东方财富:钙钛矿-第三代光伏技术,产业化雏形已现VIP专享VIP免费

[Table_Title]
电气设备行业专题研究
钙钛矿:第三代光伏技术,产业化雏
已现
2023 12 25
[Table_Summary]
【投资要点
钙钛矿电池降本增效前景无限,单结覆盖 BIPV 等特殊场景,叠层赋
能晶硅进一步提效。钙钛矿电池具有转换效率上限高、吸光能力强、
带隙可调节、材料成本低、生产流程短等优势。我们认为,短期单结
钙钛矿有望率先应用于 BIPV CIPV 等特殊场景,中长期钙钛矿与晶
硅电池叠层有望赋能光伏行业进一步提效。我们预计,2030 年钙
钛矿电池(单结&叠层)产能有望超过 400GW
工艺端技术路线尚未统一镀膜工艺为核心。钙钛矿生产流程可简化
为在 TCO 玻璃衬底(单结)或硅基(叠层)衬底上先后沉积空穴传输
层、钙钛矿层、电子传输层、导电层和背电极,其中穿插激光刻蚀
艺起到切割、开槽和清边作用,最后进行封装测试。1)镀膜工艺:
钙钛矿电池镀膜的常见工艺包括以刮涂、狭缝涂布为代表的湿法镀
工艺和以 PVD蒸镀、RPDALD 等为代表的干法镀膜工艺。从实际产
业化情况看,目前钙钛矿层通常采用狭缝涂布或真空蒸镀的方式沉
积,而空穴传输层、电子传输层可分别使用 PVD RPD/ALD 工艺沉积。
钙钛矿各膜层的沉积方式与钙钛矿材料体系选择息息相关未来随着
钙钛矿技术和材料体系变化,各类镀膜工艺均有应用空间2)激光
刻蚀:钙钛矿电池涉及四道激光刻蚀工序,其P1P2P3 激光划
线目的是将部分膜层打开,把大面积钙钛矿电池分割为多个子电池,
并使多个子电池形成串联结构,而 P4 激光工序主要起到清边作用,
为后道封装前提
上下游产研联动,产业化雏形已现。随着国内钙钛矿电池技术突飞猛
进,技术产业化有提速趋势,以协鑫光电、纤纳光电、极电光能等一
大批优秀企业先后落地钙钛矿百兆瓦中试线,并取得优秀的效率表
现,目前头部各家 GW 级产线均已规划建设,预计 2024 年有望落地。
同时,传统晶硅企业依托在晶硅电池上的技术积累,主攻叠层方向,
但多数仍处在实验室阶段。设备端,内企业前瞻性布局钙钛矿镀膜、
激光等设备,产品快速迭代升级,京山轻机、捷佳伟创、德龙激光等
领先企业均已取得订单并实现出货。材料端,TCO 玻璃作为单结钙钛
矿电池衬底,成本占比居第一位,金晶科技在 2022 5已经实现
自主知识产权TCO 玻璃产线投产,耀皮玻璃通过收购也具备 TCO
璃供应能力;钙钛矿各膜层所需金属靶材TCO 靶材也有优秀企业
供应。
【配置建议
1镀膜设备推京山轻机、奥来德、捷佳伟创建议关注微导纳米、
曼恩斯特、大胜达等;2)激光设备推德龙激光、杰普特,建议关
帝尔激光、迈为股份、英诺激光等;3TCO 玻璃推荐金晶科技,建
议关注耀皮玻璃等;4)靶材推荐隆华科技、阿石创等。
【风险提示
钙钛矿技术进展不及预期;钙钛矿扩产进度不及预期等。
[Table_Rank]
强于大市(维持)
[Table_Author]
东方财富证券研究所
证券分析师:周旭辉
证书编号:S1160521050001
联系人:唐硕
电话:021-23586475
[Table_PicQuote]
相对指数表现
[Table_Report]
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是必要途径》
2023.12.04
-29.91%
-21.48%
-13.06%
-4.64%
3.79%
12.21%
12/25 2/25 4/25 6/25 8/25 10/25 12/25
电气设备
沪深300
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1
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挖掘价值 投资成长
2017
敬请阅读本报告正文后各项声明
2
[Table_yemei]
电气设备行业专题研究
正文目录
1.钙钛矿:第三代光伏技术,应用潜力无限 ........................................................ 4
1.1.钙钛矿材料:结构特性优异,光电应用潜力巨 ........................................ 4
1.2.钙钛矿电池:降本增效前景可期,政策落地产业化提速 ............................ 5
1.3.单结覆盖特殊场景,叠层赋能晶硅提效 ........................................................ 9
2.工艺:技术路线尚未统一,镀膜工艺为核心 .................................................. 13
2.1.生产流程:涉及镀膜、刻蚀、封装三大工艺 .............................................. 13
2.2.镀膜工艺:钙钛矿电池核心工艺,湿法干法各有优势 .............................. 14
2.3.激光刻蚀:形成电路结构,实现电池 S型串联 .......................................... 18
3.上下游产研联动,产业化雏形已现 .................................................................. 19
3.1.新兴企业量产先行,晶硅研发快速跟进 ...................................................... 19
3.2.设备升级持续推进,配套材料逐步落地 ...................................................... 21
4.投资建议:关注设备、材料投资机会 .............................................................. 23
5.风险提示 ............................................................................................................. 24
图表目录
图表 1:钙钛矿物晶体............................................................................................ 4
图表 2:钙钛矿晶体结构........................................................................................ 4
图表 3:钙钛矿材料在光伏领域的应用 ................................................................ 5
图表 4:钙钛矿材料制造高亮度 LED..................................................................... 5
图表 5:钙钛矿电池工作原理(平面正向电池) ................................................ 5
图表 6:单结钙钛矿电池结构示意图 .................................................................... 6
图表 7:叠层钙钛矿电池结构示意图 .................................................................... 6
图表 8:单晶硅电池(蓝)与钙钛矿电池(红)实验室效率对比 .................... 7
图表 9:钙钛矿层厚度仅 0.3 微米 ........................................................................ 7
图表 10:钙钛矿带隙覆盖范围广.......................................................................... 7
图表 11:太阳能钙钛矿材料纯度要求低 .............................................................. 8
图表 12:协鑫光电 100MW 级别钙钛矿组件量产成本构成(% ........................ 8
图表 13:晶硅电池及钙钛矿电池生产流程对比 .................................................. 8
图表 14:钙钛矿政策文件...................................................................................... 9
图表 15:单结钙钛矿电池应用于 BIPV CIPV 场景........................................ 10
图表 16:隆基晶硅光伏幕墙转换效率 10%-20%................................................. 10
图表 172020-2026 年中国 BIPV 新增装机规模(GW................................... 11
图表 18:不同结构太阳能电池理论效率极限 .................................................... 12
图表 19TOPCon 电池升级路径 .......................................................................... 12
图表 202021-2030 年钙钛矿(单结&叠层)产能预测(GW ....................... 12
图表 21:协鑫光电钙钛矿生产流程及设备示意图 ............................................ 13
图表 22: 晶硅/钙钛矿叠层电池工艺流程 .......................................................... 14
图表 23: 钙钛矿湿法镀膜工艺示意图 ................................................................ 15
图表 24:钙钛矿湿法镀膜工艺优缺点对比 ........................................................ 15
图表 25:真空蒸发镀膜示意图............................................................................ 16
图表 26:真空磁控溅射镀膜示意图 .................................................................... 16
图表 27:典型反应等离子体沉积系统 ................................................................ 16
图表 28:原子层沉积反应示意图........................................................................ 16
2017
敬请阅读本报告正文后各项声明
3
[Table_yemei]
电气设备行业专题研究
图表 29:一步和两步法溶液涂布制备钙钛矿薄膜 ............................................ 17
图表 30:气相辅助溶液法示意图........................................................................ 17
图表 31:各公司钙钛矿薄膜制备工艺选择 ........................................................ 17
图表 32:钙钛矿激光工艺流程............................................................................ 18
图表 33P1P2P3 激光互连示意图............................................................... 19
图表 34:各公司产能规划(GW........................................................................ 19
图表 35:新兴钙钛矿企业.................................................................................... 20
图表 36:晶硅企业钙钛矿布局............................................................................ 20
图表 37:钙钛矿镀膜设备相关企业布局情况 .................................................... 21
图表 38:钙钛矿激光设备相关企业布局情况 .................................................... 22
图表 39:国内钙钛矿材料相关企业布局情况 .................................................... 23
图表 40:行业重点关注公司(截至 2023-12-20........................................... 24
[行[电Ta气bl设e_备T行itl业e]专题研究业钙钛矿:第三代光伏技术,产业化雏形研挖掘价值投资成长究[Table_Rank]已现电/强于大市(维持)气设[东Ta方bl财e_富Au证th券or研]究所备2023年12月25日证券分析师:周旭辉证书编号:S1160521050001/联系人:唐硕电话:021-23586475证券[Table_Summary]研【投资要点】究报告◆钙钛矿电池降本增效前景无限,单结覆盖BIPV等特殊场景,叠层赋能晶硅进一步提效。钙钛矿电池具有转换效率上限高、吸光能力强、带隙可调节、材料成本低、生产流程短等优势。我们认为,短期单结[相T对a指bl数e表_现PicQuote]钙钛矿有望率先应用于BIPV和CIPV等特殊场景,中长期钙钛矿与晶硅电池叠层有望赋能光伏行业进一步提效。我们预计,到2030年钙12.21%钛矿电池(单结&叠层)产能有望超过400GW。-43..6794%%◆工艺端技术路线尚未统一,镀膜工艺为核心。钙钛矿生产流程可简化-13.06%为在TCO玻璃衬底(单结)或硅基(叠层)衬底上先后沉积空穴传输-21.48%12/252/254/256/258/2510/2512/25-29.91%层、钙钛矿层、电子传输层、导电层和背电极,其中穿插激光刻蚀工艺起到切割、开槽和清边作用,最后进行封装测试。1)镀膜工艺:电气设备沪深300钙钛矿电池镀膜的常见工艺包括以刮涂、狭缝涂布为代表的湿法镀膜工艺和以PVD、蒸镀、RPD、ALD等为代表的干法镀膜工艺。从实际产[相T关a研bl究e_Report]业化情况看,目前钙钛矿层通常采用狭缝涂布或真空蒸镀的方式沉积,而空穴传输层、电子传输层可分别使用PVD和RPD/ALD工艺沉积。《特斯拉领衔,人形机器人商业化可钙钛矿各膜层的沉积方式与钙钛矿材料体系选择息息相关,未来随着期》钙钛矿技术和材料体系变化,各类镀膜工艺均有应用空间。2)激光2023.12.20刻蚀:钙钛矿电池涉及四道激光刻蚀工序,其中P1、P2、P3激光划《温控:迈入液冷时代,储能与数据线目的是将部分膜层打开,把大面积钙钛矿电池分割为多个子电池,中心温控增量可期》并使多个子电池形成串联结构,而P4激光工序主要起到清边作用,为后道封装前提。2023.12.18《Enphase:2024年户用市场有望恢◆上下游产研联动,产业化雏形已现。随着国内钙钛矿电池技术突飞猛复》进,技术产业化有提速趋势,以协鑫光电、纤纳光电、极电光能等一大批优秀企业先后落地钙钛矿百兆瓦中试线,并取得优秀的效率表2023.12.08现,目前头部各家GW级产线均已规划建设,预计2024年有望落地。《多晶硅:周期、成本和估值探讨》同时,传统晶硅企业依托在晶硅电池上的技术积累,主攻叠层方向,但多数仍处在实验室阶段。设备端,业内企业前瞻性布局钙钛矿镀膜、2023.12.06激光等设备,产品快速迭代升级,京山轻机、捷佳伟创、德龙激光等《氢燃料电池核心部件拆解,国产化是必要途径》领先企业均已取得订单并实现出货。材料端,TCO玻璃作为单结钙钛2023.12.04矿电池衬底,成本占比居第一位,金晶科技在2022年5月已经实现自主知识产权的TCO玻璃产线投产,耀皮玻璃通过收购也具备TCO玻璃供应能力;钙钛矿各膜层所需金属靶材、TCO靶材也有优秀企业可供应。【配置建议】◆1)镀膜设备推荐京山轻机、奥来德、捷佳伟创,建议关注微导纳米、曼恩斯特、大胜达等;2)激光设备推荐德龙激光、杰普特,建议关注帝尔激光、迈为股份、英诺激光等;3)TCO玻璃推荐金晶科技,建议关注耀皮玻璃等;4)靶材推荐隆华科技、阿石创等。【风险提示】◆钙钛矿技术进展不及预期;钙钛矿扩产进度不及预期等。[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017正文目录1.钙钛矿:第三代光伏技术,应用潜力无限........................................................41.1.钙钛矿材料:结构特性优异,光电应用潜力巨大........................................41.2.钙钛矿电池:降本增效前景可期,政策落地产业化提速............................51.3.单结覆盖特殊场景,叠层赋能晶硅提效........................................................92.工艺:技术路线尚未统一,镀膜工艺为核心..................................................132.1.生产流程:涉及镀膜、刻蚀、封装三大工艺..............................................132.2.镀膜工艺:钙钛矿电池核心工艺,湿法干法各有优势..............................142.3.激光刻蚀:形成电路结构,实现电池S型串联..........................................183.上下游产研联动,产业化雏形已现..................................................................193.1.新兴企业量产先行,晶硅研发快速跟进......................................................193.2.设备升级持续推进,配套材料逐步落地......................................................214.投资建议:关注设备、材料投资机会..............................................................235.风险提示.............................................................................................................24图表目录敬请阅读本报告正文后各项声明图表1:钙钛矿物晶体............................................................................................4图表2:钙钛矿晶体结构........................................................................................4图表3:钙钛矿材料在光伏领域的应用................................................................5图表4:钙钛矿材料制造高亮度LED.....................................................................5图表5:钙钛矿电池工作原理(平面正向电池)................................................5图表6:单结钙钛矿电池结构示意图....................................................................6图表7:叠层钙钛矿电池结构示意图....................................................................6图表8:单晶硅电池(蓝)与钙钛矿电池(红)实验室效率对比....................7图表9:钙钛矿层厚度仅0.3微米........................................................................7图表10:钙钛矿带隙覆盖范围广..........................................................................7图表11:太阳能钙钛矿材料纯度要求低..............................................................8图表12:协鑫光电100MW级别钙钛矿组件量产成本构成(%)........................8图表13:晶硅电池及钙钛矿电池生产流程对比..................................................8图表14:钙钛矿政策文件......................................................................................9图表15:单结钙钛矿电池应用于BIPV和CIPV场景........................................10图表16:隆基晶硅光伏幕墙转换效率10%-20%.................................................10图表17:2020-2026年中国BIPV新增装机规模(GW)...................................11图表18:不同结构太阳能电池理论效率极限....................................................12图表19:TOPCon电池升级路径..........................................................................12图表20:2021-2030年钙钛矿(单结&叠层)产能预测(GW).......................12图表21:协鑫光电钙钛矿生产流程及设备示意图............................................13图表22:晶硅/钙钛矿叠层电池工艺流程..........................................................14图表23:钙钛矿湿法镀膜工艺示意图................................................................15图表24:钙钛矿湿法镀膜工艺优缺点对比........................................................15图表25:真空蒸发镀膜示意图............................................................................16图表26:真空磁控溅射镀膜示意图....................................................................16图表27:典型反应等离子体沉积系统................................................................16图表28:原子层沉积反应示意图........................................................................162[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017图表29:一步和两步法溶液涂布制备钙钛矿薄膜............................................17图表30:气相辅助溶液法示意图........................................................................17图表31:各公司钙钛矿薄膜制备工艺选择........................................................17图表32:钙钛矿激光工艺流程............................................................................18图表33:P1、P2、P3激光互连示意图...............................................................19图表34:各公司产能规划(GW)........................................................................19图表35:新兴钙钛矿企业....................................................................................20图表36:晶硅企业钙钛矿布局............................................................................20图表37:钙钛矿镀膜设备相关企业布局情况....................................................21图表38:钙钛矿激光设备相关企业布局情况....................................................22图表39:国内钙钛矿材料相关企业布局情况....................................................23图表40:行业重点关注公司(截至2023-12-20)...........................................24敬请阅读本报告正文后各项声明3[Table_yemei]电气设备行业专题研究20171.钙钛矿:第三代光伏技术,应用潜力无限图表1:钙钛矿物晶体1.1.钙钛矿材料:结构特性优异,光电应用潜力巨大钙钛矿是指结构通式为ABX3的晶体材料。钙钛矿最早由德国矿物学家GustavRose于1839年在俄罗斯的乌拉尔山发现,为纪念他崇拜的地质学家LevPerovski,他将这种晶体命名为钙钛矿(perovskite)。钙钛矿最初仅指钛酸钙(CaTiO3),后来成为结构通式为ABX3一类化合物的统称。在钙钛矿八面体结构中,A属于较大的阳离子,B属于较小的阳离子,X是阴离子,每个A离子都被B和X离子一起构成的八面体包围。图表2:钙钛矿晶体结构资料来源:澎湃新闻,东方财富证券研究所资料来源:《高效钙钛矿太阳能电池及其叠层电池研究进展》刘璋等(科学导报,2021),东方财富证券研究所钙钛矿材料光电性能优异,应用广泛。钙钛矿材料具备光吸收系数高、载流子迁移率大、合成工艺简单等优点,是极具潜力的光电材料之一。钙钛矿材料凭借优异的光电性质和良好的稳定性,已成为太阳能电池领域的研究热点。同时,钙钛矿材料还应用于LED发光二极管领域,相比传统发光材料,金属卤化物钙钛矿材料具有高光致发光量子产率、窄半峰全宽和光谱可调谐性等。除此之外,钙钛矿材料还可应用于荧光粉、光催化等领域。敬请阅读本报告正文后各项声明4[Table_yemei]电气设备行业专题研究图表4:钙钛矿材料制造高亮度LED2017图表3:钙钛矿材料在光伏领域的应用资料来源:极电光能,东方财富证券研究所资料来源:中科院海西研究院官网,东方财富证券研究所1.2.钙钛矿电池:降本增效前景可期,政策落地产业化提速钙钛矿电池因电池的光电转换层采用钙钛矿结构材料而得名,其中钙钛矿层发挥核心作用。以平面正向电池为例,太阳光透过透明电极和紧邻的ETL层(图中为TiO2)打在钙钛矿层(MAPbI3)上,并在钙钛矿层上发生光子到激子的转换,光生激子快速弛豫、分离成为自由的电荷与空穴。因钙钛矿层与ETL材料和HTL材料存在能级差,分离的自由电荷和空穴分别通过相应的载流子传输层后外部电极收集形成稳定电流。图表5:钙钛矿电池工作原理(平面正向电池)资料来源:《钙钛矿太阳能电池大面积组件制备的研究进展》宋京华(石油化工,2023),东方财富证券研究所单结钙钛矿电池主要分为正式平面结构、正式介孔结构和反式平面结构。正式(n-i-p)平面结构转换效率相对较高,但是空穴传输层(HTL)位于钙钛矿层上面,对材料的温度耐受性、镀膜设备均有较高要求;正式(n-i-p)介孔结构通过掺杂介孔层提升电子在钙钛矿层与电子传输层(ETL)间的传输能力,但工艺难度提升;反式(p-i-n)平面结构相比正式结构更简便,但转换效率相对较低,是目前商业化量产的主要方向。敬请阅读本报告正文后各项声明5[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017图表6:单结钙钛矿电池结构示意图资料来源:《钙钛矿太阳能电池大面积组件制备的研究进展》宋京华(石油化工,2023),东方财富证券研究所叠层钙钛矿电池可分为晶硅/钙钛矿叠层、全钙钛矿叠层电池和薄膜/钙钛矿叠层等。叠层电池将不同带隙宽度的电池组合,对太阳光谱进行分段利用,宽带隙电池吸收短波段太阳光,窄带隙电池吸收长波段太阳光,双结叠层电池理论极限转换效率可以达到45%左右。晶硅电池具备成熟工艺,具有1.12eV带隙宽度,与钙钛矿叠层时通常作为底电池,而全钙钛矿叠层电池中通常将宽带隙钙钛矿作为顶电池,窄带隙钙钛矿作为底电池。图表7:叠层钙钛矿电池结构示意图TOPCon/钙钛矿叠层电池结构示意图HJT/钙钛矿叠层电池结构示意图全钙钛矿叠层电池结构示意图资料来源:PV-Tech,《高效率双结钙钛矿叠层太阳能电池研究进展》张美荣等(复合材料学报,2022),《Revealingtheoutputpowerpotentialofbifacialmonolithicall-perovskitetandemsolarcells》HongjiangLi等(eLight,2022),东方财富证券研究所敬请阅读本报告正文后各项声明6[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017钙钛矿光电转换效率快速突破,理论效率上限更高。近十年钙钛矿效率进步迅速,单结钙钛矿极限效率可达33%、叠层钙钛矿理论效率可达45%,相较于晶硅电池理论效率上限更高,未来应用前景更大。图表8:单晶硅电池(蓝)与钙钛矿电池(红)实验室效率对比资料来源:美国可再生能源实验室NREL,东方财富证券研究所钙钛矿吸光能力强,带隙可调节。钙钛矿吸光性很强,更容易释放电子。把钙钛矿涂在玻璃或者柔性材料上,只需要0.1-0.5um,就能吸收大部分阳光。而晶硅要想达到同样的效果,至少需要110-150um。此外,由于钙钛矿的成分选择具有灵活性,A、B和X位离子可以被多种元素取代,通过卤素占比调控,可以实现对钙钛矿带隙宽度的调节,这决定了它可以吸收更宽的光谱。图表9:钙钛矿层厚度仅0.3微米图表10:钙钛矿带隙覆盖范围广资料来源:能源资讯网,东方财富证券研究所资料来源:华东综合能源服务公众号,东方财富证券研究所敬请阅读本报告正文后各项声明7[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017材料丰富价格低廉,杂质容忍度高,成本占比低。钙钛矿材料可选种类众多,其中A、B、X位均多种材料选择,材料储备丰富且价格低廉,同时杂质容忍度较高,硅料纯度需达到99.9999%(6个9),但钙钛矿只需要1个9(95%)。参考协鑫光电100MW钙钛矿组件量产成本构成,钙钛矿材料成本仅占总生产成本的3.1%。图表11:太阳能钙钛矿材料纯度要求低图表12:协鑫光电100MW级别钙钛矿组件量产成本构成(%)30.90%玻璃及其他封装材料人工成本34%固定资产折旧3.10%13.40%能源动力钙钛矿15.50%电极材料3.10%资料来源:能源咨询网,东方财富证券研究所资料来源:协鑫光电,赶碳号科技公众号,东方财富证券研究所钙钛矿生产环节短,投资降本显著。晶硅太阳能电池生产需经过多个环节流转,硅料、硅片、电池、组件四个环节各自有不同厂家,整个生产过程耗时至少3天。钙钛矿电池可以做到在一间工厂内完成全部生产过程,从原料到组件45分钟就可以走完全部流程。根据协鑫光电预计,未来钙钛矿电池大规模量产后,单GW设备投资额可降低至5亿元,而晶硅电池每GW产能投资额度大于8亿元。图表13:晶硅电池及钙钛矿电池生产流程对比资料来源:能镜公众号,东方财富证券研究所敬请阅读本报告正文后各项声明国家政策加速助推,钙钛矿电池加速发展。近两年国内陆续发布推动钙钛8[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017矿发展的相关政策,新的“十四五”规划中,能源相关领域均提到了发展钙钛矿技术,希望开发钙钛矿高效薄膜电池技术以助力低碳发展和能源转型。CPIA中国光伏行业协会也持续推进钙钛矿标准体系的建立,加速钙钛矿行业发展。图表14:钙钛矿政策文件时间政策/文件发布单位主要内容2021/11/29能源部、科技部提出研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设2022/6/1《“十四五”能源领域科发改委等就九部门备,开发高可靠性组件级联与封装技术,研发大面积、高效率、2022/8/18技创新规划》科技部等九部门高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池;开展晶体硅/钙钛矿、钙2022/8/29工信部等五部门钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。2022/10/29《“十四五”可再生能源发改委、能源局掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技发展规划》术,开展新型高效晶硅电池、钙钛矿电池等先进高效电池技术2023/1/3工信部等六部门应用示范,以规模化市场推动前沿技术发展,持续推进光伏发《科技支撑碳达峰碳中电技术进步、产业升级。2023/1/9和实施方案中国光伏行业协会研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术;到20252023/9/27能源局年实现重点行业和领域低碳关键核心技术的重大突破,到2030(2022-2030)》年,进一步研究突破一批碳中和前沿和颠覆性技术.《加快电力装备绿色低提出推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、碳创新发展行动计划》叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术《关于促进光伏产业链研究和应用,开展智能光伏试点示范和行业应用。健康发展有关事项的通提出完善产业链综合支持措施,落实相关规划部署,突破高效晶体硅电池、高效钙钛矿电池等低成本产业化技术,推动光伏发电知》降本增效,促进高质量发展。加快智能光伏创新突破,发展高纯硅料、大尺寸硅片技术,支《工业和信息化部等六持高效低成本晶硅电池生产,推动N型高效电池、柔性薄膜电部门关于推动能源电子池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用,提升规模化量产业发展的指导意见》产能力。统筹开发钙钛矿电池(含钙钛矿/晶硅叠层电池)、非晶硅/微晶硅/多晶硅薄膜电池、化合物薄膜电池等高效薄膜电《关于钙钛矿光伏电池池技术。标准专题组征集新标准为推进钙钛矿光伏电池标准化工作,填补钙钛矿光伏电池标准空白,完善钙钛矿光伏领域标准体系,公开征集钙钛矿光伏电项目提案的通知》池领域新标准项目提案《关于组织开展可再生支持高效光伏电池、钙钛矿及叠层太阳能电池、新型柔性太阳能源发展试点示范的通能电池及组件等新型、先进、高效光伏电池技术应用,以规模化促进前沿技术和装备进入应用市场,持续推进光伏发电技术知》进步、产业升级。资料来源:国家能源局,中国政府网,中国光伏行业协会CPIA,钙钛矿材料与器件公众号,东方财富证券研究所1.3.单结覆盖特殊场景,叠层赋能晶硅提效短期看,单结钙钛矿电池有望率先应用于光伏建筑一体化(BIPV)和车载光伏(CIPV)等特殊场景。单结钙钛矿电池具备可透光、可柔性化生产、可弱光发电等产品特性,天然适合BIPV、CIPV等应用场景。效率端,目前协鑫光电单结钙钛矿电池效率达到18%以上,晶硅BIPV产品为保证美观、透光等要求敬请阅读本报告正文后各项声明9[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017效率普遍低于20%,同时由于钙钛矿温度系数优良,在高温环境下发电效率衰减较小,因此同效率下钙钛矿组件发电高于晶硅组件,单结钙钛矿在效率上已初步具备竞争力。收益端,BIPV、CIPV光伏产品较电站光伏组件具备高额溢价,更适合钙钛矿厂商作为产业化初期的市场切入点。图表15:单结钙钛矿电池应用于BIPV和CIPV场景资料来源:仁烁光能官网,东方财富证券研究所图表16:隆基晶硅光伏幕墙转换效率10%-20%资料来源:隆基绿能官网,东方财富证券研究所敬请阅读本报告正文后各项声明10[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017BIPV潜在装机巨大,单结钙钛矿应用空间广阔。参考CPIA《中国光伏产业年度报告(2022-2023)》,我国既有建筑面积600亿平方米左右,可安装光伏发电系统装机容量约1500GW,未来每年建筑业竣工面积约40亿平方米,对应每年可新增BIPV装机容量40GW。根据前瞻产业研究院预测,2020-2025年我国BIPV新增装机复合增速达81.59%,2026/2035年我国BIPV新增装机有望达25.4GW/82.7GW。图表17:2020-2026年中国BIPV新增装机规模(GW)资料来源:前瞻产业研究院,东方财富证券研究所中长期看,叠层钙钛矿助力晶硅突破效率极限,赋能行业进一步提效。根据德国ISFH分析,TOPCon/HJT电池理论转换效率极限为28.7%/27.5%,2023年隆基绿能通过开发出高质量纳米晶硅空穴接触层,将HJT理论转换效率提升至29.2%。单结晶硅电池理论转换效率极限为29.43%,目前行业TOPCon/HJT电池转换效率已经突破25%,以现有行业进步速度,我们预计2-3年内量产的光伏电池转换效率即可达到27-28%,接近产业可实现的转换效率极限(达到27-28%后进一步提效的边际成本上升)。而TOPCon/HJT电池与钙钛矿电池叠层转换效率可轻松突破30%,晶硅/钙钛矿叠层电池是主流晶硅厂商进一步技术升级和迭代的方向。敬请阅读本报告正文后各项声明11[Table_yemei]电气设备行业专题研究图表19:TOPCon电池升级路径2017图表18:不同结构太阳能电池理论效率极限资料来源:《Surfacepassivationofcrystallinesiliconsolarcells:资料来源:普乐科技投产仪式PPT,东方财富证券研究所Presentandfuture》德国哈梅林太阳能研究所ISFH,东方财富证券研究所我们预计,2030年钙钛矿(单结&叠层)产能将达到443.33GW。关键假设:1)我们预计2023-2025年全球新增光伏装机量分别为350/450/550GW,假设2025-2030年全球新增光伏装机量复合增速为12.5%,假设容配比为1.25;2)参考过去产能利用率,假设2023-2025年组件产能利用率为60%,2026-2030年随着光伏装机增速放缓,竞争格局趋于稳定,产能利用率逐步提升至70%;3)假设2022-2030年钙钛矿渗透率逐步由0.12%提升至25%;图表20:2021-2030年钙钛矿(单结&叠层)产能预测(GW)项目202120222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E全球光伏新增装机(GW)17023035045055064974683692099330.77%35.29%18%15%12%10%8%yoy1.071.2652.17%28.57%22.22%1.251.251.251.251.25容配比1822891.251.251.25811933104511491241全球组件产量(GW)0.5260%43856368865%65%65%70%70%产能利用率(%)350481.1760%60%60%全球组件产能(GW)0.12%729.17937.501145.831248.081435.291607.521641.971773.33钙钛矿渗透率(%)0.580.45%1.20%2.5%4%8%15%25%钙钛矿产能(GW)0.583.281%13.7531.20钙钛矿新增产能(GW)2.707.506.2517.4557.41128.60246.30443.334.2226.2171.19117.69197.04资料来源:中国光伏行业协会CPIA,东方财富证券研究所风险提示:若光伏装机及钙钛矿渗透率不及预期可能导致产能预测有误敬请阅读本报告正文后各项声明12[Table_yemei]电气设备行业专题研究20172.工艺:技术路线尚未统一,镀膜工艺为核心2.1.生产流程:涉及镀膜、刻蚀、封装三大工艺单结钙钛矿电池生产工艺涉及镀膜、刻蚀和封装三大工艺。目前,钙钛矿工艺路线尚未统一,不同厂商工艺路线选择有所区别,但均涉及镀膜、刻蚀和封装三大工艺。以协鑫光电为例,钙钛矿生产流程可简化为在TCO玻璃衬底上先后沉积空穴传输层(HTL)、钙钛矿层、电子传输层(ETL)、导电层和背电极,其中穿插刻蚀工艺起到切割、开槽和清边等作用,最后再进行封装测试。图表21:协鑫光电钙钛矿生产流程及设备示意图资料来源:协鑫光电,赶碳号科技公众号,东方财富证券研究所晶硅钙钛矿叠层电池在晶硅衬底上完成各钙钛矿功能层沉积,新增难点在于互联结制备。以HJT/钙钛矿电池为例,叠层电池在完成HJT常规工艺后,以HJT为衬底先后沉积互联层、HTL层、钙钛矿层、ETL层、导电层和背电极。互联层主要起到光学透过和电学连接的双重作用,目前主要包括TCO复合层和硅基隧穿层。敬请阅读本报告正文后各项声明13[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017图表22:晶硅/钙钛矿叠层电池工艺流程钙钛矿/TOPCon叠层电池制备钙钛矿/HJT叠层电池制备工艺流程对应设备工艺流程对应设备清洗制绒清洗制绒设备清洗制绒清洗制绒设备制备掺杂多晶硅层PECVD双面沉积本征非晶硅沉积氧化铝后去除ALD/退火炉前场沉积磷掺杂非晶硅PECVD沉积氧化锡缓冲层ALD背场沉积硼掺杂非晶硅沉积透明导电薄膜PVD沉积透明导电层PVD制备空穴传输层旋涂设备沉积隧穿复合层制备钙钛矿层旋涂设备沉积介孔型空穴传输层PVD/喷涂设备制备电子传输层蒸镀设备沉积钙钛矿层蒸镀设备沉积氧化锡缓冲层ALD沉积电子传输层蒸镀设备沉积透明导电薄膜PVD沉积透明导电膜PVD制备金属电极PVD制备金属电极丝网印刷设备资料来源:国家知识产权局,《一种基于钙钛矿/TOPCon的叠层太阳能电池及其制备方法》CN114512508A,《一种钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池及其制作方法》CN112018209B,东方财富证券研究所2.2.镀膜工艺:钙钛矿电池核心工艺,湿法干法各有优势镀膜工艺为钙钛矿电池生产核心工艺,包括湿法和干法工艺。在钙钛矿电池生产过程中载流子传输层、钙钛矿层、导电层、背电极的沉积均会涉及到镀膜工艺。湿法镀膜包括刮涂、狭缝涂布、丝网印刷、喷涂、喷墨打印等。1)刮刀涂布法:是一种以刮刀拖动溶液在衬底上快速移动成膜的方法,所制备的膜层厚度由溶液浓度、刮板与基底缝隙宽度和刮涂的速度决定;2)狭缝涂布法:是一种在一定压力下,将溶液沿着模具缝隙压出并转移到基材上的涂布技术,狭缝涂布通过控制系统狭缝宽度、移动速度和输液速度的调整,对薄膜质量进行更精细化的调控;3)相比刮涂和狭缝涂布,丝网印刷法通过丝网的数目和厚度调整制备薄膜的厚度;4)喷涂和喷墨打印法:喷涂法和喷墨打印法是通过在喷头内部施加压力的方法将钙钛矿前驱体溶液从喷头内挤出并在基底上成膜的技术,喷涂法常用的喷头有高压气喷头和超声喷头等,而喷墨打印法是利用喷头压电材料形变将溶液挤出。敬请阅读本报告正文后各项声明14[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017图表23:钙钛矿湿法镀膜工艺示意图(a)刮涂法、(b)狭缝涂布法、(c)丝网印刷法、(d)喷涂法、(e)喷墨打印法资料来源:《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化》金胜利(科技导报,2023),东方财富证券研究所图表24:钙钛矿湿法镀膜工艺优缺点对比制备方法优点缺点溶液利用率低,敞开环境下溶液均一性刮刀涂布法易于大面积制备,无需复杂设备差狭缝涂布法易于大面积制备,成产效率较高对设备精确度要求较高丝网印刷法易于大面积制备,涂覆过程简单溶液利用率低,对丝网精度要求较高喷涂法易于大面积制备,喷涂过程简单溶液利用率低,可重复性较差喷墨打印法材料利用率高,实现定制化生产设备要求高,生产效率低,难以控制结晶过程资料来源:《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化》金胜利(科技导报,2023),东方财富证券研究所干法镀膜包括蒸镀法、PVD磁控溅射法、RPD、ALD等。1)真空蒸镀法:加热膜材使表面组分以原子团或分子团形式被蒸发出来,并沉降在基片表面形成薄膜;2)PVD磁控溅射法:用高能等离子体轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜;3)RPD反应等离子体沉积:利用等离子体将固体膜材进行气化、离解,膜材以离子形式扩散到衬底表面并反应成膜,相较PVD磁控溅射,膜材靠等离子体的热能使之气化并以离子扩散到衬底表面,衬底的轰击作用更弱;4)ALD原子层沉积:将物质材料以单原子膜的形式基于化学气相一层一层的沉积在衬底表面的技术。敬请阅读本报告正文后各项声明15[Table_yemei]电气设备行业专题研究图表26:真空磁控溅射镀膜示意图2017图表25:真空蒸发镀膜示意图资料来源:汇成真空招股书,东方财富证券研究所资料来源:汇成真空招股书,东方财富证券研究所图表27:典型反应等离子体沉积系统图表28:原子层沉积反应示意图资料来源:《反应等离子沉积装置的性能研究》杜荣池(真空与低温,2017),资料来源:华中科技大学先进材料设计实验室官网,东方财富证券研究所东方财富证券研究所目前制备钙钛矿层通常采用溶液涂布法、蒸镀法和涂布+蒸镀法,而狭缝涂布和真空蒸镀为主流的产业化技术路线。1)溶液涂布(如狭缝涂布)工艺简单、设备廉价、效率和稳定性较高,但膜层厚度和均匀性不好控制,并且存在溶剂回收问题,可分为一步法和两步法,以CH3NH3PBI3钙钛矿材料为例,一步法将PBI2和有机铵盐溶解于溶剂中,形成钙钛矿前驱体溶液,在涂布制备钙钛矿薄膜,两步法先涂布PBI2溶液制备PBI2薄膜,再涂布有机铵盐溶液,反应生产钙钛矿薄膜。2)蒸镀法制备的钙钛矿薄膜具有无孔、致密、均匀性好、缺陷少等特点,但效率较低,并且原材料利用率较低。敬请阅读本报告正文后各项声明3)涂布+蒸镀法(气相辅助溶液法)是在二步溶液涂布法基础上,将其中一次膜层沉积方式改变成蒸镀法,从而在提升生产效率的同时又保证了成膜质量。16[Table_yemei]电气设备行业专题研究图表30:气相辅助溶液法示意图2017图表29:一步和两步法溶液涂布制备钙钛矿薄膜资料来源:《Morphology-photovoltaicpropertycorrelationin资料来源:《钙钛矿薄膜的气相法制备及光伏应用的研究进展》陈科球(人perovskitesolarcells:One-stepversustwo-stepdepositionof工晶体学报,2018),东方财富证券研究所CH3NH3PbI3》Jeong-Hyeoklm(APLMaterials,2014),东方财富证券研究所从目前钙钛矿电池企业产业化情况看,各家公司根据各自材料体系选择不同的钙钛矿薄膜制备路线,狭缝涂布和真空蒸镀为主流的路线。图表31:各公司钙钛矿薄膜制备工艺选择企业名称狭缝涂布真空蒸镀丝网印刷溶液法两步法极电光能✔✔✔协鑫光电✔(真空辅助结晶)纤纳光电✔(风刀)✔仁烁光能✔(风刀)大正微纳无限光能✔(真空辅助结晶)资料来源:亚太光伏公众号,东方财富证券研究所空穴传输层通常采用PVD工艺沉积,电子传输层使用RPD/ALD更优。以NiOx为代表的无机P型半导体是理想的空穴传输材料,使用溶液法涂覆NiOx薄膜时需高温退火,膜质量对合成条件较为敏感,因而不利于大批量的生产。而PVD磁控溅射可在空气环境中沉积NiOx,氧气氛围中溅射的Ni原子与氧反应,在基底上形成NiOx薄膜,溅射的NiOx膜通常具有良好的结晶取向,因此可使用成本低廉,技术成熟的PVD工艺沉积无机空穴传输层。由于目前产业化的钙钛矿电池以p-i-n的反式结构为主,电子传输层在钙钛矿层上方,需考虑镀膜过程中对衬底的损伤,因此采用RPD工艺可减少对衬底的损伤。从实际产业化情况看,各膜层镀膜工艺路线选择取决于材料体系的选择,随着钙钛矿技术和材料体系发展,各类镀膜技术均有应用空间,如富勒烯及其衍生物作为电子传输层时通常采用蒸镀工艺来沉积、通过ALD沉积阻隔层/缓冲层减少上方膜层镀膜过程中对衬底的损伤等。敬请阅读本报告正文后各项声明17[Table_yemei]电气设备行业专题研究20172.3.激光刻蚀:形成电路结构,实现电池S型串联钙钛矿电池生产涉及的激光工艺分为激光划线和激光清边。激光划线将部分膜层打开,达到阻断通电,形成单模块、电池片分割的目的。激光清边将电池片边缘进行清理。P1划线:对TCO衬底进行刻蚀,形成相互独立的TCO衬底,同时作为后续P2、P3划线的定位点。P2划线:对电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层进行刻蚀,将TCO层裸露出来,从而让下一步沉积的背电极与TCO层直接接触,让子电池之间正负极相连。P3划线:对背电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层进行刻蚀,让子电池之间分离开来。P4清边:清除电池边缘的沉积膜,属于封装前的清理工作。图表32:钙钛矿激光工艺流程资料来源:钙钛光电公众号,东方财富证券研究所激光工艺精度决定死区大小,进而影响钙钛矿电池发电效率和寿命。激光划线将钙钛矿模组分割成一个一个互相串联的子电池,每个子电池中都存在P1、P2、P3线,P1最外侧到P3最外侧的区域不能发电,称为死区,因此,钙钛矿光伏电池激光划线工序,其中一个核心技术指标就是将死区做到最小。除产品本身设计线宽对死区宽度有影响外,线与线的间距需尽量做小,但是P1/P2/P3线之间,不可相交或并线,故间距越小,对设备加工系统的控制精度要求越高。敬请阅读本报告正文后各项声明18[Table_yemei]电气设备行业专题研究图表33:P1、P2、P3激光互连示意图2017Wa:有效发电区域,Wd:死区资料来源:钙钛光电公众号,东方财富证券研究所3.上下游产研联动,产业化雏形已现3.1.新兴企业量产先行,晶硅研发快速跟进新兴钙钛矿企业初露锋芒,GW级产线即将落地。近年来,随着国内钙钛矿电池技术突飞猛进,技术产业化有提速趋势,以协鑫光电、纤纳光电、极电光能等一大批优秀企业先后落地钙钛矿百兆瓦中试线,其中协鑫光电1m2m大尺寸单结钙钛矿效率已突破18.04%,组件级叠层电池效率突破26.34%,并已于苏州昆山签约2GW钙钛矿生产线;极电光能、纤纳光电等领先企业均在大面积钙钛矿组件上取得良好的效率表现,并开始规划建设GW级产线。图表34:各公司产能规划(GW)公司名称20222023E2024E2025E2026E协鑫光电0.10.10.11.18.6纤纳光电0.10.10.11.11.1极电光能0.150.151.153.1510.15众能光电0.20.20.20.2仁烁光能0.20.150.150.150.3合特光电0.010.10.10.10.1无限光能0.10.10.1万度光能0.560.91.52.22.2大正微纳0.10.10.10.1鑫磊半导体111脉络能源10.10.10.1光晶能源0.10.10.10.10.14.79.424.05合计3资料来源:太阳能光伏网,中国能源网,上海证券报,极电光能官微,爱企查,天工网,中国能源产业发展网,华夏能源网,大众证券报,智博睿投资咨询,东方财富证券研究所敬请阅读本报告正文后各项声明19[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017图表35:新兴钙钛矿企业公司名称成立时间技术团队技术进展现有产能未来规划协鑫光电20101)2019年完成尺寸45cm65cm钙钛矿组件效率认证,经TÜ100MW2023年12月与苏州昆山完成签约,计划在昆创始人团队范斌、田清勇、白花毕业于清华大学化学系,其中范斌博士就读于瑞VRheinland认证效率达到15.31%;极电光能2020士EPFL,师从“染料敏化太阳能电池之父”迈克尔·格拉策尔,团队研发人员八2)2022年4月,1m2m大尺寸钙钛矿组件效率突破16.02%;150MW山分两期建设2GW钙钛矿生产线;十余名,一半以上拥有博士硕士学历,目前团队拥有61项专利授权,同时在SCI期3)2023年11月,1m2m单结钙钛矿组件、279mm370mm叠层2024年动态评估GW产线建设,效率目标20%;纤纳光电2015组件经中国计量科学研究院权威认证,效率分别达到18.04%100MW仁烁光能2021刊上发表研究论文十余篇。、26.17%;10MW2025年逐步释放GW产能,效率目标22%。万度光能20164)2023年12月,369mm555mm钙钛矿叠层组件经中国计量科200MW无限光能2022公司联合创始人、总裁于振瑞拥有超35年光伏从业经验,先后从事非晶硅薄膜太学研究院权威认证,效率达到26.34%10MWGW级产线签约落地无锡,目前正在建设中,大正微纳2016阳能、晶硅太阳电池、光伏系统、钙钛矿太阳电池的研究及产业化技术开发;公1)2021年3月,64.8cm2钙钛矿组件经TUV北德权威认证实现10MW预计2024年Q3投产,预计到2026年底,公司众能光电2015司副总裁郑策博士是钙钛矿领域资深专家,拥有12年钙钛矿太阳能电池及发光材20.01%转换效率;kw级实验线曜能科技2017料开发合成经验,公司首席科学家MohammadKhajaNazeeruddin教授是欧洲科学2)2022年4月,300cm2钙钛矿组件经中国计量科学研究院检2MW钙钛矿产能达到10GW脉络能源2022院院士、英国皇家化学会会士、世界前十钙钛矿领域专家,目前研发团队硕博占测认证实现18.2%转换效率;5MW3)2022年10月,756cm2钙钛矿组件经JET检测认证实现GW级产线建设中比55%以上,拥有核心专利200余项。18.2%转换效率;4)2023年3月,809.8cm2钙钛矿组件经JET检测认证实现150MW中试线预计2023年底投产,2024年量公司联合创始人兼CEP姚翼众是伦敦帝国理工学院物理学博士,发表论文10余篇,19.9%转换效率;产,2023年底规模GW级产线建设拥有专利40多项;公司首席科学家杨旸是加州大学洛杉矶分校材料科学与工程博5)2023年7月,公司809.9cm2钙钛矿组件稳态效率18.6%被士,长期从事薄膜光伏器件开发,累计发表论文30余篇;团队全球累计申报300多NREL效率图收录;可印刷介观钙钛矿太阳能生产基地已落户湖6)2023年11月,1.20.6m2商用钙钛矿组件经TUV南德测试北鄂州,基地产能规划10GW项知识产权专利。认证实现18.2%转换效率;7)2023年12月,经JET认证公司810.1cm2钙钛矿组件稳态效2023年底100MW中试线投产;2024年实现钙钛公司创始人兼董事长谭海仁教授在新型叠层太阳能电池领域有10多年的研发经率达到19.5%矿电池商业化量产验,多次更新钙钛矿太阳能电池、钙钛矿叠层太阳能电池的光电转换效率世界纪1)2022年5月,发布纤纳α钙钛矿组件,面积录,曾在国际顶级学术期刊发表论文80余篇,公司首席科学家褚君浩是著名半导1245mm635mm,最高功率130w;百MW线建设中体物理和器件专家,中国科学院院士,中科院上海技术物理研究所研究员,上海2)2022年9月,公司19.35cm2钙钛矿组件经JET测试认证实现太阳能电池研发中心主任;公司背靠南京大学、复旦大学、中科院等知名研究机21.8%转换效率;200MW建设中3)2023年1月,纤纳α组件全球首家通过IEC61215、2024年开展百兆瓦中试线建设构,核心管理团队有着深厚的光伏领域从业背景。IEC61730稳定性全体系认证。公司创始人韩宏伟是华中科技大学二级教授,自2000年长期从事介观太阳能电池1)2022年6月,全钙钛矿叠层电池稳态效率经JET权威认在珠海市香洲区筹建100MW生产线和GW级生产与光电器件基础与应用,开创了可印刷介观钙钛矿太阳能电池研究方向,在国际证达28.0%;基地权威期刊共发表160余篇学术论文。目前,团队科研人员超过100人,知识产权超2)2023年1月,全钙钛矿叠层电池稳态效率经JET权威认证达29.0%;过30项。3)2023年9月,30cm40cm钙钛矿组件经国际光伏产业计量公司承接了清华大学太阳能转化与存储实验室的科研成果,创始人及首席科学家测试中心认证效率达19.42%易陈谊为清华大学电机系副教授,师从“染料敏化太阳能电池之父”迈克尔·格目前,基于三层介孔膜结构的可印刷钙钛矿太阳能电池效率拉策尔开展染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池研究工作,发表论文50余已经超过18%。篇,申请国内外专利10余项,核心研发团队拥有多年半导体材料及薄膜太阳能电1)2022年2月,公司半透明钙钛矿电池效率达22.3%;池从业经验,公司已申请专利18项。2)2022年3月,公司柔性钙钛矿电池效率达到23.6%;公司背靠清华大学、华中科技大学、厦门大学、中科院等知名科研院所,技术团3)2023年2月,公司100.53mm2钙钛矿电池经中国计量科学队由行业优秀人才、资深专家、专业研发人员组成,公司首席科学家宫坂力教授研究院认证,效率达到24.67%。2009年将染料敏化电池进行升级,制备出首个真正意义的钙钛矿太阳能电池,从此拉开了钙钛矿吸光材料研究的序幕,并在2017年获得诺贝尔化学奖提名,被誉1)2020年5月,柔性钙钛矿太阳能电池认证效率突破为“钙钛矿之父”。目前,团队获得国内柔性钙钛矿发明专利,完成多项发明专20.40%;2)2021年1月,柔性钙钛矿太阳能电池认证效率突破21%;利和实用型专利。3)2023年6月,实验室柔性小面积器件转换效率突破23%,创始团队来自清华大学,核心研发团队由海外院士、国家万人计划、杰出青年等保持100cm2柔性钙钛矿电池世界最高效率(TUV认证)业内领先专家组成,拥有近20项发明和实用新型专利。2022年12月,公司单结钙钛矿太阳能器件通过TUV认证,面积61.58cm2,稳态转换线路达到20.08%。曜能科技的团队创始人均来自清华北大,​核心团队成员均毕业于国内外Top100高1)2023年6月,经中国计量科学研究院认证,25cm2大面积校,在新兴光伏材料与器件,新能源材料开发,钙钛矿太阳能电池等研究方向拥钙钛矿/晶硅两电极叠层电池稳态转换效率达到31.46%有丰富经验​。团队的科研成果曾多次在国际顶级学术期刊《Science》杂志上刊登2)2023年11月,商业级M6叠层电池经中国计量科学研究院权威认证,效率达25.45%。公司创始团队成员具有多年的科学研究和产业化经验,拥有十余项授权发明专利,多次获得“大面积”钙矿光伏组件的认证世界最高转换效率。创始团队领头1)2023年6月,30cm30cm组件效率达到20.79%;人麦耀华拥有二十多年光伏技术研发与企业管理经验和丰富的光伏学术界和产业2)2023年8月,30cm30cm组件效率达到21.50%;柔性钙钛界资源,带领研发团队五次获得“大面积”钙钵矿组件认证最高效率。团队已发矿光伏组件效率达到21.09%布相关论文100余篇,获得授权专利12项,申请中专利17项。资料来源:各公司官网,各公司官方微信公众号,赶碳号科技公众号,苏州发布公众号,国际太阳能光伏网,维科光伏网,全球光伏,中国日报网,北极星太阳能光伏网,索比光伏网,德沪涂膜公众号,融中财经,PV-Tech,21世纪经济报道,东方财富证券研究所晶硅企业布局以叠层为主要方向,大多处在实验室阶段。以隆基绿能为代表的传统晶硅企业凭借在晶硅电池多年技术积累,多数选择以晶硅/钙钛矿叠层为研发方向,目前技术进展迅速,但多处于研发或实验室阶段。2023年11月,隆基绿能研发的晶硅/钙钛矿叠层电池经NREL认证,转换效率达到33.9%,创下全球晶硅/钙钛矿叠层电池最高效率。图表36:晶硅企业钙钛矿布局公司名称技术路线钙钛矿产业化进展阶段2023年11月,公司晶硅-钙钛矿叠层电池经NREL认证,转换效实验室隆基绿能晶硅/钙钛矿叠层率达到33.9%,较2022年底29.55%提高了4.35pct。2021年完成高效叠层钙钛矿技术平台建设;2022年6月与澳大利实验室晶科能源TOPCon/钙钛矿叠层亚国理大学合作的钙钛矿/TOPCon叠层电池效率达到27.6%;2023年11月,经TUV南德认证,公司基于N型TOPCon的钙钛矿叠层20电池检测转换效率达到32.33%;预计2025年之后推出TOPCon钙钛矿叠层电池。敬请阅读本报告正文后各项声明[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017爱康科技HJT/钙钛矿叠层已组建了专业、成熟的研发团队,聚焦钙钛矿-异质结叠层技术的中试线搭建中研究、制备及应用。目前,爱康钙钛矿-异质结叠层产品中试线华晟新能源HJT/钙钛矿叠层建设工作正按计划扎实推进,初期目标为电池平均转换效率突破中试线搭建中30%。天合光能晶硅/钙钛矿叠层已具备量产尺寸钙钛矿/HJT叠层电池的研发平台,并成功实现M6实验室爱旭股份晶硅/钙钛矿叠层尺寸大面积钙钛矿层的均匀制备;安徽宣城继续投入两条叠层电研发晶澳科技池生产线,其中1条是10-100MW之间的准量产线,预计在2025通威股份/年前后,叠层电池中试线可以正式投入使用,中试线电池片平均实验室东方日升/效率将达到28%-30%。实验室阿特斯晶硅/钙钛矿叠层2022年,公司1cm2钙钛矿/HIT两端叠层电池实验室效率达实验室宝馨科技晶硅/钙钛矿叠层29.2%,ISE第三方认证效率达27.9%;1cm2钙钛矿/TOPCon叠层HJT/钙钛矿叠层电池效率达到26.7%、16cm2钙钛矿/晶体硅叠层效率达到21.2%。研发拥有钙钛矿相关已公开专利52项。实验室计划分步实施,从单结钙钛矿电池做起,解决单结钙钛矿本身问题后再做叠层,预计2023年底推出小面积钙钛矿单结样品,2-3年推出叠层产品,叠层电池初步效率目标30%左右。2022年已完成钙钛矿实验室搭建。已有钙钛矿研究团队,对于钙钛矿电池研究主要是叠层方向,目前尚处实验室阶段。叠层技术目前能看得到的是钙钛矿,公司研发团队也在持续跟踪。目前公司团队的钙钛矿/异质结叠层电池实验室自测效率已超30%。同时,西安宝馨光能科技有限公司实验线建设工作正在推进中,目前已完成场地装修,处于设备进场调试阶段,计划年内并启动100MW钙钛矿叠层线的设计和建设,实现实验室效率大于32%,力争在2025年启动钙钛矿/异质结叠层GW级产线升级。资料来源:各公司公告,各公司官方微信公众号,索比光伏,钙钛矿工厂公众号,上海证券报,国家知识产权局,中经微能源公众号,国际太阳能光伏网,投资者关系互动平台,东方财富证券研究所3.2.设备升级持续推进,配套材料逐步落地业内企业前瞻布局钙钛矿镀膜设备,产品快速升级迭代。钙钛矿镀膜设备包括PVD、RPD、ALD、蒸镀机、涂布机等,目前,国内各企业凭借各自传统优势,纷纷前瞻性布局钙钛矿镀膜设备,其中京山轻机、捷佳伟创等领先企业已取得订单并实现出货,未来头部企业将进一步丰富设备类型,向整线解决方案供应商迈进。图表37:钙钛矿镀膜设备相关企业布局情况公司名称钙钛矿相关布局核心设备是否上市是公司是业内较早完成钙钛矿设备开发且有实际产品销售的企业。目前公司提供MW级钙钛矿及整体解决方案,并提供GW级钙钛矿量产装备输出与技术支持。其中,PVD设备、蒸京山轻机PVD设备实现出货,并具备成熟供货能力;点源蒸镀设备已量产并实现出货,线源镀设备、ALD蒸镀设备正在测试;ALD设备与华中科技大学陈蓉教授团队合作研发,目前正在客设备户端做验证;其他还可提供钙钛矿干燥结晶、封装等设备。敬请阅读本报告正文后各项声明21[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017公司目前拥有钙钛矿以及钙钛矿叠层整线设备的供应能力,已向十多家光伏头部企业和新兴企业及研究机构提供钙钛矿设备,设备种类包括RPD、PVD蒸发镀膜及精密RPD、PVD、蒸捷佳伟创狭缝涂布等,其中RPD设备取得日本住友在中国大陆地区的独家授权。同时公司推镀设备是出五合一团簇式钙钛矿叠层镀膜设备,整合了RPD、多源蒸镀、RF溅射、脉冲直流溅射和直流溅射等多种技术,可在真空环境中连续沉积各种薄膜。公司依托在蒸发源、蒸镀机领域制造经验,使用超募资金投资溅射钙钛矿结构型太奥来德阳能电池蒸镀设备的开发项目,目前已与下游客户完成钙钛矿蒸镀机技术交流与讨蒸镀设备是论,可根据客户需求推进业务进展,同时公司凭借在OLED发光材料领域的技术积累,未来可围绕钙钛矿钝化层、传输层材料进行技术布局。微导纳米公司产品体系以ALD技术为核心,ALD产品在营收规模、订单总量和市场占有率方ALD设备是面均为国内第一,目前已取得钙钛矿ALD设备订单,并已实现出货。公司开发出研发、中试、量产核心涂膜设备系统数十种,国内客户近50家,其中近德沪涂膜30家为钙钛矿电池器件研发和量产企业,产品包括板级钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层涂布设备否关键涂膜设备。公司是全球第一条100MW钙钛矿产线狭缝涂布设备供应商,在百兆瓦级别产线中市占率第一。曼恩斯特公司涂布设备涵盖GW级、中试线等产线及实验室产品,1200600mm、300400mm、涂布设备是300300mm基板尺寸的涂布设备已有销售订单。公司是国内领先的钙钛矿设备企业,客户覆盖中国国内、国电投、宁德时代等近三涂布机、刮涂众能光电十家国内外客户,已累计向国内大型央国企、民营企业和知名高效科研机构交付近机、PVD等否200个单体工艺设备,包括涂布机、刮涂机、激光刻蚀机、PVD和ALD等。方昇光电公司是国内领先的钙钛矿太阳能电池蒸镀设备供应商,目前公司蒸镀设备已装机客蒸镀设备否户包括晶科能源、天合光能等光伏巨头及国内一流高校及研究院。公司是国内少数完成OLED蒸镀机、钙钛矿蒸镀机和Mini/MicroLED巨量转移设备合肥欣奕华等核心工艺设备开发及量产应用装备厂商,目前以实现1.2m0.6m大尺寸钙钛矿设蒸镀设备否备交付,同时正在积极进行GW级量产钙钛矿蒸镀机准备工作。湖南红太阳目前公司首台钙钛矿用PVD及ALD镀膜设备已经发货,并成功中标浙江某龙头客户PVD、ALD设否钙钛矿电池项目,同时与多家一线光伏企业和科研院所接触。备宏大真空自主研发的ITO\氧化镍连续磁控溅射镀膜生产线技术处于行业领先水平,并服务于PVD设备否国内多家龙头企业。资料来源:各公司公告,各公司官方微信公众号,各公司官网,国际太阳能光伏网,索比光伏网,摩尔光伏,全球光伏公众号,真空技术与设备网公众号,光伏领跑者创新论坛,深圳市电池行业协会公众号,东方财富证券研究所激光企业已实现钙钛矿激光设备量产。钙钛矿电池生产虽对激光设备有较高的精度要求,但仍低于半导体级激光精度要求,国内优秀激光设备企业完全具备能力向钙钛矿激光设备拓展,更多需满足下游钙钛矿电池企业定制化要求,配合电池企业进行工艺改进和升级。图表38:钙钛矿激光设备相关企业布局情况公司名称钙钛矿激光设备布局情况帝尔激光公司激光在钙钛矿TCO层、钙钛矿层、电极层都有相应应用,同时,还可以考虑拓展在边绝缘上的应用。公司一直保有钙钛矿激光技术储备,2022年已有钙钛矿工艺设备订单的交付。迈为股份2021年为客户定制的单结大面积钙钛矿电池激光设备已交付、钙钛矿设备处于研发阶段。敬请阅读本报告正文后各项声明22[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017德龙激光2020年推出针对钙钛矿薄膜太阳能电池生产整段设备(包括P0层激光打标设备,P1、P2、P3激光划线设备,P4激光清边设备及其中一系列自动化设备),目前设备已投入客户量产线使用,率先实现百兆瓦级规模化量产。杰普特公司为江苏大正微纳科技有限公司定制的首套柔性钙钛矿膜切设备,通过验收并正式投入生产使用。大族激光公司在钙钛矿技术领域自主研发的钙钛矿激光刻划设备2015年已实现量产销售,大尺寸整线激光刻划设英诺激光备已在钙钛矿头部企业交付。公司已布局了钙钛矿领域的激光切割、划线和打标技术,密切关注钙钛矿电池技术路线演进和研发产线建设情况,将会适时推出涉及P0-P4工序的激光产品。资料来源:各公司公告,全球光伏公众号,东方财富证券研究所TCO玻璃、靶材等材料国内企业已可供应。TCO玻璃是钙钛矿电池的衬底材料,成本占比居第一位,国内企业金晶科技2022年5月已经实现自主知识产权的TCO玻璃产线投产,目前已具备1500万平米产能,耀皮玻璃通过收购也具备TCO玻璃供应能力。靶材方面,阿石创专业从事PVD镀膜材料的生产,可提供钙钛矿各层所需的金属合金靶材,而隆华科技开发的光伏靶材已经通过下游光伏企业认证。图表39:国内钙钛矿材料相关企业布局情况材料公司名称TCO玻璃/靶材布局情况TCO玻璃金晶科技目前,公司具备两条年产1500万平米TCO玻璃生产线,同时已与纤纳光电签订战略合作协议,约耀皮玻璃定金晶科技将根据纤纳光电的扩产规划,投资建设相应TCO玻璃产线并作为其主要供应商,纤纳光靶材隆华科技电未来若每增加1GW钙钛矿电池产能规划,则金晶需配套不低于500万平米/年的TCO玻璃产能。公司2022年12月23日公告,宣布收购AGC株式会社全资子公司艾杰旭特种玻璃(大连)有限公阿石创司100%股权,目标公司早在2016年就成功生产出应用于碲化铬薄膜发电的TCO玻璃,是中国最早实现商业化生产太阳能光伏TCO玻璃的制造商。公司控股子公司丰联科光电在光伏领域多种新型靶材同时开发,开发出的特殊比例光伏靶材已通过国内多家主流光伏企业的认证。阿石创专业从事PVD镀膜材料的研发、生产与销售,自主研发200多款高端镀膜材料,覆盖新型显示、光学光通讯、太阳能光伏、半导体等多个领域,主要产品包括ITO、钼、铜、铝、硅、钛、钽及各类合金与稀有金属靶材,下游客户涵盖京东方、华星光电、水晶光电、舜宇光学、群创光电等一线龙头企业。资料来源:各公司公告,中国证券报,北极星太阳能光伏网,东方财富证券研究所4.投资建议:关注设备、材料投资机会1)镀膜设备推荐京山轻机、奥来德、捷佳伟创,建议关注微导纳米、曼恩斯特、大胜达等;2)激光设备推荐德龙激光、杰普特,建议关注帝尔激光、迈为股份、英诺激光等;3)TCO玻璃推荐金晶科技,建议关注耀皮玻璃等;敬请阅读本报告正文后各项声明23[Table_yemei]电气设备行业专题研究20174)靶材推荐隆华科技、阿石创等。图表40:行业重点关注公司(截至2023-12-20)简称总市值EPS(元)PE(倍)评级(亿元)京山轻机2022A2023E2024E2025E2022A2023E2024E2025E买入奥来德86.830.491.2345.4211.33未评级68.411.100.741.012.4734.7418.8413.8018.70未评级微导纳米167.880.131.5523.76增持捷佳伟创221.863.011.021.638.50-45.1528.387.50增持曼恩斯特85.122.266.8643.012.92未评级56.950.250.461.0324.2979.3436.04未评级大胜达38.590.71-35.63-未评级德龙激光88.180.824.196.521.45105.0115.219.7725.78未评级146.702.423.5961.0725.86未评级杰普特279.674.992.924.333.8747.9516.3810.3414.39未评级帝尔激光37.260.1510.5978.269.49未评级迈为股份91.010.25--0.60127.91--40.94未评级英诺激光46.650.020.6822.499.32金晶科技0.450.97111.6382.8438.53耀皮玻璃--1.572.5459.2536.501.942.9428.6618.884.327.3323.2313.700.200.36124.1968.990.410.5315.2711.89----资料来源:Choice,东方财富证券研究所注:未评级数据来自Choice一致预期5.风险提示钙钛矿技术进展不及预期;钙钛矿扩产进度不及预期;下游光伏需求不及预期等。敬请阅读本报告正文后各项声明24[Table_yemei]电气设备行业专题研究2017东方财富证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师申明:作者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,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。投资建议的评级标准:报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后3到12个月内的相对市场表现,也即:以报告发布日后的3到12个月内的公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中:A股市场以沪深300指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500指数为基准。股票评级买入:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅15%以上;增持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%~15%之间;中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-5%~5%之间;减持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-15%~-5%之间;卖出:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅15%以上。行业评级强于大市:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上;中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%~10%之间;弱于大市:相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上。免责声明:本研究报告由东方财富证券股份有限公司制作及在中华人民共和国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。本研究报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本研究报告是基于本公司认为可靠的且目前已公开的信息撰写,本公司力求但不保证该信息的准确性和完整性,客户也不应该认为该信息是准确和完整的。同时,本公司不保证文中观点或陈述不会发生任何变更,在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司会适时更新我们的研究,但可能会因某些规定而无法做到。除了一些定期出版的报告之外,绝大多数研究报告是在分析师认为适当的时候不定期地发布。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,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况,若有必要应寻求专家意见。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人作出邀请。本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的收入可能会波动。过去的表现并不代表未来的表现,未来的回报也无法保证,投资者可能会损失本金。外汇汇率波动有可能对某些投资的价值或价格或来自这一投资的收入产生不良影响。那些涉及期货、期权及其它衍生工具的交易,因其包括重大的市场风险,因此并不适合所有投资者。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,投资者需自行承担风险。本报告主要以电子版形式分发,间或也会辅以印刷品形式分发,所有报告版权均归本公司所有。未经本公司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的全部或部分内容,不得将报告内容作为诉讼、仲裁、传媒所引用之证明或依据,不得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告,需注明出处为东方财富证券研究所,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。敬请阅读本报告正文后各项声明25

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