钙钛矿太阳能电池

基于产业化成熟度区分，光伏电池片技术主要有3种路径

1）第一种是当前主流的PERC （P 型，钝化发射极和背面电池）电池；

2）第二种 是以HJT异质结电池、TOPCon（隧穿氧化层钝 化接触）电池为代表的N型新型电池；

3）第三种 是以IBC、钙钛矿为代表的前沿技术。

由于P型电池受自身材料的限制，PERC电池转 换效率约23%,已接近理论上限24.5%左右。而 HJT、TOPCon理论转换效率超27%，量产效率 24%左右，距离理论效率仍有较大效率增加的空间。

事件近期，洛桑联邦理工学院和瑞士电子与微技术中心共同研发了钙钛矿-叠层电池，其转化效率突破30%，达到31.3%，再创历史新高。在理论极限转换效率上，HJT和TOPCon极限效率分别为27.5%、28.7%;但是相比之下，钙钛矿电池单层电池、晶硅/钙钛矿双节叠层电池、三节层电池的理论转换极值分别可达到31%、35%、45%，转换效率随着钙钛矿材料的叠加使用，转换效率不断提升至新的高度。国泰君安表示，钙钛矿电池相比于其他太阳能电池有许多优点，如果在钙钛矿中掺杂新型材料，转换效率有望突破50%，是目前商用太阳能电池的2倍左右。目前，科学家正在全力克服钙钛矿电池的缺点，待逐一克服并且商业化之后，太阳能电池的转换效率将会再上一个台阶。

钙钛矿是一种分子通式为ABX3的晶体材料，呈八面体形状，光电转换效率高，在光伏、LED等领域应用广泛。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。

　　晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时 3 天。但根据协鑫纳米披露，钙钛矿太阳能电池的生产流程简单，可在 45 分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。协鑫光电总经理范斌指出， 晶硅 1GW 的产能(硅料、硅片、电池、组件)投资在11.6 亿；而协鑫纳米钙钛矿的第一条100MW设备产线投资在1亿元，未来如规模量产后投资将进一步降低。

　　钙钛矿太阳能电池的原材料均为基础化工材料，不含稀有元素。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，原材料更加易得。晶硅类太阳能电池的生产每年约需要50万吨硅料，而若全部替换为钙钛矿太阳能电池，大约只需要1000吨钙钛矿原料，因此PSCs不存在原材料瓶颈。世界最高光电转换效率记录已达到25.2%，钙钛矿与晶硅叠层电池的效率已经达到29.15%。钙钛矿太阳能电池还可通过与HJT叠层进一步提升光电转换效率，是未来产业化的重点发展方向。

一、近期产业化进展

【海外】近日，拜登政府投入5600万美元资金，旨在扩大薄膜组件产能，支持钙钛矿太阳能电池开发。

威尔士Swansea大学和塔塔钢铁英国公司联合研究发现，钙钛矿太阳能组件可以用丝网印刷的方式印在建筑物钢顶上，从而无须使用其他基础材料。

【大正微纳】公司投资8000万元建设10MW的40cm*60cm可弯曲钙钛矿电池组件产线，承诺效率21%，成为全球首家实现大规模生产柔性钙钛矿组件的公司。

【协鑫光电】测试报告显示，钙钛矿组件温度系数几乎为0，在不同工作温度下输出的功率稳定，出厂效率与实际效率相差不大，不考虑成本因素，效率为18%的钙钛矿组件发电效益与效率21%的晶硅组件相当。

二、钙钛矿核心亮点高效率（单结理论效率达31%、与HJT叠层理论效率高达43%）、
备注HJT、TOPCon理论转换效率超27%，量产效率 24%左右。

低成本优势（产业链环节大幅简化），主要问题在于稳定性、大面积制备问题和环保性问题，产业化进程持续推进。

三、市场空间
（1）设备端主要工艺为涂布及PVD，预计2030年设备市场空间超800亿；

（2）电池端预计2025年BIPV潜在市场规模达1210亿元，钙钛矿拥有天然适配优势，有望在BIPV领域率先打开市场。

国内钙钛矿电池产业链企业布局推进，未来可期。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。

　　除设备端外，国内光伏企业(包括通威股份、东方日升等)以及非光伏企业(包括宁德时代、聆达股份等)纷纷布局钙钛矿电池项目；同时，协鑫光电成为在钙钛矿太阳能电池组件中推进最快的企业之一，打造100MW量产线，推动钙钛矿的商业化进程；今年2月，由纤纳光电供货的全球首个钙钛矿光伏地面电站开工，该电站装机规模为12MW。


4、投资建议

重点推荐迈为股份、亚玛顿、金辰股份、罗博特科、帝尔激光、捷佳伟创等。

重点关注京山轻机、协鑫集成、隆基股份、宁德时代、天合光能、东方日升、通威股份、晶科能源、中来股份、聆达股份、金风科技、杰普特、拓日新能、杭萧钢构等。

相关概念股

　　京山轻机(000821.SZ)公司目前针对钙钛矿设备业务主要着重在钙钛矿前段的镀膜设备，已有部分钙钛矿电池设备出货，目前已与行业多家钙钛矿电池企业有业务联系和合作，并有产品应用于多个客户端。

　　杭萧钢构(600477.SH)子公司合特光电计划2022年底投产首条晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池中试线，电池的生产设备是根据自主设计的生产工艺，规划产能为100MW，目标转化效率为28%以上。

　　金刚玻璃(300093.SZ)公司拥有自主研发的异质结+钙钛矿叠层技术，包含用叠层的方法将钙钛矿材料的薄膜层涂覆异质结电池表面，充分利用两种电池对光的吸收以提升电池转换效率。

　　协鑫集成(002506.SZ)旗下协鑫光电正在建设100MW量产生产线，将把组件面积扩大至1m*2m，组件光电转化效率将提高至18%以上，是行业目前唯一拥有量产产线的钙钛矿制造企业。

　　亚玛顿(002623.SZ)纤纳光电与亚玛顿签署合作协议，未来双方将在钙钛矿太阳能电池玻璃定制、BIPV组件、TCO玻璃等多个方面展开多维度合作。