《電力設備及新能源行業:鈣鈦礦電池產業化發展研究報告-240312(26頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《電力設備及新能源行業:鈣鈦礦電池產業化發展研究報告-240312(26頁).pdf(26頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 產業研究報告 2024 年 03 月 12 日 電力設備及新能源電力設備及新能源 鈣鈦礦電池產業化發展研究報告鈣鈦礦電池產業化發展研究報告 鈣鈦礦電池成本低、效率鈣鈦礦電池成本低、效率天花板天花板高高,有望,有望成為成為主流太陽能主流太陽能電池技術。電池技術。鈣鈦礦太陽能電池是利用鈣鈦礦結構材料作為吸光材料的太陽能電池,具有高能量轉化效率、價格低、重量輕、柔性大等特性。當前晶硅電池效率已經逐步接近理論效率極限 29.4%,而鈣鈦礦單結電池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理論效率極限為 33.7%,全鈣鈦礦疊層電池理論效率可達 44%,截至 2023
2、 年底,晶硅-鈣鈦礦疊層電池實驗室效率已達 33.9%(隆基數據)。原材料成本方面,鈣鈦礦材料原材料具有易得、成本低、價格周期性弱的屬性;生產過程中,鈣鈦礦電池能耗低,加工過程無高溫環節,能耗最低可達到 0.2 元/W。我們認為鈣鈦礦電池具備轉化效率的突出優勢,同時產業環節精簡、生產成本較低,有望替代晶硅電池成為主流太陽能電池。產業化產業化主體主體具備具備資金技術優勢資金技術優勢,為鈣鈦礦發展,為鈣鈦礦發展提供堅實保障提供堅實保障。鈣鈦礦研發方面,華能集團是最早從事鈣鈦礦技術研發的能源企業,多個央企均有鈣鈦礦研發布局;產業化方面,當前鈣鈦礦產業化進展領先的企業大量背靠國資及大集團:協鑫光電背靠
3、協鑫集團,收獲寧德時代、騰訊融資;極電光能獲長城控股集團投資,已建設全球首條 GW 級產線;萬度光能背靠宜昌國投集團,3GW 組件項目已開工。同時,各行業巨頭均涌入鈣鈦礦賽道,寧德時代、華納集團、比亞迪、京東方等紛紛押注鈣鈦礦。騰訊控股、寧德時代、比亞迪、京東方 A 和華能國際總市值超 4 萬億。無論是國資背景還是各行業巨頭,布局鈣鈦礦的企業均具備雄厚的資金實力,具有推動技術發展所需的資源和靈活性,可以大量投入研發創新,為推進鈣鈦礦產業化奠定堅實基礎。風險提示:風險提示:原材料價格波動風險;技術進展不及預期風險;產業化投資不及預期風險;政策變動風險。作者作者 分析師分析師 于夕朦于夕朦 執業證
4、書編號:S1070520030003 郵箱: 聯系人聯系人 于振洋于振洋 執業證書編號:S1070122080010 郵箱: 聯系人聯系人 曾寧馨曾寧馨 執業證書編號:S1070123060025 郵箱: 相關研究相關研究 1、能源基礎設施 REITs 市場回顧與展望 2024-03-08 2、2023 年“長時儲能”產業發展及投融資概況2024-03-08 3、綠氨產業有望推動氫能規?;l展氫能及燃料電池2024-01-08 產業研究報告 P.2 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 內容目錄內容目錄 1.鈣鈦礦基本情況介紹.4 1.1 鈣鈦礦電池原理.4 1.2 鈣鈦礦實驗室效
5、率提升和問題解決.4 1.3 鈣鈦礦電池的優點.6 2.鈣鈦礦電池研究進展.8 2.1 鈣鈦礦行情復盤.8 2.2 能源央企押注鈣鈦礦,大力研發促進產業化.10 2.3 技術不斷突破,鈣鈦礦產線布局加速.11 2.4 鈣鈦礦正在 0-1 突破的時刻,有望成為未來主流路線.13 2.4.1 異質結發展歷史.14 2.4.2 異質結產業化緣何受阻?.15 2.4.3 鈣鈦礦產業化緣何成功?.18 3.鈣鈦礦電池工藝路線進展.20 3.1 大面積制備鈣鈦礦太陽電池的制備方式.20 3.2 激光設備.22 3.3 涂布設備.23 3.4 導電玻璃.24 風險提示.24 圖表目錄圖表目錄 圖表 1:鈣鈦
6、礦材料示意圖.4 圖表 2:鈣鈦礦電池發展史.5 圖表 3:鈣鈦礦電池轉化效率演進.5 圖表 4:鈣鈦礦電池與晶硅電池對比表(截至 2023 年末).6 圖表 5:鈣鈦礦電池柔性市場應用預測.7 圖表 6:100 元/成本下,鈣鈦礦電池的資本金 IRR 測算表.7 圖表 7:2017-2023 年鈣鈦礦電池行情圖.8 圖表 8:2022-2023 年鈣鈦礦電池行情圖.9 圖表 9:鈣鈦礦相關企業融資進度.9 圖表 10:中國華能鈣鈦礦進展.10 圖表 11:部分央企鈣鈦礦進展.11 圖表 12:企業鈣鈦礦電池效率進展.12 圖表 13:企業鈣鈦礦組件效率進展.12 圖表 14:鈣鈦礦產能預計.
7、12 圖表 15:鈣鈦礦產線進展.13 圖表 16:鈣鈦礦 VS 異質結行情圖.13 圖表 17:21Q1 至 23Q3 各企業單季度毛利率(%).14 圖表 18:21Q1 至 23Q3 各企業單季度資產負債率(%).14 圖表 19:異質結發展歷史.15 圖表 20:截至 2023 年末異質結電池產能.15 圖表 21:電池工藝比較.16 圖表 22:精銦價格波動(元/千克).17 2VnXkZtXgVcZoN9PbPbRsQmMnPnReRnNmPeRqRnO9PoPpPMYsOxOuOmOpP產業研究報告 P.3 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 圖表 23:2023
8、年光伏電池銀漿耗量(mg/片).17 圖表 24:截至 2023/11 電池效率對比.17 圖表 25:截至 2023 末公司市值對比(億元).18 圖表 26:研發費用對比(億元).18 圖表 27:各類電池極限轉化效率.18 圖表 28:截至 2023 年末鈣鈦礦及異質結研發企業市值(億元).20 圖表 29:截至 2023/12/31 部分主體鈣鈦礦電池相關有效發明專利數(個).20 圖表 30:大面積全無機鈣鈦礦薄膜制備方法.21 圖表 31:鈣鈦礦反式單節流程圖.21 圖表 32:鈣鈦礦電池成本拆分.22 圖表 33:鈣鈦礦電池激光應用.23 圖表 34:涂布與結晶的微觀展示圖.23
9、 圖表 35:玻璃在鈣鈦礦中的成本占比(2023 年 9 月數據).24 產業研究報告 P.4 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 1.鈣鈦礦基本情況介紹鈣鈦礦基本情況介紹 1.1 鈣鈦礦電池原理鈣鈦礦電池原理 鈣鈦礦太陽能電池是利用鈣鈦礦結構材料作為吸光材料的太陽能電池,屬于第三代薄膜電池的代表,包括單結鈣鈦礦電池和鈣鈦礦疊層電池兩種類型,具有高能量轉化效率、價格低、重量輕、柔性大等特性。當前晶硅電池效率已經逐步接近理論效率極限 29.4%,而鈣鈦礦單結電池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理論效率極限為 33.7%,全鈣鈦礦疊層電池理論效率可達 44%,目前晶硅-鈣鈦礦疊層電池實驗室
10、效率已達 33.9%(隆基數據)。隨著工藝技術不斷突破,鈣鈦礦電池將進一步打開光電轉化效率天花板。圖表1:鈣鈦礦材料示意圖 資料來源:Present status and future prospects for monolithic all-perovskite tandem solar cells,長城證券產業金融研究院 根據Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics,鈣鈦礦最初是指化學式為CaTiO3 的礦物質以及擁有 CaTiO3 結構的金屬氧化物,經過多年發展,目前演變為具備化學通式 ABX3 的物質都可被稱為鈣鈦礦。鈣鈦礦材料
11、的結構示意圖如圖 1 所示。鈣鈦礦晶體為 ABX3 結構,一般為立方體或八面體結構。在鈣鈦礦晶體中,A 離子位于立方晶胞中心,被 12 個 X 離子包圍成配位立方八面體;B 離子位于立方晶胞角頂,被 6個 X 離子包圍成配位八面體。A 可選擇甲胺(CH3NH3+,MA+)、甲脒(NH2-HC=NH2+,FA+)和 Cs+等一價陽離子,B 可選擇為 Pb2+、Sn2+和 Ge2+等二價陽離子,X 可選擇I-、Cl-和 Br-等鹵素陰離子,當 A 或 X 離子選擇多種配方體系時即構成混合離子鈣鈦礦。鈣鈦礦層材質種類較多且成本低廉。ABX3 結構的化合物,其中 A 位、B 位、X 位均可迭代替換,可
12、選的材質種類眾多。據測算,目前元素周期表里 86%的元素均可作為鈣鈦礦的 ABX3 的原材料。所以,鈣鈦礦電池相對于其他化合物薄膜電池具有原料易獲取、可迭代、成本低的優點。1.2 鈣鈦礦實驗室效率提升和問題解決鈣鈦礦實驗室效率提升和問題解決 鈣鈦礦自 2009 年開始應用于光伏電池發電,由日本科學家 Kojima 和 Miyasaka 將鈣欽礦材料應用到染料敏化太陽能電池中,并實現了 3.8%的光電轉換效率。在各國實驗室的研究推進下,鈣鈦礦電池單結轉換效率迅速提升。2012 年研究小組使用固態 產業研究報告 P.5 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 spiro-OMeTAD 作
13、為空穴傳輸層以替代傳統的液體電解質并制備出全固態鈣鐵礦太陽能電池,轉換效率突破 10%;2013-2015 年得益于兩步沉積法、氧化鋁取代二氧化欽、采用陽離子交換等途徑,鈣鐵礦太陽能電池轉換效率相繼突破 15%和 20%;2019 年通過增強電荷載體管理,實現了 25%的效率突破,2022 年疊層鈣鈦礦再度實現 29%的突破。圖表2:鈣鈦礦電池發展史 資料來源:觀之海內,長城證券產業金融研究院 根據美國國家可再生能源實驗室(NREL)在 2023 年 7 月公布的數據,單結鈣鈦礦太陽能電池的認證效率已經提升到了 26.1%;在 2023 年 11 月的 NREL 報告中,隆基綠能自主研發的晶硅
14、-鈣鈦礦疊層電池效率已達到 33.9%。隨著工藝技術不斷突破,鈣鈦礦電池將進一步打開光電轉化效率天花板。圖表3:鈣鈦礦電池轉化效率演進 產業研究報告 P.6 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 資料來源:NREL,長城證券產業金融研究院 針對鈣鈦礦存在的有關缺陷,如壽命短、面積不同時效率不統一、鈣鈦礦材料和器件穩定性不足等劣勢,科研學術界仍不斷鉆研,并取得一定進展。2024 年 1 月,陳江照和易健宏團隊開發了一種多齒配體增強的螯合策略,通過管理界面缺陷和應力,來提高埋底界面的穩定性。他們采用膦酸酯修飾埋底界面,并減輕了界面殘余拉應力,促進鈣鈦礦結晶,降低影響電池性能的界面能壘。
15、該多齒配體調控策略,可適用于不同的鈣鈦礦組分,具有很好的普適性。由于顯著減少了非輻射復合和顯著提高的界面接觸,膦酸酯修飾的器件實現了 24.63%的功率轉換效率,這是目前報道的空氣環境制備器件最高效率之一。1.3 鈣鈦礦電池的優點鈣鈦礦電池的優點 鈣鈦礦與晶硅電池的光吸收波長互相補充,下表對比了鈣鈦礦電池與晶硅電池的各項性能參數指標。鈣鈦礦電池在期間厚度、透光性、弱光效應、吸光層純度方向都具備明顯優勢。圖表4:鈣鈦礦電池與晶硅電池對比表(截至 2023 年末)名稱 鈣鈦礦電池 晶硅電池 已實現單結最高效率 25.70%26.70%效率上限 31%29.40%器件厚度 0.5m 150m(N 型
16、可做到 130)透光性 20%55%無 吸光范圍 350800nm 4001200nm 弱光效應 強,陰雨天等低光照環境正常工作 弱,陰雨天及低光照環境基本不工作 柔性 易制備為柔性電池 難以制備為柔性電池 產業研究報告 P.7 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 吸光層純度 95%99.9999%廠房數量 1 4 初投資 5 億 10 億 能耗 0.2 元/w 1.5 元/w 名稱 鈣鈦礦電池 晶硅電池 單結最高效率 25.70%26.70%資料來源:協鑫光電,華能清能院,中國知網文獻資料整理(包括鈣鈦礦太陽能電池的研究進展、鈣鈦礦薄膜制備技術及其在大面積太陽電池中的應用、鈣鈦
17、礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢等),長城證券產業金融研究院 鈣鈦礦電池相較晶硅電池存在以下五個主要優勢 優勢一:鈣鈦礦材料原材料易得,原料成本低,價格周期性弱。優勢二:鈣鈦礦電池吸光層材料對雜質容忍度高(95%即可),遠小于晶硅的 99.9999%。優勢三:鈣鈦礦材料吸光系數高,厚度更?。ㄢ}鈦礦吸光層厚度可做到 500nm 左右,僅為晶硅硅片厚度的 0.3-0.4%),原料使用量小。優勢四:鈣鈦礦電池能耗低,加工過程無高溫環節,能耗最低可達到 0.2 元/w。優勢五:鈣鈦礦電池輕薄、吸光性好、透光度高,具備理想的柔性組件應用場景。這里將鈣鈦礦電池的應用可分為“柔性應用”與“剛性應用
18、”。柔性應用場景簡單分為以下三部分,并且根據現有政策簡單測算了一下,未來十四五期間,國內具備近 5000 億的柔性組件應用場景(BIPV 即 Building Integrated PV,即光伏建筑一體化,是將太陽能發電(光伏)產品集成到建筑上的技術;BAPV 即 Building Attached Photovoltaic,主要指在現有建筑上安裝的太陽能光伏發電系統;CIPV(汽車集成光伏)領域處于起步階段,可利用光伏全景天窗的功率輸出約為數百瓦,主要用于支持供暖、通風和車載空調系統。)我們測算,十四五期間,上述三個領域對應的市場規??蛇_ 5000 億(此處不包括可穿戴便攜充電設備)。圖表5
19、:鈣鈦礦電池柔性市場應用預測 資料來源:城鄉建設領域碳達峰實施方案、中國汽車工業協會等資料整理,長城證券產業金融研究院 鈣鈦礦電池的高效率還可以拓展其“剛性”的應用場景,根據 2022 年 8 月發表的鈣鈦礦光伏組件在集中式光伏電站中的應用前景分析中論文提及數據,鈣鈦礦組件成本預期可低至 100 元/m2以下,全資本金的內部收益率可高達 19.97%。這樣低成本單節鈣鈦礦電池在沙隔荒大基地項目中講會保有較強的競爭力。圖表6:100 元/成本下,鈣鈦礦電池的資本金 IRR 測算表 生產成本 光電轉換效率(%)每瓦成本(元建設成本(元25 年資本金 IRR(%)產業研究報告 P.8 請仔細閱讀本報
20、告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明(元/)/w)/w)100 15 0.667 2.98 10.53 廠房數量 18 0.556 2.60 14.59 名稱 20 0.500 2.41 17.27 單結最高效率 22 0.455 2.25 19.97 資料來源:鈣鈦礦光伏組件在集中式光伏電站中的應用前景分析,長城證券產業金融研究院 2.鈣鈦礦電池鈣鈦礦電池研究進展研究進展 2.1 鈣鈦礦行情復盤鈣鈦礦行情復盤 鈣鈦礦電池從 2020 年開啟多輪上漲行情。2020 年初至 2021 年末,鈣鈦礦電池指數(8841634.WI)上漲超 180%,政策催化、價格驅動、需求增長等多重因素推升光伏行業景
21、氣度。2019 年 12 月,歐盟發布歐洲綠色協議明確提出了在 2050 年實現碳中和的目標和一系列政策與行動;2020 年 9 月,中國在 75 屆聯合國大會上首次在國際公開場合提出雙碳目標,提出我國二氧化碳排放力爭在 2030 年前達到碳峰值,2060 年前實現碳中和;全球陸續達成發展可再生能源共識。中國光伏終端裝機增長勢頭強勁,光伏行業內公司估值和業績雙輪驅動,鈣鈦礦電池行情隨光伏整體行情同步上漲。圖表7:2017-2023 年鈣鈦礦電池行情圖 資料來源:Wind,長城證券產業金融研究院 一級資本陸續入局一級資本陸續入局+政策再度發力,政策再度發力,2022 年是鈣鈦礦投資熱潮元年。年是
22、鈣鈦礦投資熱潮元年。2022 年至 2023年,鈣鈦礦電池指數有漲幅分別近 80%、25%的兩輪上漲行情。以 2022 年首個開盤日為基日,截至 2023 年末,鈣鈦礦電池指數跑贏滬深 300 指數約 16 個點,跑贏申萬光伏設備約 30 個點。政策角度來看,2021 年末國家能源局、科技局發布的“十四五”能源領域科技創新規劃,是鈣鈦礦發展政策強心劑,文件指導研制基于溶液法與物理法的鈣鈦礦電池量產工05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,000-42%8%58%108%158%208%17/0217/0417/0617/0817/1
23、017/1218/0218/0418/0618/0818/1018/1219/0219/0419/0619/0819/1019/1220/0220/0420/0620/0820/1020/1221/0221/0421/0621/0821/1021/1222/0222/0422/0622/0822/1022/1223/0223/0423/0623/0823/1023/12成交金額(百萬元)(右)鈣鈦礦電池指數產業研究報告 P.9 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 藝制程設備,開發高可靠性組件級聯與封裝技術,研發大面積、高效率、高穩定性、環境友好型的鈣鈦礦電池;開展晶體硅/鈣鈦礦、
24、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效盞層電池制備及產業化生產技術研究。2022 年全年,“十四五”可再生能源發展規劃、加快電力裝備綠色低碳創新發展行動計劃等多項政策多次提到促進鈣鈦礦產業研究發展,為鈣鈦礦發展鋪就政策底色。資本角度來看,2021-2022 年,鈣鈦礦領域整體投資額已近百億元,大部分風險投資發生在 2022 年。2022 年 12 月 21 日,協鑫光電宣布完成 5 億元人民幣 B+輪融資,此輪融資由淡馬錫投資、紅杉中國、IDG 資本三家聯合領投,川流投資等機構跟投,協鑫科技持續加碼。圖表8:2022-2023 年鈣鈦礦電池行情圖 資料來源:Wind,長城證券產業金融研究院 圖表9:鈣鈦礦相關企
25、業融資進度 企業 融資時間 融資輪次 融資金額(億元)參投企業/合作企業 協鑫光電協鑫光電 2023 年 8 月 股權融資-賽富投資基金 2022 年 12 月 B+輪 5 億元 淡馬錫、紅杉中國、IDG 資本聯合領投,川流投資、蘇州協鑫納米科技有限公司跟投 2022 年 5 月 B 輪 數億元 騰訊投資 2020 年 Pre-B 輪 數億元 昆山高新集團,凱輝基金,瑞庭投資 纖納光電纖納光電 2022 年 10 月 D 輪-招銀國際、杭開集團領投 2021 年 1 月 C 輪 3.6 億元 衢州金控,京能集團,三峽資本,招銀國際 2019 年 1 月 A 輪-三峽資本 2018 年 7 月
26、天使輪-余杭基金 極電光能極電光能 2023 年 12 月 A 輪-碧桂園創投 2023 年 3 月 A 輪 數億元 深創投領投,九智資本、建銀國際、中鑫資本、鼎產業研究報告 P.10 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 暉百孚、無錫金投等機構跟投 2021 年 10 月 Pre-A 輪 2.2 億元 碧桂園創投、九智資本聯合領投,建銀國際、無錫金投、穩晟科技(天津)有限公司跟投 萬度光能萬度光能 2021 年 8 月 股權融資-宜昌國投集團 仁爍光能仁爍光能 2024 年 1 月 A 輪 數億元 中天匯富、中科先進產業基金、常熟經開控股等 2023 年 2 月 股權融資-前沿投
27、資 2022 年 8 月 Pre-A 輪 數億元 由三行資本領投,中科創星、蘇高新創投、金清智能、險峰長青、云啟資本、中財產業基金等知名機構跟投 曜能科技曜能科技 2022 年 3 月 股權融資-高瓴創投,源碼資本 2021 年 8 月 A 輪 數千萬元-無限光能無限光能 2022 年 6 月 天使輪 數千萬元 耀途資本、光躍投資、碧桂園創投 光晶能源光晶能源 2023 年 7 月 A 輪 1.6 億元 國調基金、啟明創投聯合領投,中金資本、創新工場、日初資本、鼎祥資本、國家電投跟投 2022 年 8 月 天使輪 0.3 億元 正軒投資領投,創新工場、鼎祥資本跟投 脈絡能源脈絡能源 2022
28、年 11 月 天使輪-高捷資本、國新思創、國華三新、凡卓資本等 資料來源:北極星光伏網,長城證券產業金融研究院 2.2 能源央企押注鈣鈦礦,大力研發促進產業化能源央企押注鈣鈦礦,大力研發促進產業化 華能集團華能集團是最早從事鈣鈦礦技術研發的能源企業,于 2013 年開始基礎理論研究,2015年著手實驗室級小面積鈣鈦礦研發,效率達到 18.8%,進入國內領先水平;2019 年,小面積電池效率突破22.8%,同年進行工藝放大,100平方厘米電池模組效率達到18%;2020 年,華能開啟產業化進程,建設大面積模組中試實驗線;2021 年 3 月,首片三代線級別(3500 平方厘米)鈣鈦礦光伏組件正式
29、下線。2021 年 12 月,華能大面積鈣鈦礦光伏組件轉換效率經第三方檢測達到 15.51%。2022年 11 月,認證轉換效率突破 18.5%。華能方面表示,這是公開報道首次基于 3500 平方厘米大面積組件上實現的最高效率,是華能集團從小面積鈣鈦礦研發到大面積產業化的重要階段性進展。2023 年 12 月 25 日,中國華能集團有限公司青海分公司共和塔拉灘 30 萬千瓦光伏建設項目成功并網發電,該項目部分運用了最新鈣鈦礦電池組件,是由中國華能牽頭建設的全球最大商用尺寸兆瓦級鈣鈦礦組件光伏示范項目。圖表10:中國華能鈣鈦礦進展 產業研究報告 P.11 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告
30、末頁聲明 資料來源:華能清能院,長城證券產業金融研究院 國家電投:國家電投:國家電投集團中央研究院于 2019 年底開始啟動疊層電池技術研究,于2022年 7 月完成第一階段實驗室驗證,2023 年 3 月,中央研究院自主研發的鈣鈦礦/硅異質結兩端疊層電池(55mm)效率達到 27.69%,截至 2023 年末,經第三方機構測試,小面積疊層電池效率已達29.4%,并同時在進行面向產業化的大面積疊層電池技術開發。中國能建:中國能建:中國能源建設集團與中國電力科學研究院有限公司在 2022 年 11 月宣布,將聯合眾能光電成立零碳院,專注于第三代光伏技術等新技術的研發與應用,支撐具有中國特色國際領
31、先的太陽能發電產業的發展。華電集團:華電集團:華電集團旗下的華電重工于 2023 年 3 月在投資者關系活動會上表示,華電重工擬在“十四五”期間,緊跟異質結、鈣鈦礦等行業新技術應用,進入光伏制造環節,補足華電集團光伏產業鏈制造短板,積極發展支架制造,補足產品短板,適時開發外部市場,發展成為國內一流的光伏裝備提供商。中核集團:中核集團:中核集團旗下主要上市公司中國核電于2023 年6 月 27 日通過了 關于柔性、剛性鈣鈦礦商業級中試產線研發科研項目立項的議案,議案表示中國核電 2022 年鈣鈦礦項目科研工作有序推進;重點項目鈣鈦礦太陽能電池項目加速研發。2023 年將重點加速鈣鈦礦太陽能電池產
32、業化進程。圖表11:部分央企鈣鈦礦進展 資料來源:國電投中央研究院,國際太陽能光伏網,華電重工,中國核電,長城證券產業金融研究院 2.3 技術不斷突破,鈣鈦礦產線布局加速技術不斷突破,鈣鈦礦產線布局加速 光伏企業研發跟進,鈣鈦礦電池及組件效率頻繁突破。光伏企業研發跟進,鈣鈦礦電池及組件效率頻繁突破。電池效率方面,2023 年內,曜能科技在 25m2 鈣鈦礦/晶硅兩疊層電池的穩態效率實現了從 29.57%到 31.46%的進步,小面積鈣鈦礦/晶硅串聯疊層電池穩態轉換效率從 32.44%上升至 33.14%。通威股份基于大絨面的兩步法鈣鈦礦/硅疊層電池效率已達到 31.68%。2023 年 11
33、月,隆基綠能自主研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率已達到 33.9%。組件效率方面,協鑫光電在 2023 年取得了鈣鈦礦單結組件轉化效率 18.04%(2m2),疊層組件效率 26.17%(1032cm2)和 26.34%(2048cm2)的成績。曜能科技于 2023年 11 月宣布,其在商業級 M6 規格硅片上制備的鈣鈦礦/晶硅串聯疊層電池組件轉換效率達到 25.45%。該結果超越了所有晶硅單結技術路線,超過 NREL 晶硅冠軍組件效率產業研究報告 P.12 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 0.75pct,商用組件提效前景可期。圖表12:企業鈣鈦礦電池效率進展 資料來源:各企業
34、官網、官方公眾號,長城證券產業金融研究院 圖表13:企業鈣鈦礦組件效率進展 資料來源:各企業官網、官方公眾號,長城證券產業金融研究院 隨著鈣鈦礦技術的持續進步,行業內鈣鈦礦產線布局加速。隨著鈣鈦礦技術的持續進步,行業內鈣鈦礦產線布局加速。主要鈣鈦礦企業自 2021 年起陸續搭建投產百兆瓦級鈣鈦礦產線:2021 年協鑫光電 100MW 鈣鈦礦產線建成投產;2021-2022 年,纖納光電、極電光能、無限光能陸續獲得融資,紛紛布局 MW 級產線;2023 年 4 月,總投資 30 億元的極電光能鈣鈦礦產業基地項目正式開工,計劃建設全球首條 1GW 鈣鈦礦光伏生產線、100 噸鈣鈦礦量子點生產線、研
35、發創新中心及總部大樓,鈣鈦礦產業化進入 GW 級時代,此后,多個 GW 級產線動工。2023 年 12 月 29 日,極電光能宣布其建設中的全球首條 GW 級鈣鈦礦組件生產線項目即將封頂。產業化應用方面,2023 年 7 月,纖納全球首個鈣鈦礦漁光互補電站在浙江衢州并網運行。衢州生產基地項目總體規劃 5GW,總投資 54.6 億。根據各廠商披露數據整理,2023 年鈣鈦礦產能預計為 0.88GW,24 年預計新建成產能約4.85GW。目前鈣鈦礦產能規劃已經初見規模,未來鈣鈦礦市場潛力無限。圖表14:鈣鈦礦產能預計 廠家(GW)2023 2024E 2025E 纖納光電 0.1 1 協鑫光電 0
36、.1 1 5 極電光能 0.15 1 3 仁爍光能 0.01 0.15 產業研究報告 P.13 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 黑晶光電 7 無限光能 0.1 0.1 光晶能源 0.01 萬度光能 0.2 1.2 1.8 大正微納 0.01 0.1 合特光電 0.1 寶馨科技 0.1 0.1 1 眾能光電 0.2 0.2 合計產能 0.88 4.85 18 資料來源:正點光伏,北極星光伏網等,長城證券產業金融研究院 圖表15:鈣鈦礦產線進展 資料來源:各企業官網、官方公眾號,超鋰氫伏、北極星光伏網等,長城證券產業金融研究院 2.4 鈣鈦礦正在鈣鈦礦正在 0-1 突破的時刻突破
37、的時刻,有望成為未來主流路線,有望成為未來主流路線 P 型 PERC 電池自2018 年進入爆發期,2022 年已逐步逼近 24.5%的理論轉化效率極限。站在 2022 年的時點上,N 型 TOPCon 和 HJT 是短期內技術相對成熟、關注度較高、最有可能替代 PERC 的兩條接棒技術路線;彼時鈣鈦礦電池仍處于實驗室效率突破及量產線搭建階段,是再下一個時點的目標。在 N 型電池迭代的最初時期,產業鏈及資本市場,對于性能天花板高、良率好、降本路徑清晰的異質結都存在更多的青睞與偏向。但后續技術突破的緩慢以及居高不下的成本使得異質結產業化進展趨緩,TOPCon 電池率先成為大規模替代 PERC 電
38、池的主流電池技術路線。出于差異化競爭發展目的,仍有部分玩家專注發力異質結電池。HJT 主要推進廠商包括華晟、金剛光伏、東方日升、璉升科技等,晶澳、晶科、隆基等老玩家實驗性地建立了小規模產線。專注 HJT 的企業體量相對較小,在近幾年間普遍存在低凈利潤,低毛利率,高資產負債率的問題,行情走勢相對低迷。站在 2024 年初時點,TOPCon 已逐步大規模鋪開,但由于 TOPCon 電池極限效率有限,行業普遍認為 TOPCon 技術只能作為過渡技術,等待下一代高效電池的成熟產業化。而鈣鈦礦作為第三代薄膜電池,具備成本低、效率高、產業資金雄厚的多個絕對優勢,正是蓬勃發展之時。圖表16:鈣鈦礦 VS 異
39、質結行情圖 產業研究報告 P.14 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 資料來源:Wind,長城證券產業金融研究院 圖表17:21Q1 至 23Q3 各企業單季度毛利率(%)圖表18:21Q1 至 23Q3 各企業單季度資產負債率(%)資料來源:各企業季報,長城證券產業金融研究院 資料來源:各企業季報,長城證券產業金融研究院 2.4.1 異質結發展歷史異質結發展歷史 1974 年,W.Fuhs 首次提出了異質結結構,并在九十年代初由日本三洋公司正式確定了HIT 電池結構原型。1997 年,三洋將“HIT”注冊商標,并申請多項異質結器件相關專利。2010 年,三洋(已被松下收購)專
40、利保護期過期,全球對異質結電池的研究廣泛展開,異質結電池轉換效率快速提升。松下于 2011 年達到 23.7%的效率,于 2013 年轉換效率最高已達 24.7%。KANEKA 于 2015 年突破記錄達到 25.1%的實驗室效率,于2017 年疊加 IBC 技術后創造 26.7%的 HBC 電池效率紀錄。2017 年,國內 MW 級異質結產線搭建投產。晉能科技于 2016 年率先啟動異質結中試項目,成為國內首家實現異質結技術量產的中國制造商。2017 年 5 月,晉能科技 100MW異質結技術量產生產線正式投產。2019 年來,大規模 GW 級異質結產業化陸續推進。2019 年 7 月,山煤
41、國際與鈞石能源簽署戰略合作框架協議,雙方擬共同建設總 10GW 的異質結電池生產線項目。8 月,東方日升年產 2.5GW 高效異質結電池片與組件項目正式啟動。2021 年 11 月,華晟與邁-63%-43%-23%-3%17%37%57%77%2022-012022-022022-032022-042022-052022-062022-072022-082022-092022-102022-112022-122023-012023-022023-032023-042023-052023-062023-072023-082023-092023-102023-112023-122024-01鈣鈦礦
42、電池指數TOPcon電池指數東方日升愛康科技金剛光伏-30%-20%-10%0%10%20%30%40%21Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3愛康科技東方日升金剛光伏40%50%60%70%80%90%100%110%21Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3愛康科技東方日升金剛光伏產業研究報告 P.15 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 為股份簽署異質結電池合作協議,開發單線產能 500MW 以上的異質結產線,目標量產效率 25.5%。近兩年來,華晟、東方日升、明陽光伏、國電投、寶
43、馨科技、泉為光伏、璉升光伏、上海電氣等異質結電池項目陸續投產,根據 InfoLink Consulting 數據顯示,截至 2023 年末,HJT 國內規劃總產能約 391GW,HJT 名義落地產能超過 50 GW,2023 年出貨有望達到約 8GW 左右。圖表19:異質結發展歷史 資料來源:各企業公告,索比光伏網等,長城證券產業金融研究院 圖表20:截至 2023 年末異質結電池產能 資料來源:Infolink consulting,長城證券產業金融研究院 2.4.2 異質結產業化緣何受阻?異質結產業化緣何受阻?在 PERC 后的下一代技術中,異質結技術在組件輸出功率方面表現相對良好,但技術
44、產業化進程遠不及 TOPCon。根據 InfoLink Consulting 預計,23 年末 TOPCon 的名義產能有望超過 600 GW,是異質結名義產能的十倍多。為何異質結產業化腳步緩慢,我們認產業研究報告 P.16 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 為有以下幾點原因。重新投入設備需要時間周期,且全流程成本較高重新投入設備需要時間周期,且全流程成本較高(1)設備投資成本高 從 0-1 新建產線的角度來看,截至 2023 年末,PERC 電池產線設備投資成本降至 1.42 億元/GW,產線可兼容 182mm 及 210mm 的大尺寸產品,單條產線產能已達到500MW 以上
45、。2023 年新投產TOPCon電池線設備投資成本約1.55 億元/GW,略高于PERC 電池;異質結電池設備投資成本約 3.51 億元/GW。從技術迭代的角度來看,從 PERC 技術轉向 TOPCon 技術,電池工藝共通,在 P 型電池的工藝基礎上,TOPCon 電池將磷擴散改為硼擴散,增加了隧穿層及 Poly 層的制備步驟,取消了激光開槽,兩者電池產線大部分可以兼容,在此技術轉化下每 GW 的新增投資額約在5000-7000萬元左右。而HJT完全是另一套工藝流程,產線需要完全重新搭建,大量新設備進場及調試也需要一定的時間周期,時間和資金成本均較高。圖表21:電池工藝比較 資料來源:Info
46、link consulting,長城證券產業金融研究院 (2)生產成本高 異質結生產過程中產生的非硅成本較高,并在工藝流程的各環節均有體現。鍍膜環節中,異質結正反面具有一層有導電功能的透明導電薄膜 TCO,用以縱向收集載流子,并向金屬電極傳輸。TCO 膜主要成分包括銦、銻、鋅、錫、鎘及其氧化物的復合體,材料一般有 ITO(氧化銦錫)、IWO(摻鎢氧化銦)、AZO(鋁摻雜氧化鋅)等,在靶材上都對銦金屬有著較高依賴。由于銦本身屬于貴金屬,HJT 的規?;a對金屬銦作為靶材的需求增大,銦產能難以支撐 HJT 量產,供需不匹配易使得銦價格產生劇烈波動,對電池成本造成巨大影響。金屬化環節是 HJT 生
47、產成本中與 PERC、TOPCon 相差最大的環節。由于異質結非晶硅薄膜工藝的特殊性,加工過程需要在 250 度的溫度下完成,低溫工藝下為保證低電阻產業研究報告 P.17 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 接觸就需要將銀顆粒直徑做得更小、銀的用量也需要更多,銀漿耗量提升以及低溫銀漿成本高昂直接影響異質結的金屬化成本。據 CPIA 統計,2023 年,P 型電池片正銀消耗量降低至約 59mg/片,背銀消耗量約 25mg/片;N型 TOPCon 電池雙面銀漿(鋁)(95%銀)平均消耗量約 109mg/片;異質結電池雙面低溫銀漿消耗量約 115mg/片。由于 HJT采用低溫工藝,銀漿
48、的拉力降低,給主流 MBB 帶來較大難度。圖表22:精銦價格波動(元/千克)圖表23:2023 年光伏電池銀漿耗量(mg/片)資料來源:SMM,長城證券產業金融研究院 資料來源:CPIA,長城證券產業金融研究院 電池效率優勢不明顯電池效率優勢不明顯 從短期電池轉化效率來看,HJT 和 TOPCon 的效率差異較小。晶科能源表示,截至 2023年末,TOPCon 量產效率在 25.3%左右,通過添加激光 SE 可提效至 25.5%以上,2024年通過雙面 poly 的導入可進一步提效至 26%以上。異質結方面,截至 2023 年末,一線廠商單面微晶工藝電池效率約為 25.5%,搭載雙面微晶工藝可
49、以提升至 25.7%+,處于同一效率水位;長期發展空間來看,TOPCon 電池理論轉換上限可達 28.7%,HJT 極限效率為 28.5%,在不考慮疊層電池的情況下,HJT 電池效率很難具備突出優勢。從組件效率及輸出功率來看,當前 HJT 組件的 CTM 值較 TOPCon 組件的高,實際功率表現相對較好。但考慮到 HJT 降本速度較慢,并不是性價比的最優選擇。圖表24:截至 2023/11 電池效率對比 資料來源:Infolink consulting,長城證券產業金融研究院 研發驗證周期較短,產業化主體體量較小研發驗證周期較短,產業化主體體量較小 由于 TOPCon 與 PERC 設備兼容
50、性更好,新增產線投資成本較低,擁有大量 PERC 產能的光伏巨頭更傾向于從 PERC 路線切換成 TOPCon 路線。對于沒有舊設備成本壓力的新020406080100120140PERCTOPConHJT銀漿耗量(mg/片)產業研究報告 P.18 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 進入者,更有動機選擇 HJT 路線,隨之而來的便是產業化主體差異:長期專注于 HJT 的公司企業規模相對較小,較難實現規?;某杀緮偙?,有更大的成本壓力。同時其研發投入的絕對金額也相比較低,技術突破難度更大。另一方面,由于早期異質結技術長期被國外壟斷,國內異質結發展起步較晚,技術不穩定性較高,很多國
51、內率先推進異質結產業化的企業沒有做好技術、資金多重準備,尤其是在經歷了疫情等突發因素后,多個異質結項目終止。作為首批推進異質結 GW 級產線的公司,山煤國際于 2023 年 12 月審議通過了關于終止高效異質結(HJT)太陽能電池產業化一期 3GW 項目的議案,決定終止高效異質結(HJT)太陽能電池產業化一期 3GW項目。除山煤國際之外,奧維通信、乾景園林和金剛光伏宣布終止異質結項目定增,所涉規模分別為 5GW 電池及組件、3GW 電池組件、以及 4.8GW 電池及 1.2GW 組件項目。圖表25:截至 2023 末公司市值對比(億元)圖表26:研發費用對比(億元)資料來源:Wind,長城證券
52、產業金融研究院 資料來源:各公司 2022年報及 2023年三季報,長城證券產業金融研究院 2.4.3 鈣鈦礦鈣鈦礦產業化緣何成功?產業化緣何成功?原材料充足且成本低廉、產業鏈精簡原材料充足且成本低廉、產業鏈精簡 晶硅電池路線要經歷硅料、硅片、電池片、組件四個環節,產能和價格都由上游傳導,經常會出現價格波動大、擴產周期長、周期性明顯的特點。而鈣鈦礦產業鏈較短,通過采購化工原材料,即可在同一間工廠完成最終組件產品的交付,大大縮短了產品生產交付周期。鈣鈦礦工藝流程包括薄膜制備、激光刻蝕、封裝步驟,生產過程耗時較晶硅大幅縮短,能耗也大為降低。鈣鈦礦組件中鈣鈦礦原材料成本通常只占 5-8%,且價格穩定
53、,遠低于晶硅組件中成本超過三分之一且價格波動劇烈的硅料。根據協鑫光電預計,進入量產的鈣鈦礦組件成本為 0.5-0.6 元/瓦,是晶硅組件極限成本的 50%。效率天花板高效率天花板高 追求高轉換效率是光伏電池發展的核心,鈣鈦礦電池具有更高的極限效率。當前晶硅電池效率已經逐步接近理論效率極限 29.4%,而鈣鈦礦單結電池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理論效率極限為 33.7%,全鈣鈦礦疊層電池理論效率可達 44%+。在產業化推進過程中,鈣鈦礦也已經確實逐步實現了量產轉化效率的提升。圖表27:各類電池極限轉化效率 0.00200.00400.00600.00800.001000.00璉升科技金剛光伏愛康
54、科技東方日升鈞達股份阿特斯天合光能晶澳科技晶科能源0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0022年研發費用23年前三季度研發費用產業研究報告 P.19 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 資料來源:索比光伏網,長城證券產業金融研究院 產業化主體具備資金技術優勢,研發周期較長產業化主體具備資金技術優勢,研發周期較長(1)當前鈣鈦礦產業化進展領先企業大量背靠國資及大集團 萬度光能宜昌國投集團:萬度光能的股權結構中,鄂州市昌達投資控股集團有限公司持股 4.62%,宜昌國有資本投資控股集團有限公司持股 9.1%,均為國有獨資企業。當前萬度光能 3GW 組件項目
55、已開工。極電光能長城控股集團:2022 年 8 月 16 日,長城控股集團與江蘇省錫山經濟技術開發區簽約戰略合作,極電光能全球總部及鈣鈦礦創新產業基地項目、長城旗下蜂巢易創第三代半導體模組封測制造基地項目落地錫山經濟技術開發區,計劃投資 38 億元。當前極電光能已有 GW 級項目布局。協鑫光電協鑫集團:協鑫光電背靠協鑫集團,收獲寧德時代、騰訊融資。2020 年,協鑫光電的 Pre-A 輪拿下 1.8 億元融資,主要投資方包括昆山高新、凱輝基金、瑞庭投資等。其中,瑞庭投資的實際控制人為寧德時代董事長曾毓群;2022 年 5 月,協鑫光電完成 B 輪融資,騰訊成為 B 輪唯一投資人,協鑫光電注冊資
56、本從 6259.26 萬元增加到7357.68 萬元。2023 年 12 月 27 日,總投資 50 億元的協鑫光電鈣鈦礦 GW 級項目在江蘇昆山高新區奠基,建設全球首條大規格 2GW 鈣鈦礦生產線。(2)鈣鈦礦賽道擴容,各行業巨頭涌入 寧德時代:2022 年 5 月,寧德時代表示鈣鈦礦研究進展順利,正在搭建鈣鈦礦中試線;2023 年 10 月,寧德時代申請一項名為“鈣鈦礦電池、光伏組件、光伏系統和用電裝置”的專利;華納集團:2022 年 12 月,房地產巨頭華納集團與中國石油大學(華東)材料學院舉辦東營鈣鈦礦電池研發中心簽約儀式,將建設聯合實驗室,打造產學研一體化平臺;比亞迪:2023 年
57、11 月,新能源車巨頭比亞迪在投資者活動中提及,比亞迪已擁有專業的太陽能技術研發團隊,在研發方面不斷加大投入,并成立光伏技術研究院。同時將積極布局鈣鈦礦電池技術,推動電池轉換效率屢創新高;京東方:2023 年 11 月,全球顯示面板龍頭京東方進行了鈣鈦礦光伏項目啟動儀式,正式進軍鈣鈦礦賽道;從上市公司市值角度來看,截至 2023 年末,注資協鑫光電發展鈣鈦礦的騰訊控股市值超 25000 億,寧德時代、比亞迪市值分別在超7000 億和近 6000 億水平,京東方 A 和華能國際市值同樣過千億,這五家押注鈣鈦礦企業總市值超 40000 億。相對來說,押注異質結企業市值最高僅在百億水平。無論是國資背
58、景還是各行業巨頭,布局鈣鈦礦的企0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%50.0%普通單晶電池HJT電池TOPCon電池晶硅太陽能電池鈣鈦礦單結電池鈣鈦礦疊層電池產業研究報告 P.20 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 業均具備雄厚的資金實力,具有推動技術發展所需的資源和靈活性,可以大量投入研發創新,為推進鈣鈦礦產業化奠定堅實基礎。圖表28:截至 2023 年末鈣鈦礦及異質結研發企業市值(億元)資料來源:Wind,長城證券產業金融研究院 (3)國內研發啟動較早,專利眾多 過去十年間,國內大學及企業從事了大量鈣鈦礦相關技術研
59、發。從 2014 年有國內鈣鈦礦相關專利公開起,截至 2023 年末,國家知識產權局可查鈣鈦礦太陽能電池相關專利四千余項,其中有效發明專利約 1171 項(截至 2023 年末國內異質結太陽能電池相關有效發明專利約 211 項)。大學方面,華中科技大學、武漢理工大學等申請主體專利數量領先。企業方面,截至 2023 年末,華能清能院獲得鈣鈦礦太陽能電池專利約 130 項,獲得有效發明專利授權 30 余項,處于行業領先水平;杭州纖納光電、無錫極電光能等也均有多項專利公開。圖表29:截至 2023/12/31 部分主體鈣鈦礦電池相關有效發明專利數(個)資料來源:國家知識產權局,長城證券產業金融研究院
60、 3.鈣鈦礦電池工藝路線進展鈣鈦礦電池工藝路線進展 3.1 大面積制備鈣鈦礦太陽電池的制備方式大面積制備鈣鈦礦太陽電池的制備方式 目前鈣鈦礦材料多以多晶和量子點(QDs)兩種晶態形式成膜,在制備大面積全無機鈣鈦礦太陽電池時通常采用溶液處理和氣相沉積兩種制備方式。盡管溶液旋涂法是目前實05,00010,00015,00020,00025,000金剛光伏愛康科技東方日升上海電氣華潤電力華能國際京東方A比亞迪寧德時代騰訊控股多行業巨頭投資研發鈣鈦礦研發異質結企業體量較小020406080100120140南京郵電大學無錫極電光能科技有限公司蘇州大學中國科學院上海硅酸鹽研究所電子科技大學武漢理工大學杭
61、州纖納光電科技有限公司華中科技大學華能新能源股份有限公司中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司產業研究報告 P.21 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 驗室中最常用的制備工藝,但隨著電池尺寸的增大,其制備的全無機鈣鈦礦薄膜的均勻性顯著下降,限制了大面積全無機鈣鈦礦太陽電池的發展。因此,研究人員提出了許多其他制備工藝來提高大面積全無機鈣鈦礦太陽電池的性能。根據不同的材料性質,需要選擇滿足有三個關鍵因素:性能、成本和穩定性。除了使用合適的材料和器件結構來提高性能和穩定性,制造工藝的優良程度也對器件的性能和穩定性至關重合適的制備工藝來提高器件的性能。下表對全無機鈣鈦礦太陽電池的制備工
62、藝進行了分類,其中溶液處理技術包括旋涂法(一步旋涂法和兩步旋涂法)、噴涂法(噴涂印刷,噴涂沉積,噴涂熱解,超聲波噴涂)、狹縫式涂布法、刮涂法、噴墨打印法和真空閃光輔助解法等,而氣相沉積技術主要包括化學氣相沉積法、順序蒸發法、共蒸法、閃蒸法、真空熱蒸發法和多流氣刀法等。圖表30:大面積全無機鈣鈦礦薄膜制備方法 制備方法制備方法 優點 缺點 制備方法制備方法 優點 缺點 旋涂法旋涂法 薄膜較為均勻,且薄膜厚度可控 晶體結構和純度較低 化學氣相沉積化學氣相沉積法法 薄膜純度高、均 勻性好 設備復雜、成本較高、反應條件要求高 噴涂法噴涂法 適用于復雜基底材料 適用于復雜基底材料 順序蒸發法順序蒸發法
63、精確控制、薄膜均勻性和可重復性較好 設備要求高,界面缺陷高 狹縫式涂布狹縫式涂布 法法 高通量,低成本 流動性限制,薄膜的厚度和 均勻性可能受 到限制 共蒸法共蒸法 薄膜的均勻性 好,重復性高 對蒸發速率、蒸發源之間的距離等參數的較高要求 刮涂法刮涂法 簡單、低成本、適用于大面積基底 薄膜厚度和均勻性的限制 閃蒸法閃蒸法 快速、簡單和高效 對溶劑的選擇性較高 噴墨打印法噴墨打印法 高精度,靈活性高 噴墨頭堵塞、液滴尺寸控制 真空熱蒸發法真空熱蒸發法 制備薄膜的過程中無需溶劑,可實現高純度的薄膜沉積 真空設備較為復雜,投資成本較高 真空閃光輔真空閃光輔 助解溶液法助解溶液法 高速、簡單、適用于多
64、種材料和基底 設備復雜,成本較高 多流氣刀法多流氣刀法 高速涂布、均勻性好、省涂料、適用性廣 設備復雜、工藝控制難度較大、不適用于高粘度涂料 資料來源:基于大面積全無機鈣鈦礦太陽電池研究進展,長城證券產業金融研究院 目前,工業界制備鈣鈦礦電池的主流路線包括 PVDPVD狹縫涂布狹縫涂布RPD(或(或 PVD)PVD、PVD狹縫涂布狹縫涂布狹縫涂布PVD 和 PVDPVD氣相沉積PVDPVD 三大類,不同路徑均有各自優缺點,目前主流產業公司更傾向于 PVDPVD狹縫涂布RPD(或 PVD)PVD 路線。下圖展示了眾能光電的 100MW 鈣鈦礦反式單節流程圖:圖表31:鈣鈦礦反式單節流程圖 產業研
65、究報告 P.22 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 資料來源:眾能光電,長城證券產業金融研究院 鈣鈦礦電池主要由 TCO 導電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦光電吸收層、空穴傳輸層與金屬背電極五部分構成。根據極電光能的鈣鈦礦產業化現狀及建議顯示,目前單結鈣鈦礦電池的材料成本占比達 75%,這里主要包括溶劑、漿料、靶材、無機化合物以及其他蒸鍍材料等。圖表32:鈣鈦礦電池成本拆分 資料來源:極電光能,長城證券產業金融研究院 3.2 激光設備激光設備 鈣鈦礦電池制備過程中,還需利用激光設備對電池進行激光刻蝕和激光清邊(P4 激光)。其中,激光 P1-P3 層用于劃線形成串聯,激光刻蝕的主要目
66、的是使用激光劃線打開膜層,阻斷導通。通常情況下 P1 為光刻 FTO 導電玻璃,P2 層是光刻鈣鈦礦吸光層,P3 則一般是光刻鍍金或者鍍銀材料,這里 P3 難度最大。在進行激光刻蝕的過程中,一般需保產業研究報告 P.23 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 證激光刻蝕線寬與刻蝕線間距精確度,并且不會對之前的層級造成損傷,激光劃線的效果會顯著影響組件的效率和穩定性。圖表33:鈣鈦礦電池激光應用 資料來源:協鑫光電,長城證券產業金融研究院 3.3 涂布設備涂布設備 狹縫式涂布法是一種利用微流控金屬模具來計量油墨的工藝,該模具由機械結構和一個通道組成。在該工藝中,油墨通過擴散移動被印在
67、物體表面上。表面材料通常具有可彎曲性,并且為了消除重力對磁頭內流體的影響,磁頭通常是水平放置在滾筒上。此外,還可以通過將磁頭垂直放置于平坦表面上的方式來制造薄膜。無論采用哪種方式制造薄膜,其薄膜性質都取決于幾何形狀、腹板速度以及流體進料速率。因此,在涂覆過程中,薄膜的厚度、化學性質和幾何形狀都是影響制備薄膜的邊界條件。與其他制備工藝相比,狹縫式涂布法沉積快速、范圍大,并且對其制備區域進行良好控制,會降低溶液的浪費。因此,制備出的大面積全無機鈣鈦礦太陽電池往往具有良好的光電轉換效率。但通過這種方式制備出的大面積全無機鈣鈦礦薄膜表面與其他工藝相比較為粗糙。結晶環節是組件尺寸放大和大規模連續制造的最
68、主要挑戰。圖表34:涂布與結晶的微觀展示圖 產業研究報告 P.24 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 資料來源:協鑫光電,長城證券產業金融研究院 3.4 導電玻璃導電玻璃 TCO 制備大概可分為在線鍍膜和離線鍍膜兩種方式。其中,光伏用的 FTO 只能用在線鍍膜工藝 CVD 才能滿足要求。在浮法玻璃生產線錫槽的上方安裝鍍膜設備,一般采用APCVD(Atmospheric pressure chemical vapor deposition 常壓化學氣相沉積)工藝鍍膜。膜層硬度較高,又被稱為硬鍍膜。在 FTO 導電玻璃的生產工藝中,沉積 SiO2 薄膜,用到的反應氣體有 SiH4、
69、O2、N2、C2H6。根據極電光能預測,鈣鈦礦組件中前后玻璃成本占比達到 59%。圖表35:玻璃在鈣鈦礦中的成本占比(2023 年 9 月數據)資料來源:極電光能,長城證券產業金融研究院 風險提示風險提示 原材料價格波動風險原材料價格波動風險:若鈣鈦礦原材料價格發生劇烈波動,則將影響鈣鈦礦電池生產成產業研究報告 P.25 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 本,拖累鈣鈦礦產業化進程。技術進展不及預期風險技術進展不及預期風險:若鈣鈦礦電池生產所需工藝、設備技術進展較慢,則影響鈣鈦礦性能,拖累鈣鈦礦產業化進程。產業化產業化投資不及預期投資不及預期風險風險:若鈣鈦礦研發生產企業融資受阻
70、,或導致資金不足,阻礙鈣鈦礦電池產業化發展。政策變動風險政策變動風險:若政策導向變動或政策支持其他太陽能電池技術,則將影響鈣鈦礦電池產業化。產業研究報告 P.26 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 免責聲明免責聲明 長城證券股份有限公司(以下簡稱長城證券)具備中國證監會批準的證券投資咨詢業務資格。本報告由長城證券向專業投資者客戶及風險承受能力為穩健型、積極型、激進型的普通投資者客戶(以下統稱客戶)提供,除非另有說明,所有本報告的版權屬于長城證券。未經長城證券事先書面授權許可,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制和發布,亦不得作為訴訟、仲裁、傳媒及任何單位或個人引用的證明或依據
71、,不得用于未經允許的其它任何用途。如引用、刊發,需注明出處為長城證券研究院,且不得對本報告進行有悖原意的引用、刪節和修改。本報告是基于本公司認為可靠的已公開信息,但本公司不保證信息的準確性或完整性。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向他人作出邀請。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。長城證券在法律允許的情況下可參與、投資或持有本報告涉及的證券或進行證券交易,或向本報告涉及的公司提供或爭取提供包括投資銀行業
72、務在內的服務或業務支持。長城證券可能與本報告涉及的公司之間存在業務關系,并無需事先或在獲得業務關系后通知客戶。長城證券版權所有并保留一切權利。特別聲明特別聲明 證券期貨投資者適當性管理辦法、證券經營機構投資者適當性管理實施指引(試行)已于 2017 年7 月 1 日 起正式實施。因本研究報告涉及股票相關內容,僅面向長城證券客戶中的專業投資者及風險承受能力為穩健型、積極型、激進型的普通投資者。若您并非上述類型的投資者,請取消閱讀,請勿收藏、接收或使用本研究報告中的任何信息。因此受限于訪問權限的設置,若給您造成不便,煩請見諒!感謝您給予的理解與配合。分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師在此聲明:
73、本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,在執業過程中恪守獨立誠信、勤勉盡職、謹慎客觀、公平公正的原則,獨立、客觀地出具本報告。本報告反映了本人的研究觀點,不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接接收到任何形式的報酬。投資評級說明投資評級說明 公司評級公司評級 行業評級行業評級 買入 預期未來 6 個月內股價相對行業指數漲幅 15%以上 強于大市 預期未來 6 個月內行業整體表現戰勝市場 增持 預期未來 6 個月內股價相對行業指數漲幅介于 5%15%之間 中性 預期未來 6 個月內行業整體表現與市場同步 持有 預期未來 6 個月內股價相對行業
74、指數漲幅介于-5%5%之間 弱于大市 預期未來 6 個月內行業整體表現弱于市場 賣出 預期未來 6 個月內股價相對行業指數跌幅 5%以上 行業指中信一級行業,市場指滬深 300 指數 長城證券產業金融研究院長城證券產業金融研究院 北京北京 地址:北京市西城區西直門外大街 112 號陽光大廈 8 層 郵編:100044 傳真:86-10-88366686 深圳深圳 地址:深圳市福田區福田街道金田路?2026 號能源大廈南塔樓?16 層 郵編:518033 傳真:86-755-83516207 上海上海 地址:上海市浦東新區世博館路?200 號?A 座?8 層 郵編:200126 傳真:021-31829681