鈣鈦礦光伏電池新勢力產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正加速光伏設(shè)備姚健

1.鈣鈦礦電池效率、成本優(yōu)勢兼?zhèn)?降本增效背景下，光伏電池持續(xù)迭代資料來源：大正微納公眾號降本增效驅(qū)動下，光伏電池基本經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段：晶硅電池，主要包括單晶硅電池和多晶硅電池兩類，目前已實現(xiàn)商業(yè)化，但單晶硅電池生產(chǎn)成本高、制備工藝復(fù)雜、能耗高且會造成環(huán)境污染。第二階段：薄膜電池，主要包括非硅基薄膜電池、多晶硅薄膜電池、銅銦鎵硒和砷化鎵薄膜電池等，比硅基電池更能容忍較高的缺陷密度，在高溫下能量轉(zhuǎn)換效率衰減更小，弱光環(huán)境仍可以工作，但生產(chǎn)成本高、需要稀缺元素。第三階段：新型電池，主要包括染料敏化電池、鈣鈦礦電池和有機太陽電池等，具有能耗低、成本低、環(huán)境友好、原料豐富、制備工藝簡單等優(yōu)勢。圖表1：光伏電池發(fā)展歷程6電池結(jié)構(gòu)簡潔，鈣鈦礦層是光電轉(zhuǎn)換核心反式結(jié)構(gòu)是主流應(yīng)用，正式結(jié)構(gòu)可以低溫制備。鈣鈦礦電池的基本結(jié)構(gòu)可分為正式結(jié)構(gòu)（演化自染料敏化電池）、反式結(jié)構(gòu)（演化自有機太陽電池），正式結(jié)構(gòu)最大優(yōu)勢在于電子傳輸層可以低溫制備，反式結(jié)構(gòu)制備工藝簡單、成本較低，目前反式結(jié)構(gòu)是主流應(yīng)用。根據(jù)陽極結(jié)構(gòu)的不同，正式結(jié)構(gòu)電池可分為平面型和介孔型，兩者基本結(jié)構(gòu)幾乎一致，自下而上分別為TCO玻璃、電子傳輸層（ETL）、活性鈣鈦礦層、空穴傳輸層（HTL）和金屬電極，差別在于，介孔型比平面型多了一層厚度為幾百納米的半導(dǎo)體多孔層。鈣鈦礦層是光電轉(zhuǎn)換的核心。鈣鈦礦層吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對，由于鈣鈦礦材料的激子束縛能很小，在室溫下就能分離為自由的載流子，并分別被傳輸層材料傳輸出去、再被電極收集，形成電流做功，完成整個光電轉(zhuǎn)換過程?！陡咝殊}鈦礦太陽電池發(fā)展中的關(guān)鍵問題》楊旭東《鈣鈦礦太陽能電池及其空穴傳輸研究綜述》王茹圖表2：鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)圖表3：鈣鈦礦電池原理圖7鈣鈦礦電池理論轉(zhuǎn)換效率更高《鈣鈦礦太陽電池的制備與穩(wěn)定性提升研究》林明月資料來源：趕碳號公眾號晶硅電池轉(zhuǎn)換效率提升空間有限。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，晶硅電池理論極限效率為29.43%，TOPCon電池理論極限效率為27.5%，HJT電池理論極限效率為28.2%-28.7%；目前TOPCon量產(chǎn)效率已達(dá)24.6%，HJT平均量產(chǎn)效率已超24%，晶硅電池量產(chǎn)效率提升空間有限，未來十年內(nèi)或觸及瓶頸。鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率快速提升、空間更大。用于光伏電池的鈣鈦礦材料，其A位通常是某種有機基團(tuán)，B位是金屬陽離子X位是鹵族陰離子，共同構(gòu)成有機無機雜化鈣鈦礦，以CH3NH3PbI3為例，Pb和6個I組成一個[PbI6]八面體，8個[PbI6]八面體組成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，CH3NH3+位于網(wǎng)絡(luò)最中間，起到平衡作用。受益于特殊物相結(jié)構(gòu)，有機無機雜化材料不僅能使半徑差別懸殊的離子穩(wěn)定共存，還賦予了諸多優(yōu)異的電化學(xué)性能，包括窄禁帶寬度、高吸收系數(shù)、高載流子遷移率和擴(kuò)散長度等，這些特性使得極薄的鈣鈦礦膜層可以充分利用太陽光譜。另外，鈣鈦礦材料對雜質(zhì)的容忍度極高，避免了晶硅常見的LID、PID和LeTID等光照/升溫導(dǎo)致的效率衰減。鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率提升快，且理論轉(zhuǎn)換效率較高，單結(jié)可達(dá)31%，超過晶硅電池極限，2結(jié)疊層可達(dá)40%左右，3結(jié)疊層可達(dá)50%左右。圖表4：鈣鈦礦立方相晶體結(jié)構(gòu)示意圖 圖表5：光伏電池轉(zhuǎn)換效率8鈣鈦礦電池穩(wěn)態(tài)成本更低量產(chǎn)階段組件成本僅為晶硅的一半。組件成本方面，根據(jù)能鏡公眾號數(shù)據(jù)，鈣鈦礦電池量產(chǎn)階段預(yù)計為0.5-0.6元/W，是晶硅電池極限成本的1/2，成本優(yōu)勢顯著。產(chǎn)能投資較低。鈣鈦礦電池制備工藝簡潔，所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)可在同一工廠內(nèi)完成，45分鐘內(nèi)可完成，晶硅電池制備至少涉及4個不同工廠，耗時3天以上；鈣鈦礦電池產(chǎn)能投資額有望控制在5億元/GW，僅是晶硅的1/2。材料成本較低：鈣鈦礦電池所需材料來源豐富，純凈度要求低，用量少且價格低廉。能耗成本較低：鈣鈦礦電池制備溫度不超過150℃，組件單W能耗為0.12kWh，約為晶硅的1/10。資料來源：協(xié)鑫光電公眾號資料來源：協(xié)鑫光電公眾號圖表6：鈣鈦礦及晶硅組件產(chǎn)能投資額（GW級）圖表7：協(xié)鑫光電鈣鈦礦組件效率及成本目標(biāo)92.

行業(yè)擴(kuò)產(chǎn)加速，各環(huán)節(jié)優(yōu)化空間大10近年產(chǎn)業(yè)化加速，2025年或?qū)⒉饺氤墒祀A段資料來源：知光谷公眾號，北極星太陽能光伏網(wǎng)，眾能光電公眾號，世紀(jì)新能源網(wǎng)，DT新材料公眾號，協(xié)鑫光電公眾號，OFweek太陽能光伏網(wǎng)，中能科訊公眾號，極電光能公眾號，光伏技術(shù)公眾號，索比光伏網(wǎng)，大正微納官網(wǎng)，PV-Tech公眾號，任爍光能公眾號，國際太陽能光伏網(wǎng)，國海證券研究所從行業(yè)產(chǎn)線規(guī)模、項目進(jìn)展來看，2022年是鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化元年，我們預(yù)計，2023年-2024年擴(kuò)產(chǎn)加速，或?qū)⒊霈F(xiàn)更多百MW級產(chǎn)線投產(chǎn)、部分GW級產(chǎn)線招標(biāo)，2025年將步入成熟商業(yè)化階段。圖表8：部分鈣鈦礦電池企業(yè)產(chǎn)能建設(shè)公司名稱

成立時間

現(xiàn)有產(chǎn)能 產(chǎn)能狀態(tài) 產(chǎn)品尺寸 轉(zhuǎn)換效率 在建/規(guī)劃產(chǎn)能 建設(shè)進(jìn)度眾能光電2015200MW預(yù)計2022年底建成61.58cm2正面效率≥21

,雙面效率＞70.081GW預(yù)計2026年投產(chǎn)纖納光電2015100MW2021年投產(chǎn)1.245m*0.635m21.8

(@19.35cm2)1GW預(yù)計2023年開始招標(biāo)協(xié)鑫光電2016100MW2021年投產(chǎn)，計劃2023年達(dá)產(chǎn)lm*2m2023年底預(yù)計18

+1GW；5-10GW預(yù)計2024年建設(shè)1GW產(chǎn)線，2025年建設(shè)5-10GW產(chǎn)線極電光能2020150MW2022年底投產(chǎn)1.2m*0.6m設(shè)計效率191GW；10GW預(yù)計2023H1開始建設(shè)1GW產(chǎn)線、2024年投產(chǎn)、2026年產(chǎn)能達(dá)10GW萬度光能20162GW2023年1月項目開工，分三期大正微納201810MW已投產(chǎn)40*60cm21100預(yù)計2023Q4建成無限光能20221002024年杭蕭鋼構(gòu)1985100MW預(yù)計2023H1投產(chǎn)仁爍光能202110MW己建成1.2m*0.6m24.50150MW預(yù)計2023Q3建成11材料方案尚未定型，優(yōu)化空間較大《基于絨面硅襯底的鈣鈦礦太陽能電池工藝研究》康橋TCO玻璃：最下面是基材，目前剛性板以白玻為主，柔性板可以用軟性塑膠板；基材上面是FTO（摻氟氧化錫）或ITO（氧化銦錫）。ITO：白玻上的附著效果更好，ITO導(dǎo)電玻璃做能量匹配時，空穴傳輸層需要用spiro，其他材料難以匹配；另外，銦的含量較少，長遠(yuǎn)不合理。FTO：難以制備均勻膜層，更佳的方案是直接向玻璃廠商購買FTO玻璃，玻璃廠商在熔煉過程中直接附著FTO膜，均勻度更好。背電極：學(xué)術(shù)端，多采用金、銀；產(chǎn)業(yè)端，多采用銅、合金或金屬氧化物。金：常見電極材料，價格昂貴，且蒸發(fā)沉積中僅少部分制備成電極，大量浪費。銀/鋁：相比金電極，具備成本優(yōu)勢，但易與鈣鈦礦膜生產(chǎn)鹵化物，影響電極導(dǎo)電性，降低電荷收集效率。碳電極：滿足導(dǎo)電性要求，能夠極大程度削弱水、氧氣、太陽光等對鈣鈦礦層的影響，進(jìn)而提高電池穩(wěn)定性；可利用絲網(wǎng)印刷/噴墨打印制備，成本低、易于大面積制備。圖表9：鈣鈦礦電池常見材料能帶圖12材料方案尚未定型，優(yōu)化空間較大《反式鈣鈦礦太陽能電池界面調(diào)控及其光伏性能的研究》章佳琪13空穴傳輸層：常用材料為有機小分子、有機導(dǎo)電高分子共軛聚合物和無機材料三類，其中無機材料兼具性能、成本優(yōu)勢。有機小分子：Spiro-OMeTAD及其改性材料應(yīng)用最廣，其能級匹配度高、空穴傳輸率高，但制備困難且價格較貴。有機導(dǎo)電高分子共軛聚合物：PEDOT:PSS導(dǎo)電性能良好、價格低廉，廣泛應(yīng)用于各類薄膜電池，但其呈現(xiàn)弱酸性，將會腐蝕基底及鈣鈦礦材料，影響器件穩(wěn)定性。無機材料：化學(xué)穩(wěn)定性及空穴遷移率較高，制備成本低廉，其中，氧化鎳應(yīng)用較為廣泛。電子傳輸層：通常選擇光譜吸收系數(shù)較高、介電常數(shù)較大、激子束縛較小的半導(dǎo)體材料，進(jìn)而避免電荷累計對器件壽命的影響，常用材料包括無機氧化物（TiO2/ZnO/SnO2）和富勒烯及其衍生物。正式結(jié)構(gòu)常用無機材料，反式結(jié)構(gòu)常用有機材料，產(chǎn)業(yè)端常用SnO2及富勒烯。鈣鈦礦層：作為吸光材料，鈣鈦礦層需要在可見光區(qū)和近紅外區(qū)具有較寬較強的吸收帶，帶隙為1.4eV的材料較為合適，通過調(diào)節(jié)元素組分，可獲得所需吸收帶隙。圖表10：鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)設(shè)備方案是性能與成本的平衡設(shè)備方案尚未定型，存在較大優(yōu)化空間。目前鈣鈦礦成膜路線尚未標(biāo)準(zhǔn)化，存在多種選擇方案。器件結(jié)構(gòu)、材料組分、工藝方案均會影響設(shè)備選擇，小面積制備階段，可行性是設(shè)備方案的重要決定因素，大面積量產(chǎn)階段，設(shè)備方案將取決于性能與成本的平衡。以反式結(jié)構(gòu)為例，成膜工序通常包括，濺射PVD鍍TCO（ITO）→濺射PVD鍍空穴傳輸層（氧化鎳）→狹縫涂布鈣鈦礦層（

多種材料方案）

→

ALD/RPD鍍電子傳輸層（氧化錫）→蒸鍍銅電極，激光工序通常包括，P1（刻蝕，TCO層）→P2（刻蝕，緩沖層/鈣鈦礦層）→

P3（刻蝕，緩沖層/鈣鈦礦層/電極）→

P4（清邊）。目前整線價值超1億元/百MW，2025年有望減半。以協(xié)鑫光電100MW產(chǎn)線為例，主要設(shè)備包括濺射PVD（空穴傳輸層/TCO）、RPD（電子傳輸層）、蒸鍍（金屬電極）、涂布（鈣鈦礦層）、激光、封裝及其他設(shè)備，整線價值量約1.2億元。目前鈣鈦礦設(shè)備以定制為主，疊加涂布、蒸鍍及鍍膜設(shè)備國產(chǎn)化程度有限，投資成本較高，隨著規(guī)?；c國產(chǎn)化的持續(xù)發(fā)展，2025年單GW整線價值量有望降至5億元。圖表11：協(xié)鑫光電百MW產(chǎn)線結(jié)構(gòu)資料來源：協(xié)鑫光電公眾號，國海證券研究所14狹縫涂布是主流方案，德滬涂膜市占率超70%資料來源：曼恩斯特招股書，國海證券研究所，全球光伏公眾號，眾能光電公眾號，國海證券研究所項目鋰離子電池（正負(fù)極極片）鈣鈦礦（鈣鈦礦層）液晶顯示（薄膜晶體管）半導(dǎo)體封裝（面板級扇出型封裝）基材卷材類平板類平板類平板類基材平整度優(yōu)良良良恒溫要求中稍嚴(yán)嚴(yán)格苛刻粉塵要求中稍嚴(yán)嚴(yán)格苛刻氣泡要求中嚴(yán)格嚴(yán)格苛刻異物要求中嚴(yán)格嚴(yán)格苛刻涂布方式連續(xù)/間歇每片每片每片涂布速度10-120(m/min)10-50(mm/s)50-200(mm/s)10-50(mm/s)涂布寬度500mm-1600mm320mm-1950mm320mm-2940mm300mm-600mm涂層厚度(干膜)40-150μm0.5-1.5μm1-10μm5-80μm平面度(要求)≤5μm≤3μm≤3μm≤1μm表面粗糙度≤Ra0.025≤Ra0.01≤Ra0.01≤Ra0.01狹縫涂布是鈣鈦礦層的主流方案。產(chǎn)業(yè)端，狹縫涂布目前是鈣鈦礦層的主流方案，學(xué)術(shù)端，狹縫涂布也能制備空穴傳輸層。產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的原因：相比其他溶液法，1）狹縫涂布可通過控制系統(tǒng)調(diào)整狹縫寬度、移動速度和輸液速度，膜層質(zhì)量調(diào)控更加精細(xì)；2）無接觸式液膜制備技術(shù)，避免基底不平產(chǎn)生的刮擦；3）前驅(qū)液密封在儲液罐中，沉積過程中前驅(qū)液濃度不變。相比鍍膜，狹縫涂布具有高效率、低成本、規(guī)?；葍?yōu)勢。狹縫涂布行業(yè)集中度高，國產(chǎn)化有望加速。目前鈣鈦礦涂布設(shè)備主要供應(yīng)商是美國nTact、日本東麗，刀頭等核心部件國外壟斷。德滬涂膜是美國nTact代理商，截止2022年底國內(nèi)鈣鈦礦狹縫涂布設(shè)備市占率達(dá)70%以上，2020年起成功供貨全球首條100MW鈣鈦礦量產(chǎn)試驗線。德滬涂膜目前在常州建設(shè)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新中心和設(shè)備制造基地，2023年有望投入運營，有望實現(xiàn)設(shè)備自主化。另外，狹縫涂布廣泛應(yīng)用于鋰電、LCD、集成電路等領(lǐng)域，涂布模頭設(shè)計因場景而已，鈣鈦礦電池和LCD的涂布要求較為接近，集成電路對涂布工藝的要求更為嚴(yán)格。隨著鈣鈦礦電池逐步放量，LCD、鋰電、半導(dǎo)體等涂布設(shè)備制造商或?qū)⒉季肘}鈦礦領(lǐng)域，鈣鈦礦狹縫涂布設(shè)備有望加速國產(chǎn)化。圖表12：狹縫涂布不同應(yīng)用對比 圖表13：國內(nèi)涂布設(shè)備供應(yīng)商公司 進(jìn)展德滬涂膜2021年，公司開發(fā)全球首套大面積鈣鈦礦核心涂膜設(shè)備，并驗收成功；截至22年底，在國內(nèi)已建及在建鈣鈦礦試量產(chǎn)線中，公司狹縫涂布設(shè)備市占率達(dá)70。眾能光電截至2022年11月，公司已向國內(nèi)大型央國企/民營企業(yè)和知名高?？蒲性核塾嬐瓿赏坎紮C、刮涂機、激光刻蝕機、PVD和ALD等近200個單體工藝設(shè)備交付。大正微納擁有DieGate狹縫涂布機mini系列等狹縫涂布設(shè)備。協(xié)鑫光電擁有狹縫涂布機、旋涂機、熱蒸鍍機、刮刀涂布機、噴涂機等技術(shù)專利。纖納光電擁有狹縫涂布機、旋涂機、熱蒸鍍機、刮刀涂布機、噴涂機、CVD等技術(shù)專利。15鍍膜設(shè)備性能優(yōu)異，國產(chǎn)化進(jìn)程持續(xù)加速，全球光伏公眾號，眾能光電公眾號，索比光伏網(wǎng)，國海證券研究所鍍膜工藝成膜質(zhì)量較好，制備成本較高。鍍膜工藝能夠精確調(diào)控各組分的化學(xué)計量比，并能保證薄膜均勻性，但鍍膜設(shè)備價格較高，抽真空時間較長，制備時間和成本有所提升。鈣鈦礦電池制備中，常見鍍膜工藝包括濺射PVD、蒸鍍、ALD和RPD等。晶硅及半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備商具備先發(fā)優(yōu)勢。鍍膜設(shè)備早期以進(jìn)口為主，基于成本及安全考量，鈣鈦礦電池企業(yè)持續(xù)推進(jìn)設(shè)備國產(chǎn)化。HJT磁控濺射PVD及RPD應(yīng)用成熟，OLED蒸鍍設(shè)備積累深厚，ALD在PERC電池、MEMS、柔性電子顯示器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，晶硅電池及半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備商具備先發(fā)優(yōu)勢，有望優(yōu)先受益鈣鈦礦需求釋放。圖表14：國內(nèi)鍍膜設(shè)備供應(yīng)商16公司 進(jìn)展捷佳偉創(chuàng)可生產(chǎn)PVD、RPD、狹縫涂布等設(shè)備，與國內(nèi)頭部鈣鈦礦電池制造商、部分科研院所均有合作，PVD、RPD設(shè)備已導(dǎo)入下游客戶，已中標(biāo)某全球頭部光伏企業(yè)的鈣鈦礦蒸鍍設(shè)備項目，鈣鈦礦整線設(shè)備處于研發(fā)階段。京山輕機可提供濺射PVD、ALD、團(tuán)簇型多腔體蒸鍍機、IT賊璃清洗機、組件封裝等鈣鈦礦電池設(shè)備。奧來德采用線性蒸發(fā)源的蒸鍍機較好滿足鈣鈦礦電池的量產(chǎn)制備，可提高大面積制備的均勻性、批次穩(wěn)定性、生產(chǎn)重復(fù)性；目前已在鈣鈦礦領(lǐng)域布局兩個新項目，計劃投資4900萬元，一是蒸鍍設(shè)備開發(fā)項目，二是低成本有機鈣鈦礦載流子傳輸材料和長壽命器件開發(fā)項目。眾能光電產(chǎn)品包括PVD、ALD、涂布機、激光刻蝕機等，目前已向國內(nèi)大型央企、民企和高?？蒲袡C構(gòu)累計交付近200個單體設(shè)備。欣弈華2022年公司Inline真空鍍膜機已交付國內(nèi)鈣鈦礦知名企業(yè)，并投入生產(chǎn)。湖南紅太陽鈣鈦礦用PVD、ALD設(shè)備已向某一線光伏企業(yè)發(fā)貨?？凭е沁_(dá)可生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)涂層機、浸潤捏拉機、熱蒸鍍儀、靜電紡絲鍍膜機器等鈣鈦礦鍍膜設(shè)備。激光方案相對確定，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化第二、三道激光刻蝕最難，體現(xiàn)在劃線位置、能量控制及飛屑處理。鈣鈦礦電池制備過程中，除了鈣鈦礦層，第二道、第三道激光刻蝕的技術(shù)難度最大，主要難點在于劃線位置把控、激光能量控制以及飛屑處理。劃線位置方面，激光位置及間隙要求嚴(yán)格；能量控制方面，激光刻蝕深度要求嚴(yán)格，需要控制激光脈沖頻率；飛屑問題方面，激光劃線將會產(chǎn)生碎屑飛濺，需將碎屑處理干凈，并保證膜層平整度?！禨calable

fabrication

and

coating

methods

forperovskite

solar

cells》Nam-Gyu

Park公司進(jìn)展帝爾激光公司激光設(shè)備在TCO層、鈣鈦礦層、電極層均有應(yīng)用，2022年已有訂單交付。大族激光可生產(chǎn)鈣鈦礦激光刻劃設(shè)備，產(chǎn)品已于2015年實現(xiàn)量產(chǎn)。德龍激光2020年推出鈣鈦礦電池激光部段設(shè)備，現(xiàn)已投入客戶量產(chǎn)線使用，率先實現(xiàn)了百兆瓦級規(guī)模化量產(chǎn)。邁為股份2019年鈣鈦礦激光技術(shù)研究項目立項，2020年項目進(jìn)入樣機階段，2021年向某客戶交付單節(jié)鈣鈦礦激光設(shè)備。杰普特2021年成功交付全球首套柔性鈣鈦礦膜切設(shè)備，客戶是大正微納。圖表15：鈣鈦礦電池激光工藝圖表16：國內(nèi)鈣鈦礦激光設(shè)備商17資料來源：各企業(yè)官網(wǎng)及官微，國海證券研究所3.全鈣鈦礦是最終方案，TCO/靶材/設(shè)備是降本關(guān)鍵18產(chǎn)業(yè)化瓶頸：大面積制備19大面積制備是商業(yè)化前提，鈣鈦礦層是最大短板。光伏降本增效背景下，大尺寸電池已成為趨勢，然而隨著面積增大，鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率下降較為明顯。主要原因包括：1）各層薄膜的非均勻大面積沉積；2）P2劃線邊緣處的鈣鈦礦退化；3）電池子單元連接中的死區(qū)；4）組件串聯(lián)電阻增加、并聯(lián)電阻減小。鈣鈦礦電池大面積制備面臨諸多難題，其中最主要的是鈣鈦礦薄膜制備。各方案均存在局限性，后續(xù)優(yōu)化空間較大。旋涂法常用于制備小面積鈣鈦礦，可通過調(diào)整旋涂儀的轉(zhuǎn)速來控制膜層厚度，成膜穩(wěn)定且較為均勻，但在大面積制備中，旋涂法的材料利用率較低，難以結(jié)合卷對卷大面積制備工藝。目前，大面積鈣鈦礦薄膜制備方法主要包括狹縫涂布法、刮涂法、噴涂法及噴墨打印法等，但均存在局限性，標(biāo)準(zhǔn)化方案尚未確定，材料、設(shè)備等環(huán)節(jié)需要同步優(yōu)化。隨著器件面積增大，設(shè)備將面臨加工精度、生產(chǎn)效率及基材質(zhì)量三大難點，其中蒸鍍、涂布和激光設(shè)備升級難度較大，濺射PVD、ALD、RPD大面積應(yīng)用相對成熟。隨著各方勢力加速布局鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)，米級產(chǎn)品良率今年有望進(jìn)一步提升，大面積制備瓶頸或?qū)⑼黄?。加工精度：大面積制備將會放大精度誤差，對于涂布，米級平面的均勻性較難控制，對于蒸鍍，實驗室設(shè)備規(guī)格較小，點源即可滿足，米級器件則需要線源，設(shè)計難度較大。生產(chǎn)效率：大面積制備對生產(chǎn)效率提出更高要求，隨著鍍膜、涂布和激光等速度提升，設(shè)備穩(wěn)定性及產(chǎn)品良率均面臨較大挑戰(zhàn)?；馁|(zhì)量：隨著膜層面積增大，結(jié)晶均勻性將會下降，基材質(zhì)量不佳將會加大制備難度。產(chǎn)業(yè)化瓶頸：穩(wěn)定性20穩(wěn)定性是最大瓶頸，短期難以突破。根據(jù)《太陽能鈣鈦礦電池技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)性分析》（潘瑩，2022年）目前鈣鈦礦電池持續(xù)光照時間最長約10000h，若按平均日照時長4h計算，理論壽命僅6.8年，相比晶硅電池25年的理論壽命，差距較大。穩(wěn)定性是鈣鈦礦電池的最大瓶頸，目前尚無良好解決方案。不穩(wěn)定性系內(nèi)、外因素所致：1）自身結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦是離子型結(jié)構(gòu)，涉及弱鍵連接；2）反應(yīng)特性，鈣鈦礦生成溫度較低，逆分解所需能量較低；3）外界環(huán)境，水氧、光照容易破壞晶體結(jié)構(gòu)。內(nèi)部穩(wěn)定性：各膜層的材料特性均會影響器件穩(wěn)定性，其中鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性是決定性因素；提升方式包括：1）優(yōu)化各膜層的材料體系及匹配方案；2）增加緩沖層；3）后處理鈍化。外部穩(wěn)定性：封裝方案需滿足：1）化學(xué)惰性，可與器件直接接觸，且不會損傷各層材料與整體結(jié)構(gòu)；2）材料能夠長期隔水氧、隔紫外線；3）低溫封裝；4）成本低、易加工、綠色環(huán)保等。方向：疊層電池助力進(jìn)一步增效《鈣鈦礦晶硅疊層太陽電池關(guān)鍵材料與技術(shù)研究進(jìn)展》李梓進(jìn)，國海證券研究所21兩端器件已成為主流。通過將寬帶隙電池和窄帶隙電池串聯(lián)，能夠充分利用全光譜范圍內(nèi)的光子，減少能量損失，是突破單節(jié)電池效率極限的重要方法。鈣鈦礦疊層電池主要分為兩端器件和四端器件，其中兩端器件僅需要一個透明電極，有利于減少寄生吸收，同時封裝成本更低，已成為主流疊層路線。四端器件：獨立制備兩個子電池，然后堆疊，相互之間只有光學(xué)耦合作用；優(yōu)點是子電池獨立制備，可分別采用最優(yōu)工藝；不足是對電極要求較高，四個電極得有三個是透明電極。兩端器件：在底電池上直接生長鈣鈦礦電池，中間通過復(fù)合層或隧道結(jié)實現(xiàn)串聯(lián)；優(yōu)點是僅需一個寬光譜透明電極，且封裝成本更低；不足是傳統(tǒng)絨面結(jié)構(gòu)的晶硅底電池提升了頂電池的制備難度，引入蒸鍍設(shè)備、投資成本提升。圖表17：四端器件VS兩端器件方向：疊層電池助力進(jìn)一步增效單節(jié)成熟后，HJT/晶硅有望率先放量，全鈣鈦礦將是最終方案。短期看，產(chǎn)業(yè)端將聚焦單節(jié)電池的大面積及穩(wěn)定性等瓶頸，同步儲備疊層技術(shù)；中期看，隨著單節(jié)電池逐步成熟，晶硅/鈣鈦礦疊層電池憑借晶硅電池既有基礎(chǔ)，有望率先實現(xiàn)量產(chǎn)，憑借電池結(jié)構(gòu)、工藝適配等優(yōu)勢，HJT/晶硅疊層電池或?qū)⒊蔀橹髁鲬?yīng)用；長期看，全鈣鈦礦疊層成本及效率優(yōu)勢顯著，有望成為疊層電池的最終方案。疊層主要面臨兩大難題：1）界面問題，晶硅基底的絨面尺寸較大，難以實現(xiàn)良好覆蓋，界面金字塔容易漏出，導(dǎo)致底電池和頂電池短路；2）互聯(lián)問題，HJT絲印退火溫度較高，鈣鈦礦電池難以承受，漿料端需要改進(jìn)。HJT/鈣鈦礦疊層制備優(yōu)勢顯著。1）異質(zhì)結(jié)具備透明導(dǎo)電層，與鈣鈦礦疊層適配，產(chǎn)線改造成本低；2）異質(zhì)結(jié)是對稱結(jié)構(gòu)，可兼容正反式鈣鈦礦電池；3）異質(zhì)結(jié)開壓高，疊層輸出電壓高、轉(zhuǎn)換效率高。目前無限光能、曜能科技等鈣鈦礦新勢力均已布局HJT/鈣鈦礦疊層技術(shù)，隆基股份、天合光能、華晟新能源等晶硅企業(yè)也已投入相關(guān)研發(fā)，多方努力下HJT/鈣鈦礦疊層電池有望加速發(fā)展。全鈣鈦礦疊層技術(shù)門檻較高。全鈣鈦礦的優(yōu)勢在于，兩個子電池帶隙均可以靈活調(diào)節(jié)，能夠最大程度實現(xiàn)太陽光譜高效利用，同時長期成本具備優(yōu)勢，然而技術(shù)門檻較高，單節(jié)穩(wěn)定和全鈣鈦礦穩(wěn)定存在一定差異。仁爍光能是國內(nèi)全鈣鈦礦疊層領(lǐng)先企業(yè)，從小試到在建中試均采用全鈣鈦礦路線?！豆杌?鈣鈦礦疊層太陽能電池的光管理策略》

方笑宇，國海證券研究所圖表18：HJT/鈣鈦礦疊層22方向：TCO、靶材、設(shè)備是降本關(guān)鍵23TCO、靶材及折舊構(gòu)成主要成本。TCO玻璃及封裝材料成本占比約34%；其次是靶材（傳輸層/金屬電極）成本占比約31%；鈣鈦礦材料用量較少，成本占比僅3.1%；折舊成本占比約16%；能耗成本占比約13%。材料調(diào)整與產(chǎn)能擴(kuò)張是TCO降本的主要方式。材料調(diào)整：對比ITO（氧化銦錫）、FTO（摻氟氧化錫）、AZO（摻鋁氧化鋅）三種透明導(dǎo)電玻璃，ITO較為成熟，透過率高、導(dǎo)電性好，但激光刻蝕性能差，銦的產(chǎn)量彈性小、價格較高；FTO導(dǎo)電性能略差于ITO，但制造成本低、容易激光劃刻，逐漸成為薄膜電池的主流產(chǎn)品；AZO工業(yè)化應(yīng)用不成熟，但原料豐富、制造成本低廉，且穩(wěn)定性好。隨著FTO、AZO滲透率持續(xù)提升，TCO玻璃制造成本有望進(jìn)一步下降。產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)：國內(nèi)玻璃廠具備TCO玻璃生產(chǎn)能力，但因薄膜電池式微關(guān)閉產(chǎn)線，整體產(chǎn)量較小。隨著鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化加速，上游玻璃廠商有望重新擴(kuò)產(chǎn)，TCO玻璃價格有望大幅下降。工藝優(yōu)化與組分選擇是靶材降本的主要方式。靶材是傳輸層和金屬電極的基礎(chǔ)材料，通過制備工藝的選擇與優(yōu)化，提升靶材利用率，能夠降低材料成本，也能通過材料選擇實現(xiàn)降本，目前空穴傳輸層、電子傳輸層、金屬電極的低成本材料分別是無機半導(dǎo)體、ZnO、銅或合金。規(guī)?；?、國產(chǎn)化及方案優(yōu)化是設(shè)備降本的主要方式。一方面，隨著鈣鈦礦電池加速放量，規(guī)?；皣a(chǎn)化是設(shè)備降價的關(guān)鍵動力，其中蒸鍍和涂布設(shè)備降價空間較大。另一方面，鈣鈦礦電池制備方案尚未標(biāo)準(zhǔn)化，隨著大面積、穩(wěn)定性等問題逐步解決，投資成本有望成為設(shè)備方案的重要決定因素，其中鈣鈦礦層、空穴傳輸層和頂電極降本空間較大。4.電池、設(shè)備、材料環(huán)節(jié)投資建議24投資建議25電池環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)以初創(chuàng)企業(yè)為主，重點關(guān)注以下三個方面：商業(yè)化：大面積制備、規(guī)?；慨a(chǎn)是實現(xiàn)商業(yè)化的基本前提，關(guān)注各家組件面積、產(chǎn)線規(guī)模；低成本：降低LCOE是技術(shù)迭代的核心動力，關(guān)注組件成本、轉(zhuǎn)換效率及使用壽命：1）鈣鈦礦電池材料、設(shè)備及工藝目前均未定型，組件成本短期尚不穩(wěn)定，隨著制備方案標(biāo)準(zhǔn)化，中長期需關(guān)注各家組件成本；2）受發(fā)展階段影響，頭部企業(yè)持續(xù)突破電池轉(zhuǎn)換效率和使用壽命，持續(xù)關(guān)注。差異化：主要體現(xiàn)在柔性電池、疊層電池，前者應(yīng)用場景與晶硅互補，后者提效空間更大。設(shè)備環(huán)節(jié)，一方面，成熟化設(shè)備有望率先放量，濺射PVD設(shè)備關(guān)注捷佳偉創(chuàng)/京山輕機，激光設(shè)備關(guān)注德龍激光/大族激光/邁為股份，組件設(shè)備關(guān)注京山輕機/弗斯邁；另一方面，降本增效驅(qū)動下，設(shè)備方案存在較大優(yōu)化空間，1）設(shè)備降本邏輯下，狹縫涂布設(shè)備關(guān)注德滬涂膜，以及LCD/鋰電涂膜設(shè)備商；2）性能優(yōu)化邏輯下，蒸鍍設(shè)備關(guān)注京山輕機/奧來德/欣奕華，RPD關(guān)注捷佳偉創(chuàng)；3）疊層及整線邏輯下，關(guān)注捷佳偉創(chuàng)/京山輕機。材料環(huán)節(jié)，TCO玻璃成本占比高、確定性強，關(guān)注金晶科技。綜合考慮光伏降本增效趨勢、鈣鈦礦電池成本及效率優(yōu)勢、行業(yè)擴(kuò)產(chǎn)加速及設(shè)備國產(chǎn)替代需求旺盛等因素，首次覆蓋，給予鈣鈦礦行業(yè)“推薦”評級。電池：關(guān)注商業(yè)化、低成本趨勢纖納光電：成立于2015年，總部位于杭州，是全球首家實現(xiàn)鈣鈦礦組件量產(chǎn)的公司，全球首條百MW級鈣鈦礦產(chǎn)線于2022年初建成，5月發(fā)布全球首款鈣鈦礦商用組件α，7月首批α組價正式出貨，目前公司正在規(guī)劃GW級產(chǎn)線。公司已完成D輪融資，本輪融資由招銀國際和杭開集團(tuán)領(lǐng)投，資金將主要用于鈣鈦礦前沿技術(shù)的開發(fā)和GW級產(chǎn)線擴(kuò)建，加快布局鈣鈦礦商業(yè)化第二階段。公司α組件具有經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定耐用和光電性能優(yōu)異三大優(yōu)勢，2023年1月順利通過IEC61215、IEC61730穩(wěn)定性全體系認(rèn)證，纖納光電成為全球首個、且目前唯一完整通過這兩項穩(wěn)定性全體系測試的鈣鈦礦機構(gòu)。資料來源：纖納光電官網(wǎng)及公眾號，，索比光伏網(wǎng)，中國電力網(wǎng)，國海證券研究所資料來源：纖納光電官網(wǎng)及公眾號，國海證券研究所圖表19：纖納光電發(fā)展歷程圖表20：纖納光電融資歷程時間事

件2015年公司成立2017年2月首次打破國外對鈣鈦礦技術(shù)的壟斷，組件轉(zhuǎn)換效率2019年12月通過全球首例鈣鈦礦組件IEC穩(wěn)2020年7月全球首個鈣鈦礦生產(chǎn)基地建成，2021年初鈣鈦礦量產(chǎn)組件通過基2021年5月20cm2組件實現(xiàn)22022年初100MW產(chǎn)線2022年5月α組2022年7月2時間事

件2017年12月完成A輪融資，7000萬元2019年4月三峽資本作為戰(zhàn)略投2021年1月完成C輪融資，共計3.6億元，峽招銀等資方跟投，2022年126電池：關(guān)注商業(yè)化、低成本趨勢協(xié)鑫光電：成立于2019年底，技術(shù)團(tuán)隊以瑞士EPFL博士范斌為帶頭人，范斌等創(chuàng)始人是清華校友；2021年中建成100MW量產(chǎn)線并試生產(chǎn)，預(yù)計2024年將建設(shè)1GW生產(chǎn)線，組件效率達(dá)到20%，2025年將建設(shè)5-10GW生產(chǎn)線，組件效率將達(dá)到22%。公司產(chǎn)品目前已有訂單意向，但暫不接受訂單預(yù)定，100MW產(chǎn)能可通過股東內(nèi)部消化，如協(xié)鑫集團(tuán)、寧德時代、道達(dá)爾等。資料來源：協(xié)鑫光電官網(wǎng)，國海證券研究所資料來源：企查查，國海證券研究所圖表21：協(xié)鑫光電發(fā)展歷程圖表22：協(xié)鑫光電融資歷程時間 事

件2010年8月廈門惟華光能有限公司成立2015年廈門惟華光能建成一條鈣鈦礦組件中試線，尺寸45cmx65cm，背電極為碳漿2016年底協(xié)鑫集團(tuán)并購廈門惟華光能，成立協(xié)鑫納米2017年10月協(xié)鑫納米投資7000萬元，建成業(yè)內(nèi)先進(jìn)的10MW級別鈣鈦礦組件中試線2019年初協(xié)鑫納米10MW中試線工藝開發(fā)基本完成2019年11月協(xié)鑫納米鈣鈦礦組件率先獲得TüV認(rèn)證，面積1241.16cm2，轉(zhuǎn)化率15.312020年底成立昆山協(xié)鑫光電，融資約2億，開始籌建100MW量產(chǎn)線2021年中完成100MW量產(chǎn)線并試生產(chǎn)日期 產(chǎn)品名稱 融資輪次 融資金額 投資機構(gòu)2020年5月27日協(xié)鑫光電戰(zhàn)略融資未披露昆山高新集團(tuán)2020年7月15日協(xié)鑫光電戰(zhàn)略融資未披露機輝基金2020年10月20日協(xié)鑫光電戰(zhàn)略融資未披露門瑞庭投咨有限公司2021年3月9日協(xié)鑫光電A輪數(shù)億元凱輝基金2022年5月12日協(xié)鑫光電B輪數(shù)億元騰訊投資2022年12月14日協(xié)鑫光電B+輪5億元領(lǐng)投投構(gòu)：IDG資本，淡馬銀，紅杉中國跟投機構(gòu)：川流投資，蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司27電池：關(guān)注商業(yè)化、低成本趨勢資料來源：極電光能官網(wǎng)及官微，北極星太陽能光伏網(wǎng)，華夏能源網(wǎng)，上游新聞，國海證券研究所極電光能：起源于長城控股集團(tuán)，2018年開始鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)，2020年4月落地?zé)o錫，2022年12月150MW產(chǎn)線在無錫正式投產(chǎn)運行，該產(chǎn)線將陸續(xù)向市場推出發(fā)電石材、透明發(fā)電幕墻、光伏屋瓦等鈣鈦礦BIPV產(chǎn)品和鈣鈦礦組件產(chǎn)品，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)值可達(dá)3億元。按照規(guī)劃，公司GW級鈣鈦礦產(chǎn)線及配套將于2023年啟動建設(shè)，總投資超30億元，預(yù)計2026年產(chǎn)能將達(dá)到6GW。圖表23：極電光能發(fā)展歷程28時間 事

件2020年4月公司成立2020年12月鈣鈦礦創(chuàng)新中心已落成使用，設(shè)施配套全，功能涵蓋鈣鈦礦光伏材料、器件、工藝、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)等多方面研發(fā)2021年5月首次發(fā)布行業(yè)突破性創(chuàng)新技術(shù)，實現(xiàn)大面積制備、高效率和高穩(wěn)定性的鈣鈦礦組件“極創(chuàng)”整體解決方案，包括無甲胺的鈣鈦礦材料體系/原位固膜技術(shù)/先進(jìn)的納米晶導(dǎo)電墨水等三大技術(shù)2021年10月舉行Pre-A輪融資發(fā)布會，系首次對外融資，由碧桂園創(chuàng)投、九智資本聯(lián)合領(lǐng)投，建銀國際、云林基金跟投，控股股東穩(wěn)晟科技追加投資，共募集資金2.2億元，主要用于新技術(shù)研發(fā)和試制線建2022年4月與大冶市人民政府、智能科技在湖北大冶舉行“大冶新能源項目簽約暨長冶新能源揭牌儀式”，大冶新能源項目裝機規(guī)模達(dá)2.8GW，總投資金額約120億元。2022年8月全球總部及鈣鈦礦創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)基地項目正式簽約落戶錫山，項目總投資額30億元，占地面積156畝，計劃建設(shè)全球首條GW級鈣鈦礦組件及BIPV產(chǎn)線、100噸鈣鈦礦量子點生產(chǎn)線，建成后年產(chǎn)值將達(dá)25億元。2022年12月150MW鈣鈦礦產(chǎn)線正式投產(chǎn)，該產(chǎn)線將陸續(xù)向市場推出發(fā)電石材、透明發(fā)電幕墻、光伏屋瓦等鈣鈦礦BIPV產(chǎn)品和鈣鈦礦標(biāo)準(zhǔn)組件，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)值可達(dá)3億元。電池：關(guān)注柔性、疊層等差異化應(yīng)用大正微納：成立于2018年12月，是國內(nèi)柔性鈣鈦礦電池領(lǐng)先制造商，目前擁有10MW產(chǎn)能，計劃建設(shè)百MW柔性鈣鈦礦產(chǎn)線，預(yù)計2023Q4落成。杭蕭鋼構(gòu)：成立于1985年，2003年成功登陸上交所，成為國內(nèi)首家鋼結(jié)構(gòu)上市公司，專業(yè)設(shè)計、制造、安裝輕型鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、多高層鋼結(jié)構(gòu)、超高層鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)住宅和綠色建筑。控股子公司合特鋼構(gòu)布局疊層電池（HJT+鈣鈦礦），杭蕭鋼構(gòu)對合特團(tuán)隊的業(yè)績考核要求是：不晚于2023年5月10日實現(xiàn)100MW中試線投產(chǎn)，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到28%以上。圖表24：杭蕭鋼構(gòu)營收及歸母凈利潤，國海證券研究所，國海證券研究所圖表25：杭蕭鋼構(gòu)營收結(jié)構(gòu)（2022年）29捷佳偉創(chuàng)：晶硅設(shè)備龍頭，RPD設(shè)備國內(nèi)獨供PERC電池設(shè)備龍頭，N型電池設(shè)備國內(nèi)領(lǐng)先，主要產(chǎn)品包括PECVD設(shè)備、擴(kuò)散爐、制絨設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、自動化配套設(shè)備等，同時提供整線方案。根據(jù)捷佳偉創(chuàng)公眾號2023年3月22日新聞，2022H2-至今至今已向十多家光伏頭部企業(yè)、行業(yè)新勢力及研究機構(gòu)供應(yīng)鈣鈦礦設(shè)備，訂單金額超過2億元。公司鈣鈦礦設(shè)備包括RPD、PVD、PAR、CVD、蒸鍍、狹縫涂布、晶硅疊層印刷；其中RPD設(shè)備系國內(nèi)獨家供應(yīng)，2018年公司取得日本住友RPD設(shè)備授權(quán)，后自主研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品；2022年成功中標(biāo)某全球光伏頭部企業(yè)的鈣鈦礦蒸鍍設(shè)備項目，現(xiàn)已具備單節(jié)及疊層鈣鈦礦整線供應(yīng)能力。圖表26：捷佳偉創(chuàng)營收及歸母凈利潤，國海證券研究所，國海證券研究所圖表27：捷佳偉創(chuàng)營收結(jié)構(gòu)（2021年）30京山輕機：鍍膜設(shè)備綜合布局，現(xiàn)已發(fā)力疊層技術(shù)國內(nèi)光伏組件和瓦楞包裝設(shè)備龍頭，母公司是包裝業(yè)務(wù)主體，主要產(chǎn)品包括瓦楞紙板產(chǎn)線、智能水性印刷設(shè)備、智能物流等；子公司晟成光伏是光伏業(yè)務(wù)主體，在組件流水線、層壓機等領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先，同時布局電池工藝及自動化設(shè)備領(lǐng)域。鈣鈦礦領(lǐng)域，公司重點布局磁控濺射PVD、蒸鍍