近 5000 亿的柔性组件应用场景(BIPV 即 Building Integrated PV,即光伏建筑一体化,是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术;BAPV 即 Building Attached Photovoltaic,主要指在现有建筑上安装的太阳能光伏发电系统;CIPV(汽车集成光伏)领域处于起步阶段,可利用光伏全景天窗的功率输出约为数百瓦,主要用于支持供暖、通风和车载空调系统。)我们测算,十四五期间,上述三个领域对应的市场规模可达 5000 亿(此处不包括可穿戴便携充电设备)。图表5

19、:钙钛矿电池柔性市场应用预测 资料来源:城乡建设领域碳达峰实施方案、中国汽车工业协会等资料整理,长城证券产业金融研究院 钙钛矿电池的高效率还可以拓展其“刚性”的应用场景,根据 2022 年 8 月发表的钙钛矿光伏组件在集中式光伏电站中的应用前景分析中论文提及数据,钙钛矿组件成本预期可低至 100 元/m2以下,全资本金的内部收益率可高达 19.97%。这样低成本单节钙钛矿电池在沙隔荒大基地项目中讲会保有较强的竞争力。图表6:100 元/成本下,钙钛矿电池的资本金 IRR 测算表 生产成本 光电转换效率(%)每瓦成本(元建设成本(元25 年资本金 IRR(%)产业研究报告 P.8 请仔细阅读本报

20、告末页声明请仔细阅读本报告末页声明(元/)/w)/w)100 15 0.667 2.98 10.53 厂房数量 18 0.556 2.60 14.59 名称 20 0.500 2.41 17.27 单结最高效率 22 0.455 2.25 19.97 资料来源:钙钛矿光伏组件在集中式光伏电站中的应用前景分析,长城证券产业金融研究院 2.钙钛矿电池钙钛矿电池研究进展研究进展 2.1 钙钛矿行情复盘钙钛矿行情复盘 钙钛矿电池从 2020 年开启多轮上涨行情。2020 年初至 2021 年末,钙钛矿电池指数(8841634.WI)上涨超 180%,政策催化、价格驱动、需求增长等多重因素推升光伏行业景

21、气度。2019 年 12 月,欧盟发布欧洲绿色协议明确提出了在 2050 年实现碳中和的目标和一系列政策与行动;2020 年 9 月,中国在 75 届联合国大会上首次在国际公开场合提出双碳目标,提出我国二氧化碳排放力争在 2030 年前达到碳峰值,2060 年前实现碳中和;全球陆续达成发展可再生能源共识。中国光伏终端装机增长势头强劲,光伏行业内公司估值和业绩双轮驱动,钙钛矿电池行情随光伏整体行情同步上涨。图表7:2017-2023 年钙钛矿电池行情图 资料来源:Wind,长城证券产业金融研究院 一级资本陆续入局一级资本陆续入局+政策再度发力,政策再度发力,2022 年是钙钛矿投资热潮元年。年是

22、钙钛矿投资热潮元年。2022 年至 2023年,钙钛矿电池指数有涨幅分别近 80%、25%的两轮上涨行情。以 2022 年首个开盘日为基日,截至 2023 年末,钙钛矿电池指数跑赢沪深 300 指数约 16 个点,跑赢申万光伏设备约 30 个点。政策角度来看,2021 年末国家能源局、科技局发布的“十四五”能源领域科技创新规划,是钙钛矿发展政策强心剂,文件指导研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,000-42%8%58%108%158%208%17/0217/0417/0617/0817/1

23、017/1218/0218/0418/0618/0818/1018/1219/0219/0419/0619/0819/1019/1220/0220/0420/0620/0820/1020/1221/0221/0421/0621/0821/1021/1222/0222/0422/0622/0822/1022/1223/0223/0423/0623/0823/1023/12成交金额(百万元)(右)钙钛矿电池指数产业研究报告 P.9 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 艺制程设备,开发高可靠性组件级联与封装技术,研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池;开展晶体硅/钙钛矿、

24、钙钛矿/钙钛矿等高效盏层电池制备及产业化生产技术研究。2022 年全年,“十四五”可再生能源发展规划、加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划等多项政策多次提到促进钙钛矿产业研究发展,为钙钛矿发展铺就政策底色。资本角度来看,2021-2022 年,钙钛矿领域整体投资额已近百亿元,大部分风险投资发生在 2022 年。2022 年 12 月 21 日,协鑫光电宣布完成 5 亿元人民币 B+轮融资,此轮融资由淡马锡投资、红杉中国、IDG 资本三家联合领投,川流投资等机构跟投,协鑫科技持续加码。图表8:2022-2023 年钙钛矿电池行情图 资料来源:Wind,长城证券产业金融研究院 图表9:钙钛矿相关企

25、业融资进度 企业 融资时间 融资轮次 融资金额(亿元)参投企业/合作企业 协鑫光电协鑫光电 2023 年 8 月 股权融资-赛富投资基金 2022 年 12 月 B+轮 5 亿元 淡马锡、红杉中国、IDG 资本联合领投,川流投资、苏州协鑫纳米科技有限公司跟投 2022 年 5 月 B 轮 数亿元 腾讯投资 2020 年 Pre-B 轮 数亿元 昆山高新集团,凯辉基金,瑞庭投资 纤纳光电纤纳光电 2022 年 10 月 D 轮-招银国际、杭开集团领投 2021 年 1 月 C 轮 3.6 亿元 衢州金控,京能集团,三峡资本,招银国际 2019 年 1 月 A 轮-三峡资本 2018 年 7 月

26、天使轮-余杭基金 极电光能极电光能 2023 年 12 月 A 轮-碧桂园创投 2023 年 3 月 A 轮 数亿元 深创投领投,九智资本、建银国际、中鑫资本、鼎产业研究报告 P.10 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 晖百孚、无锡金投等机构跟投 2021 年 10 月 Pre-A 轮 2.2 亿元 碧桂园创投、九智资本联合领投,建银国际、无锡金投、稳晟科技(天津)有限公司跟投 万度光能万度光能 2021 年 8 月 股权融资-宜昌国投集团 仁烁光能仁烁光能 2024 年 1 月 A 轮 数亿元 中天汇富、中科先进产业基金、常熟经开控股等 2023 年 2 月 股权融资-前沿投

27、资 2022 年 8 月 Pre-A 轮 数亿元 由三行资本领投,中科创星、苏高新创投、金清智能、险峰长青、云启资本、中财产业基金等知名机构跟投 曜能科技曜能科技 2022 年 3 月 股权融资-高瓴创投,源码资本 2021 年 8 月 A 轮 数千万元-无限光能无限光能 2022 年 6 月 天使轮 数千万元 耀途资本、光跃投资、碧桂园创投 光晶能源光晶能源 2023 年 7 月 A 轮 1.6 亿元 国调基金、启明创投联合领投,中金资本、创新工场、日初资本、鼎祥资本、国家电投跟投 2022 年 8 月 天使轮 0.3 亿元 正轩投资领投,创新工场、鼎祥资本跟投 脉络能源脉络能源 2022

28、年 11 月 天使轮-高捷资本、国新思创、国华三新、凡卓资本等 资料来源:北极星光伏网,长城证券产业金融研究院 2.2 能源央企押注钙钛矿,大力研发促进产业化能源央企押注钙钛矿,大力研发促进产业化 华能集团华能集团是最早从事钙钛矿技术研发的能源企业,于 2013 年开始基础理论研究,2015年着手实验室级小面积钙钛矿研发,效率达到 18.8%,进入国内领先水平;2019 年,小面积电池效率突破22.8%,同年进行工艺放大,100平方厘米电池模组效率达到18%;2020 年,华能开启产业化进程,建设大面积模组中试实验线;2021 年 3 月,首片三代线级别(3500 平方厘米)钙钛矿光伏组件正式

29、下线。2021 年 12 月,华能大面积钙钛矿光伏组件转换效率经第三方检测达到 15.51%。2022年 11 月,认证转换效率突破 18.5%。华能方面表示,这是公开报道首次基于 3500 平方厘米大面积组件上实现的最高效率,是华能集团从小面积钙钛矿研发到大面积产业化的重要阶段性进展。2023 年 12 月 25 日,中国华能集团有限公司青海分公司共和塔拉滩 30 万千瓦光伏建设项目成功并网发电,该项目部分运用了最新钙钛矿电池组件,是由中国华能牵头建设的全球最大商用尺寸兆瓦级钙钛矿组件光伏示范项目。图表10:中国华能钙钛矿进展 产业研究报告 P.11 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告

30、末页声明 资料来源:华能清能院,长城证券产业金融研究院 国家电投:国家电投:国家电投集团中央研究院于 2019 年底开始启动叠层电池技术研究,于2022年 7 月完成第一阶段实验室验证,2023 年 3 月,中央研究院自主研发的钙钛矿/硅异质结两端叠层电池(55mm)效率达到 27.69%,截至 2023 年末,经第三方机构测试,小面积叠层电池效率已达29.4%,并同时在进行面向产业化的大面积叠层电池技术开发。中国能建:中国能建:中国能源建设集团与中国电力科学研究院有限公司在 2022 年 11 月宣布,将联合众能光电成立零碳院,专注于第三代光伏技术等新技术的研发与应用,支撑具有中国特色国际领

31、先的太阳能发电产业的发展。华电集团:华电集团:华电集团旗下的华电重工于 2023 年 3 月在投资者关系活动会上表示,华电重工拟在“十四五”期间,紧跟异质结、钙钛矿等行业新技术应用,进入光伏制造环节,补足华电集团光伏产业链制造短板,积极发展支架制造,补足产品短板,适时开发外部市场,发展成为国内一流的光伏装备提供商。中核集团:中核集团:中核集团旗下主要上市公司中国核电于2023 年6 月 27 日通过了 关于柔性、刚性钙钛矿商业级中试产线研发科研项目立项的议案,议案表示中国核电 2022 年钙钛矿项目科研工作有序推进;重点项目钙钛矿太阳能电池项目加速研发。2023 年将重点加速钙钛矿太阳能电池产

32、业化进程。图表11:部分央企钙钛矿进展 资料来源:国电投中央研究院,国际太阳能光伏网,华电重工,中国核电,长城证券产业金融研究院 2.3 技术不断突破,钙钛矿产线布局加速技术不断突破,钙钛矿产线布局加速 光伏企业研发跟进,钙钛矿电池及组件效率频繁突破。光伏企业研发跟进,钙钛矿电池及组件效率频繁突破。电池效率方面,2023 年内,曜能科技在 25m2 钙钛矿/晶硅两叠层电池的稳态效率实现了从 29.57%到 31.46%的进步,小面积钙钛矿/晶硅串联叠层电池稳态转换效率从 32.44%上升至 33.14%。通威股份基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池效率已达到 31.68%。2023 年 11

33、月,隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率已达到 33.9%。组件效率方面,协鑫光电在 2023 年取得了钙钛矿单结组件转化效率 18.04%(2m2),叠层组件效率 26.17%(1032cm2)和 26.34%(2048cm2)的成绩。曜能科技于 2023年 11 月宣布,其在商业级 M6 规格硅片上制备的钙钛矿/晶硅串联叠层电池组件转换效率达到 25.45%。该结果超越了所有晶硅单结技术路线,超过 NREL 晶硅冠军组件效率产业研究报告 P.12 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 0.75pct,商用组件提效前景可期。图表12:企业钙钛矿电池效率进展 资料来源:各企业

34、官网、官方公众号,长城证券产业金融研究院 图表13:企业钙钛矿组件效率进展 资料来源:各企业官网、官方公众号,长城证券产业金融研究院 随着钙钛矿技术的持续进步,行业内钙钛矿产线布局加速。随着钙钛矿技术的持续进步,行业内钙钛矿产线布局加速。主要钙钛矿企业自 2021 年起陆续搭建投产百兆瓦级钙钛矿产线:2021 年协鑫光电 100MW 钙钛矿产线建成投产;2021-2022 年,纤纳光电、极电光能、无限光能陆续获得融资,纷纷布局 MW 级产线;2023 年 4 月,总投资 30 亿元的极电光能钙钛矿产业基地项目正式开工,计划建设全球首条 1GW 钙钛矿光伏生产线、100 吨钙钛矿量子点生产线、研

35、发创新中心及总部大楼,钙钛矿产业化进入 GW 级时代,此后,多个 GW 级产线动工。2023 年 12 月 29 日,极电光能宣布其建设中的全球首条 GW 级钙钛矿组件生产线项目即将封顶。产业化应用方面,2023 年 7 月,纤纳全球首个钙钛矿渔光互补电站在浙江衢州并网运行。衢州生产基地项目总体规划 5GW,总投资 54.6 亿。根据各厂商披露数据整理,2023 年钙钛矿产能预计为 0.88GW,24 年预计新建成产能约4.85GW。目前钙钛矿产能规划已经初见规模,未来钙钛矿市场潜力无限。图表14:钙钛矿产能预计 厂家(GW)2023 2024E 2025E 纤纳光电 0.1 1 协鑫光电 0

36、.1 1 5 极电光能 0.15 1 3 仁烁光能 0.01 0.15 产业研究报告 P.13 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 黑晶光电 7 无限光能 0.1 0.1 光晶能源 0.01 万度光能 0.2 1.2 1.8 大正微纳 0.01 0.1 合特光电 0.1 宝馨科技 0.1 0.1 1 众能光电 0.2 0.2 合计产能 0.88 4.85 18 资料来源:正点光伏,北极星光伏网等,长城证券产业金融研究院 图表15:钙钛矿产线进展 资料来源:各企业官网、官方公众号,超锂氢伏、北极星光伏网等,长城证券产业金融研究院 2.4 钙钛矿正在钙钛矿正在 0-1 突破的时刻突破

37、的时刻,有望成为未来主流路线,有望成为未来主流路线 P 型 PERC 电池自2018 年进入爆发期,2022 年已逐步逼近 24.5%的理论转化效率极限。站在 2022 年的时点上,N 型 TOPCon 和 HJT 是短期内技术相对成熟、关注度较高、最有可能替代 PERC 的两条接棒技术路线;彼时钙钛矿电池仍处于实验室效率突破及量产线搭建阶段,是再下一个时点的目标。在 N 型电池迭代的最初时期,产业链及资本市场,对于性能天花板高、良率好、降本路径清晰的异质结都存在更多的青睐与偏向。但后续技术突破的缓慢以及居高不下的成本使得异质结产业化进展趋缓,TOPCon 电池率先成为大规模替代 PERC 电

38、池的主流电池技术路线。出于差异化竞争发展目的,仍有部分玩家专注发力异质结电池。HJT 主要推进厂商包括华晟、金刚光伏、东方日升、琏升科技等,晶澳、晶科、隆基等老玩家实验性地建立了小规模产线。专注 HJT 的企业体量相对较小,在近几年间普遍存在低净利润,低毛利率,高资产负债率的问题,行情走势相对低迷。站在 2024 年初时点,TOPCon 已逐步大规模铺开,但由于 TOPCon 电池极限效率有限,行业普遍认为 TOPCon 技术只能作为过渡技术,等待下一代高效电池的成熟产业化。而钙钛矿作为第三代薄膜电池,具备成本低、效率高、产业资金雄厚的多个绝对优势,正是蓬勃发展之时。图表16:钙钛矿 VS 异

39、质结行情图 产业研究报告 P.14 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 资料来源:Wind,长城证券产业金融研究院 图表17:21Q1 至 23Q3 各企业单季度毛利率(%)图表18:21Q1 至 23Q3 各企业单季度资产负债率(%)资料来源:各企业季报,长城证券产业金融研究院 资料来源:各企业季报,长城证券产业金融研究院 2.4.1 异质结发展历史异质结发展历史 1974 年,W.Fuhs 首次提出了异质结结构,并在九十年代初由日本三洋公司正式确定了HIT 电池结构原型。1997 年,三洋将“HIT”注册商标,并申请多项异质结器件相关专利。2010 年,三洋(已被松下收购)专

40、利保护期过期,全球对异质结电池的研究广泛展开,异质结电池转换效率快速提升。松下于 2011 年达到 23.7%的效率,于 2013 年转换效率最高已达 24.7%。KANEKA 于 2015 年突破记录达到 25.1%的实验室效率,于2017 年叠加 IBC 技术后创造 26.7%的 HBC 电池效率纪录。2017 年,国内 MW 级异质结产线搭建投产。晋能科技于 2016 年率先启动异质结中试项目,成为国内首家实现异质结技术量产的中国制造商。2017 年 5 月,晋能科技 100MW异质结技术量产生产线正式投产。2019 年来,大规模 GW 级异质结产业化陆续推进。2019 年 7 月,山煤

41、国际与钧石能源签署战略合作框架协议,双方拟共同建设总 10GW 的异质结电池生产线项目。8 月,东方日升年产 2.5GW 高效异质结电池片与组件项目正式启动。2021 年 11 月,华晟与迈-63%-43%-23%-3%17%37%57%77%------------122024-01钙钛矿

42、电池指数TOPcon电池指数东方日升爱康科技金刚光伏-30%-20%-10%0%10%20%30%40%21Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3爱康科技东方日升金刚光伏40%50%60%70%80%90%100%110%21Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3爱康科技东方日升金刚光伏产业研究报告 P.15 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 为股份签署异质结电池合作协议,开发单线产能 500MW 以上的异质结产线,目标量产效率 25.5%。近两年来,华晟、东方日升、明阳光伏、国电投、宝

43、馨科技、泉为光伏、琏升光伏、上海电气等异质结电池项目陆续投产,根据 InfoLink Consulting 数据显示,截至 2023 年末,HJT 国内规划总产能约 391GW,HJT 名义落地产能超过 50 GW,2023 年出货有望达到约 8GW 左右。图表19:异质结发展历史 资料来源:各企业公告,索比光伏网等,长城证券产业金融研究院 图表20:截至 2023 年末异质结电池产能 资料来源:Infolink consulting,长城证券产业金融研究院 2.4.2 异质结产业化缘何受阻?异质结产业化缘何受阻?在 PERC 后的下一代技术中,异质结技术在组件输出功率方面表现相对良好,但技术

44、产业化进程远不及 TOPCon。根据 InfoLink Consulting 预计,23 年末 TOPCon 的名义产能有望超过 600 GW,是异质结名义产能的十倍多。为何异质结产业化脚步缓慢,我们认产业研究报告 P.16 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 为有以下几点原因。重新投入设备需要时间周期,且全流程成本较高重新投入设备需要时间周期,且全流程成本较高(1)设备投资成本高 从 0-1 新建产线的角度来看,截至 2023 年末,PERC 电池产线设备投资成本降至 1.42 亿元/GW,产线可兼容 182mm 及 210mm 的大尺寸产品,单条产线产能已达到500MW 以上

45、。2023 年新投产TOPCon电池线设备投资成本约1.55 亿元/GW,略高于PERC 电池;异质结电池设备投资成本约 3.51 亿元/GW。从技术迭代的角度来看,从 PERC 技术转向 TOPCon 技术,电池工艺共通,在 P 型电池的工艺基础上,TOPCon 电池将磷扩散改为硼扩散,增加了隧穿层及 Poly 层的制备步骤,取消了激光开槽,两者电池产线大部分可以兼容,在此技术转化下每 GW 的新增投资额约在5000-7000万元左右。而HJT完全是另一套工艺流程,产线需要完全重新搭建,大量新设备进场及调试也需要一定的时间周期,时间和资金成本均较高。图表21:电池工艺比较 资料来源:Info

46、link consulting,长城证券产业金融研究院 (2)生产成本高 异质结生产过程中产生的非硅成本较高,并在工艺流程的各环节均有体现。镀膜环节中,异质结正反面具有一层有导电功能的透明导电薄膜 TCO,用以纵向收集载流子,并向金属电极传输。TCO 膜主要成分包括铟、锑、锌、锡、镉及其氧化物的复合体,材料一般有 ITO(氧化铟锡)、IWO(掺钨氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)等,在靶材上都对铟金属有着较高依赖。由于铟本身属于贵金属,HJT 的规模化生产对金属铟作为靶材的需求增大,铟产能难以支撑 HJT 量产,供需不匹配易使得铟价格产生剧烈波动,对电池成本造成巨大影响。金属化环节是 HJT 生

47、产成本中与 PERC、TOPCon 相差最大的环节。由于异质结非晶硅薄膜工艺的特殊性,加工过程需要在 250 度的温度下完成,低温工艺下为保证低电阻产业研究报告 P.17 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 接触就需要将银颗粒直径做得更小、银的用量也需要更多,银浆耗量提升以及低温银浆成本高昂直接影响异质结的金属化成本。据 CPIA 统计,2023 年,P 型电池片正银消耗量降低至约 59mg/片,背银消耗量约 25mg/片;N型 TOPCon 电池双面银浆(铝)(95%银)平均消耗量约 109mg/片;异质结电池双面低温银浆消耗量约 115mg/片。由于 HJT采用低温工艺,银浆

48、的拉力降低,给主流 MBB 带来较大难度。图表22:精铟价格波动(元/千克)图表23:2023 年光伏电池银浆耗量(mg/片)资料来源:SMM,长城证券产业金融研究院 资料来源:CPIA,长城证券产业金融研究院 电池效率优势不明显电池效率优势不明显 从短期电池转化效率来看,HJT 和 TOPCon 的效率差异较小。晶科能源表示,截至 2023年末,TOPCon 量产效率在 25.3%左右,通过添加激光 SE 可提效至 25.5%以上,2024年通过双面 poly 的导入可进一步提效至 26%以上。异质结方面,截至 2023 年末,一线厂商单面微晶工艺电池效率约为 25.5%,搭载双面微晶工艺可

49、以提升至 25.7%+,处于同一效率水位;长期发展空间来看,TOPCon 电池理论转换上限可达 28.7%,HJT 极限效率为 28.5%,在不考虑叠层电池的情况下,HJT 电池效率很难具备突出优势。从组件效率及输出功率来看,当前 HJT 组件的 CTM 值较 TOPCon 组件的高,实际功率表现相对较好。但考虑到 HJT 降本速度较慢,并不是性价比的最优选择。图表24:截至 2023/11 电池效率对比 资料来源:Infolink consulting,长城证券产业金融研究院 研发验证周期较短,产业化主体体量较小研发验证周期较短,产业化主体体量较小 由于 TOPCon 与 PERC 设备兼容

50、性更好,新增产线投资成本较低,拥有大量 PERC 产能的光伏巨头更倾向于从 PERC 路线切换成 TOPCon 路线。对于没有旧设备成本压力的新020406080100120140PERCTOPConHJT银浆耗量(mg/片)产业研究报告 P.18 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 进入者,更有动机选择 HJT 路线,随之而来的便是产业化主体差异:长期专注于 HJT 的公司企业规模相对较小,较难实现规模化的成本摊薄,有更大的成本压力。同时其研发投入的绝对金额也相比较低,技术突破难度更大。另一方面,由于早期异质结技术长期被国外垄断,国内异质结发展起步较晚,技术不稳定性较高,很多国

51、内率先推进异质结产业化的企业没有做好技术、资金多重准备,尤其是在经历了疫情等突发因素后,多个异质结项目终止。作为首批推进异质结 GW 级产线的公司,山煤国际于 2023 年 12 月审议通过了关于终止高效异质结(HJT)太阳能电池产业化一期 3GW 项目的议案,决定终止高效异质结(HJT)太阳能电池产业化一期 3GW项目。除山煤国际之外,奥维通信、乾景园林和金刚光伏宣布终止异质结项目定增,所涉规模分别为 5GW 电池及组件、3GW 电池组件、以及 4.8GW 电池及 1.2GW 组件项目。图表25:截至 2023 末公司市值对比(亿元)图表26:研发费用对比(亿元)资料来源:Wind,长城证券

52、产业金融研究院 资料来源:各公司 2022年报及 2023年三季报,长城证券产业金融研究院 2.4.3 钙钛矿钙钛矿产业化缘何成功?产业化缘何成功?原材料充足且成本低廉、产业链精简原材料充足且成本低廉、产业链精简 晶硅电池路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节,产能和价格都由上游传导,经常会出现价格波动大、扩产周期长、周期性明显的特点。而钙钛矿产业链较短,通过采购化工原材料,即可在同一间工厂完成最终组件产品的交付,大大缩短了产品生产交付周期。钙钛矿工艺流程包括薄膜制备、激光刻蚀、封装步骤,生产过程耗时较晶硅大幅缩短,能耗也大为降低。钙钛矿组件中钙钛矿原材料成本通常只占 5-8%,且价格稳定

53、,远低于晶硅组件中成本超过三分之一且价格波动剧烈的硅料。根据协鑫光电预计,进入量产的钙钛矿组件成本为 0.5-0.6 元/瓦,是晶硅组件极限成本的 50%。效率天花板高效率天花板高 追求高转换效率是光伏电池发展的核心,钙钛矿电池具有更高的极限效率。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限 29.4%,而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限为 33.7%,全钙钛矿叠层电池理论效率可达 44%+。在产业化推进过程中,钙钛矿也已经确实逐步实现了量产转化效率的提升。图表27:各类电池极限转化效率 0.00200.00400.00600.00800.001000.00琏升科技金刚光伏爱康

54、科技东方日升钧达股份阿特斯天合光能晶澳科技晶科能源0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0022年研发费用23年前三季度研发费用产业研究报告 P.19 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 资料来源:索比光伏网,长城证券产业金融研究院 产业化主体具备资金技术优势,研发周期较长产业化主体具备资金技术优势,研发周期较长(1)当前钙钛矿产业化进展领先企业大量背靠国资及大集团 万度光能宜昌国投集团:万度光能的股权结构中,鄂州市昌达投资控股集团有限公司持股 4.62%,宜昌国有资本投资控股集团有限公司持股 9.1%,均为国有独资企业。当前万度光能 3GW 组件项目

55、已开工。极电光能长城控股集团:2022 年 8 月 16 日,长城控股集团与江苏省锡山经济技术开发区签约战略合作,极电光能全球总部及钙钛矿创新产业基地项目、长城旗下蜂巢易创第三代半导体模组封测制造基地项目落地锡山经济技术开发区,计划投资 38 亿元。当前极电光能已有 GW 级项目布局。协鑫光电协鑫集团:协鑫光电背靠协鑫集团,收获宁德时代、腾讯融资。2020 年,协鑫光电的 Pre-A 轮拿下 1.8 亿元融资,主要投资方包括昆山高新、凯辉基金、瑞庭投资等。其中,瑞庭投资的实际控制人为宁德时代董事长曾毓群;2022 年 5 月,协鑫光电完成 B 轮融资,腾讯成为 B 轮唯一投资人,协鑫光电注册资

56、本从 6259.26 万元增加到7357.68 万元。2023 年 12 月 27 日,总投资 50 亿元的协鑫光电钙钛矿 GW 级项目在江苏昆山高新区奠基,建设全球首条大规格 2GW 钙钛矿生产线。(2)钙钛矿赛道扩容,各行业巨头涌入 宁德时代:2022 年 5 月,宁德时代表示钙钛矿研究进展顺利,正在搭建钙钛矿中试线;2023 年 10 月,宁德时代申请一项名为“钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置”的专利;华纳集团:2022 年 12 月,房地产巨头华纳集团与中国石油大学(华东)材料学院举办东营钙钛矿电池研发中心签约仪式,将建设联合实验室,打造产学研一体化平台;比亚迪:2023 年

57、11 月,新能源车巨头比亚迪在投资者活动中提及,比亚迪已拥有专业的太阳能技术研发团队,在研发方面不断加大投入,并成立光伏技术研究院。同时将积极布局钙钛矿电池技术,推动电池转换效率屡创新高;京东方:2023 年 11 月,全球显示面板龙头京东方进行了钙钛矿光伏项目启动仪式,正式进军钙钛矿赛道;从上市公司市值角度来看,截至 2023 年末,注资协鑫光电发展钙钛矿的腾讯控股市值超 25000 亿,宁德时代、比亚迪市值分别在超7000 亿和近 6000 亿水平,京东方 A 和华能国际市值同样过千亿,这五家押注钙钛矿企业总市值超 40000 亿。相对来说,押注异质结企业市值最高仅在百亿水平。无论是国资背

58、景还是各行业巨头,布局钙钛矿的企0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%50.0%普通单晶电池HJT电池TOPCon电池晶硅太阳能电池钙钛矿单结电池钙钛矿叠层电池产业研究报告 P.20 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 业均具备雄厚的资金实力,具有推动技术发展所需的资源和灵活性,可以大量投入研发创新,为推进钙钛矿产业化奠定坚实基础。图表28:截至 2023 年末钙钛矿及异质结研发企业市值(亿元)资料来源:Wind,长城证券产业金融研究院 (3)国内研发启动较早,专利众多 过去十年间,国内大学及企业从事了大量钙钛矿相关技术研

59、发。从 2014 年有国内钙钛矿相关专利公开起,截至 2023 年末,国家知识产权局可查钙钛矿太阳能电池相关专利四千余项,其中有效发明专利约 1171 项(截至 2023 年末国内异质结太阳能电池相关有效发明专利约 211 项)。大学方面,华中科技大学、武汉理工大学等申请主体专利数量领先。企业方面,截至 2023 年末,华能清能院获得钙钛矿太阳能电池专利约 130 项,获得有效发明专利授权 30 余项,处于行业领先水平;杭州纤纳光电、无锡极电光能等也均有多项专利公开。图表29:截至 2023/12/31 部分主体钙钛矿电池相关有效发明专利数(个)资料来源:国家知识产权局,长城证券产业金融研究院

60、 3.钙钛矿电池工艺路线进展钙钛矿电池工艺路线进展 3.1 大面积制备钙钛矿太阳电池的制备方式大面积制备钙钛矿太阳电池的制备方式 目前钙钛矿材料多以多晶和量子点(QDs)两种晶态形式成膜,在制备大面积全无机钙钛矿太阳电池时通常采用溶液处理和气相沉积两种制备方式。尽管溶液旋涂法是目前实05,00010,00015,00020,00025,000金刚光伏爱康科技东方日升上海电气华润电力华能国际京东方A比亚迪宁德时代腾讯控股多行业巨头投资研发钙钛矿研发异质结企业体量较小020406080100120140南京邮电大学无锡极电光能科技有限公司苏州大学中国科学院上海硅酸盐研究所电子科技大学武汉理工大学杭

61、州纤纳光电科技有限公司华中科技大学华能新能源股份有限公司中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司产业研究报告 P.21 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 验室中最常用的制备工艺,但随着电池尺寸的增大,其制备的全无机钙钛矿薄膜的均匀性显著下降,限制了大面积全无机钙钛矿太阳电池的发展。因此,研究人员提出了许多其他制备工艺来提高大面积全无机钙钛矿太阳电池的性能。根据不同的材料性质,需要选择满足有三个关键因素:性能、成本和稳定性。除了使用合适的材料和器件结构来提高性能和稳定性,制造工艺的优良程度也对器件的性能和稳定性至关重合适的制备工艺来提高器件的性能。下表对全无机钙钛矿太阳电池的制备工

62、艺进行了分类,其中溶液处理技术包括旋涂法(一步旋涂法和两步旋涂法)、喷涂法(喷涂印刷,喷涂沉积,喷涂热解,超声波喷涂)、狭缝式涂布法、刮涂法、喷墨打印法和真空闪光辅助解法等,而气相沉积技术主要包括化学气相沉积法、顺序蒸发法、共蒸法、闪蒸法、真空热蒸发法和多流气刀法等。图表30:大面积全无机钙钛矿薄膜制备方法 制备方法制备方法 优点 缺点 制备方法制备方法 优点 缺点 旋涂法旋涂法 薄膜较为均匀,且薄膜厚度可控 晶体结构和纯度较低 化学气相沉积化学气相沉积法法 薄膜纯度高、均 匀性好 设备复杂、成本较高、反应条件要求高 喷涂法喷涂法 适用于复杂基底材料 适用于复杂基底材料 顺序蒸发法顺序蒸发法

63、精确控制、薄膜均匀性和可重复性较好 设备要求高,界面缺陷高 狭缝式涂布狭缝式涂布 法法 高通量,低成本 流动性限制,薄膜的厚度和 均匀性可能受 到限制 共蒸法共蒸法 薄膜的均匀性 好,重复性高 对蒸发速率、蒸发源之间的距离等参数的较高要求 刮涂法刮涂法 简单、低成本、适用于大面积基底 薄膜厚度和均匀性的限制 闪蒸法闪蒸法 快速、简单和高效 对溶剂的选择性较高 喷墨打印法喷墨打印法 高精度,灵活性高 喷墨头堵塞、液滴尺寸控制 真空热蒸发法真空热蒸发法 制备薄膜的过程中无需溶剂,可实现高纯度的薄膜沉积 真空设备较为复杂,投资成本较高 真空闪光辅真空闪光辅 助解溶液法助解溶液法 高速、简单、适用于多

64、种材料和基底 设备复杂,成本较高 多流气刀法多流气刀法 高速涂布、均匀性好、省涂料、适用性广 设备复杂、工艺控制难度较大、不适用于高粘度涂料 资料来源:基于大面积全无机钙钛矿太阳电池研究进展,长城证券产业金融研究院 目前,工业界制备钙钛矿电池的主流路线包括 PVDPVD狭缝涂布狭缝涂布RPD(或(或 PVD)PVD、PVD狭缝涂布狭缝涂布狭缝涂布PVD 和 PVDPVD气相沉积PVDPVD 三大类,不同路径均有各自优缺点,目前主流产业公司更倾向于 PVDPVD狭缝涂布RPD(或 PVD)PVD 路线。下图展示了众能光电的 100MW 钙钛矿反式单节流程图:图表31:钙钛矿反式单节流程图 产业研

65、究报告 P.22 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 资料来源:众能光电,长城证券产业金融研究院 钙钛矿电池主要由 TCO 导电玻璃、电子传输层、钙钛矿光电吸收层、空穴传输层与金属背电极五部分构成。根据极电光能的钙钛矿产业化现状及建议显示,目前单结钙钛矿电池的材料成本占比达 75%,这里主要包括溶剂、浆料、靶材、无机化合物以及其他蒸镀材料等。图表32:钙钛矿电池成本拆分 资料来源:极电光能,长城证券产业金融研究院 3.2 激光设备激光设备 钙钛矿电池制备过程中,还需利用激光设备对电池进行激光刻蚀和激光清边(P4 激光)。其中,激光 P1-P3 层用于划线形成串联,激光刻蚀的主要目

66、的是使用激光划线打开膜层,阻断导通。通常情况下 P1 为光刻 FTO 导电玻璃,P2 层是光刻钙钛矿吸光层,P3 则一般是光刻镀金或者镀银材料,这里 P3 难度最大。在进行激光刻蚀的过程中,一般需保产业研究报告 P.23 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 证激光刻蚀线宽与刻蚀线间距精确度,并且不会对之前的层级造成损伤,激光划线的效果会显著影响组件的效率和稳定性。图表33:钙钛矿电池激光应用 资料来源:协鑫光电,长城证券产业金融研究院 3.3 涂布设备涂布设备 狭缝式涂布法是一种利用微流控金属模具来计量油墨的工艺,该模具由机械结构和一个通道组成。在该工艺中,油墨通过扩散移动被印在

67、物体表面上。表面材料通常具有可弯曲性,并且为了消除重力对磁头内流体的影响,磁头通常是水平放置在滚筒上。此外,还可以通过将磁头垂直放置于平坦表面上的方式来制造薄膜。无论采用哪种方式制造薄膜,其薄膜性质都取决于几何形状、腹板速度以及流体进料速率。因此,在涂覆过程中,薄膜的厚度、化学性质和几何形状都是影响制备薄膜的边界条件。与其他制备工艺相比,狭缝式涂布法沉积快速、范围大,并且对其制备区域进行良好控制,会降低溶液的浪费。因此,制备出的大面积全无机钙钛矿太阳电池往往具有良好的光电转换效率。但通过这种方式制备出的大面积全无机钙钛矿薄膜表面与其他工艺相比较为粗糙。结晶环节是组件尺寸放大和大规模连续制造的最

68、主要挑战。图表34:涂布与结晶的微观展示图 产业研究报告 P.24 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 资料来源:协鑫光电,长城证券产业金融研究院 3.4 导电玻璃导电玻璃 TCO 制备大概可分为在线镀膜和离线镀膜两种方式。其中,光伏用的 FTO 只能用在线镀膜工艺 CVD 才能满足要求。在浮法玻璃生产线锡槽的上方安装镀膜设备,一般采用APCVD(Atmospheric pressure chemical vapor deposition 常压化学气相沉积)工艺镀膜。膜层硬度较高,又被称为硬镀膜。在 FTO 导电玻璃的生产工艺中,沉积 SiO2 薄膜,用到的反应气体有 SiH4、

69、O2、N2、C2H6。根据极电光能预测,钙钛矿组件中前后玻璃成本占比达到 59%。图表35:玻璃在钙钛矿中的成本占比(2023 年 9 月数据)资料来源:极电光能,长城证券产业金融研究院 风险提示风险提示 原材料价格波动风险原材料价格波动风险:若钙钛矿原材料价格发生剧烈波动,则将影响钙钛矿电池生产成产业研究报告 P.25 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 本,拖累钙钛矿产业化进程。技术进展不及预期风险技术进展不及预期风险:若钙钛矿电池生产所需工艺、设备技术进展较慢,则影响钙钛矿性能,拖累钙钛矿产业化进程。产业化产业化投资不及预期投资不及预期风险风险:若钙钛矿研发生产企业融资受阻

70、,或导致资金不足,阻碍钙钛矿电池产业化发展。政策变动风险政策变动风险:若政策导向变动或政策支持其他太阳能电池技术,则将影响钙钛矿电池产业化。产业研究报告 P.26 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 免责声明免责声明 长城证券股份有限公司(以下简称长城证券)具备中国证监会批准的证券投资咨询业务资格。本报告由长城证券向专业投资者客户及风险承受能力为稳健型、积极型、激进型的普通投资者客户(以下统称客户)提供,除非另有说明,所有本报告的版权属于长城证券。未经长城证券事先书面授权许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布,亦不得作为诉讼、仲裁、传媒及任何单位或个人引用的证明或依据

71、,不得用于未经允许的其它任何用途。如引用、刊发,需注明出处为长城证券研究院,且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。本报告是基于本公司认为可靠的已公开信息,但本公司不保证信息的准确性或完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向他人作出邀请。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。长城证券在法律允许的情况下可参与、投资或持有本报告涉及的证券或进行证券交易,或向本报告涉及的公司提供或争取提供包括投资银行业

72、务在内的服务或业务支持。长城证券可能与本报告涉及的公司之间存在业务关系,并无需事先或在获得业务关系后通知客户。长城证券版权所有并保留一切权利。特别声明特别声明 证券期货投资者适当性管理办法、证券经营机构投资者适当性管理实施指引(试行)已于 2017 年7 月 1 日 起正式实施。因本研究报告涉及股票相关内容,仅面向长城证券客户中的专业投资者及风险承受能力为稳健型、积极型、激进型的普通投资者。若您并非上述类型的投资者,请取消阅读,请勿收藏、接收或使用本研究报告中的任何信息。因此受限于访问权限的设置,若给您造成不便,烦请见谅!感谢您给予的理解与配合。分析师声明分析师声明 本报告署名分析师在此声明:

73、本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,在执业过程中恪守独立诚信、勤勉尽职、谨慎客观、公平公正的原则,独立、客观地出具本报告。本报告反映了本人的研究观点,不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接接收到任何形式的报酬。投资评级说明投资评级说明 公司评级公司评级 行业评级行业评级 买入 预期未来 6 个月内股价相对行业指数涨幅 15%以上 强于大市 预期未来 6 个月内行业整体表现战胜市场 增持 预期未来 6 个月内股价相对行业指数涨幅介于 5%15%之间 中性 预期未来 6 个月内行业整体表现与市场同步 持有 预期未来 6 个月内股价相对行业

74、指数涨幅介于-5%5%之间 弱于大市 预期未来 6 个月内行业整体表现弱于市场 卖出 预期未来 6 个月内股价相对行业指数跌幅 5%以上 行业指中信一级行业,市场指沪深 300 指数 长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 北京北京 地址:北京市西城区西直门外大街 112 号阳光大厦 8 层 邮编:100044 传真:86-10-88366686 深圳深圳 地址:深圳市福田区福田街道金田路?2026 号能源大厦南塔楼?16 层 邮编:518033 传真:86- 上海上海 地址:上海市浦东新区世博馆路?200 号?A 座?8 层 邮编:200126 传真:

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