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:
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。
参考文章