钙钛矿电池产业格局全解析

钙钛矿电池产业格局全解析随着TOPCon、HJT、IBC等技术逐步成熟，逼近其光电转换效率理论极限，业界开始寻找新一代太阳能技术。钙钛矿太阳能电池实验室光电转换效率迅猛增长，叠层电池的实验转换效率已经超越硅基太阳能技术。近日，经中国计量院第三方测试认证，北京曜能科技有限公司自主研发的小面积钙钛矿/晶硅两端叠层电池稳态输出效率达到32.44%，时隔三个月再次刷新国内转换效率纪录。随着产业化进程加速和技术进步，钙钛矿组件未来的生产成本有望大幅降低，届时钙钛矿组件的产品竞争力将显著提升，市场份额也将不断提升。

据现有钙钛矿产线规划测算，2023、2024年的产能增速将达近80%、256%，实现低基数的高增长弹性，产业整体产能将于2024年落地近2GW，具备电池技术迭代的革命性意义。钙钛矿带隙宽度可调，可制备高效叠层电池。钙钛矿可制备2结、3结及以上的叠层电池，其中2结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，转换效率可提高到40%左右，3结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到50%左右。通过与HJT叠层进一步提升光电转换效率，有望成为未来产业化的重点发展方向。太阳能电池技术路线图：资料来源：NREL钙钛矿电池行业概览钙钛矿电池命名取自俄罗斯矿物学家Perovski的名字，结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。钙钛矿太阳能电池（PSCs）是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代高效薄膜电池的代表，具有高效率、低成本、高柔性等优势，是未来光伏BIPV、电动汽车移动发电电源领域的明星材料。钙钛矿电池材料成本低，结构简单，制造工艺流程短，生产能耗低。以1GW产能投资来对比，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约9亿、接近10亿元的投资规模，而钙钛矿1GW的产能投资，在达到一定成熟度后，约为5亿元左右，是晶硅的1/2。钙钛矿电池材料：资料来源：索比光伏网钙钛矿电池产业链钙钛矿电池产业链明显短于晶硅电池产业链。据协鑫纳米的披露，100兆瓦的单一工厂，从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需45分钟。而对于晶硅来说，硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工，倘若所有环节无缝对接，一片组件完工大概也要三天左右时间，用时差异很大。资料来源：能镜钙钛矿太阳能电池的组件生产流程：沉积透明导电层（TCO）、沉积电子传输层（ETL）、沉积钙钛矿层、沉积空穴传输层（HTL）、背电池制备、组件封装，较晶硅类太阳能电池制备大幅简化。钙钛矿太阳能电池由多个功能薄膜叠加而成，所以制备钙钛矿太阳能电池的基本方法是在基底上一层层累置薄膜。工艺包括薄膜制备、激光刻蚀、封装三大步，关键在实现大面积高质量薄膜制备。钙钛矿太阳能电池产业链显著缩短：资料来源：SOLORMAGAZINE，浙商证券钙钛矿电池市场格局国际上著名的钙钛矿电池研发企业有牛津光伏（OxfordPV）和松下公司（Panasonic）等。国内本土钙钛矿设备厂商订单部分已成功交付，生产厂商效率不断突破，融资进展顺利，已陆续布局中试线。2020年上海光伏展上，协鑫、爱旭和赛维展出了钙钛矿叠层电池相关产品。2021年安徽华晟完成了异质结/钙钛矿叠层电池中试开发；隆基公布异质结-钙钛矿叠层电池专利，该叠层电池包括底电池、空穴传输层、钙钛矿吸收层以及透明导电层。泰州锦能新能源在湖南常德规划钙钛矿铜铟镓硒叠层电池项目，南京大学在全钙钛矿叠层电池效率高达26.4%。据PV-Tech不完全统计，2021年共有17家企业参与钙钛矿产业的投资/融资，共计6项投资项目，总投资/融资金额超85亿元。国内PSCs生产主要厂商协鑫光电、纤纳光电、极电光能均已完成超亿元融资。协鑫光电生产的1mx2m的全球最大尺寸钙达矿组件已经下线，投建的全球首条100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设2022年投入量产。极电光能756cm²大尺寸钙钛矿光伏组件转换效率达到18.2%。产业布局方面，150MW试制线项目正式投产：2023年启动首条GW级产线，2026建成10GW产能。纤纳光电2022年初建成投产全球首条100MW钙钛矿规模化产线，2月开建了全球首个钙钛矿集中式光伏地面电站，电站装机规模为12MW。并七次刷新小组件世界纪录。无限光能获数千万元天使轮融资，融资资金将用于大尺寸钙钛矿太阳能电池模组试验线的建设、扩充研发及量产技术团队，预计将在三季度完成试验线建设，2022年实现大尺寸电池模组批量下线。聆达股份全资子公司金寨嘉悦新能源科技有限公司规划建设10GW高效光伏电池产能，项目分三期建设，一期已建成投产3GW高效PERC晶硅电池项目；二期规划投资建设5GW210兼容182TOPCon电池智能工厂；三期拟建设HJT异质结叠加钙钛矿电池项目。宝馨科技与苏州大学合作开发钙钛矿太阳能电池、钙钛矿-硅叠层太阳能电池以及生产。计划在未来2年内完成“100MW级钙钛矿电池或钙钛矿-HJT叠层电池产线”的工艺规划、技术路径设计以及产线整体建设，未来3年内完成GW级稳定量产。

天合光能正在开展钙钛矿/晶硅两端叠层太阳池的设计、制备研究。进展或阶段性成果包括参与国家重点研究技术，聚焦高效N型TOPCon/钙钛矿叠层电池及高效HJT/钙钛矿叠层电池的研究，完成钙钛矿调研报告、完成稳定性测试系统搭建。拟达到目标：钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池效率大于29%

产业链相关布局企业还包括亚玛顿、金辰股份、罗博特科、隆基绿能、宁德时代、东方日升、通威股份、晶科能源、中来股份、金风科技、杰普特、拓日新能、杭萧钢构、金晶科技、隆华科技、万润股份、西子洁能等。钙钛矿电池设备钙钛矿电池设备研发，助力钙钛矿电池成熟商用钙钛矿电池原料用量少，不稀缺，其关键技术壁垒将建立在设备端。从设备端来看，钙钛矿太阳能电池的制备主要工艺为涂布及PVD，生产流程比晶硅类大幅简化，目前处于设备工艺验证阶段。国产设备厂商德沪涂膜、众能光电、捷佳伟创、晟成光电（京山轻机子公司）、迈为股份、帝尔激光等积极布局钙钛矿电池设备研发。德沪涂膜深耕狭缝涂布设备，供应协鑫100MW量产线；众能光电已对外销售刮涂/涂布一体机、磁控溅射、热蒸发镀、ALD和激光刻蚀机等工艺单机以及光伏组件整线近100台套；2022年6月，晟成光伏钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备量产，成功应用多个客户端；2022年7月，捷佳伟创钙钛矿电池RPD设备出厂发货；迈为股份、帝尔激光积极推进钙钛矿激光设备。随着学术界不断刷新钙钛矿电池光电转换效率，初创企业如雨后春笋，传统巨头也准备加深护城河，钙钛矿电池已经来到商业化的前夜。各家企业着力解决大尺寸面积，高性能高稳定性钙钛矿电池组件制造问题。中信证券研究所认为，钙钛矿未来发展的关键点在于：1）提升叠层电池器件中钙钛矿顶电池的稳定性和大面积制备成为了技术开发的关键所在，也是叠层电池迈向产业化的基础；2）钙钛矿光电器件装备的研发，激光、蒸镀、磁控和SALD设备