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|叠层电池引领效率革命,钙钛矿产业化加速——钙钛矿系列报告
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钙钛矿及叠层电池是光伏下一代技术。单节钙钛矿电池、叠层电池理论极限分别为33%,44%,尤其是叠层电池相对晶硅电池具备更高的转换效率,晶硅下阶段的发展路线。钙钛矿电池作为光伏新技术,在2023年光伏二级市场行情惨淡的大背景下在一级市场仍能够持续密集融资,说明钙钛矿作为最有潜力的光伏新技术更受资本市场认可,光伏行情企稳后,钙钛矿有望成为点燃行情的催化剂。
钙钛矿产业链更新:•基于商业逻辑,钙钛矿叠层电池提效显著,是晶硅的下阶段路线。随着晶硅组件降至1元/W以内,单节钙钛矿电池的性价比逻辑难以兑现。类比多晶被单晶淘汰,低效率技术路线难以在电站端取胜。钙钛矿晶硅叠层电池兼容现有晶硅产能,可以与现有的HJT、TOPCon路线相结合,保留原有产线的基础上新增钙钛矿工艺即可完成产品升级。形成的叠层组件效率有望达到30%以上,与原有晶硅呈现代际差异。钙钛矿电池厂、晶硅厂商、设备厂商对于叠层路线已形成一致预期,叠层电池将会是光伏的下阶段路线。基于工艺演进,钙钛矿路线中蒸镀工艺不可或缺,是变化最大的工艺环节。对于单节电池,头部企业陆续开启GW级产线招标,量产线为了保证电池效率和稳定性,工艺中增加了钝化层镀膜,叠加电子传输层也需要用到C60,产业趋势大多采用蒸镀方案。对于两端叠层电池中的钙钛矿镀膜需要在晶硅绒面上进行,绒面镀膜中必须使用蒸镀。四端叠层中大面积钙钛矿部分仍需单节电池同样的镀膜工艺,蒸镀确定性强。•
钙钛矿投资逻辑核心催化:①单节电池GW级量产线扩产,头部企业GW扩产表明行业进入量产阶段,单节电池将率先在BIPV、车载光伏、室内光伏等差异化场景商用;②晶硅大厂加速布局,投建百兆瓦中试线,代表晶硅产业形成一致预期:叠层为光伏下阶段路线,产业催化明确;③宁德时代、京东方等跨界龙头有望在技术突破后快速扩产。
建议重点关注钙钛矿电池相关标的①设备:整线:捷佳伟创、京山轻机;镀膜:曼恩斯特、奥来德、大胜达、微导纳米;激光:杰普特、德龙激光;②材料:TCO玻璃:金晶科技、耀
皮玻璃;③制造:杭州柯林,协鑫科技;④应用:江河集团风险提示:钙钛矿及叠层技术推进不及预期、相关标的业务进展不及预期、相关标的业绩不及预期、研报使用的信息存在更新不及时风险。212345钙钛矿研究概述目录钙钛矿及叠层电池产业链更新行业核心催化C
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S钙钛矿产业链投资策略风险提示1钙钛矿研究概述|领先|深度|信诚钙钛矿路线定位1.1、晶硅效率接近极限,叠层电池是晶硅的下阶段路线
晶硅路线提效缓慢,面临瓶颈难进一步提升。晶硅电池是光伏中最主流的路线,被广泛应用于新能源发电领域。晶硅路线最高效率从2016年突破26.3%以后,花费了7年时间提升到27.1%,提效缓慢且艰难。无论是TOPCon、HJT还是BC电池都属于晶硅路线,其理论极限效率受肖奎极限29.4%的限制,难以再进一步提升。
钙钛矿晶硅叠层路线提效快、上限高,是晶硅的下阶段路线。叠层电池效率上限44%,比晶硅高14.6pct。钙钛矿晶硅叠层路线自有效率记录以来,7年时间内效率从23.6%提升到33.9%(+10.3pct),提效速度远高于晶硅(+0.8pct),并且高于钙钛矿单节电池(+4pct)。叠层电池效率距其理论极限还有10.1pct,提效空间巨大。从效率表现来看,钙钛矿晶硅叠层和晶硅呈现出代际差异,是眼下众多光伏路线中最有潜力的路线。光伏发展一向以降本增效为目标,叠层电池将会是晶硅的下阶段方案。图表1:晶硅、钙钛矿及钙钛矿晶硅叠层效率表现图表2:光伏技术演进路线27.1%5:NERL、中泰证券研究所:捷佳伟创,中泰证券研究所钙钛矿路线定位1.1、晶硅效率逼近极限,叠层电池是晶硅的下阶段路线
钙钛矿路线包括单节和叠层电池,单节率先量产,叠层紧随其后。①单节电池是以廉价钙钛矿材料为吸光层的新型化合物薄膜电池,通过光照产生光生伏特效应发电,其理论效率33%,目前实验室效率达26.1%,平米级组件效率已经突破19%,即将迎来GW级量产;②钙钛矿叠层电池是钙钛矿与其他光伏技术结合,综合利用太阳能中短波长和长波长能量,在单节电池基础上进一步提高效率。钙钛矿晶硅叠层效率理论极限44%,目前实验室效率33.9%,2024年底有望在平米级组件效率突破26%,实现商业化。
光伏行业技术迭代迅速,叠层电池路线渗透空间大。随着光伏技术的不断进步,铝背场电池、PERC电池等逐渐被淘汰,HJT、BC及硅基叠层电池将凭借其优秀的性价比加速渗透。钙钛矿晶硅叠层目前处于研发和中式阶段,根据ITRPV预测,2025年后有望大规模量产。图表3:钙钛矿及叠层电池技术路线图表4:全球c-Si光伏电池技术市场份额:Wikipedia等、中泰证券研究所:ITRPV
2024,中泰证券研究所6一级市场复盘1.2、钙钛矿一级市场持续火热,先进技术有望点燃光伏板块行情
钙钛矿新技术受市场青睐,有望成为点燃整个行情的催化剂。去年一年时间以光伏ETF为例,二级市场光伏行情回调比例接近腰斩的背景下,钙钛矿标的仍能持续密集融资并且拥有较高估值。钙钛矿行业和传统光伏技术路线呈现出了显著的差异化,说明钙钛矿作为最有潜力的光伏新技术更受资本市场认可,预计在光伏行情企稳之后,钙钛矿行业有机会成为整个光伏行情的催化剂。图表5:钙钛矿电池融资进展:IT桔子、线性资本、艾邦光伏网、、中国能源网、风潮数据、36Kr、Solarzoom、Businesswire、pv-magazine等、中泰证券研究所72钙钛矿及叠层电池产业链更新|领先|深度|信诚基于商业逻辑2.1、基于商业逻辑:单节电池提效迈入量产,短期相对晶硅难有性价比
单节钙钛矿效率持续提升,行业迈入量产阶段。效率方面:2024年3月,钙钛矿电池平米级组件效率突破19%,预计2024年底效率超过20%。目前行业头部企业协鑫光电、极电光能、纤纳光电等均经过了长期的中试测试,2024年即将迈入GW量产阶段。成本方面:当组件效率在20%时,其成本大约在0.8元/W。随着组件效率的提升,单瓦成本会进一步下降。
晶硅价格维持低位,单节钙钛矿难有性价比。单节钙钛矿电池产业化初期直接对标晶硅,力求在地面电站大规模使用。其0.8元/W的组件成本在晶硅组件价格1.3元/W以上时具备显著性价比。但目前晶硅组件成本与钙钛矿量产预期组件成本接近,严重影响了单节钙钛矿电池在电站端的商业逻辑。图表6:钙钛矿组件效率及成本目标图表7:2022年至今晶硅组件价格(元/W):协鑫光电、中泰证券研究所:Wind、中泰证券研究所9基于商业逻辑2.1、基于商业逻辑:低效率产品难受电站端青睐
单晶替代多晶在于效率高、度电成本底。单晶硅电池实验室效率(27.1%)高于多晶硅(23.3%),最终量产效率也更高。2016年后全球光伏中单晶组件市占率持续提升,目前挤压多晶组件市场份额至3%以内。有两方面原因①技术进步,单晶组件降本增效具备性价比。单晶组件的生产成本快速降低,单多晶组件实际价差开始低于合理价差,性价比开始反转。同时单晶组件转换效率高的优点更突出,促进了其市占率的快速提升;②市场认可+政策补贴,渗透率快速提升。单晶组件转换效率高、度电成本底,叠加补贴政策引导,成为了市场的首选。在单多晶近乎同价时候,单晶组件的优点被视为“免费赠送”,促进了渗透率的快速提升。
单节钙钛矿效率低,性价比逻辑短期内在电站端难兑现。目前随着晶硅价格持续处于低位,晶硅组件单瓦价格与钙钛矿量产初期价格接近,但晶硅发电表现更强,因此短期内单节钙钛矿电池性价比逻辑难以在地面电站兑现。钙钛矿行业的产业化初期市场在于BIPV、CIPV等可以和晶硅差异化竞争的场景。
叠层路线相对晶硅发电优势呈现代际差异,兼容晶硅产线,商业逻辑更硬。叠层组件效率有望做到35%以上,能源属性更强应用场景更广。钙钛矿晶硅叠层可以看做是晶硅路线上进行升级的产品,优势显著。叠层电池生产端兼容现有晶硅产能,应用端下游接受度相对钙钛矿类薄膜电池更高。图表8:2013-2021年国内主流厂商单晶、多晶组件图表9:1980-2021年全球单晶、多晶、薄膜组件产出厂价均价差值量占比10:Wind、中泰证券研究所:Fraunhofer
ISE、中泰证券研究所基于商业逻辑2.1、基于商业逻辑:叠层电池相对晶硅大幅提效,降本路线清晰
叠层路线相对晶硅大幅提效。叠层电池通过吸收不同波段太阳能提升整体器件效率,理论上吸收所有太阳光中所有波段能量,无数节电池叠加,其极限效率可达65%。商业上两节电池叠层就可以大幅提升效率,并且制备工艺可控不会过于复杂。两节电池形成的叠层电池效率上限44%,远高于晶硅理论极限效率29.4%,相对晶硅提效非常可观。
钙钛矿晶硅叠层是潜力最大的商用方案,降本路线清晰。钙钛矿电池具有透光性、短波长吸光能力强、成本低,是叠层电池中顶电池的理想选择;晶硅带隙和钙钛矿匹配度最高,是底电池中的理想选择。因此钙钛矿晶硅叠层既能够实现高效率的发电表现,相对晶硅又不会增加太多的物料成本,因此是目前潜力最大的可商用叠层方案。叠层电池的成本相对晶硅组件的增量主要在于钙钛矿部分的多层镀膜,这部分材料用量少成本低,随着叠层电池的规模化生产和设备降本,叠层路线竞争力持续增强。图表10:叠层电池效率表现图表11:钙钛矿晶硅叠层电池发电原理1节2节3节4节∞节:HZB、中泰证券研究所:Nature、中泰证券研究所11基于商业逻辑2.1、基于商业逻辑:
叠层电池在电站端性价比高
现有晶硅路线提效遇瓶颈,叠层电池打开效率空间。晶硅路线无论PERC、TOPCon还是HJT量产效率已逼近对应实验室效率极限,只有不到1%的提升空间。叠层电池理论极限效率44%,远高于现有晶硅电池效率。钙钛矿HJT叠层目前实验室效率达33.9%,并且仍会以每年1-2%的速度持续提升。钙钛矿叠层电池量产效率上限更高,预计将来量产效率有望达到35%以上。随着钙钛矿叠层技术成熟和不断降本,叠层电池凭借其杰出的性能表现,在光伏市场中的市占率将会持续提升。
叠层组件降低电站系统造价,经济性优势显著。对比提升20%电池效率和降低同等比例电池成本的两个方案,前者可使得电站端投资降低13%,后者仅能降低4%。可见对于光伏技术而言,提效比降本对电站端吸引力更大。叠层这种高效光伏路线的产业化空间相对晶硅路线更为广阔。图表12:不同路线效率表现图表13:电池增效和降本对电站端投资的影响:北极星太阳能光伏网、美能光伏、中泰证券研究所:曜能光电、中泰证券研究所12基于工艺变化2.2、基于工艺变化:蒸镀在单节及叠层电池中确定性增强
钙钛矿头部企业中式跑通,2024年迈入量产阶段。目前钙钛矿行业格局可以大致分为3个梯队:第3梯队新融资的创业公司目前仍处于技术积累和技术放大阶段,优先突破效率记录;第2梯队的钙钛矿电池厂如仁烁光能、脉络能源、光晶能源等经历了技术放大的阶段,2024年陆续进行百兆瓦中试,侧重点在产线调试;第1梯队的头部企业如协鑫光电、极电光能、纤纳光电等陆续经过了长时间的中试线调试,在23年陆续开始GW产线招标,24年开始部分产线投产,侧重点在产品提效和增强稳定性。
量产线对组件效率和稳定性要求更高,工艺发生变化。电池厂在研发、中试线上并行尝试的新工艺会在迁移至量产线,其中最明显的变化是电子传输层、钝化层等膜层沉积对蒸镀工艺需求增加。图表14:单节钙钛矿电池发展路径:德沪涂膜等,中泰证券研究所13基于工艺变化2.2、单节电池:即将迈入量产,材料、工艺趋同
单节电池核心工艺为4道镀膜和4道划线。量产电池的结构主要是反式钙钛矿结构,具体工艺是在TCO玻璃基地上逐层镀膜形成钙钛矿电池。TCO玻璃本身包含了一层电极,所以镀膜过程是依次沉积空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、电极等膜层。中式阶段各家电池厂在不同时期采用的材料、工艺不尽相同,但仍然存在主流方案:空穴传输层主要采用磁控溅射工艺,钙钛矿层主要采用狭缝涂覆工艺,电子传输层主要采用RPD、蒸镀工艺、电极主要采用PVD工艺,4道激光划线穿插在整个镀膜过程中。
吸光层钙钛矿层是关键,核心指标是结晶效果。钙钛矿层中饱满且取向一致的晶粒是其发电效果的必要保证。钙钛矿层必须用到狭缝涂覆工艺,搭配干燥、退火工艺才能形成良好的结晶效果。图表15:单节电池材料及工艺图表16:钙钛矿层结晶效果:协鑫光电等、中泰证券研究所:协鑫光电、中泰证券研究所14基于工艺变化2.2、单节电池:量产线蒸镀工艺确定性增强
为了提升稳定性和效率,电池增加钝化结构。电池厂在原有百兆瓦线的基础上进行工艺调整,可以在钙钛矿层两边分别增加钝化层,用以提升整体器件的稳定性和提高钙钛矿电池的效率。
钝化层更适合采用蒸镀工艺,量产线蒸镀设备确定性更强。为了提升器件稳定性,量产线会增加1~2层钝化层结构,确定性较强的是钙钛矿层和电子传输层之间的钝化层。该钝化层主要采用氟化盐等材料,可以采用狭缝涂覆和蒸镀的方案。考虑到钝化层、电子传输层及紧邻的电极层全部采用干法工艺,蒸镀可避免工艺之间破真空且在镀膜均匀性更好,因此蒸镀是更适合的钝化层解决方案。并且量产线中电子传输层多采用C60材料,只有蒸镀才能进行镀膜。可见蒸镀设备从百兆瓦线选用工艺变成了量产线中确定性很强的必用工艺。图表17:钝化层在钙钛矿电池中的铺设位置图表18:钝化层结构及工艺:协鑫光电等、中泰证券研究所:协鑫光电等、中泰证券研究所15基于工艺变化2.2、叠层电池:四端技术成熟率先量产,两端成本低或是最终路线
钙钛矿晶硅叠层分为两端和四端方案,钙钛矿电池厂主推四端方案。四端方案是大面积钙钛矿组件与晶硅并联形成的电池,钙钛矿厂商凭借其大面积钙钛矿工艺优势主推四端方案。优点:并联结构下钙钛矿晶硅分步制备,步骤解耦,四端方案兼容所有晶硅路线。对于钙钛矿电池厂只需采购晶硅电池片完成组件级叠层即可量产。目前协鑫光电已有组件级叠层方案,2024年4月在1.7m2
叠层组件上实现了26.36%的转换效率,预计2025年在2.88m2叠层组件上实现27%的转换效率。
两端方案在晶硅产线基础上延伸,是晶硅厂商主推路线。两端方案在晶硅产线上延伸,兼容现有产能,是晶硅厂商主推方案。两端方案优点:在晶硅表面直接镀膜,无需TCO
玻璃这类价值量较高的额外辅材,相对四端方案成本更低。但两端叠层技术难度大,目前处于产业化早期阶段。两端方案的难点在于需在晶硅的不平整表面制备钙钛矿薄膜,且不同晶硅路线叠层的制备工艺存在差别。图表19:两端叠层和四端叠层方案产线对比16:Science,协鑫光电,中泰证券研究所基于工艺变化2.2、叠层电池:产业化初期,两端和四端路线并行
两端叠层方案一体化制备,具备成本优势。结构方面:两端叠层是以钙钛矿和晶硅部分之间存在电化学反应,是在晶硅为基底依次镀膜形成,电极采用导电膜+金属栅线的方式制成,无需TCO玻璃。制备好叠层电池后再进行电池片之间的串焊,并采用胶膜和两端的普通玻璃完成封装。四端叠层的钙钛矿部分和晶硅部分绝缘,大面积钙钛矿部分需要在TCO玻璃上制成,然后和晶硅部分以机械堆叠的方式结合形成叠层电池。成本方面:两种方案在物料上差别主要在于TCO玻璃、线缆等方面,因此两端方案相对四端方案成本更低。挑战:两端叠层工艺方面更加复杂,性能方面存在电流匹配等问题有待解决
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两端叠层和四端叠层工艺存在差别。四端叠层需要钙钛矿电池厂的原有产线生产的大面积钙钛矿电池,工艺设备相对单节电池没有显著变化,叠加的硅电池可以购买或自制的方式获得。两端叠层工艺存在差别:①钙钛矿部分是在小面积晶硅基底的绒面上镀膜,原有的平面镀膜工艺在部分膜层难以满足要求;②钙钛矿与晶硅之间存在链接,新增隧穿连接层;③电极为导电膜+栅线,无需激光划线工艺。图表20:两端和四端方案电池局部结构对比图表21:两端叠层与四端叠层对比17:中泰证券研究所:Nanomaterials、公开资料整理、中泰证券研究所基于工艺变化2.2、两端叠层:HJT与钙钛矿适配性更高
性能方面:钙钛矿HJT叠层相对钙钛矿TOPCon叠层开压更高,做成两端叠层电池后TOPCon也不再具备高电流优势。因此钙钛矿HJT叠层转换效率高于钙钛矿TOPCon叠层,从效率表现上看前者最高转换效率为33.9%,后者目前最高效率为32.3%。
工艺方面:钙钛矿HJT叠层电池,原有HJT产线无需调整,直接在后端延伸钙钛矿部分镀膜就可以完成生产。钙钛矿TOPCon叠层因为TOPCon电池需要倒置,原有产线需要进行调整,并且TOPcon
正面的氮化硅是绝缘体不能导电,需要先把氮化硅层去掉。并且钙钛矿HJT叠层是低温工艺,与钙钛矿镀膜工艺更为兼容。
结论:HJT是更适合于钙钛矿叠层的晶硅路线。图表22:钙钛矿HJT叠层与钙钛矿TOPCon叠层图表23:叠层技术路线对比18:正泰新能、中泰证券研究所:正泰新能、北极星太阳能光伏网、中泰证券研究所基于工艺变化2.2、两端叠层:绒面镀膜为工艺难点
两端叠层在晶硅基底上制备,绒面保型是高效组件的前提。钙钛矿HJT叠层路线可以分为正面抛光、绒面填平、绒面保型等方案。①正面抛光:光反射增加,转换效率降低。②绒面填平:因为绒面金字塔高低差较大,需要对晶硅特殊制绒,和原有HJT产线兼容性一般。③绒面保型:完全兼容HJT产线,但需在大绒面上均匀镀膜。
晶硅绒面呈现金字塔结构,钙钛矿等膜层需在绒面上高质量成膜。晶硅绒面金字塔的高低差接近2-5um,而钙钛矿厚度仅有500-800nm,其他膜层更是只有不到100nm。要实现高效稳定的叠层组件,晶硅之上的隧穿结、空穴传输层、钙钛矿层、钝化层、电子传输层等都需要在晶硅绒面上的镀膜,并且对镀膜均匀性、一致性要求高,技术难度大。图表24:钙钛矿HJT两端叠层技术路线图表25:钙钛矿晶硅两端叠层绒面镀膜效果正面抛光绒面填平绒面保型叠层电池
绒面结构镀膜效果:通威股份、中泰证券研究所:PRX
ENERGY,中泰证券研究所19基于工艺变化2.2、两端叠层:绒面镀膜为工艺难点
两端叠层在小面积晶硅上逐层镀膜,均匀性和一致性是量产的关键挑战。•均匀性:对于同一个叠层电池,要在晶硅基础上实现保型性高、空间上分布均匀、缺陷密度低、结晶度高的钙钛矿薄膜。但是镀膜过程中容易出现金字塔顶坍塌引起的保形覆盖差、无机盐残留引起的膜层内部反应不均匀、钙钛矿成膜缺陷密度高等问题。•一致性:两端叠层量产面临高通量镀膜困难的问题。两端钙钛矿叠层电池量产至少要达到1000片/小时的门槛。同一批次生产的不同叠层电池片,是在不完全相同晶硅绒面上进行镀膜,存在多片镀膜一致性问题。图表26:钙钛矿晶硅两端叠层镀膜顺序图表27:钙钛矿晶硅两端叠层工艺难点:正泰新能、中泰证券研究所:中泰证券研究所20基于工艺变化2.2、两端、四端叠层:蒸镀工艺不可或缺
两端叠层:蒸镀是必须工艺。需要使用蒸镀与其他方案结合的路线解决钙钛矿层保型困难的问题。具体可采用一步法、两步法镀膜。两步法分为①干湿结合路线:采用蒸镀先搭建无机盐碘化铅骨架,再采用溶液法或者蒸镀方案沉积有机盐;②全干法路线:两步蒸镀沉积钙钛矿原材料,使其发生反应生成钙钛矿薄膜。目前主流方案是干湿结合的蒸镀+狭缝涂覆方案。此外,全干法方案存在原材料挥发,蒸镀速率慢等问题,倘若能解决这些问题,两步蒸镀方案就能满足大规模量产需求,届时有望成为叠层电池量产的最终路线。
四端叠层:依托大面积钙钛矿制备,蒸镀确定性强。四端叠层需要在大面积钙钛矿基础上做机械堆叠,钙钛矿部分的所有工艺在四端叠层中仍需使用,大面积钙钛矿量产线上电子传输层和钝化层采用蒸镀工艺的确定性提高,因此对于四端叠层路线,蒸镀也是必须工艺。图表28:钙钛矿晶硅两端叠层中钙钛矿层工艺路线图表29:叠层电池中钙钛矿镀膜工艺:正泰新能,Nature
reviews,Prog
Photovolt
Res
Appl.,中泰证券研究所:通威股份,中泰证券研究所213行业核心催化|领先|深度|信诚GW产线招标3.1、单节电池:GW级产线招标,钙钛矿迈入量产时代
头部企业GW级量产线招标,产线有望2024年落地。目前行业平米级组件效率达到19%以上,比去年提升3pct。产业进展:头部玩家极电光能、协鑫光电、纤纳光电已于2023年下半年陆续开启GW产线招标,预计2024年可以看到极电光能、协鑫光电的设备进场和产线投产。
量产线尺寸进一步放大,便于适配大板型晶硅组件制作四端叠层电池。钙钛矿行业中试线尺寸主要有0.6*1.2m和1*2m两个版型,量产线在和这个面积基础上进一步放大。协鑫光电尺寸放大至1.2*2.4m,极电光能尺寸放大至1.2*2.3m。可见都是在1.2m宽幅基础上,根据各家需求确定版型长度,但总体都在2.8平米左右。钙钛矿这种薄膜电池面积放大一方面可以摊薄成本,另一方面也是为将来做钙钛矿晶硅四端叠层做准备。图表30:单节钙钛矿电池扩产节奏:协鑫光电、极电光能、脉络能源、新浪财经、上海证券报、36Kr等,中泰证券研究所23晶硅大厂中式3.2、晶硅大厂:布局叠层迈入中式阶段
晶硅厂商新增资本开支,大力布局钙钛矿光伏。2024年之前看到众多晶硅大厂在钙钛矿及叠层技术上有持续的研发投入和小规模设备采购。在2024年即将看到多家晶硅大厂在钙钛矿晶硅叠层路线上新增资本开支,投建研发线或者中试线。随着晶硅厂商的大规模加入,钙钛矿及叠层技术方面的人力、物力、财力相对早期只有创业公司投入的生态截然不同,钙钛矿叠层技术有望加速。
钙钛矿叠层路线进行百兆瓦级别资本开支理由充分:①经过钙钛矿电池厂对行业生态的持续培育,钙钛矿材料、工艺、设备已相对成熟,叠层扩产前提已经具备。②研发及中式级别产线新增资本开支不高,试错风险可控。图表31:晶硅厂布局公司技术路线详情正在建设叠层电池百兆瓦级中试线,努力在2027年前后实现叠层电池的GW级量产,到2028年将建成全球首个100GW+异质结及异质结叠钙钛矿产能并实现盈利运行。华晟新能源隆基绿能通威股份钙钛矿/HJT叠层钙钛矿/HJT叠层
2023年11月钙钛矿晶硅叠层两端电池实验室效率达到33.9%,预计2024年底效率达到35%基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池实验室效率已达到31.68%2024年开始建设100MW钙钛矿-异质结叠层电池项目钙钛矿/晶硅叠层钙钛矿/晶硅叠层2022年12月,公司钙钛矿/晶硅两端叠层电池实验室效率达29.2%。大面积钙钛矿/晶硅叠层电池正在研发认证中。天合光能晶科能源公司在2021年已完成了高效叠层钙钛矿技术平台的建设。基于N型TOPCon的钙钛矿叠层电池实验室效率达到32.33%钙钛矿/TOPCon叠层目前较小产能的钙钛矿-异质结叠层产品中试线建设正在推进,初期目标为电池平均转换效率突破30%。2023年12月公告拟投资10亿元用于研发钙钛矿-异质结叠层电池爱康科技钙钛矿/HJT叠层东方日升晶澳科技钙钛矿/晶硅叠层
公司有钙钛矿相关技术研究团队,主要方向为叠层电池。2024年下半年可能会继续推动中试,预期2-3年内能够产出大尺寸钙钛矿叠层产品,叠层电池的初步效率目标是30%左右钙钛矿/晶硅叠层正泰新能中来股份钙钛矿/晶硅叠层
目前公司在积极储备钙钛矿叠层电池技术路线钙钛矿/晶硅叠层
公司的钙钛矿晶硅叠层电池处于研发阶段小面积钙钛矿电池效率25.05%,小面积钙硅叠层电池效率28.5%,钙钛矿组件效率接近19%,现已经搭建完成钙硅叠层示范线建成出大尺寸电池样品。山西晋能钙钛矿/晶硅叠层实验室钙钛矿/异质结叠层电池自测效率已超过32%。计划2023年开始筹建100MW钙钛矿/异质结叠层产线,力争在2025年内启动钙钛矿/异质结叠层电池GW级量产升级宝馨科技泉为科技钙钛矿/HJT叠层24钙钛矿/HJT叠层
计划在2025年努力实现27.5%转化率的HJT/钙钛矿叠层组件研发目标:隆基绿能、通威股份、晶科能源、天合光能、晶科能源、新浪财经、北极星太阳能光伏网、索比光伏、证券时报等、中泰证券研究所龙头跨界布局3.3、跨界龙头:切入钙钛矿路线发力光伏
宁德时代、比亚迪等企业跨界布局钙钛矿。宁德时代早在2022年就已经开始进行钙钛矿电池方面研究,目前已有百兆瓦单节电池中试线,并且同时布局钙钛矿晶硅叠层电池。跨界龙头具备创业公司不具备的研发投入和资源支持,宁德时代有望在中试线跑通后开启大规模量产。
京东方等面板厂商跨界布局钙钛矿。OLED面板和钙钛矿组件制备的工艺存在共性,都是大面积镀膜,需要用到蒸镀等方案。面板厂商以及面板设备厂商可凭借自身的工艺优势切入钙钛矿领域,为钙钛矿行业注入新的活力。除此之外可以看到明阳智能、中国核电等跨界玩家均在钙钛矿方面有所布局,钙钛矿技术一旦出现突破,技术扩散和人才流动将会促使行业快速发展。图表32:跨界玩家布局公司技术路线详情宁德时代单节+叠层
已搭建100MW中试线,目前处于调试阶段。京东方单节钙钛矿
2023年11月京东方启动钙钛矿光伏项目,2024年3月成立合肥京东方光能科技有限公司布局钙钛矿2023年12月公司表示钙钛矿中试科研推进顺利,同步推进刚性、柔性钙钛矿组件研发,技术成果保持在行业第一梯队中国核电单节钙钛矿明阳智能比亚迪丰田单节钙钛矿
2023年5月明阳集团薄膜光伏研发团队在钙钛矿电池研发再次取得突破。同时布局碲化镉薄膜电池技术单节钙钛矿
已积极布局钙钛矿电池技术,拥有专业的太阳能技术研发团队丰田汽车与源自京都大学的日本初创企业
Enecoat
Technologies
宣布,
将共同研发钙钛矿型光伏电池,并力争到
2030年将其搭载在纯电动汽车的车顶等部位单节钙钛矿25:新浪财经、每日经济新闻、明阳智能、OFweek、36kr、企查查、中泰证券研究所4钙钛矿产业链投资策略|领先|深度|信诚为什么现在推钙钛矿4.1、钙钛矿路线处于从0-1的阶段,产业迎发展拐点为什么钙钛矿强调叠层逻辑?1、单节电池厂形成一致预期:加速布局叠层路线:随着晶硅成本持续处于低位,钙钛矿单节电池短期相对晶硅难具备性价比。发展高效叠层电池成了单节电池厂必须要走的路线。头部厂商协鑫光电已经开启GW级产线招标,技术路线为四端叠层电池,代表着钙钛矿企业对叠层逻辑的认可。宁德时代也同时布局单节和叠层研发和生产。极电光能、纤纳光电的GW级产线均扩大面积至约2.8平米,也是为了便于后续进一步和晶硅大板型组件形成叠层。2、晶硅厂商形成一致预期:单节钙钛矿电池厂经过多年探索,在材料、设备、工艺方面已经为晶硅厂商趟平了道路,现在有基本定型的材料体系、较为成熟的设备厂商、以及大量掌握钙钛矿工艺人才。因此晶硅厂具备了投入叠层产线的先决条件。同时晶硅厂商面临产品升级换代的迫切需求,今年能观察到其在钙钛矿叠层方面新增资本开支,如新建百兆瓦级叠层产线。晶硅厂密集布局钙钛矿叠层代表传统光伏产业对叠层电池商业逻辑的认可,随着晶硅的持续投入钙钛矿及叠层电池产业会进一步加速。3、设备厂商布局叠层电池:叠层电池需求广阔,诸多设备厂近两年持续进行叠层电池设备布局,以捷佳伟创为例,目前已经具备提供叠层研发线、中试线整线能力。设备配套是叠层路线能快速发展的必要前提。今年行业预期?产能:至少2条量产线子线落地,产业化路径清晰;多家叠层电池迈入中式,晶硅厂商密集布局效率:今年单节电池平米级组件效率将达20%以上,四端叠层平米级组件效率达26%以上。单节电池实验室效率有望突破27%,叠层电池实验室效率有望突破35%。27设备环节4.2、设备环节:关注形成整线能力的设备供应商
京山轻机:钙钛矿设备龙头,具备整线制造能力。京山轻机子公司晟成光伏主要负责钙钛矿设备业务,依托PVD、ALD、蒸镀等设备,形成了钙钛矿及叠层整线制造能力。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。目前公司提供中式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。在钙钛矿行业正处于从中试线产线向GW级量产线发展的关键时点,公司有望顺应产业趋势快速增长。2024年4月,晟成光伏钙钛矿单结及叠层太阳能电池整线设备项目成功交付。
捷佳伟创:钙钛矿及叠层路线全方位布局。捷佳伟创所涵盖的RPD、PVD等设备是钙钛矿制备中核心设备,公司在此基础上形成了在大尺寸钙钛矿、钙钛矿HJT/TOPCon叠层、全钙钛矿叠层领域的整线能力,全方位覆盖钙钛矿光伏技术路线。2023年7月公司拟可转债募资9.61亿元,投向钙钛矿及钙钛矿叠层设备产业化项目。图表33:京山轻机钙钛矿叠层路线布局图表34:捷佳伟创部分钙钛矿设备RPD设备RPD原理28:晟成光伏、中泰证券研究所:捷佳伟创、中泰证券研究所设备环节4.2、设备环节:重点关注蒸镀环节
奥来德:蒸镀环节核心标的,依托线性蒸发源向蒸镀整机发展。上文分析蒸镀工艺在单结钙钛矿量产线中确定性增强,在叠层电池中是必须使用的工艺,因此蒸镀环节标的最值得关注。钙钛矿量产线中的蒸镀设备需满足大面积镀膜能力,大面积蒸镀设备必须具备线性蒸发源,线性蒸发源是蒸镀设备的核心。目前国内具备线性蒸发源的设备商主要有奥来德、欣奕华(未上市)、方昇光电(未上市),欣奕华已经实现了大尺寸Inline钙钛矿蒸镀机交付。奥来德具备线性蒸发源,且已经在OLED领域实现了蒸镀机的生产,预计将来有望凭借其OLED方面的技术积累在钙钛矿领域实现设备突破。
曼恩斯特:狭缝涂覆环节核心标的,依托狭缝涂覆模头向涂覆整机发展。钙钛矿量产线中的狭缝涂覆设备需要满足米级宽幅的镀膜,狭缝涂覆模头是核心零部件,整机价值占比10-20%。目前钙钛矿头部企业的涂覆设备主要来自德沪涂膜和日本东丽。曼恩斯特2024年实现了商用级钙钛矿组件的狭缝涂覆设备正式交付,也成功中标钙钛矿晶硅叠层高通量涂布机。另外建议关注同样具备自研狭缝涂覆模头的上市公司信宇人,有潜力形成整机制造能力。图表35:钙钛矿蒸镀设备发展逻辑图表36:钙钛矿狭缝涂覆设备发展逻辑核心零部件线性蒸发源核心零部件狭缝涂覆模头整机整机蒸镀设备狭缝涂覆设备29:欣奕华官网、中泰证券研究所:曼恩斯特官网、中泰证券研究所设备环节4.2、设备环节:新玩家大胜达
深耕瓦楞纸包,外延并购拓宽业务布局。公司成立于2004年,主要从事瓦楞纸包产品的研发、生产、印刷和销售,能为客户提供涵盖包装方案设计、研发、检测、生产、库存管理、物流配送等环节的全方位纸包装解决方案。2021年起,公司谋求新发展,积极公司积极外延并购,切入纸浆模塑、烟酒包和光伏设备领域。
收购FornaxB.V.
转型光伏。2024年1月新收购的荷兰Fornax
B.V.公司已完成股权交割手续,进军光伏薄膜电池镀膜设备领域。Fornax
B.V.公司属于技术平台型公司,子公司SMIT掌握多种薄膜沉积技术和热处理设备制造经验。主要为薄膜光伏(主要为碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜、钙钛矿)、锂电池、功能玻璃及显示、半导体等领域的客户提供定制化的精确热处理及镀膜控制设备。目前主要客户是碲化镉电池厂,有望以纤纳光电量产线供货为契机打入钙钛矿行业。公司收购Fornax
B.V.后,已在光伏领域贡献985万欧元的订单,市场空间广阔。图表37:FornaxB.V.股权结构图表38:SMIT公司近空间升华(CSS)设备30:公司公告、中泰证券研究所:SMIT、中泰证券研究所辅材环节4.3、辅材环节:TCO玻璃确定性最强,价值量最高
TCO玻
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