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

概念股
PVD镀膜
子公司晟成光伏作为设备商主要向下游客户提供钙钛矿电池的相关设备,钙钛矿PVD镀膜设备:具备完全自主知识产权,公司是钙钛矿设备领域的先行者和领导者,率先具备PVD镀膜设备的研发经验和交付经验,并已具备成熟的供货能力。钙钛矿团簇型多腔式蒸镀设备:公司经过长时间研发及实验数据验证,突破技术难关。该设备现已量产,并成功应用于多个客户端。
杰普特 688025
2022年12月9日公司发布公告,与胥明军共同出资设立奥联光能,计划2023年50MW钙钛矿中试线投产,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8GW钙钛矿装备和2GW钙钛矿电池组件生产能力。
公司与西电张春福教授团队合作设立合资公司,开发钙钛矿异质结叠层电池。新实验室正在筹划中,预计将于2023年的上半年完成。根据发展规划,2023年年底前将完成电池效率突破30%任务;2024年年底开始建设100MW级产线,效率突破32%;力争4年内实现GW级量产线建设,效率提升率大于15%。
主要产品为精密激光加工设备和激光器,推出了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
奥来德 688378
2022年11月公司公告建设钙钛矿蒸镀设备开发项目、有机钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发项目,布局钙钛矿专用蒸镀设备以及空穴传输层材料。
RPD设备
公司持续深入开发并获得了狭缝涂布、PVD/RPD、蒸发镀膜等设备订单,RPD镀膜设备是捷佳伟创面向钙钛矿电池持续研发的系列核心装备之一,具有多项的自主知识产权和技术壁垒,为新时代的光伏技术提供了更可靠的装备保证;蒸镀设备核心蒸发源由捷佳伟创研发团队自主研发,并通过创新性结构设计实现优良的多元共蒸效果。
亚玛顿 002623
2021年6月,公司与钙钛矿领先企业纤纳光电达成战略合作,由纤纳光电向公司提供全球领先的钙钛矿量子点夹层技术,并在玻璃定制、BIPV组件、TCO玻璃等多个方面开展合作。