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1、 證券研究報告證券研究報告 行業研究行業研究 行業專題行業專題 電力設備電力設備 行業研究行業研究/行業專題行業專題 鈣鈦礦的機遇與挑戰鈣鈦礦的機遇與挑戰 鈣鈦礦系列研究(一)鈣鈦礦系列研究(一)核心觀點核心觀點 為什么我們認為當前時點需要關注鈣鈦礦電池技術?為什么我們認為當前時點需要關注鈣鈦礦電池技術?鈣鈦礦因有更好的光電性能、良好的弱光效應、有望實現更低成本鈣鈦礦因有更好的光電性能、良好的弱光效應、有望實現更低成本、可可以與晶硅電池疊層進一步實現效率突破以與晶硅電池疊層進一步實現效率突破以及多場景應用以及多場景應用而而有望有望成為未來成為未來電池發展的方向。電池發展的方向。TOPCon和H
2、JT的量產效率已經分別實現了約25.7%和25.5%的效率,逐漸逼近理論效率極限,而鈣鈦礦憑借優異的光電特性、高吸收系數、長激子擴散距離、高載流子遷移率、低激子結合能等優點有望成為光伏電池的未來發展方向。同時鈣鈦礦相比較晶硅電池弱光性能較好,在冬季同等條件下可以比晶硅組件多發電 9.3%,進而提高組件效率。此外,鈣鈦礦在當前量產效率下理論成本可以實現 1 元/W,我們認為隨著效率和產線規模的提升鈣鈦礦單 w 成本可以進一步得到降低。另外鈣鈦礦可以和晶硅電池疊層以實現更高效率的突破,并且可以靈活應用于 BIPV、可穿戴設備等場景。鍍膜、激光刻蝕和封裝是三大核心工藝環節。鍍膜、激光刻蝕和封裝是三大
3、核心工藝環節。鍍膜階段要制備均勻、無孔洞的鈣鈦礦層薄膜。目前國內鈣鈦礦主要的三家企業協鑫光電、極電目前國內鈣鈦礦主要的三家企業協鑫光電、極電光能以及纖納光電分別采用狹縫涂布、原位固膜以及溶液打印技術進行光能以及纖納光電分別采用狹縫涂布、原位固膜以及溶液打印技術進行鈣鈦礦層的鍍膜。鈣鈦礦層的鍍膜。激光干刻階段,通過多道激光刻蝕構建鈣鈦礦電池中的電路結構,把多個鈣鈦礦電池單元串聯成組件,主要有 P1-P3 激光劃線和、P4 清邊四道工藝。鈣鈦礦封裝采用玻璃覆蓋電池,膠膜作為底部和頂部的封裝劑,丁基膠作為邊緣密封。目前產業化面臨的挑戰有哪些?目前產業化面臨的挑戰有哪些?鈣鈦礦電池的黃金三角為效率、穩
4、定性與成本。我們認為目前鈣鈦礦進鈣鈦礦電池的黃金三角為效率、穩定性與成本。我們認為目前鈣鈦礦進入產業化應用需要解決大面積鈣鈦礦薄膜制備、長期穩定性以及降低成入產業化應用需要解決大面積鈣鈦礦薄膜制備、長期穩定性以及降低成本等問題。本等問題。大面積制備時需要保證鍍膜質量并且減少激光死區面積:大面積制備時需要保證鍍膜質量并且減少激光死區面積:鈣鈦礦在大面積成膜時導致的薄膜產生位錯、間歇缺陷,產生較多的晶界,形成復合,因此工藝放大過程中獲得大面積、高質量的鈣鈦礦薄膜仍有工藝和技術難題需要突破。同時在激光劃線過程中,為了實現更高的電池效率,死區需要盡可能小。鈣鈦礦穩定性與組件長周期運行:鈣鈦礦穩定性與組
5、件長周期運行:鈣鈦礦材料穩定性差,在潮濕和光照的環境下易發生分解,需要采用合適的封裝等手段解決穩定性。另外,雖然部分鈣鈦礦電池組件已經通過 IEC61215標準測試,但是仍然需要做全壽命的加速老化實驗以驗證其可以實現長周期運行。效率仍較低影響組件成本與電站經濟性效率仍較低影響組件成本與電站經濟性:當前中試線若產能拉滿,鈣鈦礦組件成本可以實現 1.5 元/W,相比較當前晶硅組件成本仍然有較大的改善空間。同時也因為效率較低等原因,實現同樣功率的鈣鈦礦電站需要更多的建筑、安裝等成本,當前電站經濟性仍然較低。投資建議投資建議 1)建議關注布局鈣鈦礦電池技術的企業:協鑫科技(控股協鑫光電)2)建議關注受
6、益于鈣鈦礦 GW 線建設的設備廠商:曼恩斯特、杰普特、德龍激光、京山輕機等 3)建議關注未來將受益于鈣鈦礦批量出貨后產品放量的輔材企業:金晶科技、福斯特等。風險提示風險提示 鈣鈦礦研發進展不及預期、下游需求不及預期、市場競爭加劇 增持增持 (維持維持)行業:行業:電力設備電力設備 日期:日期:yxzqdatemark 分析師:分析師:開文明開文明 E-mail: SAC編號:編號:S1760523070002 分析師:分析師:劉清馨劉清馨 E-mail: SAC編號:編號:S1760523090001 近近一年一年行業行業與滬深與滬深 300 比較比較 資料來源:Wind,甬興證券研究所 相關
7、報告:相關報告:受年末淡季影響,組件出口環比下降 2024年 02月 20 日 鈣鈦礦產業化持續推進 2024年 01月 16 日 大面積鈣鈦礦電池效率取得新突破 2023年 11月 30 日 -50%-38%-26%-14%-2%10%02/2305/2307/2309/2312/2302/24電力設備滬深3002024年02月23日2024年02月23日行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 2 正文正文目錄目錄 1.為什么當前時點需要關注鈣鈦礦電池技術?為什么當前時點需要關注鈣鈦礦電池技術?.4 1.1.光電性能優異+更好的弱光性能.4 1.2.更低的
8、投資成本與生產成本.6 1.3.與晶硅電池疊層實現更高效率.7 1.4.多場景應用.8 2.鈣鈦礦電池的核心工藝:鍍膜、激光與封裝鈣鈦礦電池的核心工藝:鍍膜、激光與封裝.9 3.鈣鈦礦當前產業化的痛點是什么?鈣鈦礦當前產業化的痛點是什么?.13 3.1.大面積制備需保證鍍膜質量并減少激光死區面積.14 3.2.鈣鈦礦穩定性與長周期運行仍需確定.15 3.3.組件成本依然較高,電站經濟性較弱.16 4.國內國內 GW 線建設已開工,研發端效率持續突破線建設已開工,研發端效率持續突破.17 5.建議關注建議關注.19 5.1.曼恩斯特.19 5.2.杰普特.20 5.3.德龍激光.21 5.4.金
9、晶科技.22 5.5.京山輕機.23 6.風險提示風險提示.24 圖目錄圖目錄 圖圖 1:不同電池極限轉換效率不同電池極限轉換效率.4 圖圖 2:鈣鈦礦電池市場滲透率鈣鈦礦電池市場滲透率.4 圖圖 3:鈣鈦礦化合物的晶體結構鈣鈦礦化合物的晶體結構.5 圖圖 4:弱光性能曲線弱光性能曲線.5 圖圖 5:鈣鈦礦太陽電池基本結構鈣鈦礦太陽電池基本結構.6 圖圖 6:鈣鈦礦常用器件結構鈣鈦礦常用器件結構.6 圖圖 7:鈣鈦礦成本結構鈣鈦礦成本結構.7 圖圖 8:兩端疊層兩端疊層.8 圖圖 9:四端疊層四端疊層.8 圖圖 10:鈣鈦礦鈣鈦礦 BIPV 應用應用.9 圖圖 11:鈣鈦礦薄膜電池制備流程與對
10、應設備(以反式為例)鈣鈦礦薄膜電池制備流程與對應設備(以反式為例).9 圖圖 12:刮涂法示意圖刮涂法示意圖.10 圖圖 13:狹縫涂布示意圖狹縫涂布示意圖.10 圖圖 14:極電光能原位固膜工藝相比一步溶液法的優勢極電光能原位固膜工藝相比一步溶液法的優勢.11 圖圖 15:激光劃線示意圖激光劃線示意圖.12 圖圖 16:鈣鈦礦電池的黃金三角鈣鈦礦電池的黃金三角.14 圖圖 17:不同尺寸的不同尺寸的 PSCs 和和 PSMs 的功率轉換效率(的功率轉換效率(PCE)顯著提高)顯著提高.14 圖圖 18:不同尺寸及類型太陽能電池的記錄不同尺寸及類型太陽能電池的記錄 PCE 演變演變.14 圖圖
11、 19:激光劃線工藝的死區激光劃線工藝的死區.15 圖圖 20:MAPbI3 表面光和氧誘導的分解過程示意圖表面光和氧誘導的分解過程示意圖.16 圖圖 21:曼恩斯特營業收入及增速(億元)曼恩斯特營業收入及增速(億元).19 圖圖 22:曼恩斯特歸母凈利潤及增速(億元)曼恩斯特歸母凈利潤及增速(億元).19 圖圖 23:曼恩斯特分業務收入(億元)曼恩斯特分業務收入(億元).19 圖圖 24:曼恩斯特毛利率與凈利率曼恩斯特毛利率與凈利率.19 圖圖 25:杰普特營業收入及增速(億元)杰普特營業收入及增速(億元).20 圖圖 26:杰普特歸母凈利潤及增速(億元)杰普特歸母凈利潤及增速(億元).20
12、 圖圖 27:杰普特分業務收入(億元)杰普特分業務收入(億元).20 圖圖 28:杰普特毛利率與凈利率杰普特毛利率與凈利率.20 圖圖 29:德龍激光營業收入及增速(億元)德龍激光營業收入及增速(億元).21 VY2VZZDXSV4WOY6MaO6MnPoOpNtPeRpPsQfQmOpRbRrQmMwMpMvMNZmMzQ行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 3 圖圖 30:德龍激光歸母凈利潤及增速(億元)德龍激光歸母凈利潤及增速(億元).21 圖圖 31:德龍激光分業務收入(億元)德龍激光分業務收入(億元).21 圖圖 32:德龍激光毛利率與凈利率德龍
13、激光毛利率與凈利率.21 圖圖 33:金晶科技營業收入及增速(億元)金晶科技營業收入及增速(億元).22 圖圖 34:金晶科技歸母凈利潤及增速(億元)金晶科技歸母凈利潤及增速(億元).22 圖圖 35:金晶科技分業務收入(億元)金晶科技分業務收入(億元).22 圖圖 36:金晶科技毛利率與凈利率金晶科技毛利率與凈利率.22 圖圖 37:京山輕機營業收入及增速(億元)京山輕機營業收入及增速(億元).23 圖圖 38:京山輕機歸母凈利潤及增速(億元)京山輕機歸母凈利潤及增速(億元).23 圖圖 39:京山輕機分業務收入(億元)京山輕機分業務收入(億元).23 圖圖 40:京山輕機毛利率與凈利率京山
14、輕機毛利率與凈利率.23 表目錄表目錄 表表 1:PSMs 中關鍵部件的成本中關鍵部件的成本.7 表表 2:主要鈣鈦礦層鍍膜方法比較主要鈣鈦礦層鍍膜方法比較.10 表表 3:PVD、RPD、ALD 鍍膜方式對比鍍膜方式對比.11 表表 4:鈣鈦礦主要設備與輔材鈣鈦礦主要設備與輔材.13 表表 5:國內企業量產與中試線進展國內企業量產與中試線進展.17 表表 6:國內鈣鈦礦在研發企業效率進展國內鈣鈦礦在研發企業效率進展.18 表表 7:國內外實驗室效率進展國內外實驗室效率進展.18 行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 4 1.為什么當前時點需要關注鈣鈦礦電
15、池技術?為什么當前時點需要關注鈣鈦礦電池技術?1.1.光電性能優異光電性能優異+更好更好的的弱光性能弱光性能 晶硅電池發展晶硅電池發展正在逐漸正在逐漸逼近逼近理論理論效率極限。效率極限。根據中商產業研究院數據,TOPCon 電池的極限轉換效率為 28.7%,HJT 極限轉換效率為 27.5%,而分別根據晶科能源和東方日升數據,目前量產的 TOPCon 和 HJT 分別實現約25.7%和 25.5%的效率,預計 2024 年量產均可以實現 26%及以上的效率,HJT 與 TOPCon 的量產效率逐漸逼近理論效率極限。根據中商產業研究院預計,當前鈣鈦礦的市場滲透率僅有 0.2%左右,預計 2030
16、 年可以實現 30%的滲透率。圖圖1:不同電池極限轉換效率不同電池極限轉換效率 圖圖2:鈣鈦礦電池市場滲透率鈣鈦礦電池市場滲透率 資料來源:中商產業研究院,甬興證券研究所 資料來源:中商產業研究院,CPIA,甬興證券研究所 鈣鈦礦鈣鈦礦憑借優異的光電特性、憑借優異的光電特性、高吸收系數、長激子擴散距離、高的載高吸收系數、長激子擴散距離、高的載流子遷移率、低的激子結合能流子遷移率、低的激子結合能等優點等優點有望有望成為光伏電池的未來發展方向成為光伏電池的未來發展方向。鈣鈦礦是一種立方體的 ABX3 晶體結構,其中 B 離子位于立方晶胞的中心,被 6 個 X 離子包圍;A 離子位于立方晶胞的角頂,
17、被 12 個 X 離子包圍。鈣鈦礦薄膜太陽能電池的理論效率高達 50%,理論效率決定了生產成本和使用效率的性價比較高1。另外根據 CBG 資訊數據,鈣鈦礦材料具有高吸收系數、長激子擴散距離、高的載流子遷移率、低的激子結合能等優異的光物理性質。1 極電光能鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法CN 115000308 A 24.50%27.50%28.70%29.40%31%35%45%0%10%20%30%40%50%0.2%0.5%1.0%3.0%6.0%11.0%18.0%30.0%0%5%10%15%20%25%30%35%2023e2024e2025e2026e2027e2028e2029e20
18、30e行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 5 圖圖3:鈣鈦礦化合物的晶體結構鈣鈦礦化合物的晶體結構 資料來源:鈣鈦礦光伏技術的研究進展與產業化趨勢張敏 等(2022),甬興證券研究所 鈣鈦礦有較好的弱光性能鈣鈦礦有較好的弱光性能,冬季同等條件下鈣鈦礦組件相較晶硅多發,冬季同等條件下鈣鈦礦組件相較晶硅多發電電9.3%。根據德護涂膜數據,鈣鈦礦對光的吸收能力強,光譜吸收范圍廣,即使在室內等弱光條件下,鈣鈦礦仍能保持較高的光電轉換效率,而傳統晶硅電池由于帶隙較窄,弱光下的發電效率較低。根據極電光能數據,隨著輻照度的降低,鈣鈦礦組件的相對效率逐漸升高,當光照強度
19、達到600W/800W/的時候,鈣鈦礦組件的相對效率達到最高,為標準光照下的 111%。晶硅組件輻照度在 700-1000W/區間內,組件效率與標準光強下的效率相當,當輻照度低于 100W/時,其組件效率僅為標準條件下的 96%左右,而鈣鈦礦組件即使在輻照度低于 100W/時,組件效率仍然為標準條件下的 104%。相較于冬季同等條件下的晶硅組件,弱光發電增益能力可為鈣鈦礦組件帶來約 9.3%的額外發電。圖圖4:弱光性能曲線弱光性能曲線 資料來源:極電光能,甬興證券研究所 鈣鈦礦常見的器件結構主要包括平面結構和介孔結構,平面結構中又鈣鈦礦常見的器件結構主要包括平面結構和介孔結構,平面結構中又分成
20、分成正式結構和反式結構,反式結構更有利于大規模生產正式結構和反式結構,反式結構更有利于大規模生產。介孔結構鈣鈦礦電池主要是在致密層和吸光層之間引入 TiO2 或 Al2O3 納米顆粒作為介行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 6 孔層,起到抽取電子和輔助鈣鈦礦成膜的作用,但是介孔結構會讓制備工藝變得復雜,因此器件結構逐漸向平面結構發展。目前平面結構主要包括正型結構 n-i-p 型以及反型結構 p-i-n 型。正式結構鈣鈦礦器件主要由底電極/電子傳輸層/鈣鈦礦層/空穴傳輸層/頂電極組成,其中常用的電子傳輸材料為 SnO2 和 TiO2 等,常用的空穴傳輸材料
21、有 Spiro-OMeTAD,P3HT 和PTAA 等。反式結構的鈣鈦礦電池則是由底電極/空穴傳輸層/鈣鈦礦層/電子傳輸層/頂電極組成,其中常用的空穴傳輸材料有PTAA、NiOx等,常用的電子傳輸材料有 PCBM 和 C60 等2。其中正式鈣鈦礦太陽能電池的合成工藝和材料的要求純度較高,所以不適合商業化生產應用,而反式結構的鈣鈦礦太陽能電池生產成本比較低,更利于大規模生產3。圖圖5:鈣鈦礦太陽電池基本結構鈣鈦礦太陽電池基本結構 圖圖6:鈣鈦礦常用器件結構鈣鈦礦常用器件結構 資料來源:鈣鈦礦光伏技術的研究進展與產業化趨勢張敏等(2022),甬興證券研究所 資料來源:鈣鈦礦太陽能電池的性能優化及穩
22、定性研究王碩(2022),甬興證券研究所 1.2.更低的投資成本與生產成本更低的投資成本與生產成本 相比較晶硅電池,鈣鈦礦生產鏈條較短相比較晶硅電池,鈣鈦礦生產鏈條較短,封裝材料成本占比較高,封裝材料成本占比較高。晶硅產業鏈較長,各環節進入壁壘高,導致價格波動大、擴產周期長。根據極電光能數據,鈣鈦礦產業鏈非常短,在一個工廠內即可完成從原料到組件的全部工序,而且鈣鈦礦電池材料在純度方面要求不高,只需要達到99%99.9%就能生產優質電池。封裝材料在生產成本中占比較高,根據中商產業研究院數據,在鈣鈦礦電池組件中玻璃及其他封裝材料占 34%,電極材料占 30.9%,鈣鈦礦成本僅為 3.1%。2 鈣鈦
23、礦太陽能電池的性能優化及穩定性研究王碩(2022)3 極電光能 鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法CN 115000308 A 行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 7 圖圖7:鈣鈦礦鈣鈦礦成本結構成本結構 資料來源:中商產業研究院,甬興證券研究所 鈣鈦礦在當前量產效率下的理論成本最低可以實現鈣鈦礦在當前量產效率下的理論成本最低可以實現 1 元元/W,我們認為,我們認為鈣鈦礦成本降低仍有空間。鈣鈦礦成本降低仍有空間。根據相關文獻測算,鈣鈦礦薄膜的生產成本理想狀態下可以實現 2g/鈣鈦礦材料對應 10 元/的生產成本、其他界面層薄膜的成本可以實現 25 元/、FT
24、O 玻璃可以實現 40 元/、后電極 10 元/合計 85元/材料成本,假設封裝材料合計 50元/,折舊、人工和能源成本合計 45 元/,累計鈣鈦礦組件成本可以在理想狀態下實現 180 元/。由于目前協鑫大尺寸鈣鈦礦電池的量產效率已經實現約 18%,在該效率下對應單平米電池功率約為 180W,所以在當前效率下理想狀態下的成本可以實現 1 元/W,和目前晶硅組件的成本相當。但是由于鈣鈦礦電池的效率依然有提升空間,所以我們認為鈣鈦礦的單位成本依然有較大的降低空間。表表1:PSMs 中關鍵部件的成本中關鍵部件的成本 Pricea(¥/)Priceb(/)Priceb(/)Priceb(/)Price
25、b(/)鈣鈦礦層 10.00 1.75 1.09 0.065 0.07-13.1 界面層 25.00 0.79-3.84 4.574 0.202 40.71-95.76 TCO玻璃 40.00 11.8-23.7 8.298 8.298 55.81 背電極 10.00 0.03-2.97 0.013 0.001 1.82 封裝 50.00 10.54 8.46 8.46 8.35 合計 180.00 24.91-42.80 22.435 17.026 106.76-174.84 規模 100MW 100MW 100MW 200MW 100MW 資料來源:Key bottlenecks and
26、distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cells IOPscienceWenguang Liu等(2023),甬興證券研究所 a代表鈣鈦礦在中國市場的關鍵部分成本;b代表鈣鈦礦在別的國家的關鍵部分成本 1.3.與晶硅電池疊層實現更高效率與晶硅電池疊層實現更高效率 單結鈣鈦礦電池轉換效率仍將單結鈣鈦礦電池轉換效率仍將受到受到 SQ 輻射極限的輻射極限的限制限制,疊層電池可,疊層電池可以進一步以進一步實現實現提效提效。由于理想的單結電池中,電子和空穴僅僅通過輻射復玻璃及其他封裝材料,34%電極材料
27、,30.90%固定資產折舊,15.50%能源動力,13.40%鈣鈦礦,3.10%人工成本,3.10%行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 8 合發出光子,理論效率極限稱為 Shockley-Queisser 極限,約 31%4。而打破SQ極限的有效方法之一是制備由僅吸收短波長光能的寬帶隙子電池和主要吸收長波長光能的窄帶隙子電池組成的疊層太陽能電池5。兩端疊層電池制備難度較大,兩端疊層電池制備難度較大,四端疊層更容易實現更高效率。四端疊層更容易實現更高效率。為了確保兩端疊層內部的電子和空穴復合需要制備中間層,而中間層成為影響兩端疊層電池效率的關鍵。疊層電池為
28、了將各單結電池吸收光譜分配合理,以獲得更高效率,需要解決上下電池匹配度的問題,因此需要在兩端串聯電池中對帶隙、薄膜厚度以及連接層之間進行協同優化。而四端疊層電池的兩個子電池具備獨立工作的能力,四端電池不需要匹配的電流就可以有效完成分配光吸收的任務,更容易實現比兩端串聯電池更高的效率6。圖圖8:兩端疊層兩端疊層 圖圖9:四端疊層四端疊層 資料來源:面向產業化的鈣鈦礦+硅疊層太陽電池技術開發通威光伏技術中心 張一峰(2022),甬興證券研究所 資料來源:面向產業化的鈣鈦礦+硅疊層太陽電池技術開發通威光伏技術中心 張一峰(2022),甬興證券研究所 1.4.多場景應用多場景應用 BIPV 是鈣鈦礦主
29、要的應用方向。是鈣鈦礦主要的應用方向。根據仁爍光能,鈣鈦礦具有可透光、可柔性化生產、可弱光發電等優勢,相較于銅銦鎵硒、碲化鎘等電池更低的成本和更高的效率的優勢,BIPV是天然的應用場景。柔性鈣鈦礦更是可以應用于新能源汽車、航空航天領域、可穿戴設備中7。4 基于等效電路模型的鈣鈦礦太陽電池效率損失機理分析徐婷等(2021)5 全鈣鈦礦疊層太陽能電池的制備及優化魯迪(2022)6 全鈣鈦礦疊層太陽能電池的制備及優化魯迪(2022)7 柔性鈣鈦礦光伏:研究進展、商業化進程和展望李曼亞等(2023)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 9 圖圖10:鈣鈦礦鈣鈦礦
30、BIPV 應用應用 資料來源:仁爍光能,甬興證券研究所 2.鈣鈦礦電池的核心工藝鈣鈦礦電池的核心工藝:鍍膜、激光與封裝:鍍膜、激光與封裝 鈣鈦礦的制作過程是在基底上一層層累置膜而成鈣鈦礦的制作過程是在基底上一層層累置膜而成。以反式結構為例,工藝流程為導電透明玻璃制備激光P1刻蝕制備第一傳輸層薄膜退火/干燥制備鈣鈦礦層薄膜退火烘干制備第二傳輸層薄膜退火/干燥激光 P2 刻蝕背電極制備激光 P3 刻蝕激光清邊測試分揀和封裝。圖圖11:鈣鈦礦薄膜電池制備流程鈣鈦礦薄膜電池制備流程與對應設備與對應設備(以反式為例)(以反式為例)資料來源:CNKI,立鼎產業研究網,甬興證券研究所 根據德護涂膜數據,鈣鈦
31、礦電池的生產中,鍍膜、激光刻蝕、封裝是鈣鈦礦電池的生產中,鍍膜、激光刻蝕、封裝是三大核心工藝環節。三大核心工藝環節。鍍膜階段鍍膜階段要制備均勻、無孔洞的鈣鈦礦層薄膜。在激在激光干刻階段光干刻階段,通過多道激光刻蝕構建鈣鈦礦電池中的電路結構,把多個鈣行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 10 鈦礦電池單元串聯成組件。而封裝技術封裝技術和鈣鈦礦電池壽命、穩定性緊密相關。鈣鈦礦層鈣鈦礦層鍍膜階段,鍍膜階段,需要精準控制鈣鈦礦層的厚度和平整度需要精準控制鈣鈦礦層的厚度和平整度,成,成膜和膜和結晶的物理和化學一致性好壞決定了面板的發電效能。結晶的物理和化學一致性好壞
32、決定了面板的發電效能。根據德滬涂膜數據,鈣鈦礦層厚度要求為400nm-800nm,平整度偏差要求小于等于5%。成膜和結晶的物理和化學一致性好壞決定了面板的發電效能。由于鈣鈦礦成膜會出現不同程度缺陷,導致致密性不高、導電傳輸效率降低。大面積鈣鈦礦薄膜制備方法包括刮涂法、狹縫涂布法、噴涂法、氣象大面積鈣鈦礦薄膜制備方法包括刮涂法、狹縫涂布法、噴涂法、氣象沉積法等沉積法等。刮刀涂布法刮刀涂布法是一種利用刮刀與基底的相對運動,通過刮板將鈣鈦礦前驅體溶液分散到預制備基底上的一種液相制膜方法。薄膜的厚度可通過前驅體溶液的濃度、刮板與基底的縫隙寬度、刮涂的速度或風刀的壓力大小進行控制。狹縫涂布狹縫涂布是將鈣
33、鈦礦前驅體墨水存儲在儲液泵中,并通過控制系統將其按照設定參數均勻地從狹縫涂布頭中連續擠壓至基底上以形成連續、均勻鈣鈦礦液膜的一種沉積方法。噴涂法噴涂法是一種通過對噴槍內的鈣鈦礦前驅液施加壓力,使溶液從噴嘴噴出后分散成微小的液滴并均勻沉積到基底上的一種液相薄膜沉積技術。氣象沉積法氣象沉積法是一種不需要使用任何溶劑,通過真空蒸鍍的方法來進行鈣鈦礦薄膜沉積的方法。氣象沉積法可以制備均勻、高質量的鈣鈦礦薄膜,但是需要價格高昂的真空設備進行真空環境控制8。圖圖12:刮涂法示意圖刮涂法示意圖 圖圖13:狹縫涂布示意圖狹縫涂布示意圖 資料來源:大面積鈣鈦礦薄膜制備技術的研究進展楊志春等(2021),甬興證券
34、研究所 資料來源:大面積鈣鈦礦薄膜制備技術的研究進展楊志春等(2021),甬興證券研究所 表表2:主要主要鈣鈦礦層鈣鈦礦層鍍膜方法比較鍍膜方法比較 沉積方法沉積方法 優點優點 缺點缺點 刮刀涂布法 可大面積制備,設備要求低,維護簡單 材料利用率低 狹縫涂布法 可大面積制備,可連續生產,材料利用率高 對設備精度要求高 噴墨打印法 可大面積制備,原料利用率高 生產效率較低,噴墨頭的維護與更換復雜 氣相沉積法 可大面積制備,成膜質量好 材料利用率低,生產效率較低 資料來源:大面積鈣鈦礦薄膜制備技術的研究進展楊志春等(2021),甬興證券研究所 8 大面積鈣鈦礦薄膜制備技術的研究進展楊志春等(2021
35、)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 11 國內目前國內目前主要的三家主要的三家鈣鈦礦鈣鈦礦企業協鑫光電企業協鑫光電、極電光能以及纖、極電光能以及纖納光電納光電分分別別采用狹縫涂布采用狹縫涂布、原位固膜以及、原位固膜以及溶液打印技術進行鈣鈦礦層的鍍膜溶液打印技術進行鈣鈦礦層的鍍膜。協鑫協鑫光電采用自主研發的大面積鈣鈦礦狹縫涂布方法光電采用自主研發的大面積鈣鈦礦狹縫涂布方法,輔以大面積鈣鈦礦溶液結晶成膜技術和先進的內聯集成技術。纖納光電通過“鈣鈦礦溶液打印”纖納光電通過“鈣鈦礦溶液打印”生長出一張可吸收光源的薄膜,薄膜采用有機無機混合結晶材料,具有合適的能
36、帶結構,與太陽光譜匹配具有良好的光吸收性能,能夠吸收幾乎全部的可見光,并用于光電轉換。極電光能的“原位固膜”極電光能的“原位固膜”工藝窗口寬,易于實現大面積放大后的結晶控制,制備的鈣鈦礦膜層取向化結晶,晶粒尺寸更大,缺陷更少,保證在工藝面積放大的同時,仍然能獲得高質量的薄膜以及高效率的組件。圖圖14:極電光能極電光能原位原位固膜工藝相比一步溶液法的優勢固膜工藝相比一步溶液法的優勢 資料來源:極電光能,甬興證券研究所 鈣鈦礦電池空穴傳輸層和電子傳輸層的制備工藝主要包括鈣鈦礦電池空穴傳輸層和電子傳輸層的制備工藝主要包括 PVD 和和RPD,ALD 目前處于研究狀態目前處于研究狀態。PVD 是目前較
37、成熟的鍍膜技術,具有沉積速率快、成本較低的優勢,但是薄膜均勻性相對較差;采用 RPD制備電子傳輸層可以減少制作過程中對鈣鈦礦層的影響,但是設備成本較高;ALD工藝的優勢在于大面積成膜的均勻性,且致密、無針孔。表表3:PVD、RPD、ALD 鍍膜方式對比鍍膜方式對比 鍍膜技術鍍膜技術 PVD RPD ALD 沉積原理沉積原理 物理氣象沉積 等離子體沉積 表面飽和式反應 優點優點 1)沉積速度較快 2)鍍膜具有單一方向 1)離子能量低,對電池損傷??;2)光透過率高,電導率高 1)薄膜厚度較薄 2)均勻度好;3)階梯覆蓋率好 缺點缺點 1)薄膜厚度較厚,精度控制差;1)需多個靶平行放置,影響產能;沉
38、積速度較慢 行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 12 2)均勻性差;3)階梯覆蓋率差 2)靶材利用率低,成本較高 應用應用 1)方案成熟、成本更優;2)等離子轟擊造成電池性能下降 1)電池轉化效率更高 2)量產難度較大,生產效率較低 滿足對薄膜厚度、精度的更高要求 資料來源:前瞻產業研究院,甬興證券研究所 鈣鈦礦太陽能電池組件主要采用激光劃刻的方式來串聯子電池鈣鈦礦太陽能電池組件主要采用激光劃刻的方式來串聯子電池,對激,對激光劃線精度有更高要求。光劃線精度有更高要求。根據杰普特數據,激光工藝在鈣鈦礦電池制造工藝中主要起標記、劃線、清邊的作用,對于不同的膜
39、層,激光波長會有相應的調整。根據維科網數據,P1激光劃線為在透明導電電極TCO沉積后、電荷傳輸層沉積前,進行激光劃線,以形成彼此獨立的條形導電電極;P2激光劃線為在第二電荷傳輸層沉積后,底電極沉積之前,進行激光劃線,去除 HTL 鈣鈦礦層/ETI,留下 TCO 層,形成一個空縫。進行底電極層沉積時金屬會填滿這個空縫,以將一個電池的底電極與下一個電池的透明頂電極相連;P3 激光劃線為除相鄰電池的底電極/HTL(空穴層)/鈣鈦礦層/ETL(電子層),留下 TCO 層,從而實現分離效果;P4 激光清邊為去除薄膜的邊緣區域,利用激光劃線劃分出區域后進行清除。由于鈣鈦礦涂層的厚度只有幾百納米,大約是硅片
40、的 1/500,因此鈣鈦礦電池對激光設備光源的穩定性、裝配的精度等都提出了更高要求。圖圖15:激光劃線示意圖激光劃線示意圖 資料來源:Laser Processing Optimization for Large-Area Perovskite Solar ModulesStefano Razza等(2021),甬興證券研究所 鈣鈦礦封裝方法和硅基電池類似,包括玻璃封裝、聚合物封裝、薄膜鈣鈦礦封裝方法和硅基電池類似,包括玻璃封裝、聚合物封裝、薄膜封裝等封裝等。采用玻璃覆蓋電池,膠膜作為底部和頂部的封裝劑,丁基膠作為邊緣密封9。9 Encapsulation:The path to commer
41、cialization of stable perovskite solar cellsQian-Qian Chu 等(2023)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 13 表表4:鈣鈦礦主要設備與輔材鈣鈦礦主要設備與輔材 環節環節 主要公司及相關進展主要公司及相關進展 主要設備主要設備 鍍膜設備鍍膜設備(PVD、RPD、ALD)捷佳偉創:捷佳偉創:公司目前擁有鈣鈦礦以及鈣鈦礦疊層整線設備的供應能力,向鈣鈦礦下游客戶出貨大面積薄膜立式設備,已經用于客戶的量產線 晟成光伏(京山輕機):晟成光伏(京山輕機):公司已具備了成熟的鈣鈦礦實驗線整線供應能力,并已成功
42、獲得鈣鈦礦實驗線整線訂單。微導納米:微導納米:自主研發的首臺鈣鈦礦晶硅疊層電池專用 ALD設備也已順利通過海外客戶驗收 涂布設備涂布設備 德滬涂膜:德滬涂膜:鈣鈦礦核心涂膜設備按時保質成功通過初驗收,即將交付頭部客戶用于 150MWs鈣鈦礦電池生產型制造。曼恩斯特:曼恩斯特:公司涂布設備涵蓋 GW級、中試線及實驗室,部分銷售訂單已完成出貨。東麗(日本)東麗(日本)激光設備激光設備 杰普特:杰普特:公司自研的鈣鈦礦激光模切設備推出第二代產品方案,涵蓋 P1-P3薄膜劃切工藝段及 P4 清邊工藝四臺設備及前后小型自動化設備。德龍激光:德龍激光:23年公司獲得大客戶 GW級產線的部分訂單以及部分新客
43、戶訂單。大族激光:大族激光:公司在鈣鈦礦技術領域自主研發的鈣鈦礦激光刻劃設備已實現量產銷售,大尺寸整線激光刻劃設備已在鈣鈦礦頭部企業交付。利元亨:利元亨:有鈣鈦礦的設備在頭部客戶試樣。樂成智能(未上市):樂成智能(未上市):成功向頭部鈣鈦礦組件企業交付一套150MW級的鈣鈦礦激光生產線。主要輔材主要輔材 TCO 玻璃玻璃 金晶科技:金晶科技:與纖納就鈣鈦礦用 TCO系列玻璃達成戰略合作。耀皮玻璃:耀皮玻璃:擁有成功調試可用于鈣鈦礦的 TCO玻璃 膠膜膠膜 福斯特:福斯特:有熱塑型系列產品適用于封裝鈣鈦礦等薄膜組件的封裝。百佳年代:百佳年代:公司 B606系列適用于鈣鈦礦、薄膜組件封裝。丁基膠丁
44、基膠 科梅林科梅林 柯耐士柯耐士 康達新材康達新材 資料來源:捷佳偉創官網、捷佳偉創公司公告、京山輕機公司公告、微導納米公司公告、曼恩斯特官網、德護涂膜官網、曼恩斯特公司公告、杰普特官微、杰普特公司公告、德龍激光公司公告、利元亨投資者問答、樂成智能官網、珠海凱為光電官網、金晶科技投資者問答、耀皮玻璃投資者問答、海優威官網、福斯特官網、百佳年代官網、科梅林官網、柯耐士官網、康達新材公司公告、東麗官網,甬興證券研究所 3.鈣鈦礦鈣鈦礦當前產業化當前產業化的痛點是什么的痛點是什么?鈣鈦礦電池的黃金三角為效率、穩定性與成本。我們認為鈣鈦礦電池的黃金三角為效率、穩定性與成本。我們認為目前鈣鈦礦目前鈣鈦礦
45、進入產業化應用需要解決大面積鈣鈦礦薄膜制備、進入產業化應用需要解決大面積鈣鈦礦薄膜制備、長期長期穩定性以及降低成穩定性以及降低成本等本等難題難題。行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 14 圖圖16:鈣鈦礦電池鈣鈦礦電池的黃金三角的黃金三角 資料來源:Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cellsWenguang Liu(2023)等,甬興證券研究所 3.1.大面積制備大面積制備需需保證鍍膜質量并減少激光死區面積保
46、證鍍膜質量并減少激光死區面積 鈣鈦礦在大面積成膜時導致的薄膜產生位錯、間歇缺陷,產生較多的晶界,形成復合10。產業化應用需要大幅寬、連續長度的鈣鈦礦薄膜,工藝放大的過程中,在產業化條件下,穩定、批量的獲得大面積、高質量的鈣鈦礦薄膜仍有工藝及技術難題需要突破11。大面積鈣鈦礦太陽能組件的效率明顯低于小面積器件,且效率隨著器大面積鈣鈦礦太陽能組件的效率明顯低于小面積器件,且效率隨著器件面積的增加而過快下降。件面積的增加而過快下降。由于部分適用于生產小面積鈣鈦礦電池的方法難以應用于制造大面積鈣鈦礦電池,因此為了確保大面積鈣鈦礦薄膜在微觀形貌、晶體尺寸、缺陷密度、載流子壽命等方面與小面積鈣鈦礦薄膜有相
47、同的質量,仍然需要在關鍵添加劑等進行深入的研究。圖圖17:不同尺寸的不同尺寸的 PSCs 和和 PSMs 的功率轉換效率的功率轉換效率(PCE)顯著提高)顯著提高 圖圖18:不同尺寸及類型太陽能電池的記錄不同尺寸及類型太陽能電池的記錄 PCE 演變演變 資料來源:Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cellsWenguang Liu等(2023),甬興證券研究所 資料來源:Key bottlenecks and distinct contradicti
48、ons in fast commercialization of perovskite solar cellsWenguang Liu等(2023),甬興證券研究所 10 協鑫光電大面積鈣鈦礦薄膜層及其制備方法與應用CN 115101678 A 11 鈣鈦礦光伏技術的研究進展與產業化趨勢張敏等(2022)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 15 為了實現更高效率,為了實現更高效率,激光劃線產生的激光劃線產生的死區面積需要盡可能小死區面積需要盡可能小。隨著器件尺寸增大,器件串聯電阻隨著 TCO面積增大而線性增加,為了減少電阻損失,因此將大面積器件通過 P1
49、、P2、P3 三道劃線分割成子電池后進行串聯12。P1和 P3劃線的外邊緣之間形成的連接區域由于不參與能量轉換因此被稱為死區。為了實現更高的電池效率,死區需要盡可能小13。圖圖19:激光劃線工藝的死區激光劃線工藝的死區 資料來源:Laser-based series interconnection of chalcopyrite und perovskite solar cells:Analysis of material modifications and implications for achieving small dead area widthsChristof Schultz等(2
50、022),甬興證券研究所 3.2.鈣鈦礦穩定性與長周期運行仍需確定鈣鈦礦穩定性與長周期運行仍需確定 鈣鈦礦材料穩定性較差,主要原因為鈣鈦礦材料容易在潮濕和光照的鈣鈦礦材料穩定性較差,主要原因為鈣鈦礦材料容易在潮濕和光照的環境下發生分解環境下發生分解。在潮濕、高溫、光照、紫外線等環境下,鈣鈦礦材料的穩定性比較差,容易發生分解,導致材料內部結構發生變化,使制備的鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率下降。例如常見的鈣鈦礦材料 MAPbI3 穩定性取決于晶體內各原子及原子基團之間的相關作用力,MAPbI3 在光和氧氣的作用下降解。因此提高穩定性也是鈣鈦礦產業化的難題14。12 大面積鈣鈦礦太陽能模組制備工藝研究
51、進展鄒宇等(2023)13 Laser-based series interconnection of chalcopyrite und perovskite solar cells:Analysis of material modifications and implications for achieving small dead area widthsChristof Schultz 等(2022)14 鈣鈦礦光伏技術的研究進展與產業化趨勢張敏等(2022)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 16 圖圖20:MAPbI3 表面光和氧誘導的分解過程示
52、意圖表面光和氧誘導的分解過程示意圖 資料來源:鈣鈦礦光伏技術的研究進展與產業化趨勢張敏等(2022),甬興證券研究所 提高鈣鈦礦電池的穩定性可以通過兩條路徑解決,一方面改善鈣鈦礦材料本征穩定性,抑制其分解;另一種是尋找合適的傳輸層材料或者封裝材料使電池與環境隔絕,阻礙鈣鈦礦材料接觸水等15。另外,鈣鈦礦的實際使用壽命依然需要時間驗證另外,鈣鈦礦的實際使用壽命依然需要時間驗證。雖然鈣鈦礦電池實驗上通過了IEC61215標準測試,但是我們認為鈣鈦礦和器件的降解可能不是線性的,因此真正需要判斷鈣鈦礦的實際使用壽命,需要做全壽命的加速老化試驗。3.3.組件成本依然較高組件成本依然較高,電站經濟性較弱電
53、站經濟性較弱 中試線中試線鈣鈦礦組件成本超過鈣鈦礦組件成本超過 1.5 元元/W,未來,未來 GW 線低成本可期。線低成本可期。根據極電光能數據,內部測算在在中試線階段,產能拉滿的情況下,鈣鈦礦組件成本能做到 1.5 元/W 左右。在 GW 級量產初期,成本可以降到 0.9 元/W左右。隨著產能規模進一步擴大到 10GW 以上,成本可以降到 0.6 元/W 左右。而纖納光電預計擴大至 GW 產先后成本約 0.1 美元/W;協鑫光電預計GW線成本低于 0.1美元/W16。隨著產能擴大和工藝優化,鈣鈦礦電池可以通過提高效率、尺寸和良率降本,另外通過規?;a降低 FTO 玻璃和膠膜的材料成本以及工
54、藝裝備標準化降低設備投資成本等均可以有效降低鈣鈦礦組件生產成本。我們認為由于目前產能較難拉滿,因此鈣鈦礦組件成本或高于 1.5 元/W,高于當前晶硅組件成本約 50%,但隨著 GW 量產線的建設、產能爬坡以及效率提高,未來低成本可期。當前鈣鈦礦效率較低,電站經濟性相較晶硅組件仍然較弱當前鈣鈦礦效率較低,電站經濟性相較晶硅組件仍然較弱。根據潘瑩等測算17由于鈣鈦礦效率較低,所以為了實現同樣的輸出功率需要更多的安裝面積和塊數因此也帶來支架用鋼、匯流及變配電設備及安裝、集電線路、接地、分系統調試、建筑工程以及相關費用等的增加。僅靠節約組件 15 鈣鈦礦太陽電池的研究進展與關鍵挑戰王愛麗等(2021)
55、16 太陽能鈣鈦礦電池技術發展和經濟性分析潘瑩等(2022)17 太陽能鈣鈦礦電池技術發展和經濟性分析潘瑩等(2022)行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 17 費用對經濟性的影響越來越弱,關鍵還是要提高轉換效率和穩定性。4.國內國內 GW 線建設已開工,研發端效率持續突破線建設已開工,研發端效率持續突破 國內單結鈣鈦礦國內單結鈣鈦礦電池企業進展較快的為協鑫光電、極電光能和纖納光電池企業進展較快的為協鑫光電、極電光能和纖納光電三家電三家。協鑫光電已經實現 1m*2m 的單結組件 18.04%的效率,369mm555mm 鈣鈦礦疊層組件光電轉換效率達到 2
56、6.34%,協鑫光電現有中試線產能 100MW,并將在昆山建設 GW 生產線。極電光能在 0.72m的中試產品上取得了 17.18%的第三方全面積認證效率,已經有 150MW 生產線投產,并正在建設行業首條 GW 量產線。纖納光電 19.35cm小組件效率21.8%,100MW鈣鈦礦規?;a線實現量產。表表5:國內企業量產與中試線進展國內企業量產與中試線進展 公司名稱公司名稱 產線規模產線規模 效率進展效率進展 協鑫光電協鑫光電 鈣鈦礦太陽能電池中試線產能達 100MW 2023 年 12 月 18 日,協鑫光電將在昆山分兩期建設全球首條大規格 2GW 級生產線。尺寸為 1m*2m的單結組件實
57、現了 18.04%的效率,單片功率達到 360.7W。369mm555mm鈣鈦礦疊層組件光電轉換效率達到26.34%極電光能極電光能 2022 年底,極電光能 150MW生產線投產 正在建設行業首條 GW 量產線 實驗室幾十平方厘米的小組件上取得了 22.9%的第三方認證效率 在 810cm的組件上取得了 20.99%的第三方認證效率(其中穩態效率 18.6%)在 0.72m的中試產品上取得了 17.18%的第三方全面積認證效率 纖納光電纖納光電 2018 年開始建設 20MW 中試線 2022 年年初全球首條 100MW鈣鈦礦規?;a線實現量產 2022 年 9 月 19.35cm小組件效率
58、 21.8%。萬度光能萬度光能 2023 年 1 月 31 日,萬度光能鈣鈦礦光伏組件研發及制造生產基地項目開工。項目全部建成達產后可實現年生產 2000MW 以上太陽能電池。仁爍光能仁爍光能 2023 年 10 月,仁爍光能 150MW 鈣鈦礦太陽能電池組件項目落地常熟 2024 年 1 月 11 日,仁爍光能 150MW 鈣鈦礦光伏組件項目順利竣工投產 2023 年 9 月,仁爍光能在 30cm*40cm鈣鈦礦組件上實現了 19.42%的第三方認證轉化效率。無限光能無限光能 現已建成 10MW 級鈣鈦礦太陽能電池組件試驗線 預計 2024 年建成 100MW 量產線。2023 年 2 月,
59、無限光能公司自主研發的 100.53 鈣鈦礦太陽能電池最高光電轉換效率達到 24.67%。黑晶光電黑晶光電 2023 年 5 月,黑晶光電 7GW高效鈣鈦礦疊層光伏電池項目動工。2024 年 1 月 30 日,7GW 新一代鈣鈦礦/晶硅疊層電池片及光伏組件高端產線為主的研發、制造一體化基地落戶中山火炬工業集團園區。寶馨科技寶馨科技 計劃在 2023 年內啟動 100MW鈣鈦礦疊層線的設計和建設,力爭在 2025 年啟動鈣鈦礦/異質結疊層 GW 級產線升級 鈣鈦礦/異質結疊層電池實驗室自測效率已超 30%資料來源:蓋錫新能源、北極星太陽能光伏網、協鑫光電、極電光能、無錫錫山區人民政府、第1財經、
60、纖納光電科技、仁爍光能、無限光能、寶馨科技公司公告,甬興證券研究所 除了已經建立中試線的企業,隆基、天合、通威等公司也在鈣鈦礦技除了已經建立中試線的企業,隆基、天合、通威等公司也在鈣鈦礦技術上有布局。術上有布局。其中隆基自主研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到 33.9%,行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 18 天合光能開發的鈣鈦礦/晶體硅疊層太陽電池,實驗室電池效率已超過 31%,通威研發的鈣鈦礦/硅疊層電池效率達到 31.13%。表表6:國內鈣鈦礦在研發企業效率進展國內鈣鈦礦在研發企業效率進展 公司名稱公司名稱 研發進展研發進展 隆基綠能 2023
61、年 11 月 3 日,自主研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到 33.9%天合光能 目前開發的鈣鈦礦/晶體硅疊層太陽電池,實驗室電池效率已超過 31%通威股份 鈣鈦礦/硅疊層電池效率達到 31.13%。眾能光電 2022 年 12 月,實現 40.81cm鈣鈦礦太陽能電池組件效率 20.08%脈絡能源 鈣鈦礦室內光伏電池光電轉換效率在 1000luxU30 光源照射下達到 44.72%。資料來源:蓋錫新能源、天合光能2023年半年報等、通威股份2023年半年報,眾能光電,甬興證券研究所 國內外實驗室鈣鈦礦單結國內外實驗室鈣鈦礦單結/疊層電池效率不斷創新高疊層電池效率不斷創新高。英國牛津光伏202
62、3年 6月 258.15平方厘米鈣鈦礦/晶硅太陽能電池效率達 28.6%。國內華能清能院團隊研發的3500平方厘米級別大面積鈣鈦礦光伏組件取得18%以上的第三方測試效率。表表7:國內外實驗室效率進展國內外實驗室效率進展 實驗室名稱實驗室名稱 研發進展研發進展 中科院固體物理研究所等 2023 年 11 月,實現 26.1%反式鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率。中國科學院上海高等研究院 2023 年 7 月,PSCs能量轉換效率從 22.40%提高到 25.05%英國牛津光伏 258.15 平方厘米鈣鈦礦/晶硅太陽能電池效率達 28.6%沙特阿拉伯 KAUST 2023 年 4 月,實現鈣鈦礦/硅串聯
63、太陽能電池 33.2%的能量轉換效率。華能清能院 團隊研發的 3500 平方厘米級別大面積鈣鈦礦光伏組件取得 18%以上的第三方測試效率 德國柏林亥姆霍茲中心(HZB)2022 年 12 月實現鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池 32.5%光電轉換效率。清華大學易陳誼團隊 2022 年 9 月,實現柔性鈣鈦礦太陽能電池最高效率 23.6%洛桑聯邦理工學院(EPFL)和瑞士電子與微技術中心(CSEM)2022 年 7 月共同實現了 31.3%鈣鈦礦-硅疊層光伏電池轉換效率。資料來源:中國科學院、蓋錫新能源、澎湃新聞、PV magzine、PV tech、清華大學,甬興證券研究所 行業專題行業專題 請務必閱
64、讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 19 5.建議關注建議關注 5.1.曼恩斯特曼恩斯特 曼恩斯特專注于高精密狹縫式涂布技術工藝設計與研發,產品涵蓋涂布技術應用核心部件和智能裝備,包括高精密狹縫式涂布模頭、涂布漿料輸送系統等產品。公司搭建了高標準的平板類涂布工程中心,主要面向鈣鈦礦太陽能電池、半導體晶圓涂布及先進封裝、液晶顯示等領域開展前瞻性研究。其中在鈣鈦礦太陽能電池領域,基于狹縫式涂布技術優勢,公司可以提供用于制備鈣鈦礦層、傳輸層及修飾鈍化層的整機裝備。目前,公司在該領域的產品線涵蓋 GW 級(23001200mm)、中試線(16001200mm、1200600mm)等 產
65、線 以 及 實 驗 室(330430mm、300300mm)。其中,公司已有銷售訂單的基板尺寸為 1200600mm。圖圖21:曼恩斯特曼恩斯特營業收入及增速(億元)營業收入及增速(億元)圖圖22:曼恩斯特曼恩斯特歸母凈利潤及增速(億元)歸母凈利潤及增速(億元)資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 圖圖23:曼恩斯特曼恩斯特分業務收入(億元)分業務收入(億元)圖圖24:曼恩斯特曼恩斯特毛利率與凈利率毛利率與凈利率 資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 0%20%40%60%80%100%120%0123456202020212
66、0222023Q1-Q3營業收入同比0%20%40%60%80%100%120%00.511.522.532020202120222023Q1-Q3歸母凈利潤同比0123456202020212022高精密狹縫式涂布模頭涂布模頭增值與改造涂布配件涂布設備其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%2020202120222023Q1-Q3銷售毛利率銷售凈利率行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 20 5.2.杰普特杰普特 杰普特是國內激光行業的領先企業之一,分別在鋰電、光伏、光學檢測等領域有布局。在光伏領域,在晶硅技術路線上公司是行業首批實現T
67、OPCon SE 激光摻雜光源批量出貨的廠商,在鈣鈦礦路線上公司持續迭代自主研發的激光模切設備及用于薄膜電池高精度劃線的激光智能裝備,于2023 年成功贏得首個百兆瓦級別的訂單。公司擬建設光伏鈣鈦礦設備擴產項目,打造一個自動化水平高、空間結構布局合理、清潔環保的光伏鈣鈦礦激光裝備生產基地,用于生產覆蓋 P1 至 P4的激光劃線及清洗設備。圖圖25:杰普特杰普特營業收入及增速(億元)營業收入及增速(億元)圖圖26:杰普特杰普特歸母凈利潤及增速(億元)歸母凈利潤及增速(億元)資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 圖圖27:杰普杰普特特分業務分業務收入(億元)收入(
68、億元)圖圖28:杰普杰普特特毛利率與凈利毛利率與凈利率率 資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 -20%-10%0%10%20%30%40%50%60%02468101214營業收入同比-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%00.10.20.30.40.50.60.70.80.91歸母凈利潤同比0246810121420182019202020212022激光器激光/光學智能裝備光纖器件其他0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%銷售毛利率銷售凈利率行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后
69、各項聲明 21 5.3.德龍激光德龍激光 德龍激光主營業務為高端工業應用精密激光加工設備及其核心器件激光器的研發、生產和銷售,主要產品為精密激光加工設備和激光器。公司首條鈣鈦礦薄膜太陽能電池激光加工設備在 2022年已交付客戶并投入使用,為客戶在國內率先實現百兆瓦級規?;慨a提供了助力。2022 年下半年開始公司啟動針對鈣鈦礦薄膜太陽能電池的新一代生產設備開發工作,對設備的激光器、光學系統、加工幅面和生產效率等都進行了迭代升級,2023年公司已獲得大客戶 GW級產線的部分訂單以及部分新客戶訂單。圖圖29:德龍激光德龍激光營業收入及增速(億元)營業收入及增速(億元)圖圖30:德龍激光德龍激光歸母
70、凈利潤及增速(億元)歸母凈利潤及增速(億元)資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 圖圖31:德龍激光德龍激光分業務收入(億元)分業務收入(億元)圖圖32:德龍激光德龍激光毛利率與凈利率毛利率與凈利率 資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 -15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%012345620192020202120222023Q1-Q3營業收入同比-150%-100%-50%0%50%100%150%200%250%-0.20.00.20.40.60.81.02019202020212022202
71、3Q1-Q3歸母凈利潤同比01234562019202020212022精密激光加工設備激光器激光設備租賃服務激光加工服務其他-10%0%10%20%30%40%50%60%20192020202120222023Q1-Q3銷售毛利率銷售凈利率行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 22 5.4.金晶科技金晶科技 公司光伏玻璃業務產品定位于晶硅光伏、薄膜光伏組件上游。公司TCO產品繼續保持在國內鈣鈦礦、碲化鎘市場份額的領先優勢。2021 年金晶在太陽能領域完成了超白 TCO 鍍膜玻璃基片的研發,在高透過率基片基礎上相繼開發成功 3.2mm 和 2.65mm
72、超白 TCO 導電玻璃,產品性能得到了國內外客戶的認可。2022 年公司馬來西亞薄膜光伏組件背板玻璃生產線投產運營,600t/d 薄膜光伏組件玻璃生產線(二期)于 2023 年 5 月 18 日成功點火。圖圖33:金晶科技金晶科技營業收入及增速(億元)營業收入及增速(億元)圖圖34:金晶科技金晶科技歸母凈利潤及增速(億元)歸母凈利潤及增速(億元)資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 圖圖35:金晶科技金晶科技分業務收入(億元)分業務收入(億元)圖圖36:金晶科技金晶科技毛利率與凈利率毛利率與凈利率 資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證
73、券研究所 -20%-10%0%10%20%30%40%50%01020304050607080營業收入同比-100%-50%0%50%100%150%200%250%300%350%02468101214歸母凈利潤同比010203040506070809020182019202020212022玻璃行業化工行業0%5%10%15%20%25%30%35%40%銷售毛利率銷售凈利率行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 23 5.5.京山輕機京山輕機 京山輕機是業內較早成功完成鈣鈦礦設備開發并實際銷售產品的企業之一。公司布局鈣鈦礦整線設備,擁有獨立的實驗線,以
74、及自主配方和工藝驗證的能力。除了提供硬件設備,公司還能為客戶提供專業的工藝指導。公司技術儲備豐富,覆蓋 PVD、ALD、蒸鍍等多種技術路線,產品矩陣正在不斷優化和完善中。公司投入大量資金建設了高效鈣鈦礦太陽能電池實驗中心,同時自主搭建了一條完整的鈣鈦礦實驗線,主要用于驗證設備與產品的生產工藝。目前公司已具備了成熟的鈣鈦礦實驗線整線供應能力,并已成功獲得鈣鈦礦實驗線整線訂單。圖圖37:京山輕機營業收入及增速(億元)京山輕機營業收入及增速(億元)圖圖38:京山輕機歸母凈利潤及增速(億元)京山輕機歸母凈利潤及增速(億元)資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 圖圖39
75、:京山輕機分業務收入(億元)京山輕機分業務收入(億元)圖圖40:京山輕機毛利率與凈利率京山輕機毛利率與凈利率 資料來源:Wind,甬興證券研究所 資料來源:Wind,甬興證券研究所 0%10%20%30%40%50%60%70%0102030405060營業收入同比-600%-500%-400%-300%-200%-100%0%100%200%300%-6-5-4-3-2-101234歸母凈利潤同比0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0020182019202020212022光伏自動化生產線包裝機械3C自動化生產線其他-30%-20%-10%0%10%20%30%
76、銷售毛利率銷售凈利率行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 24 6.風險提示風險提示 鈣鈦礦研發進展不及預期:鈣鈦礦研發進展不及預期:鈣鈦礦電池的效率、降本、穩定性等均與研發的持續推進息息相關,一旦研發進展不及預期將可能影響鈣鈦礦行業量產推進。下游需求不及預期:下游需求不及預期:宏觀經濟、政策等均可能行業下游需求產生較大影響,光伏行業整體下游需求面臨不及預期風險。市場競爭加?。菏袌龈偁幖觿。弘S著涉足鈣鈦礦電池的企業增多,行業面臨競爭加劇、盈利能力下降風險。行業專題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 25 分析師聲明分析師聲明
77、 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉盡責的職業態度,專業審慎的研究方法,獨立、客觀地出具本報告,保證報告采用的信息均來自合規渠道,并對本報告的內容和觀點負責。負責準備以及撰寫本報告的所有研究人員在此保證,本報告所發表的任何觀點均清晰、準確、如實地反映了研究人員的觀點和結論,并不受任何第三方的授意或影響。此外,所有研究人員薪酬的任何部分不曾、不與、也將不會與本報告中的具體推薦意見或觀點直接或間接相關。公司業務資格說明公司業務資格說明 甬興證券有限公司經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可,具備證券投資咨詢業務資格。投資評級體系與
78、評級定義投資評級體系與評級定義 股票投資評級:股票投資評級:分析師給出下列評級中的其中一項代表其根據公司基本面及(或)估值預期以報告日起 6 個月內公司股價相對于同期市場基準指數表現的看法。買入 股價表現將強于基準指數 20%以上 增持 股價表現將強于基準指數 5-20%中性 股價表現將介于基準指數5%之間 減持 股價表現將弱于基準指數 5%以上 行業投資評級:行業投資評級:分析師給出下列評級中的其中一項代表其根據行業歷史基本面及(或)估值對所研究行業以報告日起 12 個月內的基本面和行業指數相對于同期市場基準指數表現的看法。增持 行業基本面看好,相對表現優于同期基準指數 中性 行業基本面穩定
79、,相對表現與同期基準指數持平 減持 行業基本面看淡,相對表現弱于同期基準指數 相關證券市場基準指數說明:A 股市場以滬深 300 指數為基準;港股市場以恒生指數為基準;新三板市場以三板成指(針對協議轉讓標的)或三板做市指數(針對做市轉讓標的)為基準指數。投資評級說明:不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準,投資者應區分不同機構在相同評級名稱下的定義差異。本評級體系采用的是相對評級體系。投資者買賣證券的決定取決于個人的實際情況。投資者應閱讀整篇報告,以獲取比較完整的觀點與信息,投資者不應以分析師的投資評級取代個人的分析與判斷。特別聲明特別聲明 在法律許可的情況下,甬興證券有限公司(以下簡稱
80、“本公司”)或其關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券或期權并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問以及金融產品等各種服務。因此,投資者應當考慮到本公司或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突,投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一參考依據。也不應當認為本報告可以取代自己的判斷。版權聲明版權聲明 本報告版權歸屬于本公司所有,屬于非公開資料。本公司對本報告保留一切權利。未經本公司事先書面許可,任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、轉載、刊登和引用本報告中的任何內容。否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、轉載、刊登和引用者承擔。行業專
81、題行業專題 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 26 重要聲明重要聲明 本報告由本公司發布,僅供本公司的客戶使用,且對于接收人而言具有保密義務。本公司并不因相關人員通過其他途徑收到或閱讀本報告而視其為本公司的客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦及其他交流方式等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司發布的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本報告首頁列示的聯系人,除非另有說明,僅作為本公司就本報告與客戶的聯絡人,承擔聯絡工作,不從事任何證券投資咨詢服務業務。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,本公司對這些信息的真實性、準確性及完整性不作任何保證。本
82、報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,該等信息、意見并未考慮到獲取本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M行獨立評估,并應同時思量各自的投資目的、財務狀況以及特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見??蛻魬灾髯鞒鐾顿Y決策并自行承擔投資風險。本公司特別提示,本公司不會與任何客戶以任何形式分享證券投資收益或分擔證券投資損失,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。市場有風險,投資須謹慎。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司和關聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載的意見、評估及預測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷。該等意見、評估及預測無需通知即可隨時更改。過往的表現亦不應作為日后表現的預示和擔保。在不同時期,本公司可發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時,本公司的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。投資者應當自行關注相應的更新或修改。