钙钛矿PERC
⑴钙钛矿:第三代太阳能电池,商业化进程有望提速
钙钛矿是具有革命性的新材料。钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿 型的有机金属卤化物半导体(具有 ABX3 的化学通式)作为吸光材料 的太阳能电池。钙钛矿电池具有效率上限高、成本低、可叠层、柔性 四大优势,是具有革命性的新材料。
效率、稳定性为商业化核心因素,正处于快速改善阶段。效率方 面,钙钛矿(小面积)实验室效率提升迅速,已经远超晶硅电池极限 效率;大面积钙钛矿生产线转化效率亦有望持续提升,协鑫光电规划 自身组件效率于 2023 年达 18%;于 2024 年达 20%;于 2025 年达 22%。 稳定性方面,当前国内外的研究中,最大光功率输出点 MPP 处的长期 运行稳定性已经长达几千个小时;纤纳光电α组件已顺利通过 IEC61215、IEC61730 稳定性全体系认证,可在双 85 测试下工作 1000 小时。
钙钛矿商业化进程提速。截至目前,国内已有三条百兆瓦级别的 钙钛矿光伏组件产线建成(协鑫光电、纤纳光电、极电光能),多条百 兆瓦产线、GW 级产线正在推进中。根据我们的不完全统计,2022 年 钙钛矿产能约为 0.47GW,2023/2024 年有望达到 1.16/4.47GW。在技 术与资本的双重推进下,我们认为多条 GW 级别生产线有望于 2023 年 招标,2-3 年内落地。
⑵单节钙钛矿电池:建议优先关注镀膜、涂布设备
以协鑫光电 100MW 生产线为例,单节钙钛矿生产线主要设备包括 PVD 设备、涂布设备、激光设备、封装设备。具体的生产流程为:阳 极缓冲层——激光 P1——钙钛矿涂布——阴极缓冲层——激光 P2— —背电极——激光 P3——激光 P4——封装设备。
PVD 是钙钛矿电池核心设备,技术较为成熟,价值量占比高。PVD (物理气相沉积)设备并非新概念,其在半导体&HJT 领域已有应用, 技术较为成熟。钙钛矿生产线中,PVD 设备主要用途为给电子传输层、 空穴传输层以及电极等进行镀膜,因此一条生产线可能需要多套设 备,这使得目前 PVD 镀膜设备占钙钛矿整线的价值比例高达 50%左右。
涂布设备主要用于制备钙钛矿层,具有性价比优势。无接触的狭 缝涂布工艺,可以满足当前钙钛矿层物理一致性的要求,且涂布工艺 单设备投资额通常在 300-400 万左右,与 PVD 设备相比性价比较高。 但后道控晶具有一定难度,膜层质量(化学一致性)仍有待提高,因 此设备、工艺均尚需完善。目前上海德沪涂膜市占率达 70%。
激光工艺涉及到整个钙钛矿薄膜电池的制备流程,起分片效果。 加工精度高、适用薄膜材料的激光是实现电路连接的关键,是整个钙 钛矿电池制备的必备环节。钙钛矿电池需要分别进行 3 次平行激光刻蚀(P1-P3),并完成 P4 的清边,整体价值量约 10~20%。在 P1-P3 的 刻蚀环节,激光实现切割效果,使材料表面快速被加热到汽化并形成 槽线,从而可以形成阻断电流导通的单独模块,起分片效果,以实现 增大电压和串联电池的目标。
⑶叠层钙钛矿电池:效率优势明显,光伏终极解决方案
钙钛矿/晶硅叠层为晶硅电池进一步增效,或将会成为钙钛矿产 业化的初期路径。钙钛矿/晶硅叠层电池需要将晶硅表面做成锯齿面, 便于钙钛矿层吸光。现有技术较难实现在锯齿面上涂布钙钛矿层,因 此钙钛矿/晶硅叠层电池的钙钛矿层需要更多运用 PVD 镀膜技术。
全钙钛矿叠层电池理论效率最高,度电成本最低,有望成为产业 化的终极路径。全钙钛矿叠层电池的难度整体不大,主要性能取决于 单节钙钛矿电池性能,难点在于由于层数的增加,需要解决下层均匀 度偏差问题的累积问题,且对激光刻蚀工艺要求更高。
⑷建议关注设备价值量较高的镀膜设备商京山轻机、捷佳伟创; 依托原有蒸镀技术,拟切入钙钛矿赛道的奥来德;提出“材料+装备+ 组件”三位一体规划的奥联电子;激光设备商大族激光、杰普特、帝尔 激光。
23 年 1 月,昆山协鑫光电材料有限公司获得了由中国质量认 证中心(CQC)颁发的钙钛矿组件 BIPV 光伏玻璃 3C 认证证书,迈出了 开拓国内建筑光伏市场的重要一步。单 GW 电池产能建设投资保守按 5 亿元,按单 GW 产能 3-4 条生产线计算,对应设备价值量 3-4 亿 元,其中镀膜设备价值量占比超 50%。建议关注钙钛矿规模化进程中 设备投资机会,包括价值量大的 PVD/RPD 设备(捷佳伟创、京山轻 机等)、确定性需求强且主流电池片环节渗透率提升的激光设备厂商 (大族激光、迈为股份、帝尔激光、杰普特、德龙激光等)、蒸镀设 备(京山轻机,子公司晟成与头部钙钛矿企业协鑫绑定较深、奥莱 德);建议关注上游 TCO 玻璃:金晶科技、耀皮玻璃
德龙激光、奥联电子、微导纳米、宁德时代、隆基绿能、天合光能、东方日升、通威股份、晶科能源、宝馨科技、杰普特、 奥来德、大族激光、拓日新能、杭萧钢构、金晶科技、中来股份、聆达股份、金风科技等。 ⚫ 关注非上市公司:德沪涂膜、纤纳光电、协鑫光电、极电光能、众能光电、万度光能、大正微纳、仁烁光能、曜能科技等。
钙钛矿赛道上,目前领先的是四支团队
第一,大正微纳,是国内柔性钙钛矿薄膜太阳能电池精密制造的领军企业,目前已获授权及申请专利20余项。大正微纳的首席科学家宫坂力教授为钙钛矿太阳能电池的发明人,并获得2017年诺贝尔化学奖提名。绑定的$杰普特(SH688025)$ 在柔性钙钛矿薄膜切割设备
第二,协鑫纳米,范斌。范斌团队从2010年后就开始了钙钛矿研究,几乎是国内最早进行钙钛矿产业化的团队。绑定的是$京山轻机(SZ000821)$ 子公司晟成光伏,两者合作开发纯钙钛矿设备和叠层电池
第三,杭州纤纳,姚冀众团队。杭州纤纳,姚冀众团队持股约45%,余下55%股份由浙江地方国资以及长江三峡集团投资。
第四,Oxford PV。Oxford PV是欧洲光伏技术的骄傲,由钙钛矿领域的顶级学术权威Henry Snaith领衔,投资者包括Meyer Burger、挪威石油和一些欧洲顶级金融机构,2019年$金风科技(SZ002202)$ 投资了Oxford PV的D轮融资