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证 券 研 究 报 告
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行业研究
太阳能 2024 01 24
钙钛矿电池行业深度研究报告
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钙钛矿产业化进程速,奔赴星辰大海
钙钛矿是第三代太阳能电池,发展前景广阔。钙钛矿电池因其光电转换层使用
钙钛矿结构的材料而得名,指通用化学式为 ABX3 的一类材料,具有轻质、
性、弱光性高等特点钛矿电池应用场景较晶硅更为广阔,可应用于光伏建
筑一体化、车顶光伏、移动设备、联网传感器光发电站等众多领域。转换效
率方面,结钙钛矿电池最大理论转换效率33%接近单结电池理论转换效
率极限 33.7%多结电池组成的叠层电池转换效率将进一步提升近年来钙钛
矿发展迅猛转换效率快速跃升,据 NREL单结钙钛矿电池效率纪录达 26.1%
晶硅-钙钛矿叠层电池销量纪录达 33.9%
钙钛矿制备工艺暂未标准化,镀膜及涂布为核心设备。钙钛矿生产过程中涉及
的设备主要有镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等四大类其中镀膜
设备价值量占比最高,激光设备工艺确定性最强。以反式结构的单结钙钛矿电
池为例,钛矿层、穴传输层、电子传输层、电级层的主流工艺分别为狭缝
涂布、磁控溅射PVD)、 应式等离子镀RPD、磁控溅射PVD)。 钙钛
矿电池的制备过程通常需要四道激光程序,主要作用是刻蚀和清边激光工序
的损伤缺陷和切面平整程度会直接影响电池的寿命和转换效率,因此对精度要
求较高从目前的产业实践来看,各企业的制备工艺存在差异,通常会在质量
与经济性之间权衡,最终方案暂未标准化。
钙钛矿电池产业化潜力突出,大面积制备及稳定性仍需突破。1产业化优势
制造链条相较于晶硅显著缩短生产效率明显提升,钙钛矿从原材料到组件成
品产出仅需要 45 分钟左右,而晶硅组件从硅料到成品大约需要三天。另一方
面,钙钛矿的制备条件温和,工艺温度不超过 150℃,可有效降低生产能耗。
2)产业化难点。钙钛矿材料存在长期稳定性问题,目前寿命相对较短,理
论使用寿命约 5-15 年,显低于晶硅组件的 25 年。另一方面,制备大面积钙
钛矿电池存在效率损失,制造工艺难度大3成本及效率有望持续突破。
极电光能,百兆瓦级产线钙钛矿组件制造成本约 1.5-1.6 /W,相较于晶硅组
件成本仍然较高钙钛矿处于产业化前期,后续可通过技术进步以及规模化进
一步降本,预计 GW 级规模时成本或将降至 0.9 /W 左右;预计 10GW 级规
模时或将进一步下降。
钙钛矿技术逐步渗透有望带动设备及钙钛矿组件市场规模快速增长。1)设
备市场空间。假设 2024-2030 年钙钛矿渗透率由 0.2%逐步提升至 15.5%大规
模量产后钙钛矿设备投资额下降至 5亿元/GW 左右我们预计到 2030 年全
钙钛矿设备新增市场空间将达到 830.6 亿元,2024-2030 CAGR 80%
2钙钛矿组件市场空间。我们预计2030 年全球钙钛矿组件市场空间有望
达到 1816 亿元,2024-2030 CAGR 108%
钙钛矿叠层或将为理想路径,当前各企业以百兆瓦级中试线为主。钙钛矿电池
发展路径预计将从单层结构向四端叠层过渡,两端叠层或将成为未来理想技术
路线。其中钙钛矿/HJT 叠层具有工艺温度低、工艺路线与晶硅相容、转换效
率高等优势,或为未来的更优解。目前,各企业以百兆瓦级中试线为主,国内
已有协鑫光电、纤纳光电、电光能等多条百兆瓦级的钙钛矿组件中试线建成
投产,众能光电、光晶能源等众多企业已开启百兆瓦级中试线建设。另外,
GW 级产线正在规划推进中,预计协鑫光电、极电光能GW 级产线,
望于 2024 年陆续落地投产。
投资建议:考虑到钙钛矿行业发展迅猛,市场空间广阔,已有部分上市公司前
瞻布局,建议关注产业链相关公司迈为股份、协鑫科技、捷佳伟创、京山轻
机、曼恩斯特等(市值排序)
风险提示:终端需求不及预期,产能扩张不及预期,钙钛矿渗透率不及预期,
市场竞争加剧,相关测算具有一定主观性等
证券分析师:黄麟
邮箱:huanglin1@hcyjs.com
执业编号:S0360522080001
证券分析师:盛炜
邮箱:shengwei@hcyjs.com
执业编号:S0360522100003
联系人:蒋雨凯
邮箱:jiangyukai@hcyjs.com
行业基本数据
占比%
股票家数()
38
0.00
总市值(亿元)
11,866.53
1.46
流通市值(亿元)
9,364.08
1.48
相对指数表现
%
1M
6M
12M
绝对表现
4.9%
-25.6%
-45.3%
相对表现
6.7%
-11.8%
-23.7%
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-34%
-16%
1%
23/01 23/04 23/06 23/08 23/11 24/01
2023-01-30~2024-01-24
太阳能
沪深300
华创证券研究所
钙钛矿电池行业深度研究报告
证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可20091210 未经许可,禁止转载
投资主题
报告亮点
本篇报告从钙钛矿工艺设备、产业化潜力以及市场空间等角度详细分析了钙
钛矿电池行业的基本面情况,并梳理了潜在的投资机会。1)对钙钛矿发展
历程进行了梳理;2)结合产业情况,对目前主流的生产工艺以及设备进行
了的详细介绍。( 3)从 产业化角度,对目前钙钛矿电池的优劣势进行了分析,
并对未来可能降本增效的空间进行了测算。( 4)分别对钙钛矿设备、材料、
组件等市场规模进行了测算;5梳理了目前钙钛矿电池行业的产业化进展
投资逻辑
钙钛矿理论转换效率高、应用场景广阔,或将成为下一代光伏电池技术。
结钙钛矿太阳能电池的理论转换效率达 33%,明显高于晶硅的 29.4%,并且
可以与晶硅电池组成叠层电池,转换效率还将进一步提升钙钛矿具有轻质、
柔性、弱光性高等特点,应用场景更为广阔。产业前景来看,高生产效率和
低能耗的优势奠定了钙钛矿电池的产业化基础,但目前仍面临稳定性与大面
积制备等痛点,未来随着技术进步以及产规模的不断扩张,成本及效率有
望持续突破。
钙钛矿已经进入产业化前期,行业发展迅猛。历经十多年的发展,单结钙钛
矿电池效率由 3.8%跃升至 26.1%。目前,国内已有协鑫光电、纤纳光电、极
电光能等多条百兆瓦级的钙钛矿组件中试线建成投产,众能光电、光晶能
等众多企业已开启百兆瓦级中试线建设,协鑫光电、极电光能等企业的 GW
级产线正在规划推进中,有望2024 年开始陆续落地投产。
随着钙钛矿技术的逐渐渗透,有望带动设备及组件市场规模快速增长。我们
预计到 2030 全球钙钛矿设备新增市场空间将达830.6 亿元,2024-2030
CAGR 80%;预计到 2030 全球钙钛矿组件市场空间将达到 1816 亿
元,2024-2030 CAGR 108%,设备及钙钛矿组件的相关企业有望受益。
投资建议
考虑到钙钛矿行业发展迅猛,市场空间广阔,已有部分上市公司前瞻布局,
建议关注产业链相关公司,迈为股份、协鑫科技、捷佳伟创、京山轻机、曼
恩斯特等(市值排序)
WUCXwPqNtQnMpRnOrMqPrQaQbPaQnPmMmOnRiNoOrQjMmOsP9PmMxPwMqMqPNZtPoO
钙钛矿电池行业深度研究报告
证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可20091210 3
一、 钙钛矿是第三代太阳能电池技术,发展前景广 ....................................................... 7
(一) 钙钛矿电池因其光电转换层材料得名,下游应用场景丰富............................ 7
(二) 工作原理与晶硅电池类似,材料体系灵活可设计性 ................................... 9
(三) 叠层电池光谱响应范围更宽,进一步打开转换效率的天花板...................... 11
(四) 钙钛矿电池目前正处于快速成长期,转换效率不断突破 ............................. 12
二、 钙钛矿制备工艺暂未标准化,镀膜及涂布为核心设备 ............................................. 13
(一) 钙钛矿层制备的主流工艺为狭缝涂布,蒸镀发展潜力大 ............................. 14
(二) 电荷传输层以及电极层的制备通常采用 PVD 工艺 ....................................... 16
(三) 钙钛矿电池通常需要四道激光工序,对精度要求高 ..................................... 18
(四) 封装阻隔性能要求高,可对标 OLED 封装 ..................................................... 18
三、 钙钛矿电池产业化潜力突出,大面积制备及稳定性仍需突破 ................................. 19
(一) 高生产效率和低能耗的优势奠定钙钛矿产业化基础 ..................................... 19
1 制造链条相较于晶硅显著缩短,生产效率明显提升 ....................................... 19
2 工艺温度不超过 150℃,生产过程中能耗较少 ................................................ 20
(二) 稳定性和大面积制备仍是钙钛矿电池产业化亟需解决的难题...................... 20
1 钙钛矿材料存在长期稳定性问题,目前寿命相对较短 ................................... 20
2 制备大面积钙钛矿电池存在效率损失,制造工艺要求高 ............................... 21
(三) 成本及效率有望持续突破,钙钛矿电池产业化潜力突出 ............................. 22
1 当前钙钛矿成本仍然较高,技术进步以及规模化有望助力降本 ................... 22
2 材料端有较大的降本空间,设备投资或将低于晶硅 ....................................... 23
3 转换效率提升空间大,成本有望全面摊薄 ....................................................... 24
4 钙钛矿原材料可设计性强,具有较大发展潜力 ............................................... 25
四、 钙钛矿技术逐步渗透,有望带动设备及钙钛矿组件市场规模快速增长 ................. 26
(一) 钙钛矿快速发展,带动设备及材料市场规模快速增 ................................. 26
1 钙钛矿设备市场空间测算 ................................................................................... 26
2 钙钛矿材料市场空间测算 ................................................................................... 27
(二) 随着钙钛矿迈向产业化,预计将带动市场规模高增 ..................................... 27
五、 钙钛矿叠层或将为理想路径,当前各企业以百兆瓦级中试线为主 ......................... 29
(一) 两端叠层钙钛矿电池有望成为理想技术路径 ................................................. 29
(二) 目前以百兆瓦级中试线为主,多GW 级产线正在规划推进中 ................. 30
六、 重点公司介绍 ................................................................................................................. 31
(一) 迈为股份:HJT 备龙头,前瞻布局钙钛矿/HJT 叠层设备 ......................... 31
(二) 协鑫科技:协鑫光电钙钛矿布局领先,GW 级产线有望24 年落地 ........ 32
行业研究证券研究报告太阳能2024年01月24日钙钛矿电池行业深度研究报告推荐(维持)钙钛矿产业化进程提速,奔赴星辰大海钙钛矿是第三代太阳能电池,发展前景广阔。钙钛矿电池因其光电转换层使用华创证券研究所钙钛矿结构的材料而得名,指通用化学式为ABX3的一类材料,具有轻质、柔性、弱光性高等特点。钙钛矿电池应用场景较晶硅更为广阔,可应用于光伏建证券分析师:黄麟筑一体化、车顶光伏、移动设备、联网传感器、光发电站等众多领域。转换效率方面,单结钙钛矿电池最大理论转换效率为33%,接近单结电池理论转换效邮箱:huanglin1@hcyjs.com率极限33.7%,多结电池组成的叠层电池转换效率将进一步提升。近年来钙钛执业编号:S0360522080001矿发展迅猛,转换效率快速跃升,据NREL,单结钙钛矿电池效率纪录达26.1%,证券分析师:盛炜晶硅-钙钛矿叠层电池销量纪录达33.9%。邮箱:shengwei@hcyjs.com执业编号:S0360522100003钙钛矿制备工艺暂未标准化,镀膜及涂布为核心设备。钙钛矿生产过程中涉及的设备主要有镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等四大类,其中镀膜联系人:蒋雨凯设备价值量占比最高,激光设备工艺确定性最强。以反式结构的单结钙钛矿电池为例,钙钛矿层、空穴传输层、电子传输层、电级层的主流工艺分别为狭缝邮箱:jiangyukai@hcyjs.com涂布、磁控溅射(PVD)、反应式等离子镀(RPD)、磁控溅射(PVD)。钙钛矿电池的制备过程通常需要四道激光程序,主要作用是刻蚀和清边,激光工序行业基本数据的损伤缺陷和切面平整程度会直接影响电池的寿命和转换效率,因此对精度要占比%求较高。从目前的产业实践来看,各企业的制备工艺存在差异,通常会在质量股票家数(只)380.00与经济性之间权衡,最终方案暂未标准化。总市值(亿元)11,866.531.46流通市值(亿元)9,364.081.48钙钛矿电池产业化潜力突出,大面积制备及稳定性仍需突破。(1)产业化优势。制造链条相较于晶硅显著缩短,生产效率明显提升,钙钛矿从原材料到组件成品产出仅需要45分钟左右,而晶硅组件从硅料到成品大约需要三天。另一方相对指数表现1M6M12M面,钙钛矿的制备条件温和,工艺温度不超过150℃,可有效降低生产能耗。4.9%-25.6%-45.3%(2)产业化难点。钙钛矿材料存在长期稳定性问题,目前寿命相对较短,理%6.7%-11.8%-23.7%论使用寿命约5-15年,明显低于晶硅组件的25年。另一方面,制备大面积钙绝对表现钛矿电池存在效率损失,制造工艺难度大。(3)成本及效率有望持续突破。据相对表现极电光能,百兆瓦级产线钙钛矿组件制造成本约1.5-1.6元/W,相较于晶硅组2023-01-30~2024-01-24件成本仍然较高。钙钛矿处于产业化前期,后续可通过技术进步以及规模化进1%一步降本,预计GW级规模时成本或将降至0.9元/W左右;预计10GW级规-16%23/0123/0423/0623/0823/1124/01模时或将进一步下降。-34%钙钛矿技术逐步渗透,有望带动设备及钙钛矿组件市场规模快速增长。(1)设-51%备市场空间。假设2024-2030年钙钛矿渗透率由0.2%逐步提升至15.5%,大规模量产后钙钛矿设备投资额下降至5亿元/GW左右,我们预计到2030年全球太阳能沪深300钙钛矿设备新增市场空间将达到830.6亿元,2024-2030年CAGR约80%。(2)钙钛矿组件市场空间。我们预计到2030年全球钙钛矿组件市场空间有望相关研究报告达到1816亿元,2024-2030年CAGR约108%。《光伏行业周报(20240115-20240121):EIA上修钙钛矿叠层或将为理想路径,当前各企业以百兆瓦级中试线为主。钙钛矿电池24年美国光伏装机预期,相关产业链公司有望受发展路径预计将从单层结构向四端叠层过渡,两端叠层或将成为未来理想技术益》路线。其中钙钛矿/HJT叠层具有工艺温度低、工艺路线与晶硅相容、转换效2024-01-22率高等优势,或为未来的更优解。目前,各企业以百兆瓦级中试线为主,国内《光伏行业周报(20240108-20240114):EVA粒子价格触底回升,胶膜环节盈利或将底部向上》已有协鑫光电、纤纳光电、极电光能等多条百兆瓦级的钙钛矿组件中试线建成2024-01-14投产,众能光电、光晶能源等众多企业已开启百兆瓦级中试线建设。另外,多《光伏行业周报(20240101-20240107):2023年条GW级产线正在规划推进中,预计协鑫光电、极电光能的GW级产线,有德国光伏装机维持高增,有望延续高景气》望于2024年陆续落地投产。2024-01-08投资建议:考虑到钙钛矿行业发展迅猛,市场空间广阔,已有部分上市公司前瞻布局,建议关注产业链相关公司,迈为股份、协鑫科技、捷佳伟创、京山轻机、曼恩斯特等(市值排序)。风险提示:终端需求不及预期,产能扩张不及预期,钙钛矿渗透率不及预期,市场竞争加剧,相关测算具有一定主观性等。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号未经许可,禁止转载钙钛矿电池行业深度研究报告投资主题报告亮点本篇报告从钙钛矿工艺设备、产业化潜力以及市场空间等角度详细分析了钙钛矿电池行业的基本面情况,并梳理了潜在的投资机会。(1)对钙钛矿发展历程进行了梳理;(2)结合产业情况,对目前主流的生产工艺以及设备进行了的详细介绍。(3)从产业化角度,对目前钙钛矿电池的优劣势进行了分析,并对未来可能降本增效的空间进行了测算。(4)分别对钙钛矿设备、材料、组件等市场规模进行了测算;(5)梳理了目前钙钛矿电池行业的产业化进展。投资逻辑钙钛矿理论转换效率高、应用场景广阔,或将成为下一代光伏电池技术。单结钙钛矿太阳能电池的理论转换效率达33%,明显高于晶硅的29.4%,并且可以与晶硅电池组成叠层电池,转换效率还将进一步提升。钙钛矿具有轻质、柔性、弱光性高等特点,应用场景更为广阔。产业前景来看,高生产效率和低能耗的优势奠定了钙钛矿电池的产业化基础,但目前仍面临稳定性与大面积制备等痛点,未来随着技术进步以及产能规模的不断扩张,成本及效率有望持续突破。钙钛矿已经进入产业化前期,行业发展迅猛。历经十多年的发展,单结钙钛矿电池效率由3.8%跃升至26.1%。目前,国内已有协鑫光电、纤纳光电、极电光能等多条百兆瓦级的钙钛矿组件中试线建成投产,众能光电、光晶能源等众多企业已开启百兆瓦级中试线建设,协鑫光电、极电光能等企业的GW级产线正在规划推进中,有望于2024年开始陆续落地投产。随着钙钛矿技术的逐渐渗透,有望带动设备及组件市场规模快速增长。我们预计到2030年全球钙钛矿设备新增市场空间将达到830.6亿元,2024-2030年CAGR约80%;预计到2030年全球钙钛矿组件市场空间将达到1816亿元,2024-2030年CAGR约108%,设备及钙钛矿组件的相关企业有望受益。投资建议考虑到钙钛矿行业发展迅猛,市场空间广阔,已有部分上市公司前瞻布局,建议关注产业链相关公司,迈为股份、协鑫科技、捷佳伟创、京山轻机、曼恩斯特等(市值排序)。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号未经许可,禁止转载钙钛矿电池行业深度研究报告目录一、钙钛矿是第三代太阳能电池技术,发展前景广阔.......................................................7(一)钙钛矿电池因其光电转换层材料得名,下游应用场景丰富............................7(二)工作原理与晶硅电池类似,材料体系灵活可设计性强...................................9(三)叠层电池光谱响应范围更宽,进一步打开转换效率的天花板......................11(四)钙钛矿电池目前正处于快速成长期,转换效率不断突破.............................12二、钙钛矿制备工艺暂未标准化,镀膜及涂布为核心设备.............................................13(一)钙钛矿层制备的主流工艺为狭缝涂布,蒸镀发展潜力大.............................14(二)电荷传输层以及电极层的制备通常采用PVD工艺.......................................16(三)钙钛矿电池通常需要四道激光工序,对精度要求高.....................................18(四)封装阻隔性能要求高,可对标OLED封装.....................................................18三、钙钛矿电池产业化潜力突出,大面积制备及稳定性仍需突破.................................19(一)高生产效率和低能耗的优势奠定钙钛矿产业化基础.....................................191、制造链条相较于晶硅显著缩短,生产效率明显提升.......................................192、工艺温度不超过150℃,生产过程中能耗较少................................................20(二)稳定性和大面积制备仍是钙钛矿电池产业化亟需解决的难题......................201、钙钛矿材料存在长期稳定性问题,目前寿命相对较短...................................202、制备大面积钙钛矿电池存在效率损失,制造工艺要求高...............................21(三)成本及效率有望持续突破,钙钛矿电池产业化潜力突出.............................221、当前钙钛矿成本仍然较高,技术进步以及规模化有望助力降本...................222、材料端有较大的降本空间,设备投资或将低于晶硅.......................................233、转换效率提升空间大,成本有望全面摊薄.......................................................244、钙钛矿原材料可设计性强,具有较大发展潜力...............................................25四、钙钛矿技术逐步渗透,有望带动设备及钙钛矿组件市场规模快速增长.................26(一)钙钛矿快速发展,带动设备及材料市场规模快速增长.................................261、钙钛矿设备市场空间测算...................................................................................262、钙钛矿材料市场空间测算...................................................................................27(二)随着钙钛矿迈向产业化,预计将带动市场规模高增.....................................27五、钙钛矿叠层或将为理想路径,当前各企业以百兆瓦级中试线为主.........................29(一)两端叠层钙钛矿电池有望成为理想技术路径.................................................29(二)目前以百兆瓦级中试线为主,多条GW级产线正在规划推进中.................30六、重点公司介绍.................................................................................................................31(一)迈为股份:HJT设备龙头,前瞻布局钙钛矿/HJT叠层设备.........................31(二)协鑫科技:协鑫光电钙钛矿布局领先,GW级产线有望于24年落地........32证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号3WUCXwPqNtQnMpRnOrMqPrQaQbPaQnPmMmOnRiNoOrQjMmOsP9PmMxPwMqMqPNZtPoO钙钛矿电池行业深度研究报告(三)捷佳伟创:设备布局全面,具备整线供应能力.............................................33(四)京山轻机:先行布局钙钛矿设备领域,打开新成长曲线.............................35(五)曼恩斯特:本土锂电涂布模头领军企业,已推出钙钛矿涂布整机设备......37七、风险提示.........................................................................................................................39证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号4钙钛矿电池行业深度研究报告图表目录图表1钙钛矿太阳能电池属于第三代电池技术.................................................................7图表2典型的钙钛矿材料晶格结构.....................................................................................8图表3钙钛矿电池应用场景更为广阔.................................................................................8图表4钙钛矿太阳电池的基本结构.....................................................................................9图表5钙钛矿太阳电池的工作原理.....................................................................................9图表6钙钛矿电池结构通常有正式介孔结构、正式平面结构、反式平面结构..............9图表7通过调整钙钛矿材料带隙可优化转换效率...........................................................10图表8钙钛矿太阳能电池原材料大多为基础化工材料...................................................11图表9叠层电池光谱响应范围更宽...................................................................................11图表10按堆叠和电极连接方式不同双结叠层电池通常可分为四类.............................12图表11钙钛矿太阳能电池发展迅速.................................................................................13图表12钙钛矿太阳能电池转换效率快速追赶晶硅电池.................................................13图表13钙钛矿制备工艺及所用设备暂未标准化.............................................................14图表14不同的钙钛矿薄膜制备方法及其优、缺点.........................................................14图表15钙钛矿层制备工艺示意图.....................................................................................15图表16大面积钙钛矿薄膜制备技术对比.........................................................................16图表17物理气相沉积(PVD)的主要工艺对比.............................................................17图表18钙钛矿太阳能电池制备过程中的P1-P3激光刻蚀..............................................18图表19钙钛矿电池常见的封装方式.................................................................................19图表20相较于晶硅组件钙钛矿组件生产链条显著缩短.................................................19图表21钙钛矿组件最高工艺温度不超过150℃..............................................................20图表22钙钛矿组件单瓦生产能耗约0.12KWh/W............................................................20图表23钙钛矿太阳能电池稳定性的影响因素.................................................................20图表24典型钙钛矿材料MAPbI3在光和氧气作用下降解.............................................21图表25钙钛矿电池效率随面积增加而下降的幅度更大.................................................22图表26激光划线的死区越小钙钛矿电池转换效率越高.................................................22图表27钙钛矿电池有望持续降本增效.............................................................................23图表28目前中试线钙钛矿组件成本明显高于量产晶硅组件成本.................................23图表29纤纳光电20MW及100MW产线投资额对比(万元).....................................24图表30纤纳光电100MW中试线投资中钙钛矿产线设备占比约79%..........................24图表31钙钛矿电池转换效率提升空间大.........................................................................24图表32不同钙钛矿材料对应的光电性能差异明显.........................................................25图表33预计2024年至2030年钙钛矿设备新增市场空间CAGR达80%....................26证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号5钙钛矿电池行业深度研究报告图表34钙钛矿设备企业梳理.............................................................................................26图表35钙钛矿材料市场空间有望快速增长.....................................................................27图表36大规模量产后钙钛矿光伏电站LCOE预计将低于晶硅组件.............................28图表37预计2030钙钛矿组件市场空间达1816亿元,2024-2030年CAGR约108%28图表38钙钛矿电池单层、两端与四段叠层结构.............................................................29图表39TOPCon/HJT的钙钛矿叠层技术方案对比..........................................................29图表40国内企业钙钛矿项目推进情况.............................................................................30图表41迈为股份2023Q1-3实现营收51.07亿元,同比+69.35%..................................31图表42迈为股份2023Q1-3实现归母净利润7.14亿元,同比+3.88%..........................31图表43迈为股份2023Q1-3盈利水平受费用前置影响略有下滑...................................32图表44协鑫科技2023H1实现主营收入209.46亿元,同比+38%................................33图表45协鑫科技2023H1实现归母净利润55.18亿元,同比-20%...............................33图表46协鑫科技2023H1毛利率为41.91%,同比-5.95pct............................................33图表472023Q1-3捷佳伟创实现营业收入64.05亿元,同比+50.48%...........................34图表482023Q1-3捷佳伟创实现归母净利润12.23亿元,同比+48.69%.......................34图表49近年来捷佳伟创毛利率与净利率稳中有升.........................................................34图表50京山轻机主要光伏装备产品.................................................................................35图表51京山轻机是钙钛矿设备的先行者.........................................................................36图表52京山轻机2023Q1-3实现营收49.54亿元,同比+59.40%..................................36图表53京山轻机2023Q1-3实现归母净利润2.98亿元,同比+48.4%..........................36图表54京山轻机综合毛利率与净利率整体稳定.............................................................37图表55曼恩斯特涂布产品种类丰富.................................................................................37图表56曼恩斯特2023Q1-3实现营收5.61亿元,同比+71.12%....................................38图表57曼恩斯特2023Q1-3实现归母净利润2.51亿元,同比+84.42%........................38图表58曼恩斯特盈利能力整体稳定.................................................................................38证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号6钙钛矿电池行业深度研究报告一、钙钛矿是第三代太阳能电池技术,发展前景广阔(一)钙钛矿电池因其光电转换层材料得名,下游应用场景丰富太阳能电池是一种将太阳光转换为电能的设备,可以利用光子的能量,通过光电效应产生电流。从发展过程来看,通常将太阳能电池技术分为三代:(1)第一代晶硅电池,主要以多晶硅、单晶硅电池为代表,目前技术成熟度、光电转换效率和商业化程度均相对较高。目前,晶硅电池技术在光伏市场占据主导地位,占市场份额90%以上。目前,第一代晶硅电池的实验室转换效率越来越接近其理论效率极限29.4%,提升空间有限。(2)第二代多元化合物薄膜电池,主要包括砷化镓(GaAs)、铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(GdTe)、磷化铟(InP)等类型的太阳能电池。这类电池原材料消耗低、质量更轻、活性材料灵活性高,可以满足多种不同应用需求。转换效率方面处于较高水平,单结GaAs电池可达28%-30%。但由于这类电池使用的部分活性材料具有毒性或储量稀少,大规模量产仍存在难度。(3)第三代新型电池,主要包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池等。这类电池具备原料无毒、储量丰富、成本低、工艺简单且可柔性制备等多重优点。其中单结钙钛矿太阳能电池的理论转换效率达33%,与晶硅电池组成叠层电池后,转换效率还将进一步提升,未来发展前景广阔。目前行业大多仍处于中试线阶段,部分领先企业将陆续启动GW级产线建设。图表1钙钛矿太阳能电池属于第三代电池技术资料来源:《低成本制备高效率钙钛矿太阳能电池的研究》吕凤,华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号7钙钛矿电池行业深度研究报告钙钛矿电池因其光电转换层使用钙钛矿结构的材料而得名,指通用化学式为ABX3的一类材料。在ABX3晶体中,BX6构成正八面体,BX6之间通过共用顶点X连接,构成三维骨架,A嵌入八面体间隙中使晶体结构得以稳定。其中A为大半径的一价阳离子(如甲胺阳离子MA+、甲脒阳离子FA+、铯离子Cs+等),B为小半径的二价阳离子(如亚铅离子Pb2+、亚锡离子Sn2+、亚锗离子Ge2+等),X通常为卤素阴离子(如氟离子F-,氯离子Cl-,溴离子Br-,碘离子I-等)。常见的钙钛矿材料主要有FAPbI3、MAPbI3等。图表2典型的钙钛矿材料晶格结构资料来源:李春静等《钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的研究进展》钙钛矿具有轻质、柔性、弱光性高等特点,下游应用场景广阔。(1)光伏建筑一体化(BIPV),钙钛矿可以做到自然半透,同时颜色可调,因此既可以作为发电幕墙,也可以用于发电石材。(2)车顶光伏,汽车对面积及重量相对敏感,轻质的钙钛矿组件是理想的材料之一。(3)移动设备和电子产品,钙钛矿低温即可制备,可制成柔性器件,应用于可穿戴电子产品的移动电源。(4)联网传感器,钙钛矿的弱光发电性能好,可以在室内弱光条件下为物联网传感器提供可靠稳定的电力来源,让物联网更加轻量化也更可靠。(5)大型地面电站及分布式光伏,钙钛矿理论转换效率高,且可以与晶硅电池叠层实现更高转换效率,未来在光伏电站场景具有较大发展潜力。图表3钙钛矿电池应用场景更为广阔资料来源:仁烁光学官方公众号,极电光能官方公众号,华创证券整理证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号8钙钛矿电池行业深度研究报告(二)工作原理与晶硅电池类似,材料体系灵活可设计性强钙钛矿太阳电池通常由导电基底(ITO/FTO)、电子传输层(ETL)、钙钛矿光吸收层、空穴传输层(HTL)以及金属电极组成。当太阳光入射到电池表面时,钙钛矿材料吸收太阳光,能量大于吸收层材料禁带宽度的光子被其吸收,钙钛矿材料内部的电子由基态转变为激发态,在材料内部形成光生空穴和光生电子,光生电子被电子传输层吸收传至阴极,进入外电路,而光生空穴被传输至阳极,再进入外电路与光生电子汇合,形成闭合回路产生电流。图表4钙钛矿太阳电池的基本结构图表5钙钛矿太阳电池的工作原理资料来源:张敏等《钙钛矿光伏技术的研究进展与产业化趋势》资料来源:孔文池《高质量钙钛矿薄膜的合成、加工及应用研究》常见的钙钛矿太阳能电池有正式介孔结构、正式平面结构、反式平面结构。按照电荷的传输方向钙钛矿太阳能电池可以分为n-i-p结构(正式结构)和p-i-n结构(反式结构),按照传输层的结构不同可以分为介孔结构和平面结构。正式介孔结构的电子传输层材料需要高温烧结,耗能较高的同时也在一定程度上限制了其柔性基底的选择。相较于介孔结构,平面结构具有制备工艺简单、开路电压更高等优势,更适用于柔性电池、叠层电池和大面积电池的发展。一般情况下,采用正式结构通常具有更高的转换效率,采用反式结构则表现出更优秀的长期稳定性。图表6钙钛矿电池结构通常有正式介孔结构、正式平面结构、反式平面结构资料来源:孙晓煦《电子传输层界面优化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能》,华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号9钙钛矿电池行业深度研究报告钙钛矿电池材料体系灵活,具有可设计性。每种太阳能电池的活性层材料不同,对应的带隙不同,对太阳光谱的响应范围存在差异,如晶硅的带隙约1.12eV,砷化镓(GaAs)的带隙约1.4Ev,钙钛矿材料MAPbI3的带隙约为1.55eV。钙钛矿电池吸收层中A、B、X元素的配比可以灵活调整,可对应调整钙钛矿材料的带隙,寻找与最佳带隙契合且稳定的钙钛矿材料仍然是未来研发的重点方向之一。钙钛矿材料的可设计性为优化光电转换效率、提高稳定性和适应不同应用场景提供了广泛的空间。图表7通过调整钙钛矿材料带隙可优化转换效率资料来源:索比光伏网除钙钛矿吸收层的材料可设计外,电子传输层、空穴传输层、电极层和导电层材料同样有较多选择。(1)导电层:基材一般为柔性材料、玻璃等,并通过物理或化学镀膜方法均匀的镀一层导电氧化物。如ITO导电玻璃表面镀层是氧化铟锡,FTO导电玻璃表面镀层是氟掺杂氧化锡。(2)电子传输层(ETL):常见材料有金属氧化物和有机材料,如TiO2、ZnO、SnO2、富勒烯C60及其衍生物PC61BM、苝酰亚胺(PDIs)类和萘酰亚胺类(NDIs)等。高质量的富勒烯及其衍生物薄膜可以在低温溶液中制备;苝酰亚胺类材料合成价格相对便宜;金属氧化物材料可以通过低温工艺制备,过程简单且易于大规模制备。(3)钙钛矿吸光层:基础材料为钙钛矿前驱液,由碱金属卤化物钙钛矿和有机金属卤化物钙钛矿组成。如有机金属三卤化物CH3NH3PbX3(其中X=Cl\Br\I),其中CH3NH3PbI3(铅碘甲胺)最为常见。制作金属卤化物钙钛矿所需的原材料储量丰富,成本低廉,配置前驱液的工艺相对简单,对溶液纯度以及后续加工环境没有过高的要求。(4)空穴传输层(HTL):空穴传输层材料分为三类,导电聚合物、有机小分子材料和无机半导体材料。较为经典的有机空穴传输材料为spiro-OMeTAD及其改性材料。常见的聚合物材料有PEDOT:PSS,具有高热稳定性、良好的加工性和机械柔韧性、透光率高的特性。常见的无机半导体材料有CuI、CuSCN等,无机空穴传输材料,合成简单,成本较低。(5)电极层:一般使用银、铜等金属电极,或金属氧化物等作为电极层材料。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号10钙钛矿电池行业深度研究报告图表8钙钛矿太阳能电池原材料大多为基础化工材料电池结构材料类型代表材料电极层贵金属银、铜导电玻璃ITO、FTO空穴传输层导电聚合材料PEDOT:PSS、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、共轭聚电解质(CPE)、有机材料聚合电解质等spiro-OMeTAD、TPASB、DFH、MPA-BTTI、NPB无机材料碘化亚铜(CuI)、硫氰酸亚铜(CuSCN)、氧化镍(NiOX)、铜基材料(CuX)等钙钛矿吸光层有机-无机杂化MAPbI3-PEA2Pb2I4、MAPbI3-3BBAPbI3、MAPbI3-FPEA2MA3Pb4I13、MAPbI3-PEIPbI3、全无机(FASnI3)0.6(MAPbI3)0.4CsPbBr3、CsPblxBr3-x、KPbl3等有机材料富勒烯及其衍生物、苝二酰亚胺、萘二酰亚胺、氮杂苯基分子以及n型合聚物电子传输层新型小分子材料TPE-PDI4、TDTP等无机材料二氧化钛(TiO2)、氧化铟(In2O3)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铜(ZnO)、氧化锡(SnO2)资料来源:《有机电子传输材料在反式钙钛矿太阳能电池中的研究现状》王耀武、王彬彬,《全钙钛矿叠层太阳能电池的制备及优化》鲁迪,《基于界面维度调控的高效反式钙钛矿太阳能电池》杨喆淇,华创证券整理(三)叠层电池光谱响应范围更宽,进一步打开转换效率的天花板单结钙钛矿电池最大理论转换效率为33%。钙钛矿材料带隙根据组分的不同可在一定范围内调节,理论极限效率可达33%,接近单结电池理论转换效率极限33.7%(对应理想带隙1.34eV),高于晶硅的理论极限29.4%。多结电池组成的叠层电池可以进一步提升转换效率。以双结电池为例,通常选择宽带隙的材料作为顶电池,窄带隙材料为底电池。当太阳光垂直照射在叠层器件上,宽带隙顶电池吸收能量高于带隙的高能光子,对应图表9中橙色区域的光谱范围;低于顶电池带隙的低能量光子不被吸收,透过顶电池到达底电池表面被吸收,对应图表9中红色区域的光谱范围,底电池拓宽了整个器件的光谱吸收范围。叠层电池光谱响应范围更宽,拥有更高的转换效率,双结、三结电池的理论转换效率分别可以达到45%、49%。图表9叠层电池光谱响应范围更宽资料来源:江璐冰《高效半透明钙钛矿太阳能电池的制备及其在四端叠层太阳电池中的应用》证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号11钙钛矿电池行业深度研究报告两端(2-T)集成一体以及四端(4-T)机械堆叠是目前关注度较高的两类叠层结构。双结叠层电池按连接方式可分为两端(2-T)叠层、三端(3-T)叠层和四端(4-T)叠层结构,按堆叠方式可分为集成一体结构和机械堆叠结构。其中四端(4-T)机械堆叠结构引入了两个完整的子电池,简单机械堆叠上下并联,各有两个电极,电路相互独立,整体一共四个电极;但由于器件整体功能层较多,会产生多种吸光损失。两端(2-T)集成一体结构是在电池制作时通过中间复合层或隧穿层实现叠层串联,形成一个完整的电池,整体一共两个电极,可以极大地降低非活性层的寄生吸收,提高器件的光子利用率,具有较高的效率潜力;但由于晶硅是绒面,在绒面上难以镀膜,两端叠层生产难度较大。图表10按堆叠和电极连接方式不同双结叠层电池通常可分为四类资料来源:江璐冰《高效半透明钙钛矿太阳能电池的制备及其在四端叠层太阳电池中的应用》(四)钙钛矿电池目前正处于快速成长期,转换效率不断突破第一块钙钛矿太阳能电池器件于2009年问世,历经多年发展转换效率迅速跃升。2009年,日本科学家Kojima和Miyasaka将钙钛矿这种材料应用到染料敏化太阳能电池中,实现了3.8%的光电转换效率,制备出全球第一个具有光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件。此后,钙钛矿电池迅速发展,转换效率不断突破跃升,2012年-2018年,仅六年左右时间钙钛矿电池效率提升超过10pct。目前,钙钛矿正处于快速成长期,电池效率仍不断被刷新。据NREL效率纪录,单结钙钛矿电池方面,2023年7月,美国西北大学和加拿大多伦多大学共同创造了钙钛矿电池稳态效率的认证世界纪录26.1%。叠层钙钛矿电池方面,2023年11月,隆基绿能自主研发晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%,是目前全球晶硅-钙钛矿叠层电池效率的最高纪录。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号12钙钛矿电池行业深度研究报告图表11钙钛矿太阳能电池发展迅速资料来源:前瞻产业研究院,NREL,华创证券整理图表12钙钛矿太阳能电池转换效率快速追赶晶硅电池晶硅电池-单晶硅(非聚光型)晶硅电池-异质结碲化镉钙钛矿-单结钙钛矿-叠层35%30%25%20%15%10%5%0%19751978198119841987199019931996199920022005200820112014201720202023资料来源:NREL,华创证券(截至2023年12月)二、钙钛矿制备工艺暂未标准化,镀膜及涂布为核心设备钙钛矿生产的工艺流程主要包括薄膜制备、激光刻蚀、封装等步骤。以协鑫光电的单结钙钛矿组件生产流程为例,包含导电玻璃清洗、P1激光划刻、沉积空穴传输层、沉积钙钛矿层、沉积电子传输层、P2激光划刻、沉积背电极、P3激光划刻、P4激光清边、检测分拣和封装等步骤。钙钛矿生产过程中涉及的设备主要有镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等四大类。镀膜设备包括PVD(磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积)、RPD(等离子沉积)、ALD(原子层沉积)、CVD(化学气相沉积)等;涂布设备包括狭缝涂布、刮刀涂布等;激光设备包括刻蚀、切割、清边等。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号13钙钛矿电池行业深度研究报告其中镀膜设备主要用于制备空穴传输层、电子传输层、背电极;涂布设备主要用于制备钙钛矿吸收层;激光设备主要用于激光划线,阻断导通,以形成电池的串联结构。图表13钙钛矿制备工艺及所用设备暂未标准化资料来源:全球光伏转引协鑫光电,立鼎产业研究院,华创证券整理(注:以反式结构为例,其中深蓝色为目前主流工艺)(一)钙钛矿层制备的主流工艺为狭缝涂布,蒸镀发展潜力大钙钛矿电池最重要的部分是钙钛矿吸收层,其成膜质量直接决定了钙钛矿电池的性能。目前,钙钛矿层制备方法主要包括一步溶液沉积法(湿法)、两步溶液沉积法(湿法)、气相溶液辅助沉积(干湿法结合)和双源气相沉积(干法)等。干法与湿法工艺各有优劣势,从目前的产业实践来看,湿法工艺的经济性更好,干法工艺可以获得质量更高的钙钛矿层,各企业在质量与经济性之间权衡,最终方案暂未定型。图表14不同的钙钛矿薄膜制备方法及其优、缺点制备方法具体操作优点缺点一步溶液沉积法首先将卤化物与金属卤化物或氯化铅(PbCl2)混合,将混合后的溶操作简单、成本钙钛矿薄膜的结晶度较难控液溶解在有机溶剂中,通过加热搅拌加速溶液溶解,形成前驱低廉制,且难以大规模生产体;然后将前驱体滴在准备好的衬底上,使用匀胶机提高衬底的旋涂速度至某一定值,维持一定的时间进行溶剂蒸发,并通过退火工艺除去剩余的有机溶剂,达到钙钛矿结晶的目的两步溶液沉积法按照一定的转速将溶有卤化铅的有机溶液旋涂在带有电子传输层溶液不易偏析,转化过程属于不同材料之间的导电玻璃基底上;为进一步促进卤化铅薄膜结晶,对旋涂完毕成膜相比一步法的异相反应,容易造成转化的卤化铅薄膜进行加热处理,然后将溶解有有机铵卤化物的溶液质量提高时间过长、薄膜内部卤化铅旋涂在卤化铅薄膜上无法完全转化等问题通过旋涂方法把PbI2沉积到基底上,然后将基底转入到氮气环境薄膜无针孔、晶接近基片的PbI2可能反应不完全,影响串联性能气相溶液辅助沉积中,且在150℃的温度下将MAI粉末气化使得与PbI2反应,退火粒尺寸可达到微2h之后,最终形成MAPbI3多晶薄膜米双源气相沉积将有机胺卤化物及卤化铅分别放在坩埚中,带有电子传输层的导薄膜的形貌和成需要高真空环境,设备成本电玻璃基底放在压强低于10-4Pa的蒸发室内,通过调控沉积时间、电流等工艺参数来控制薄膜的形貌及成分均匀性分均匀高,工艺较复杂资料来源:张敏等《钙钛矿光伏技术的研究进展与产业化趋势》,孔文池《高质量钙钛矿薄膜的合成、加工及应用研究》,华创证券整理证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号14钙钛矿电池行业深度研究报告图表15钙钛矿层制备工艺示意图资料来源:张林星《一步溶液法制备有机金属卤化物钙钛矿薄膜的研究进展》两步溶液沉积法性价比更高,从设备工艺来看,狭缝涂布是目前产业主流。溶液法制备钙钛矿薄膜操作简单,可以实现较好的涂布成膜效果,应用前景广阔;其中两步法相较于一步法制备的钙钛矿层在表面形貌和平整度方面均有改善,性价比更高。按设备工艺分类,主要有刮刀涂布、狭缝涂布、丝网印刷、喷涂、喷墨打印法等。(1)刮刀涂布:刮刀涂布法是利用刮刀将钙钛矿前驱体溶液分散到基底上,所制备钙钛矿薄膜的厚度由前驱体溶液浓度、刮板与基底缝隙宽度和刮涂的速度决定。(2)狭缝涂布:可以通过控制系统进行狭缝宽度、移动速度和输液速度的调整,对薄膜质量进行更精细化调控,涂布头在制备过程中与基底无直接接触,可以避免由于基底平整度不好而导致直接刮蹭。此外,狭缝涂布法可以将溶液密封在储液罐中,提高溶液利用率的同时,也能保证溶液浓度的统一和减少对操作人员的影响。(3)丝网印刷:丝网印刷法是通过丝网的数目和厚度调整制备薄膜的厚度,对丝网制备要求较高。(4)喷涂及喷墨打印: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。喷涂法中常用的喷头有高压气喷头和超声喷头等。与喷涂法不同,喷墨打印法利用喷头内部压电材料形变将溶液挤出,按照预设程序进行相对运动,可以按要求制备不同图案,避免了制版的过程,提高了钙钛矿原料的利用率。真空蒸镀成膜质量高,更适用于叠层电池,未来发展潜力大。也有部分厂商采用蒸镀的方式制作钙钛矿层,由于工艺较为复杂,目前设备较为昂贵,材料利用率相较溶液法更低。但蒸镀法制备的钙钛矿层表面覆盖率高,成膜质量更好,更适用于叠层电池。随着蒸镀工艺的成熟以及降本的持续推进,一步共蒸技术有望成为未来主流。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号15钙钛矿电池行业深度研究报告图表16大面积钙钛矿薄膜制备技术对比资料来源:金胜利等《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势》,华创证券整理(二)电荷传输层以及电极层的制备通常采用PVD工艺PVD(物理气相沉积)是电荷传输层以及电极层的制备的主流工艺。PVD主要是指在真空条件下,采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子,或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术,物理气相沉积是主要的表面处理技术之一。PVD镀膜技术按制程工艺主要分为三类,真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。(1)蒸镀是较早开发的并应用的PVD技术,成熟度较高。蒸镀主要是指在真空室内通过加热靶材,并使其蒸发形成蒸汽流,而镀件的表面温度较低,靶材在镀件表面凝固形成薄膜。在原理和工艺上都相对简单。但由于靶材对镀件几乎没有冲击,薄膜附着力较差,一般适用于低熔点的材料镀膜。(2)溅射制备的薄膜附着力较强,其中磁控溅射应用最为广泛。溅射指真空环境下,利用高能粒子轰击靶材,使靶材表面的原子获得能量而逃逸的过程。被溅射的靶材沉积到基材表面称为溅射镀膜,其中磁控溅射的应用最为广泛。相比于蒸镀,磁控溅射具有材料覆盖彻底、附着力强等优点,但磁控溅射靶材利用率相对较低,离子能量较高可能会对基层造成损伤。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号16钙钛矿电池行业深度研究报告(3)离子镀的成膜质量高、对基底的损伤较小。离子镀指在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离,并在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下,将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。其中反应式等离子镀(RPD)可用于钙钛矿电子传输层和金属氧化物电极层的制备。RPD工艺过程更为温和,降低了对衬底轰击造成的损伤,但其生产效率和靶材利用率较低,限制了RPD大规模普及。且RPD设备核心部件依赖进口,且专利受日本住友限制,国内仅捷佳伟创获授权可以生产相关RPD设备。图表17物理气相沉积(PVD)的主要工艺对比方法优点缺点示意图真空蒸镀工艺简便,纯度高,通过掩蒸镀化合物时由于热分解现象难以膜易于形成所需要的图形控制组分比,低蒸气压物质难以成膜溅射镀膜附着性能好,易于保持化合需要溅射靶,靶材需要精制,而且物、合金的组分比利用率低,不便于采用掩膜沉积离子镀附着性能好,化合物、合装置及操作均较复杂,不便于采用金、非金属均可成膜掩膜沉积资料来源:PVD镀膜公众号,华创证券根据所使用的材料不同,空穴传输层、电子传输层、透明导电层、金属电极存在多种不同工艺路径,一般使用PVD或RPD镀膜设备。(1)空穴传输层:目前主流使用磁控溅射PVD工艺制备,也有部分厂商选择蒸镀或涂布工艺。(2)电子传输层:目前主流使用反应式等离子镀RPD工艺制备,其本质也是PVD的一种,也有部分厂商选择蒸镀或ALD工艺。一般不使用磁控溅射PVD的主要原因是,目前产业化的钙钛矿电池以p-i-n反式结构为主,高能粒子轰击时可能会对下面的钙钛矿层造成损伤。(3)透明导电层(顶电极):目前主流采用磁控溅射PVD工艺制备,也有部分厂商使用CVD制备,将ITO或FTO沉积在玻璃衬底上,进而形成导电玻璃。目前一般使用ITO(氧化铟锡),FTO(氟掺杂氧化锡)导电性稍差,但经济性更高。(4)金属电极(背电极):目前主流使用磁控溅射或蒸镀等PVD工艺制备,工艺相对比较成熟。产业化生产一般使用TCO材料,实验室为了提高电池转换效率,一般使用金、银等贵金属。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号17钙钛矿电池行业深度研究报告(三)钙钛矿电池通常需要四道激光工序,对精度要求高激光工序涉及整个钙钛矿电池的制备过程,主要用于刻蚀和清边。在钙钛矿电池各层薄膜的制备工序之间,通常需要穿插刻蚀划线工序,以形成电池的串联结构。划线可以通过化学腐蚀法、光刻掩膜法、机械划线法和激光划线法等实现。激光划线由于可以产生更细的线槽,更小的损伤,已逐渐取代其它的方法成为目前主要的划线手段。激光工序的精度会直接影响各层薄膜的损伤缺陷和切面平整程度,进而影响电池的寿命和转换效率,因此高精度的激光设备在钙钛矿电池生产过程中不可或缺。刻蚀可以阻断导通,并形成单独的模块,以实现钙钛矿电池的分片;清边主要实现电池边缘的绝缘处理。在P1-P3的刻蚀环节,激光主要起到切割作用,可以使材料表面快速加热到汽化形成槽线,阻断电路导通,以实现电池分片串联。P4将边缘清理干净后便于后续的封装工序(1)P1激光刻蚀:该工序在透明导电电极TCO沉积后,主要实现TCO层的刻蚀,同时不伤及透明玻璃,形成相互独立的TCO衬底。(2)P2激光刻蚀:依次制作电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层之后,用激光刻蚀上述三层,暴露出TCO层,形成一道线槽。下一步进行金属电极沉积时,金属会填满这道线槽,从而实现子电池之间的正负极相互连接。(3)P3激光刻蚀:该工序在金属电极沉积后,划开金属电极/空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层,而不伤及TCO层,从而实现相邻电池的分离。该工序对激光划线的精细控制能力要求较高。(4)P4激光清边:利用激光清除电池边缘的沉积膜,对边缘区域做绝缘处理。图表18钙钛矿太阳能电池制备过程中的P1-P3激光刻蚀资料来源:纳飞晓峰公众号(四)封装阻隔性能要求高,可对标OLED封装钙钛矿电池对水汽高度敏感,阻隔性能要求接近OLED显示封装。晶硅电池对水汽透过率要求在10-1g/(m2·d)水平,而钙钛矿则要求接近10-5g/(m2·d),钙钛矿电池封装的阻隔性能要求高出晶硅电池几个量级,接近柔性OLED显示的封装要求。常见的钙钛矿组件封装方式一般分为间隙封装结构和无间隙封装结构。(1)间隙封装结构:采用覆盖层(例如玻璃、聚合物板)和边缘密封,以避免氧气和水分从侧面渗透。覆盖层和PSC之间没有封装胶可以大大减少偶然的降解。为了进一步增强PSC对潮湿的长证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号18钙钛矿电池行业深度研究报告期稳定性,可以在边缘放置干燥剂,以吸收可能渗透到装置中的水蒸气。(2)无间隙封装结构:封装胶始终粘在光伏器件上,光伏器件与封装材料之间没有间隙,以抑制钙钛矿组件的挥发,保护效果更好,但对封装材料的透光性能要求高。无间隙封装可分为单层封装和多层封装两种类型,与多层封装相比,单层封装在制造和与太阳能电池集成方面更为简单。图表19钙钛矿电池常见的封装方式资料来源:Qian-QianChu,etal.‘Encapsulation:Thepathtocommercializationofstableperovskitesolarcells’三、钙钛矿电池产业化潜力突出,大面积制备及稳定性仍需突破(一)高生产效率和低能耗的优势奠定钙钛矿产业化基础1、制造链条相较于晶硅显著缩短,生产效率明显提升钙钛矿组件在单一工厂即可实现生产,相较于晶硅生产链条显著缩短。晶硅电池生产通常需要经过硅料、硅片、电池、组件等多个工厂,若不考虑不同工厂间的运输过程,从硅料到组件完工需要约3天时间。相较于晶硅组件,钙钛矿组件的生产流程大幅缩短,玻璃、胶膜、靶材和化工原料等原材料通过单一工厂流水线即可完成生产制造,组件成型只需要约45分钟时间。图表20相较于晶硅组件钙钛矿组件生产链条显著缩短资料来源:阿尔法工厂,MichaelWong-Stringer,etal.‘High-PerformanceMultilayerEncapsulationforPerovskitePhotovoltaics’,华创证券整理证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号19钙钛矿电池行业深度研究报告2、工艺温度不超过150℃,生产过程中能耗较少钙钛矿制备条件温和,可有效降低生产能耗。通常情况下,钙钛矿组件的各功能层可通过温和条件制备,通过涂布、物理气相沉积等工艺即可实现成膜,整个生产过程温度不超过150℃,而晶硅材料制备时,拉晶的工艺温度1700℃极大降低了生产能耗。据协鑫光电,制造1瓦单晶组件的能耗大约为1.52KWh,而每瓦钙钛矿组件的生产能耗仅为0.12KWh,单瓦能耗仅占晶硅的1/10。图表21钙钛矿组件最高工艺温度不超过150℃图表22钙钛矿组件单瓦生产能耗约0.12KWh/W最高工艺温度(℃)单瓦生产能耗(KWh/W)1.6180016001.4140012001.210001.08006000.84002000.600.40.2晶硅钙钛矿0.0钙钛矿晶硅资料来源:能镜公众号,协鑫光电,华创证券资料来源:能镜公众号,协鑫光电,华创证券(二)稳定性和大面积制备仍是钙钛矿电池产业化亟需解决的难题1、钙钛矿材料存在长期稳定性问题,目前寿命相对较短长期稳定一直是钙钛矿电池面临的主要问题,导致其理论寿命明显低于晶硅。稳定性表现在材料、器件和组件等环节,任何一个环节材料性能失效都会导致产品性能衰减。目前,钙钛矿电池的理论使用寿命约5-15年,明显低于晶硅组件的25年。图表23钙钛矿太阳能电池稳定性的影响因素资料来源:金胜利等《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势》证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号20钙钛矿电池行业深度研究报告钙钛矿材料稳定性较差,易发生分解。钙钛矿材料常使用在潮湿、高温、光照紫外线等因素的环境下,在此类环境中,材料稳定性较差,容易发生分解,导致材料内部结构发生变化,最终使钙钛矿太阳电池的光电转换效率不断下降。以常见的钙钛矿材料碘化铅甲胺为例(MAPbI3),MAPbI3在光和氧气作用下降解,氧化过程中产生的水与内部MAPbI3水合,导致钙钛矿材料降解,进而使得钙钛矿材料的晶体结构发生变化。图表24典型钙钛矿材料MAPbI3在光和氧气作用下降解资料来源:张敏等《钙钛矿光伏技术的研究进展与产业化趋势》钙钛矿太阳能电池中,除了钙钛矿活性层之外,传输层和电极也是影响器件性能的关键因素。(1)电子传输层:正向结构钙钛矿太阳能电池中通常选择氧化钛、氧化锌和一些掺杂金属氧化物作为电子传输材料,在光照情况下氧化钛、氧化锌会产生光生空穴并催化分解钙钛矿材料。(2)空穴传输层:其材料对碘离子比较敏感,钙钛矿材料分解产生的碘离子会扩散进空穴传输材料中,降低其电荷传输性能。(3)电极材料:电极中的金属原子可以通过扩散作用进入到钙钛矿层中,使钙钛矿材料发生分解,而且光伏效应所形成的内建电场会加剧原子的扩散。同时,钙钛矿材料中的卤素离子也会扩散到金属电极,并造成电极材料的腐蚀,从而造成器件性能的衰减。2、制备大面积钙钛矿电池存在效率损失,制造工艺要求高商业化尺寸的钙钛矿电池转换效率明显低于实验室小尺寸钙钛矿电池。据NREL,钙钛矿电池的实验室效率纪录均由较小尺寸电池(小于1cm2)创造,目前单结钙钛矿太阳能电池转换效率记录26.1%,实现于0.05cm2的尺寸。从商业化尺寸单结钙钛矿组件效率来看,协鑫光电1m×2m钙钛矿组件转化效率达到18.04%,极电光能1.2mx0.6m钙钛矿组件转化效率达到18.2%。相比其他类型的光伏电池,随着电池面积增大,钙钛矿电池转换效率下滑幅度更明显。由于钙钛矿材料的结晶时间很短,通常情况下工艺窗口期仅几秒钟,而制备大面积钙钛矿电池需要更长的涂布时间,结晶的均匀程度将难以控制。结晶过程中,若出现一个坏点都将影响整块电池的转换效率。因此钙钛矿层的涂布过程,对生产设备和工艺的稳定性提出了较高的要求。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号21钙钛矿电池行业深度研究报告图表25钙钛矿电池效率随面积增加而下降的幅度更大资料来源:杨志春等《大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展》激光设备的精度也会直接影响大面积钙钛矿组件的转换效率。激光划线可以将钙钛矿电池分割成一个个相互串联的子电池,每节子电池中都各有一条P1线、P2线和P3线。P1线最外侧到P3线最外侧的区域不能发电,通常称为死区。激光划线死区越小,钙钛矿电池转换效率越高,因此提高激光设备的精度并减小死区面积占比,也是钙钛矿电池产业化进程中亟需解决的问题之一。图表26激光划线的死区越小钙钛矿电池转换效率越高资料来源:钙钛光电公众号,华创证券(三)成本及效率有望持续突破,钙钛矿电池产业化潜力突出1、当前钙钛矿成本仍然较高,技术进步以及规模化有望助力降本百兆瓦级产线钙钛矿组件制造成本约1.5-1.6元/W,相较于晶硅组件成本仍然较高。据Solarzoom测算,以2024年1月初的价格水平,硅料6万元/吨左右时,晶硅主产业链一体化的情况下,PERC组件单瓦成本约0.8元/W左右。据极电光能,百兆瓦级钙钛矿中试线阶段成本大约在1.5-1.6元/W之间;预计GW级规模时成本或将降至0.9元/W左右;预计10GW级规模时或将降至0.6元/W左右。钙钛矿处于产业化前期,后续可通过技术进步以及规模化进一步降本。一是通过技术研发提升电池的效率、尺寸等,可以减少成本分摊;二是规模化可以降低TCO玻璃等材料成本,目前TCO玻璃盈利水平较高;三是规模化以后,设备投资或将在现有基础上大幅降低。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号22钙钛矿电池行业深度研究报告图表27钙钛矿电池有望持续降本增效转换效率(右轴)1.60成本(元/W,左轴)26.0%24.0%1.4022.0%20.0%1.2018.0%16.0%1.0014.0%12.0%0.8010.0%0.600.400.202024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2023资料来源:极电光能公众号,每日经济新闻,华创证券2、材料端有较大的降本空间,设备投资或将低于晶硅(1)TCO玻璃等材料成本占比较高,是降本关键之一以百兆瓦级钙钛矿产线成本构成为例,TCO玻璃成本占比达28%左右。假设良率为85%,组件效率为18%时,测算钙钛矿组件成本约1.57元/W左右,随着量产规模的不断提升,预计未来有较大下降空间。其中由于钙钛矿吸收层材料价格低且用量少,占组件成本的比例约6%左右;而单项成本占比最高的项目为TCO玻璃,占比约25%左右。随着国内企业布局加速,TCO玻璃有望进一步降本。TCO玻璃承担着载体、导电和透光等功能,对导电性能以及透光率等指标均有较高要求,整体售价较高。按目前3.2mmTCO玻璃价格60元/平左右测算,TCO玻璃在钙钛矿组件中的成本约0.39元/W;若价格将至45元/平,成本对应可降低至0.29元/W;若进一步降至30元/平,成本对应可降至0.20元/W左右。图表28目前中试线钙钛矿组件成本明显高于量产晶硅组件成本(元/W)TCO玻璃(透明电极)ETL材料(电子传输层)钙钛矿材料HTL材料(空穴传输层)金属电极封装胶膜及丁基胶其他材料能源动力折旧人工晶硅组件成本1.801.601.401.201.000.800.600.400.200.00钙钛矿组件成本资料来源:PavelČulík,etal.‘DesignandCostAnalysisof100MWPerovskiteSolarPanelManufacturingProcessinDifferentLocations’,极电光能公众号,华经情报网,Solarzoom,华创证券测算(注:测算基于钙钛矿层材料[(FAPbI3)0.87(MAPbBr3)0.13]0.92(CsPbI3)0.08,HTL材料Spiro-OMeTAD)证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号23钙钛矿电池行业深度研究报告(2)GW级设备投资有望低于晶硅,进一步降低制造成本产线规模若进一步扩大至GW级,预计钙钛矿组件单位产能投资将低于晶硅组件。由于目前产业化条件仍不成熟,设备需求以定制化为主,钙钛矿不同产线规模的投资成本差异较大,以纤纳光电20MW产线为例,产线投资额为5050万元;其100MW中试线投资额为1.21亿元,产能扩大至5倍,但投资额仅增长2.4倍左右,若产线规模进一步扩大,单GW投资额有望进一步摊薄下降。据协鑫光电预计,成熟状态下钙钛矿电池组件单GW投资约5亿元左右;而晶硅电池组件方面,硅料、硅片、电池、组件等环节单GW投资约10亿元,大约是钙钛矿的两倍。设备投资下降有望进一步降低制造成本。按当前设备投资12-13亿/GW、折旧年限8-10年测算,对应钙钛矿单瓦折旧成本约0.13元/W左右;若大规模量产后单GW投资额降至5亿元左右,对应钙钛矿单瓦折旧成本约0.05元/W,成本较目前中试线可降低0.07-0.08元/W。图表29纤纳光电20MW及100MW产线投资额对比图表30纤纳光电100MW中试线投资中钙钛矿产线(万元)设备占比约79%钙钛矿产线设备合成系统封装系统基建140005%4%钙钛矿产线设备1200012%基建10000封装系统79%合成系统80006000400020000100MW产线20MW产线资料来源:德沪涂膜设备公众号,华创证券资料来源:德沪涂膜设备公众号,华创证券3、转换效率提升空间大,成本有望全面摊薄钙钛矿可以与晶硅电池形成叠层电池,转换效率提升空间大。近年来,钙钛矿电池快速发展,转换效率不断实现突破跃升。从商用尺寸的钙钛矿电池组件来看,2023年底,协鑫光电和极电光能先后宣布商用尺寸钙钛矿组件效率分别达到18.04%/18.2%,协鑫光电369mm×555mm叠层组件效率达26.34%。据极电光能分析,效率突破18%也意味着钙钛矿组件的商业化更近了一步,由于钙钛矿组件温度系数低、弱光发电能力强,若效率达到18%,测算其实际发电量已经可以比肩传统晶硅组件。图表31钙钛矿电池转换效率提升空间大电池类型商用大尺寸电池/组件效率实验室电池效率理论电池效率效率面积效率面积晶硅电池26.50%182mm182mm26.81%274.4cm^229.4%单结钙钛矿22.07%30cm40cm26.10%0.05cm^233%钙钛矿叠层26.34%36.9cm55.5cm33.90%1cm^245%+资料来源:NREL,昆山协鑫光电,钙钛矿材料和器件,光伏荟,华创证券整理(注:26.34%为大面积钙钛矿叠层组件的转换效率)证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号24钙钛矿电池行业深度研究报告效率提升可摊薄材料、能耗、折旧等成本,全面带动钙钛矿组件成本的下降。中试线100MW规模下,假设良率85%,测算组件效率由18%提升至20%时,对应组件成本可由1.57元/W左右下降至1.4元/左右;测算组件效率由18%提升至30%时,对应组件成本可降至0.9元/W左右。4、钙钛矿原材料可设计性强,具有较大发展潜力钙钛矿能够通过调整材料配方调整实现带隙连续可调,光电性能优化空间大。钙钛矿是一类可以人为设计的晶体材料,原材料的选择和配方比较灵活,可以通过不断改进设计以提升电池性能。而晶硅材料单一,无法改变结构,要通过不断提纯实现更好的光电性能。纯度方面,晶硅类太阳能电池对硅料纯度要求需达99.9999%,而钙钛矿材料对杂质不敏感,纯度在90%左右的钙钛矿材料即可制成转换效率在20%以上的太阳能电池,95%纯度的钙钛矿即可满足生产使用需求。随着钙钛矿在稳定性、生产良率和光电性能等方面持续突破,其应用场景较晶硅电池也更为丰富,钙钛矿光伏技术发展前景广阔。图表32不同钙钛矿材料对应的光电性能差异明显器件结构沉积方法面积/c𝒎𝟐短路电流开路电压填充因子转换效率密度/c𝒎𝟐/V/%刮刀涂布33ap19.518.20.7215.3ITO/PTAA/MAPbI3/C60/BCP/Cu57.2ap20.317.10.6914.6FTO/c-TiO2/MAPbI3/spiro-OMeTAD/Ag刮刀涂布11.1ap20.84.40.6213.3FTO/c-TiO2/mp-TiO2/MAPbI3/P3HT/Au刮刀涂布100ap7.59.60.544.3ITO/PTAA/MAPbI3/C60/BCP/Cu刮刀涂布63.7ap1.1718.90.7616.85MgF2/WillowGlass/ITO/PTAA/MAPbI3/C60/BCP/Cu刮刀涂布42.9ap19.6613.070.7315.66PET/ITO/ZnO/MAPbI3/P3HT/Ag狭缝涂布40ap1.352.750.250.93FTO/ZnO/MAPbI3/Carbon狭缝涂布17.6ap3.256.140.5310.6狭缝涂布151.9ap17.321.20.6811.1ITO/c-TiO2/MAPbI(3-x)Clx/spiro-OMeTAD/Au142ac1920.80.7111.8FTO/c-TiO2/MAPbI(3-x)Clx/PTAA/Au喷涂40ac2.110.50.7015.5FTO/c-TiO2/mp-TiO2/MAPbI3/spiro-OMeTAD/Au凹版涂布36.1ap28.360.7612.1FTO/SnO2/C60/Cs0.1FA0.9PbI3/spiro-OMeTAD/AuHCVD91.8da1.2813.550.609.34FTO/TiO2/Cs0.07FA0.93PbI3/spiro-OMeTAD/AuHCVD12ac3.675.840.6814.6FTO/TiO2/FAPb(I0.85Br0.15)/spiro-OMeTAD/AuHCVD12ac3.556.290.6614.712ac2.975.640.549.0FTO/TiO2/FAPbI3/spiro-OMeTAD/AuHCVD15.4ac2.534.620.495.8FTO/c-TiO2/m-TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/AuLPHCVD8.4ac3.432.930.626.22FTO/SnO2/CsxFA(1-x)PbI(3-y)Bry/spiro-OMeTAD/AuCVD41.25ac2.259.180.5312.24资料来源:杨志春等《大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展》,华创证券(FTO—氟掺杂氧化锡;ITO—氧化铟锡;SnO2—二氧化锡;PET—聚对苯二甲酸乙二醇酯;c-TiO2—复合材料)证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号25钙钛矿电池行业深度研究报告四、钙钛矿技术逐步渗透,有望带动设备及钙钛矿组件市场规模快速增长(一)钙钛矿快速发展,带动设备及材料市场规模快速增长1、钙钛矿设备市场空间测算我们预计到2030年全球钙钛矿设备新增市场空间将达到830.6亿元,2024-2030年CAGR约80%,关键假设如下。(1)预计2023-2025年全球新增光伏装机分别为370/440/519GW,假设2025-2030年全球新增光伏装机CAGR为13%,容配比为1.25;(2)假设钙钛矿组件产能利用率为75%左右,当年新增钙钛矿组件产能利用率为20%;(3)假设2024-2030年钙钛矿渗透率逐步由0.2%提升至15.5%;(4)据协鑫光电预计,假设大规模量产后钙钛矿设备投资额将下降至5亿元/GW左右。图表33预计2024年至2030年钙钛矿设备新增市场空间CAGR达80%项目单位202220232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E全球光伏新增装机GW240370440519602693790884973YoY54%19%18%16%15%14%12%10%容配比1.251.251.251.251.251.251.251.251.25组件需求30046355064975386698711051216钙钛矿组件产能GW0.41.13.69.021.649.7109.3207.7373.8YoY200%222%152%140%130%120%90%80%钙钛矿组件产量GW0.10.41.33.89.321.849.2101.6189.0钙钛矿渗透率0.0%0.1%0.2%0.6%1.2%2.5%5.0%9.2%15.5%单GW设备投资亿元13121097.565.55.55钙钛矿设备新增市场空间亿元8.924.648.994.5168.5327.9541.0830.6YoY177%99%93%78%95%65%54%资料来源:协鑫光电,德沪涂膜设备,艾邦光伏网,全球光伏转引曼恩斯特,华创证券测算(注:后续产能为估计值,钙钛矿渗透率不及预期或导致市场空间测算存在误差)图表34钙钛矿设备企业梳理设备类型设备供应企业PVD镀膜京山轻机、宏大真空、德国宝莱、红太阳、众能光电、四盛科技、钧石能源、捷佳伟创、迈为股份镀膜设备RPD镀膜捷佳伟创、韩国SNTEK、日本住友ALD镀膜理想晶延、嘉兴科民、微导纳米、原速科技、众能光电蒸镀设备欣奕华、普诺逊、奥莱德、晟成光伏、捷佳伟创涂布设备德沪涂膜、日本东丽、曼恩斯特、大正微纳、众能光电、迪塔镁克激光设备大族激光、德龙激光、杰普特、乐成智能、乐普科、元禄光电、光导精密、帝尔激光、迈为股份、迈科芯纳、众能光电封装设备弗斯迈、众能光电、晟成光伏资料来源:中国国际科技促进会钙钛矿产业分会(CPPIA),华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号26钙钛矿电池行业深度研究报告2、钙钛矿材料市场空间测算钙钛矿行业高速发展,有望带动钙钛矿材料市场规模快速增长。我们预计到2030年,钙钛矿层材料市场空间有望达到55.5亿元,2024-2030年CAGR约94%;钙钛矿所用的玻璃市场空间有望达到303.7亿元,2024-2030年CAGR约98%,其TCO/背板玻璃市场空间分别为202/101亿元;钙钛矿封装材料市场空间有望达到162.0亿元,2024-2030年CAGR约109%;钙钛矿靶材(ETL和HTL)市场空间有望达到157.7亿元,2024-2030年CAGR约104%;关键假设如下。(1)钙钛矿组件效率由2023年的18%,逐步提升至远期2030年的28%;(2)钙钛矿组件良率由2023年的85%,逐步提升至远期2030年的98%;(3)假设钙钛矿层材料成本逐年下降约5%;(4)假设TCO玻璃由成本较低的FTO逐渐取代ITO,2030年远期价格降至30元/平;图表35钙钛矿材料市场空间有望快速增长项目单位202220232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E3.69.021.649.7109.3207.7373.8钙钛矿组件产能GW0.41.1钙钛矿组件产量GW0.10.41.33.89.321.849.2101.6189.0YoY475%211%184%146%135%125%107%86%1)钙钛矿层市场空间亿元0.10.41.12.65.511.020.836.255.5YoY441%179%149%109%100%90%74%53%2)玻璃市场空间亿元0.42.05.111.521.642.891.1166.3303.7YoY373%157%125%89%98%113%83%83%①TCO玻璃亿元0.31.54.08.615.529.463.8110.9202.5②背板玻璃亿元0.10.41.12.96.213.427.355.4101.23)封装材料市场空间亿元0.20.71.95.011.222.749.288.7162.0YoY353%162%158%126%102%117%80%83%①POE胶膜亿元0.10.40.92.45.410.923.744.481.0②丁基胶亿元0.10.41.02.65.811.725.544.481.04)靶材市场空间亿元0.10.72.25.812.726.853.497.8157.7YoY441%194%163%120%111%100%83%61%资料来源:协鑫光电,德沪涂膜设备,艾邦光伏网,全球光伏转引曼恩斯特,华创证券测算(注:后续价格成本为估计值,钙钛矿渗透率不及预期或导致市场空间测算存在误差)(二)随着钙钛矿迈向产业化,预计将带动市场规模高增基于以下假设,我们对TOPCon组件电站和不同量产阶段钙钛矿组件电站LCOE进行测算。(1)钙钛矿组件100MW级产线量产阶段。钙钛矿发展前期,100MW中试线量产组件的效率约18%,假设组件寿命可达12年;由于钙钛矿组件温度系数低、弱光发电能力强,假设钙钛矿组件实际发电小时数高于晶硅组件10%;单GW投资约12亿元/GW。(2)钙钛矿组件GW级产线量产阶段。假设转换效率达20%,TCO玻璃降至40元/平,证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号27钙钛矿电池行业深度研究报告测算钙钛矿组件成本约1.2元/W;假设毛利率10%,组件售价约1.32元/W(不含税);假设钙钛矿组件实际发电小时数高于晶硅组件15%;单GW投资约9亿元/GW;假设组件寿命15年,测算钙钛矿组件电站LCOE约0.28元/W,已基本接近晶硅组件电站。(3)钙钛矿组件进入大规模量产阶段。假设转换效率提升至25%左右,TCO玻璃降至30元/平,测算钙钛矿组件成本0.8元/W,假设毛利率15%,对应组件价格0.99元/W(不含税);假设钙钛矿组件实际发电小时数高于晶硅组件20%;单GW投资约5亿元/GW假设组件寿命20年,对应钙钛矿光伏电站LCOE约0.25元/W,届时预计将低于晶硅组件电站LCOE。图表36大规模量产后钙钛矿光伏电站LCOE预计将低于晶硅组件组件类型晶硅组件钙钛矿组件生产规模量产规模100MW级1GW级量产规模25%组件效率23%18%20%95%5生产良率98%85%90%0.815%单GW投资(亿元)101290.991320组件生产成本(元/W)0.81.61.2200.25毛利率假设15%5%10%不含税价格(元/W)0.941.651.32发电小时数(h)110012101265使用年限(年)251215LCOE(元/W)0.260.330.28资料来源:协鑫光电、极电光能、华创证券测算随着钙钛矿加速迈向产业化,预计将带动市场规模快速增长。我们预计到2030年全球钙钛矿组件市场空间将达到1816亿元,2024-2030年CAGR约108%。图表37预计2030钙钛矿组件市场空间达1816亿元,2024-2030年CAGR约108%项目单位202220232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E109.3207.7373.8钙钛矿组件产能GW0.41.13.69.021.649.749.2101.6189.0钙钛矿组件产量GW0.10.41.33.89.321.8YoY475%211%184%146%135%125%107%86%钙钛矿组件含税价格元/W1.91.91.71.51.31.11.11.11.0钙钛矿组件市场空间亿元1.47.922.256.2117.7249.3552.81085.41816.1YoY475%180%153%109%112%122%96%67%资料来源:协鑫光电、极电光能、华创证券测算(注:产能及价格为估计值,若产能释放不及预期或降本幅度不及预期,市场空间测算或存在偏差)证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号28钙钛矿电池行业深度研究报告五、钙钛矿叠层或将为理想路径,当前各企业以百兆瓦级中试线为主(一)两端叠层钙钛矿电池有望成为理想技术路径钙钛矿电池发展路径预计将从单层结构向四端叠层过渡,两端叠层或将成为未来理想技术路线。从产业化发展路径来看,钙钛矿太阳能电池发展前期以单层结构为主,单结电池技术成熟后预计将逐步向叠层电池发展,开始以四端叠层结构为主,后有望逐渐发展至两端叠层结构。(1)四端叠层结构相对简单,电池环节无需增加新的工艺设备,传统晶硅厂商也更易于接受,预计叠层电池发展早期或将以四端结构过渡。(2)两端叠层结构工艺难度较高,但可节省封装成本,同时寄生吸收少,效率更高,具备较高的商业化生产潜力,待工艺成熟后,两端叠层电池有望成为终极技术路线。图表38钙钛矿电池单层、两端与四段叠层结构资料来源:GilesE.Eperon,etal.‘Perovskite-perovskitetandemphotovoltaicswithoptimizedbandgaps’,华创证券整理钙钛矿/HJT叠层或为更优解。两端叠层电池技术路径可分为钙钛矿/TOPCon叠层以及钙钛矿/HJT叠层。(1)HJT电池制备是低温工艺,一般低于250℃,与钙钛矿低温制备工艺更加适配;而TOPCon电池磷扩散工艺温度约750℃。(2)HJT电池表面为TCO层,制备叠层钙钛矿电池时可以直接将钙钛矿叠加,工艺路线更为相融;而TOPCon电池表面为氮化硅层,氮化硅不导电,需要在保证钝化效果的同时去掉或改性氮化硅层。(3)转换效率方面,HJT与钙钛矿在光谱吸收方面互补,可实现更高的转换效率。图表39TOPCon/HJT的钙钛矿叠层技术方案对比方案钙钛矿/TOPCon钙钛矿/HJT表面粗糙度低高开路电压优势度电成本低结构无需调整低温制备工艺缺点开路电压低表面粗糙度大结构需要调整度电成本高目前最高转换效率32.33%33.90%技术难点保证钝化效果的同时去掉或改性顶电池沉积工艺难度大氮化硅层资料来源:李子佳《钙钛矿/硅叠层太阳能电池工业化制备的痛点问题剖析》,中国电子报,华创证券(效率纪录取自2023年11月)证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号29钙钛矿电池行业深度研究报告(二)目前以百兆瓦级中试线为主,多条GW级产线正在规划推进中钙钛矿太阳能电池处于产业化前期,各企业主要以中试线为主。目前,国内已有协鑫光电、纤纳光电、极电光能等多条百兆瓦级的钙钛矿组件中试线建成投产,众能光电、光晶能源等众多企业已开启百兆瓦级中试线建设。多条GW级产线正在规划推进中,2024年有望陆续落地。2023年12月,总投资50亿元的协鑫光电钙钛矿GW级项目在昆山高新区奠基,建设全球首条大规格(1.2米×2.4米)2GW钙钛矿生产线,此次奠基的协鑫光电2GW项目计划分两期建设,预计2024年下半年建成投产。2023年4月,极电光能钙钛矿产业基地项目开工,该项目计划建设内容包含1GW钙钛矿光伏生产线,计划在2024年年底基本搭建完成。图表40国内企业钙钛矿项目推进情况公司名称钙钛矿项目推进情况协鑫光电2017年,协鑫10MW中试线建成。2021年9月完成100MW量产生产线并进行试生产,组件尺寸1m×2m。预计2024年落地GW级产线,组件效率目标20%。预计2025年建设5-10GW产线,组件效率目标22%。极电光能2022年12月,150MW全球最大的钙钛矿光伏组件生产线开始试生产。2023年4月,总投资30亿元的极电光能钙钛矿产业基地项目开工,该项目计划建设内容包含全球首条1GW钙钛矿光伏生产线,计划在2024年年底基本搭建完成。计划2024年追加2GW的产能。计划2025年再追加3GW的产能。纤钠光电2019年20MW中试线建成。2021年底投产100MW产线。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。众能光电2023年4月,与鑫磊集团达成紧密型战略合作,未来3年内将合作建设60条1.2×1.6m钙钛矿太阳能组件生产线,总金额120亿元。万度光能2021年6月,总投资60亿元的万度光能可印刷介观钙钛矿太阳能电池生产基地项目正式签约落户鄂州葛店开发区。2023年2月万度光能(鄂州)钙钛矿光伏组件研发及制造生产基地项目开工,分三期建设,第一期建设一条200MW级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线,成功后扩充至10GW产能。仁烁光能2023年2月,仁烁光能建设的全球首条全钙矿叠层光伏组件研发线正式投产,组件尺寸3040cm,目前10MW研发中试线已全线跑通。2023年10月,仁烁光能150MW钙钛矿太阳能电池组件项目落地常熟,计划将于2023年底投产,组件面积将放大至1.2m0.6m。预计2024年实现量产。无限光能2022年投建10MW试验线,电池效率超过20%。预计2024年建成100MW量产线。合特光电2022年底投产首条晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池中试线,目标转化效率为28%以上。2023年5月钙钛矿/晶硅薄膜叠层电池100MW中试线调试完成并正式出片,是目前国内此类太阳能电池的首条生产线。奥联光能2023年4月,50MW级钙钛矿太阳能电池中试线已完成核心工艺设备的单机调试。2023年11月,50MW级钙钛矿太阳能电池中试线完成核心工艺设备的单机调试,并基本完成核心工艺设备的整线搭建。计划2024年600MW钙钛矿装备和120MW钙钛矿电池组件生产线投产,力争5年内形成8G钙钛矿装备和2GW钙钛矿电池组件生产能力。光晶能源2023年7月,光晶能源宣布完成1.6亿元A轮融资。融资资金将主要用于100MW钙钛矿中试线建设。计划2023年100MW钙钛矿中试线投产。黑晶光电2023年5月,黑晶光电7GW高效钙钛矿叠层光伏电池项目动工。宝馨科技计划2023年年内启动100MW钙钛矿叠层线的设计和建设,实现实验室效率大于32%。计划2024年完成100MW级钙钛矿电池或钙钛矿-HUT叠层电池产线建设。计划2025年前完成GW级稳定量产,实现量产210半片钙钛矿/异质结叠层电池,电池效率提升率大于15%,首年衰减不超3%,以后每年衰减不超0.5%,量产寿命大于25年。天交新能2023年11月,公司获得约亿元天使轮融资,资金主要用于10MW的中试产线建设以及耗材、人员等其他经营所需成本支出。计划2024年Q1完成中试线的建设。计划2024年Q3开始建设百兆瓦级的量产基地。计划2024年Q2完成中试验证。预计会在2025年建成百兆瓦的量产线,并实现百兆瓦量产出口。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号30钙钛矿电池行业深度研究报告曜能科技2023年2月,二期研发中心建成投用,具备工业级尺寸产品规格的中试试验线正式建成投用。2023年6月,据曜能科技消息,公司25cm²大面积钙矿/晶硅两电极叠层电池稳态转换效率达到31.46%。资料来源:艾邦光伏网,华创证券(注:公开信息统计,若有偏差以公司口径为准)六、重点公司介绍下列公司基于市值规模进行排序。(一)迈为股份:HJT设备龙头,前瞻布局钙钛矿/HJT叠层设备迈为股份是一家集机械设计、电气研制、软件算法开发、精密制造装配于一体的高端设备制造商。公司主营产品为太阳能电池生产设备,主要应用于光伏产业链的中游电池片生产环节。公司看好异质结/钙钛矿叠层技术,期待科研成果转化。公司认为异质结与钙钛矿叠层电池技术将成为未来行业的主要发展趋势。一方面,异质结与钙钛矿电池之间展现出了良好的兼容性;另一方面,公司现有的设备和材料已经可以有效地应用于钙钛矿叠层电池的生产中。公司认为产业化过程会分三步走,第一步异质结的产业化,第二步异质结加铜电镀的产业化,第三步是异质结叠钙钛矿的产业化。(1)2020年,公司开展钙钛矿激光技术研究项目,研究对钙钛矿型太阳能电池组件的切割工艺。(2)2021年,公司已成功交付专用于单结钙钛矿电池的激光设备,用于钙钛矿太阳能电池组件的高精度切割,是公司在单结、大面积钙钛矿电池领域的重要进展之一。(3)2023年,公司在异质结技术上大的技术方向布局均已完成,据公司2023年8月公告披露,公司实验室钙钛矿研发线计划在2023年底投入运营。受益于光伏行业扩产高景气,公司业绩持续增长。2022年公司实现营收41.48亿元,同比增长34.01%;2023Q1-3实现营收51.07亿元,同比增长69.35%。2022年公司实现归母净利润8.62亿元,同比增长34.09%;2023Q1-3实现归母净利润7.14亿元,同比增长3.88%。图表41迈为股份2023Q1-3实现营收51.07亿元,同图表42迈为股份2023Q1-3实现归母净利润7.14亿比+69.35%元,同比+3.88%营业收入(亿元)YoY归母净利润(亿元)YoY90%70%60105080%960%4083070%750%2061060%54050%340%2018240%130%030%201820%20%10%10%20192020202120220%20192020202120220%2023Q1-32023Q1-3资料来源:iFinD,华创证券资料来源:iFinD,华创证券费用前置短期影响公司利润水平。2023Q1-3公司综合毛利率、净利率分别为证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号31钙钛矿电池行业深度研究报告32.53%/13.09%,同比分别-6.1pct/-9.0pct。由于异质结整线设备前期产线改造等因素影响,验收进度较慢,并且制造尚未产生规模效应,使得收入与费用形成错配。随着HJT整线设备确认周期缩短以及成本管控,公司盈利能力有望逐步改善。图表43迈为股份2023Q1-3盈利水平受费用前置影响略有下滑毛利率净利率45%20192020202120222023Q1-340%35%30%25%20%15%10%5%0%2018资料来源:iFinD,华创证券(二)协鑫科技:协鑫光电钙钛矿布局领先,GW级产线有望于24年落地协鑫科技是全球领先的颗粒硅产业化生产商,主要业务包括硅料、硅片以及光伏电站运营。近年来,公司颗粒硅以及钙钛矿业务快速发展。下属子公司协鑫光电,专注于钙钛矿太阳能组件领域,钙钛矿电池转换效率持续突破,产业布局行业领先。(1)2021年9月,协鑫光电建成全球首条100MW量产线,组件尺寸1m×2m。(2)2023年4月,协鑫光电生产的1m×2m全球最大尺寸钙钛矿组件效率达到16.02%,在大尺寸组件的量产和转换效率方面领先行业。(3)2023年11月,协鑫光电生产的1m×2m的钙钛矿单结组件转换效率再次突破,达到18.04%,下一步将致力于新一代钙钛矿叠层组件研发。同月,生产的279mm×370mm钙钛矿叠层组件转换效率达到26.17%。(4)2023年12月,协鑫光电对此前的钙钛矿叠层组件进行了升级,叠层面积扩大了一倍,生产的369mm×555mm钙钛矿叠层组件转换效率达到26.34%。此外,公司投资50亿元协鑫光电GW级钙钛矿项目,致力于建设全球首条大规格2GW钙钛矿生产线,该项目预计将于2024年下半年完工并投入生产。协鑫科技营收波动明显,2021-2022年利润重回增长。2022年公司实现营收359.30亿元,同比增长82%;2023H1实现营收209.46亿元,同比增长38%。2022年公司实现归母净利润160.30亿元,同比增长215%;2023H1实现归母净利润55.18亿元,同比减少20%。2020年公司计提了大额资产减值,受益于硅料行业高景气,2021-2022年公司业绩重回增长轨道;2023年公司颗粒硅产能大规模落地,但产业链价格快速回落,对业绩造成了一定负面影响。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号32钙钛矿电池行业深度研究报告图表44协鑫科技2023H1实现主营收入209.46亿图表45协鑫科技2023H1实现归母净利润55.18亿元,同比+38%元,同比-20%营业收入(亿元)YoY归母净利润(亿元)YoY20222023H1400100%200500%35080%1500%30060%100-500%25040%-1000%20020%50-1500%1500%0-2000%100-20%-2500%-40%-50-3000%50-100020192020202120192020202120222023H120182018资料来源:Wind,华创证券资料来源:Wind,华创证券(注:2021年扭亏为盈,同比数值不适用)公司盈利能力呈改善趋势,2023年有所下滑。2023H1公司毛利率、净利率分别为41.91%/29.36%,同比分别-5.95pct/-13.28pct。图表46协鑫科技2023H1毛利率为41.91%,同比-5.95pct毛利率净利率60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%-50%201820192020202120222023H1资料来源:Wind,华创证券(三)捷佳伟创:设备布局全面,具备整线供应能力捷佳伟创是国内领先的太阳能电池设备制造企业。主要产品包括湿法设备系列、管式设备系列、板式设备系列、激光设备系列、金属化设备系列、智能制造设备系列、晶体硅电池整线解决方案等。在钙钛矿领域,捷佳伟创通过巩固其现有技术优势并进行战略性先行布局,取得了市场领先地位。公司具备钙钛矿及钙钛矿叠层MW级量产型整线装备的研发和供应能力,已向十多家光伏头部企业和行业新兴企业及研究机构提供钙钛矿装备及服务,其中包括公司最新研发的五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜设备,可以为客户减少设备占地面积、降低成本、提升转换效率。(1)2022年7月,捷佳伟创公司钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备“立式反应式等离子体镀膜设备”(RPD)通过厂内验收并投入生产,顺利出货了GW级HIT电池产线设备并中标某领先公司的钙钛矿电池量产线镀膜设备订单,10月继某央企研究院的钙钛矿低证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号33钙钛矿电池行业深度研究报告温低损薄膜真空沉积设备订单,某国家科学院的反应式等离子镀膜设备订单后中标某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备订单。(2)2023年,捷佳伟创钙钛矿设备产业化项目在常州奠基,能够进一步提高公司钙钛矿核心装备生产能力,持续巩固公司产品和技术优势。公司营业收入与业绩稳步增长。2022年公司实现营业收入60.05亿元,同比增长18.98%;2023Q1-3实现营收64.05亿元,同比增长50.48%。营收快速增长主要受益于TOPCon电池产能高速扩张。公司归母净利润及其同比增速呈稳步提升趋势。2022年公司实现归母净利润10.47亿元,同比增长45.93%;2023Q1-3实现归母净利润12.23亿元,同比增长48.69%。公司通过技术创新强化核心竞争力,不断开拓新产品和业务,业绩实现稳步增长。图表472023Q1-3捷佳伟创实现营业收入64.05亿图表482023Q1-3捷佳伟创实现归母净利润12.23亿元,同比+50.48%元,同比+48.69%营业收入(亿元)YoY归母净利润(亿元)YoY60%147080%1250%6070%105060%40%4050%83040%630%2030%41020%220%10%000%10%20182023Q1-32018201920202021202220192020202120220%2023Q1-3资料来源:iFinD,华创证券资料来源:iFinD,华创证券公司综合毛利率及净利率稳中有升。2023Q1-3公司综合毛利率为27.89%,同比+2.4pct;2023Q1-3净利率为19.16%,同比-0.1pct。图表49近年来捷佳伟创毛利率与净利率稳中有升毛利率净利率45%20192020202120222023Q1-340%35%30%25%20%15%10%5%0%2018资料来源:iFinD,华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号34钙钛矿电池行业深度研究报告(四)京山轻机:先行布局钙钛矿设备领域,打开新成长曲线京山轻机是一家以高端装备为核心业务的集团公司,产品和服务主要应用于光伏、瓦楞包装等多个行业和领域。公司致力于成为全球领先的智能制造整体解决方案服务商。在光伏装备领域,公司产品覆盖了组件和电池片等环节,为客户提供光伏单机设备和整线解决方案。图表50京山轻机主要光伏装备产品产品名称用途图例用于将电池片进行串联和并联形成组件的设备,主要包组件自动化生产线括汇流条自动焊接机、层压机、裁切铺设机、EL视觉检测机、自动修边机、接线盒设备等。层压机用于太阳能组件的封装,能按照设置程序自动完成加热、抽真空、层压等过程。PECVD&PVD用于制备TOPCon太阳能电池背钝化二氧化硅膜层及掺镀膜设备杂多晶硅膜层。制绒清洗设备用于对高效太阳能电池TOPCon电池片进行制绒、清洗。资料来源:公司公告,华创证券京山轻机前瞻布局,较早完成钙钛矿设备开发以及实际销售。(1)2017年,京山轻机收购苏州苏州晟成光伏设备有限公司100%股权,主营业务增加了光伏自动化业务,正式进入光伏领域。目前,光伏业务已逐步成为公司营收的主要来源。2020年,苏州晟成建立用于制备异质结和钙钛矿叠层电池的核心设备研发中心,预计2024年6月30日达到预定可使用状态。(2)2021年5月,苏州晟成与协鑫光电进行钙钛矿叠层电池技术合作开发,为协鑫光电全球第一个100MW钙钛矿产线提供相关设备。(3)2022年6月,苏州晟成突破钙钛矿电池装备,晟成光伏团簇型多腔式蒸镀设备具备完全自主知识产权,现已量产交付,并成功应用于多个客户端。(4)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证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号35钙钛矿电池行业深度研究报告与技术支持。在产品方面,公司可提供PVD镀膜设备、团簇型多腔蒸镀设备、ITO玻璃清洗机等产品。图表51京山轻机是钙钛矿设备的先行者类型整线设备规格GW级钙钛矿核心工艺设备包括:玻璃清洗设备、背玻清洗设备,空穴层PVD镀膜设备,透生产线满足长(2000~2300mm)×宽量产装备明导电层PVD镀膜设备,超声波滚压焊接机,丁基胶涂覆机,汇流带贴敷机,(1000~1200mm)的钙钛矿电池生MW级钙钛矿高效电池制造封装整线设备等。产需求整体解决方案整线工艺设备包含:玻璃清洗机、立式PVD(NiO/ITO/Cu等)、激光划线生产线满足长(400~1200mm)×宽钙钛矿/叠层电(P1/P4)、激光划线(P2/P3)、手套箱配液区、涂布干燥结晶一体机(双工(300~600mm)的钙钛矿电池生产池实验线站涂布机PVK/ETL)、空间原子层沉积(SnO2)、半自动层压机、PL/EL/IV需求测试机等。整线配备MES系统智能管理。钙钛矿组件自动封装线整线工艺设备包含:超声波清洗机、等离子体处理设备、三腔生产线满足长(25~210mm)×宽PVD(NiO/ITO/Cu等)、激光划线(P1~P4)、手套箱配液区、涂布干燥结晶一(25~210mm)的钙钛矿及叠层电池体机(双工站涂布机PVK/ETL)、团簇多功能蒸镀机(PVK/ETL)、半自动丝生产需求网印刷机、半自动层压机、PL/EL/IV测试机等。整线工艺设备包含:上玻璃机、超声波汇流条焊接机、贴导电胶带机、美容纸贴敷机、丁基胶涂敷机、胶膜裁切铺设机、双玻合片机、堆栈机、层压机、接生产线满足长(2000~2300mm)×宽线盒焊接机、固化线、自动化传输设备、测试区(包含IV、EL、绝缘耐压测(900~1200mm)的组件生产需求试设备)、分档机等。资料来源:公司公告,华创证券京山轻机发展态势良好,近年来营收及业绩稳步增长。2022年公司实现营收48.68亿元,同比增长19.14%;2023Q1-3实现营收49.54亿元,同比增长59.40%。2022年公司实现归母净利润3.02亿元,同比增长107.04%;2023Q1-3实现归母净利润2.98亿元,同比增长48.4%。图表52京山轻机2023Q1-3实现营收49.54亿元,同图表53京山轻机2023Q1-3实现归母净利润2.98亿比+59.40%元,同比+48.4%营业收入(亿元)YoY归母净利润(亿元)YoY6070%4300%5060%3200%4050%2100%3040%10%2030%0-100%1020%-1-200%10%-2-300%00%-3-400%20182023Q1-3-4-500%-5-600%-6201920202021202220192020202120222023Q1-32018资料来源:iFinD,华创证券资料来源:iFinD,华创证券(注:2020年扭亏为盈,同比数值不适用)公司盈利能力整体稳定。公司2023Q1-3综合毛利率/净利率分别为20.95%/6.87%、同比分别-0.2pct/-0.2pct。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号36钙钛矿电池行业深度研究报告图表54京山轻机综合毛利率与净利率整体稳定25%毛利率净利率20%15%10%5%0%202120222023Q1-32020资料来源:iFinD,华创证券(五)曼恩斯特:本土锂电涂布模头领军企业,已推出钙钛矿涂布整机设备曼恩斯特专注于高精密狭缝式涂布技术工艺设计与研发,向客户提供涂布技术整体解决方案的高新技术企业。涂布技术作为工业通用技术,应用领域非常广泛,公司自成立以来始终专注于涂布技术的研发和应用,已成长为本土锂电涂布模头领军企业,并积极开拓钙钛矿等新的应用场景。图表55曼恩斯特涂布产品种类丰富产品名称用途图例智能款涂布模头高容量涂布模头高精密狭缝式涂布模头是涂布机的核心部件,高容量智能款涂布模头目前主要应用于锂电池极片的涂布工序,其工艺性能对锂电池的电池容量、内阻、循环寿命以及安全性等具有关键影响;另外,还可以应用于泛半导体、氢能源等领域。陶瓷款涂布模头智能涂布设备智能涂布设备用于泛半导体(含钙钛矿太阳能电池、半导体先进封装、面板显示等)及燃料电池等领域的涂布工艺,可以根据客户工艺需求提供定制化涂布解决方案,保证涂布结果,满足客户对涂布质量要求。资料来源:公司公告,华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号37钙钛矿电池行业深度研究报告鉴于目前制备钙钛矿薄膜层的主流技术为狭缝涂布,公司拥有显著的技术优势和市场竞争力。(1)2022年10月,公司与中国科学院深圳先进技术研究院达成协议,成立钙钛矿薄膜太阳能电池联合实验室,目前已经研发出适用于钙钛矿GW极、中试线以及实验室的平板涂布系统。(2)2023年7月3日,公司成功拿下钙钛矿领域狭缝涂布机首单,实现了在钙钛矿领域的突破。近年来,公司应收及业绩高速增长。2022年公司实现营收4.88亿元,同比增长104.06%;2023Q1-3实现营收5.61亿元,同比增长71.12%。2022年公司实现归母净利润2.03亿元,同比增长113.45%;2023Q1-3实现归母净利润2.51亿元,同比增长84.42%。公司的锂电池涂布模头产品成功打破了国外厂商在国内的垄断地位,实现了进口替代,带动实现业务的增长。未来公司布局钙钛矿等新应用领域,有望打开第二成长曲线。图表56曼恩斯特2023Q1-3实现营收5.61亿元,同图表57曼恩斯特2023Q1-3实现归母净利润2.51亿比+71.12%元,同比+84.42%营业收入(亿元)YoY归母净利润(亿元)YoY20222023Q1-363.0600%52.542.0500%31.521.0400%10.500.0300%20182018200%100%20192020202120192020202120220%2023Q1-3资料来源:iFinD,华创证券资料来源:iFinD,华创证券公司综合毛利率以及净利率整体平稳。2023Q1-3公司综合毛利率、净利率分别为69.71%/45.04%,同比分别+1.3pct/+3.1pct。图表58曼恩斯特盈利能力整体稳定80%毛利率净利率70%60%202120222023Q1-350%40%30%20%10%0%2020资料来源:iFinD,华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号38钙钛矿电池行业深度研究报告七、风险提示终端需求不及预期,产能扩张不及预期,钙钛矿渗透率不及预期,市场竞争加剧,相关测算具有一定主观性等。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号39钙钛矿电池行业深度研究报告电力设备新能源小组团队介绍中游制造组组长,电力设备新能源首席研究员:黄麟吉林大学材料化学博士,深圳大学材料学博士后,曾任职于新时代证券/方正证券/德邦证券研究所。2022年加入华创证券研究所。高级分析师:盛炜墨尔本大学金融专业硕士,入行5年,其中买方经验2年。2022年加入华创证券研究所。高级研究员:苏千叶中南大学硕士,研究方向锂电池,曾任上汽新能源动力电池工程师、德邦电新研究员,2022年加入华创证券研究所。高级研究员:何家金上海大学硕士。2年电新研究经验,曾任职于方正证券研究所、德邦证券研究所,2022年加入华创证券研究所。高级研究员:吴含中山大学金融学学士,伦敦大学国王学院金融硕士。1年产业,2年电新研究经验,曾任职于西部证券研究所、明阳智能投关部、德邦证券研究所。2022年加入华创证券研究所。研究员:梁旭武汉大学物理学本科,港中文金融硕士,曾任职于德邦证券研究所。2022年加入华创证券研究所。助理研究员:代昌祺西北农林科技大学金融学硕士,曾任职于德邦证券研究所。2022年加入华创证券研究所。助理研究员:蒋雨凯中国科学技术大学金融硕士。2023年加入华创证券研究所。助理研究员:杨天翼中山大学金融硕士。2023年加入华创证券研究所。证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号40华创证券机构销售通讯录钙钛矿电池行业深度研究报告地区姓名职务办公电话企业邮箱北京机构销售部张昱洁zhangyujie@hcyjs.com深圳机构销售部张菲菲副总经理、北京机构销售总监010-63214682zhangfeifei@hcyjs.com刘懿liuyi@hcyjs.com上海机构销售部侯春钰北京机构副总监010-63214682houchunyu@hcyjs.com广州机构销售部过云龙guoyunlong@hcyjs.com私募销售组蔡依林副总监010-63214682caiyilin@hcyjs.com刘颖liuying5@hcyjs.com顾翎蓝资深销售经理010-63214682gulinglan@hcyjs.com车一哲cheyizhe@hcyjs.com张娟高级销售经理010-63214682zhangjuan@hcyjs.com汪丽燕wangliyan@hcyjs.com张嘉慧高级销售经理010-66500808zhangjiahui1@hcyjs.com董姝彤dongshutong@hcyjs.com王春丽高级销售经理010-66500821wangchunli@hcyjs.com许彩霞xucaixia@hcyjs.com官逸超高级销售经理010-63214682guanyichao@hcyjs.com黄畅huangchang@hcyjs.com吴俊销售经理wujun1@hcyjs.com张佳妮zhangjiani@hcyjs.com蒋瑜副总经理、深圳机构销售总监0755-82828570jiangyu@hcyjs.com施嘉玮shijiawei@hcyjs.com朱涨雨高级销售经理0755-83715428zhuzhangyu@hcyjs.com李凯月likaiyue@hcyjs.com易星高级销售经理0755-82756804yixing@hcyjs.com张玉恒zhangyuheng@hcyjs.com段佳音销售经理0755-82871425duanjiayin@hcyjs.com周玮zhouwei@hcyjs.com王世韬销售经理0755-82871425wangshitao1@hcyjs.com潘亚琪panyaqi@hcyjs.com汪子阳总经理助理、上海机构销售总监021-20572536wangziyang@hcyjs.com江赛专jiangsaizhuan@hcyjs.com汪戈上海机构销售副总监021-20572555wangge@hcyjs.com宋丹玙songdanyu@hcyjs.com上海机构销售副总监021-20572257-2552资深销售经理021-20572506高级销售经理021-20572585高级销售经理021-20572509高级销售经理021-20572548销售经理021-20572573销售经理销售助理销售助理广州机构销售总监0755-82756805销售经理销售经理总监021-20572559副总监021-20572559资深销售经理0755-82756805高级销售经理021-20572559销售经理021-25072549证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号41钙钛矿电池行业深度研究报告华创行业公司投资评级体系基准指数说明:A股市场基准为沪深300指数,香港市场基准为恒生指数,美国市场基准为标普500/纳斯达克指数。公司投资评级说明:强推:预期未来6个月内超越基准指数20%以上;推荐:预期未来6个月内超越基准指数10%-20%;中性:预期未来6个月内相对基准指数变动幅度在-10%-10%之间;回避:预期未来6个月内相对基准指数跌幅在10%-20%之间。行业投资评级说明:推荐:预期未来3-6个月内该行业指数涨幅超过基准指数5%以上;中性:预期未来3-6个月内该行业指数变动幅度相对基准指数-5%-5%;回避:预期未来3-6个月内该行业指数跌幅超过基准指数5%以上。分析师声明每位负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此作以下声明:分析师在本报告中对所提及的证券或发行人发表的任何建议和观点均准确地反映了其个人对该证券或发行人的看法和判断;分析师对任何其他券商发布的所有可能存在雷同的研究报告不负有任何直接或者间接的可能责任。免责声明。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断。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。本公司在知晓范围内履行披露义务。报告中的内容和意见仅供参考,并不构成本公司对具体证券买卖的出价或询价。本报告所载信息不构成对所涉及证券的个人投资建议,也未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,自主作出投资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的预期收入可能会波动。本报告版权仅为本公司所有,本公司对本报告保留一切权利。未经本公司事先书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、转发或引用本报告的任何部分。如征得本公司许可进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“华创证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。证券市场是一个风险无时不在的市场,请您务必对盈亏风险有清醒的认识,认真考虑是否进行证券交易。市场有风险,投资需谨慎。华创证券研究所北京总部广深分部上海分部地址:北京市西城区锦什坊街26号地址:深圳市福田区香梅路1061号中投国地址:上海市浦东新区花园石桥路33号恒奥中心C座3A际商务中心A座19楼花旗大厦12层邮编:100033邮编:518034邮编:200120传真:010-66500801传真:0755-82027731传真:021-20572500会议室:010-66500900会议室:0755-82828562会议室:021-20572522证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210号42

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