1、敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所證券研究報告證券研究報告鈣鈦礦行業深度:鈣鈦礦行業深度:從從0-1機遇與挑戰并存,機遇與挑戰并存,重視材料體系演進中的投資機會重視材料體系演進中的投資機會華安機械華安機械張帆張帆 S0010522070003S0010522070003徒月婷徒月婷 S0010522110003S001052211000320232023年年3 3月月2020日日敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏電池第三代光伏電池2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業化現狀鈣鈦
2、礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示mMpOXX8ZeUeUoWfWNA9PdNbRpNpPsQmPeRoOpMeRmOpO8OnNwPvPoPpOxNrMmM敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所1.1 鈣鈦礦介紹鈣鈦礦介紹光伏電池從第一代以晶硅為主,第二代以薄膜電池為主,典型代表為銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)電池,第三代為以鈣鈦礦為代表的新型太陽能電池。鈣鈦礦作為經典的材料體系,具有悠久的歷
3、史。1839年,在俄羅斯烏拉爾山脈,德國礦物學家GustavRose發現了礦物質鈦酸鈣CaTiO3,后將結構式為ABX3形式且具有與CaTiO3相似晶體結構的材料統稱為鈣鈦礦。自然界中,鈣鈦礦材料分布廣泛,種類多樣且豐富,一般為立方體或者八面體形狀且具有光澤。鈣鈦礦ABX3晶體結構示意圖資料來源:CNKI_鈣鈦礦型太陽能電池制備方法的研究_趙艷紅、華安證券研究所整理ABX3屬于四方晶系屬于四方晶系。1個金屬B原子與6個鹵素X原子配位形成BX6八面體結構,A原子被周圍的共享頂點的8個八面體骨架包圍,在較弱的范德華力相互作用下保持結構穩定。A 代 表 一 價 有 機 或 無 機 陽 離 子代 表
4、一 價 有 機 或 無 機 陽 離 子,如 甲 脒 離 子(HC(NH2)2+)、甲銨離子(CH3NH3+)、銫離子(Cs+)、銣離子(Rb+),或者多種陽離子混合等B代表二價金屬陽離子代表二價金屬陽離子,如鉛離子(Pb2+)、錫離子(Sn2+),鍺離子(Ge2+),或者多種金屬離子混合等X代表一價鹵素陰離子代表一價鹵素陰離子,如溴離子(Br-)、碘離子(I-)、氯離子(Cl-),或者多種鹵素離子混合等。敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所1.2 鈣鈦礦太陽能電池工作原理鈣鈦礦太陽能電池工作原理鈣鈦礦太陽能電池的工作原理:鈣鈦礦太陽能電池的工作原理:光照條件下
5、,鈣鈦礦材料吸收光子,電子從價帶躍遷到導帶,隨后以極快的速度注入到電子傳輸層ETL,對應空穴被傳輸至空穴傳輸層HTL;然后電子和空穴被電極收集,接上負載后,電池便可對外做功,具體來看主要分為以下5個過程:41 1、光子吸收過程:光子吸收過程:受到太陽光輻射時,電池的光吸收層材料吸收光子產生受庫侖力作用束縛的電子-空穴對,即激子;2 2、激子擴散過程:激子擴散過程:激子產生后不會停留在原處,會在整個晶體內運動。激子的擴散長度足夠長,激子在運動過程發生復合的幾率較小,大概率可以擴散到界面處;3 3、激子解離過程激子解離過程:鈣鈦礦材料的激子結合能小,在鈣鈦礦光吸收層與傳輸層的界面處,激子在內建電場
6、的作用下容易發生解離,進而成為自由載流子;4 4、載流子傳輸過程:載流子傳輸過程:激子解離后形成的自由載流子,其中自由電子通過電子傳輸層向陰極傳輸,自由空穴通過空穴傳輸層向陽極傳輸;5 5、電荷收集過程:電荷收集過程:自由電子通過電子傳輸層后被陰極層收集,自由空穴通過空穴傳輸層后被陽極層收集,兩極形成電勢差,電池與外加負載構成閉合回路,回路中形成電流。平面正式結構電池工作原理資料來源:適于高性能太陽能電池的CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜及其器件研究、華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所1.3 鈣鈦礦材料的特征鈣鈦礦材料的特征鈣鈦礦類材料的光學照片
7、資料來源:CNKI_鈣鈦礦型太陽能電池制備方法的研究_趙艷紅、華安證券研究所整理特征特征具體表述具體表述載流子結合能載流子結合能較小較小半導體材料具有的載流子結合能越低越容易分離出電子-空穴對的特性。鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3的載流子結合能為202meV,而大多數半導體材料該數值在200meV左右。介電常數較大介電常數較大鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3的介電常數為6.5,而其它的半導體材料的介電常數相比之下就要小得多,介電常數數值一般在3左右。載流子的遷移載流子的遷移率和遷移速度率和遷移速度都較大都較大鈣鈦礦材料分離下來的空穴和電子有效質量都較小,所以載流子對的遷移速度會比較大,有利于載流
8、子對的傳輸和收集。吸收系數較高吸收系數較高吸收系數越高,材料的吸光能力越強。鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3在可見光波長范圍內都有良好的吸光能力,在360nm波長處,其吸收系數達到了4.3105cm-1。淺缺陷能級淺缺陷能級通常深能級的缺陷降低載流子壽命,而鈣鈦礦材料中主導的缺陷為淺能級,對載流子壽命影響較低,進而使其具有較大的擴散長度。鈣鈦礦材料對缺陷容忍度高。鈣鈦礦材料的特征資料來源:鈣鈦礦_黑硅疊層太陽能電池的制備及性能研究、華安證券研究所整理資料來源:Science China Materials、華安證券研究所整理鈣鈦礦電池能級圖示5敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研
9、究所華安證券研究所1.4 鈣鈦礦太陽能電池結構鈣鈦礦太陽能電池結構鈣鈦礦電池結構:鈣鈦礦電池結構:鈣鈦礦太陽能電池是層狀結構,主要包括金屬對電極、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和透明導電玻璃,常見的鈣鈦礦電池結構有正式結構(也稱n-i-p型)結構和反式結構(也稱p-i-n型)兩種,兩種結構的區別是傳輸層位置相反,傳輸方向不同??紤]到材料的可選性和大規模量產的可行性,目前主流是用反式平面結構。資料來源:中國科學、華安證券研究所整理鈣鈦礦太陽能電池的3種典型結構圖(a)正式介孔結構;(b)正式平面結構;(c)反式平面結構6敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所
10、1.5 鈣鈦礦電池各層結構及特點鈣鈦礦電池各層結構及特點膜層膜層功能功能特點特點常用材料常用材料透明透明導電導電基底基底電池的襯底層,電池器件的各層都基于導電玻璃上。它一般由玻璃和附著在其上的高透光導電薄膜組成1.透光性必須要很好2.功函數要與其上面的傳輸層相匹配,如果帶階相差太大,電池內部的載流子會發生嚴重的復合現象從而削弱電池光電性能3.其電阻要選擇合適的數值,太大會增加電池內部電阻,太小需要增加導電薄膜厚度,削弱薄膜透光率。一般在12-14內為佳工業上一般以FTO或ITO導電玻璃為主電子電子傳輸傳輸層層高效傳輸電子,阻擋空穴向陰極方向移動,避免空穴-電子對分離不徹底從而造成載流子在電池內
11、部積累1.與鈣鈦礦層達成合格的能級匹配,它影響著電荷的注入和復合2.有足夠小的缺陷態,它影響電荷的復合和傳輸3.有較高的電子遷移率,它影響著電荷的傳輸和收集4.有較光滑的表面形貌,影響鈣鈦礦薄膜質量和界面接觸5.有較好的光透過率(正式)主要包含TiO2、SnO2、Al2O3等金屬氧化物和一些有機物材料光吸光吸收層收層位于中心位置,主要負責吸收能量高于其帶隙的光子,并在該層生成載流子對1.吸光系數高、空穴擴散長度長2.成本低廉、工藝簡單、可大面積制備和低溫處理甲胺碘化鉛(MAPbI3)和甲脒碘化鉛(FAPbI3)空穴空穴傳輸傳輸層層傳輸空穴載流子,并阻擋電子在該層的遷移,同時該層還起到了防止鈣鈦
12、礦層與電極直接接觸引起電池內部電路短路的作用1.空穴轉移速率須很快2.合適的帶隙與鈣鈦礦吸光層相匹配3.有較好的光透過率(反式)主要可分為以Spiro-OMeTAD、PTAA、PDPPDBTE等為代表的有機類材料和以NiO、CuI、CuSCN、CuO、Cu2O等為代表的無機類材料金屬金屬對電對電極極收集空穴或電子載流子1.優異的導電性2.合適的帶隙從而與空穴傳輸層或電子傳輸層相匹配通常是Au、Ag、Al等導電金屬,正結鈣鈦礦電池一般采用Au作為電極材料,反結鈣鈦礦電池一般采用Ag作為電極材料資料來源:鈣鈦礦_黑硅疊層太陽能電池的制備及性能研究、華安證券研究所整理7敬請參閱末頁重要聲明及評級說明
13、證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所1.6 鈣鈦礦電池應用場景鈣鈦礦電池應用場景8資料來源:能源百科、華安證券研究所BIPVBIPV:鈣鈦礦電池具有輕薄、透光性強、顏色可調的特點,適用于BIPV;BIPV市場空間廣闊,有望成為鈣鈦礦首選應用市場。地面電站:地面電站:鈣鈦礦與晶硅疊層電池有望率先實現突破。車載光伏:車載光伏:鈣鈦礦電池具有輕薄、透光性強、顏色可調、柔性化的特點,在車載光伏領域應用空間較大。目前已有部分車企進入鈣鈦礦領域。室內光伏:室內光伏:理論預測表明,光學帶隙1.6eV的PSCs在熒光燈或白光LED照明下可實現高達50%的光電轉換效率。BIPV車載光伏資料來源:A2-sol
14、ar、華安證券研究所室內光伏資料來源:x-mol、華安證券研究所地面電站資料來源:索比光伏網、華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏材料第三代光伏材料2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業化現狀鈣鈦礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所2.1 光電轉化效率高光電轉化效率高10理論光
15、電轉換效率高理論光電轉換效率高。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)單結理論最高轉化效率可達31%,高于晶硅電池的29.4%。當前量產效率接近15%,向18%邁進。長期來看,疊層將進一步打開效率天花板,其中鈣鈦礦三節疊層電池轉換效率最高可突破40%。鈣鈦礦電池轉換效率提升迅速鈣鈦礦電池轉換效率提升迅速。單晶硅及多晶硅電池轉換效率提升走過漫長的路程,而鈣鈦礦效率在近10年來顯著提升,發展迅猛。截至2022年不同類型電池最高效率資料來源:SOLARZOOM、北極星太陽能光伏網、晶科及紅太陽公司公眾號、集邦新能源網、華安證券研究所整理資料來源:Enecoat、華安證券研究所整理不同類型太陽能電池轉換效率發展
16、時間時間電池類型電池類型效率記錄效率記錄公司公司/團隊團隊2022.12TOPCon電池26.40%晶科能源2022.12HJT電池26.56%隆基綠能2021.12正式電池25.70%韓國蔚山國家科學技術研究所(UNIST)2022.09反式電池25.37%NREL朱凱、托萊多大學鄢炎發團隊2022.12鈣鈦礦-晶硅疊層電池32.50%德國柏林亥姆霍茲研究中心(HZB)29.4%24.5%27.5%28.7%31.0%35.0%45.0%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%晶體硅太陽能電池普通單晶硅電池HJT電池TOPCon電池鈣鈦礦單節電池晶硅/鈣鈦礦雙節疊層電池
17、鈣鈦礦三節疊層電池資料來源:德滬涂膜設備、華安證券研究所整理不同類型太陽能電池理論極限電能轉換效率敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所2.2 綜合成本下降空間大綜合成本下降空間大11從綜合成本看從綜合成本看,鈣鈦礦總成本約為鈣鈦礦總成本約為5 5-6 6毛毛/W/W,是晶硅極限成本的是晶硅極限成本的5050%。材料占比少:材料占比少:鈣鈦礦在其組件成本中僅占5%,而晶硅電池片在其組件中占比達到61.2%。硅片的厚度通常為100-180m,純度要求高;鈣鈦礦電池原材料儲量豐富,可由人工合成,且原料用量少,厚度大概是0.3m。能耗低:能耗低:晶硅純度需要達到99.
18、9999%(6-7個9),且需要反復提純,消耗大量資源。鈣鈦礦純度要求95%,遠低于晶硅電池,晶硅單瓦能耗1.52KWh,鈣鈦礦單瓦能耗僅為0.12KWh,只有晶硅的1/10。玻璃及其他封裝材料,32%電極材料,37%鈣鈦礦鈣鈦礦,5%5%能源動力,14%固定資產折舊,9%人工成本,3%鈣鈦礦組件成本構成晶硅光伏組件成本構成資料來源:易達光電、華安證券研究所整理資料來源:全球光伏、華安證券研究所整理電池片,61.2%鋁邊框,9.0%EVA,8.4%玻璃,7.1%背板,焊帶,接線盒2.6%其他,3.8%敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所2.3 產線投資低,生產
19、流程短產線投資低,生產流程短12鈣鈦礦工藝流程簡單鈣鈦礦工藝流程簡單,產業鏈顯著縮短產業鏈顯著縮短。晶硅電池在四個不同工廠內分別加工硅料、硅片、電池、組件,此過程需要至少耗時3天。而鈣鈦礦太陽能電池的生產流程簡單,僅需要一條300百米長的全自動生產線,就能實現從原材料光伏玻璃的磨邊清洗,到化合物半導體薄膜的制備,再到最后光伏組件成品封裝測試的完整生產流程。根據協鑫納米披露,可在45分鐘內將玻璃、膠膜、靶材、化工原料在單一工廠內加工成為鈣鈦礦組件,產業鏈顯著縮短,價值高度集中。產線投資成本低產線投資成本低。光伏企業投資1GW產能晶硅電池,需要建四個工廠,硅料、硅片、電池和組件,合計投資金額超過9
20、億元;投資1GW產能鈣鈦礦電池僅需1個工廠,投資金額僅約5億元,其投資強度僅為晶硅的一半。單晶硅組件與鈣鈦礦組件工藝對比資料來源:東方富海、華安證券研究所資料來源:險峰、華安證券研究所晶硅路線與鈣鈦礦路線生產流程對比敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏材料第三代光伏材料2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業化現狀鈣鈦礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示敬請參閱
21、末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所3.1 鈣鈦礦太陽能電池效率進展鈣鈦礦太陽能電池效率進展14時間研發團隊改進轉換效率2009日本科學家Tsutomu Miyasaka率先將鈣鈦礦材料用于染料敏化太陽能電池作為吸光材料3.80%2011韓國成均館大學Nam-GyuPark課題組技術改進6.50%2012牛津大學Henry SnaithHE和Mike Lee 課題組引入了空穴傳輸材料Spiro-OMeTA,實現了鈣鈦礦電池的固態化10.00%2012牛津大學Henry Snaith將電池中的TiO2用鋁材(Al2O3)進行了代替15%2016瑞士洛桑聯邦理工學院進一步
22、改進19.60%2018中國科學院半導體研究所研究員游經碧課題組提出有機鹽鈍化鈣鈦礦表面缺陷的方法23.70%2019.4韓國化學技術研究所(KRICT)利用溶液旋涂法制備出一種新型鈣鈦礦材料24.20%2021韓國蔚山國家科學技術研究所(UNIST)錫(IV)氧化物(SnO2)電子傳輸層和鹵化物鈣鈦礦層之間通過將氯鍵合的SnO2與含有氯的鈣鈦礦前體耦合25.50%2021韓國蔚山國立科學技術研究院(UNIST)25.70%電池類型團隊電池效率認證機構時間正式電池韓國蔚山國家科學技術研究所(UNIST)25.70%NREL2021.12反式電池NREL朱凱、托萊多大學鄢炎發團隊25.37%NR
23、EL2022.09鈣鈦礦-晶硅疊層電池德國柏林亥姆霍茲研究中心(HZB)32.50%NREL2022.12鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層電池仁爍光能29%JET(日本電氣安全環境研究所)2023.01鈣鈦礦-CIGS疊層電池德國柏林亥姆霍茲研究中心(HZB)24.20%NREL2020柔性電池香港城市大學朱宗龍團隊&中科大楊上峰團隊23.35%福建省計量科學研究院2022.11鈣鈦礦轉換效率持續突破鈣鈦礦轉換效率持續突破。十多年來經過不斷的改進變革,鈣鈦礦轉換效率從最初的3.8%提升到25.7%,其他各種結構的鈣鈦礦電池效率也在不斷打破紀錄。資料來源:北極星光伏網、全球光伏、索比光伏網、華安證券研究所整理
24、資料來源:協鑫光電、NREL官網、華安證券研究所整理截至2022年不同結構類型鈣鈦礦電池最高效率單結鈣鈦礦太陽能電池轉換效率發展歷程敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所3.2 鈣鈦礦電池產業化進展鈣鈦礦電池產業化進展15公司公司規模(規模(GW)產線類型產線類型狀態狀態備注備注協鑫光電0.01中試線2017年已建成投資7000萬元0.1量產線2021年量產產能和工藝穩定后,目標轉化效率超過18%,面積1m2m1量產線2024年量產5-10量產線2025年建設纖納光電0.1量產線2022年達產1量產線2023年有望投產2024年上半年跑通,組件效率提升至20%左
25、右,面積1.2m2m極電光能0.15試產線2022年底投產運行2021四季度啟動建設,總投資超2億1量產線2024年達產計劃2023年初投入50億建設6GW產能5量產線2025年全部達產萬度光能0.2大試線2021在建總投資60億元,可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池生產基地項目10量產線規劃中眾能光電0.2生產線在建無限光能0.01中試線在建0.1量產線2024年建成光晶能源0.01小試線2022年建成30cm30cm組件,目標效率20%0.1中試線2023年投建,2024達產60cm120cm組件脈絡能源0.1量產線設計中2022年建成并運行一條中試線仁爍光能0.01中試線2023年已全線跑通新型
26、鈣鈦礦疊層電池新型鈣鈦礦疊層電池,組件尺寸30cm40cm0.15量產線建設中,預計2023年四季度投產新型鈣鈦礦疊層電池新型鈣鈦礦疊層電池杭蕭鋼構(合特光電)0.1中試線2023年5月中旬投產鈣鈦礦鈣鈦礦/晶硅薄膜疊層電池晶硅薄膜疊層電池,電池目標轉化效率達到28%以上寶馨科技0.1試驗線規劃中鈣鈦礦電池鈣鈦礦電池或鈣鈦礦鈣鈦礦-HJT疊層電池疊層電池產線1量產線規劃中大正微納0.01試產線在建全球首家量產40cm*60cm柔性鈣鈦礦組件柔性鈣鈦礦組件,已投資8000萬元0.1量產線規劃中計劃再投資2億元人民幣金昌鑫磊鑫半導體1量產線建設中鈣鈦礦薄膜光伏組件鈣鈦礦薄膜光伏組件。項目總投資10
27、.36億元,占地面積約320畝,分兩期建設總計總計26.55-31.55截至截至2022年底產能年底產能0.37GW,23年新增年新增0.34GW,24年新增年新增3.6GW,25年新增年新增7.8GW資料來源:各公司公告、各公司官網、各公司公眾號、北極星光伏網、華安證券研究所整理敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所3.3 鈣鈦礦產能測算鈣鈦礦產能測算1620222023E2024E2025E2026E協鑫光電0.10.10.11.16.1-11.1杭州纖納0.10.11.13.13.1極電光能0.150.151.154.1510眾能光電0.00030.000
28、30.20.20.2萬度光能0.2210大正微納0.010.110.110.110.11仁爍光能0.010.150.150.151.15無限光能0.10.10.1杭州鑫磊半導111合特光電(杭蕭鋼構子公司)0.10.10.10.1寶馨科技0.10.11鈣鈦礦產能總計0.370.714.3112.1132.86-37.86資料來源:各公司官網,各公司微信公眾號,北極星太陽能光伏網,華安證券研究所整理注1:眾能光電、大正微納、無限光能、鑫磊半導及合特光電在2025年后暫無規劃注2:合特光電在建鈣鈦礦/晶硅疊層電池中試線,寶馨科技將完成鈣鈦礦-異質結疊層電池實驗線鈣鈦礦產能不完全統計(GW)敬請參閱
29、末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所17鈣鈦礦材料穩定性、大幅面制備及高效率是鈣鈦礦商業化的主要瓶頸,學術界和產業界正在針對性的解決。光伏始終是降本為導向,因此鈣鈦礦的發展方向也將沿著安全穩定地提效降本去突破。3.4 鈣鈦礦產業化的挑戰及應對鈣鈦礦產業化的挑戰及應對方向方向進展進展應對方法應對方法穩定性纖納組件已順利通過IEC61215、IEC61730穩定性全體系認證。更多穩定性的數據仍待積累與驗證。由于鈣鈦礦材料受水氧、溫度、紫外光等等不利因素影響,穩定性仍需行業獲得更多量產數據。在材料體系、后處理、封裝等方面提高穩定性等大幅面協鑫光電選取1m*2m幅面,其他企業
30、的幅面不一,現階段大幅面帶來效率降低。晶硅219尺寸66片組件版型尺寸為2.4*1.3m,鈣鈦礦大幅面制備然后激光切割串聯為其成本優勢的一大來源,因此在大幅面與高效之間如何獲得平衡是一大挑戰。提高制備及結晶均勻性,穩定大幅面的良率及效率等高效率實驗室效率不斷突破,協鑫光電以18%左右為近期的大幅面效率目標。效率提升將帶來電池成本大幅下降,而鈣鈦礦材料的優勢之一即為效率天花板高。材料體系改善,優化組件設計等低成本按照目前頭部企業中試線情況測算,鈣鈦礦單瓦總成本約2元/W,遠期極限成本有望降至 0.6元/W上下提高效率、壽命、產能利用率、良率,規?;档筒牧霞霸O備成本不同情況下鈣鈦礦成本拆分鈣鈦礦
31、產業化挑戰梳理資料來源:纖納光電官網、全球光伏、中國電力網、華安證券研究所整理資料來源:全球光伏、華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所3.4 鈣鈦礦產業化的挑戰及應對鈣鈦礦產業化的挑戰及應對穩定性穩定性影響因影響因素素影響機理影響機理水氧H2O的存在,CH3NH3PbI3薄膜會逐步分解溫度CH3NH3PbI3在100下加熱20min會分解為PbI2、CH3NH2和HI。不同溫度下,鈣鈦礦所形成的的晶體結構不同,相的轉變會改變鈣鈦礦材料的帶隙結構,進而影響材料的穩定性。除此之外,溫度也會引起鈣鈦礦材料形貌發生變化。光照光照對鈣鈦礦材料穩定性的影響難
32、以避免且更為復雜,包括光照引起鈣鈦礦材料的分解、材料的相變和材料內部的相分離等。傳輸層和電極材料1.正式結構中通常選擇氧化鈦、氧化鋅和一些摻雜金屬氧化物作為電子傳輸材料。在光照情況下TiO2和ZnO會產生光生空穴并催化分解鈣鈦礦材料,而且酸性ZnO具有腐蝕作用,加速鈣鈦礦材料的分解和器件的老化。2.Spiro-OMeTAD是一種廣泛應用的空穴材料,但鈣鈦礦材料中的I-擴散進入到Spiro-OMeTAD之后,會降低其電荷傳輸性能。3.現階段最常用的電極材料為金、銀、鋁等。金屬原子可以通過擴散作用進入到鈣鈦礦層中,引起鈣鈦礦材料發生分解,而且光伏效應所形成的內建電場會加劇原子的擴散。鈣鈦礦材料中的
33、鹵素離子,也會擴散到金屬電極,并造成電極材料的腐蝕。離子遷移與半導體硅材料不同,有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有明顯的離子特性,容易發生離子遷移,可以導致點缺陷或雜質的聚集,改變薄膜的電學性質。提高穩定性方法提高穩定性方法具體方法具體方法提升器件內部穩定性提升器件內部穩定性提升鈣鈦礦材料的穩定性:提升鈣鈦礦材料的穩定性:(1)混合陽離子和鹵化物陰離子鈣鈦礦材料(2)有機聚合物或無機物摻雜的鈣鈦礦復合材料(3)二維-三維鈣鈦礦復合材料。優化傳輸層材料:優化傳輸層材料:如在反式結構中,用薄層的Ti層取代電子傳輸材料,設計出ITO/PTAA/MAPbI3/Ti/Cathode結構的器件等。優化電極材料:
34、優化電極材料:如用Cr2O3/Cr取代Ag作為鈣鈦礦電池的電極材料等。增加緩沖層,優化器件結構等:在電子、空穴傳輸材料一側增加緩沖層。后處理工藝后處理工藝例如:用硫氰酸胍和氯化甲胺作為后處理劑,鈍化鈣鈦礦表面和晶界中的缺陷。利用封裝工藝利用封裝工藝為降低環境因素的影響,合適的封裝材料和工藝是提高穩定性必不可少的。常用的封裝材料為玻璃基板、EVA塑料、POE塑料和丁基膠等。鈣鈦礦太陽能電池穩定性的影響因素及機理資料來源:鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢、華安證券研究所資料來源:鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢、華安證券研究所提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性的方法鈣鈦礦太陽能
35、電池穩定性的影響因素資料來源:鈣鈦礦太陽能電池的性能優化及穩定性研究、華安證券研究所18敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏材料第三代光伏材料2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業化現狀鈣鈦礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所4.1 鈣鈦礦生產工藝鈣鈦礦生產工藝20協鑫光電正計劃啟動100M
36、W的鈣鈦礦電池產線,從公布的工藝流程圖看,整個工藝需要9步,鈣鈦礦組件產線主要設備分為四部分:PVD設備、涂布設備、激光設備及封裝設備。其生產工藝包括制備空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層、電極及激光劃線等部分。資料來源:趕碳號科技公眾號、華安證券研究所協鑫鈣鈦礦工藝流程圖資料來源:立鼎產業研究網、華安證券研究所整理鈣鈦礦電池制備流程及相應設備(平面反式)敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所目前還沒有鈣鈦礦GW級產線設備招標,所以參考協鑫100MW產線的設備投資額進行測算,整條產線造價1 1.2 2億元億元,純設備不含廠房裝修。我們假設鍍膜設備占比鍍膜設備占比7
37、070%,涂布設備占比涂布設備占比1010%,4 4臺激光設備一共占比臺激光設備一共占比1010%,封裝及自動化封裝及自動化、檢測設備占比檢測設備占比1010%,測算得到:截至2026年鈣鈦礦設備空間共164.3-189.3億元,2026年鈣鈦礦設備市場空間預計103.75-128.75億元。4.2 鈣鈦礦設備空間測算鈣鈦礦設備空間測算2120222023E2024E2025E2026E鈣鈦礦產能合計(GW)0.37030.71034.3112.1132.86-37.86鈣鈦礦新增產能(GW)0.343.59977.820.75-25.75單GW設備投資額(億元/GW)12965鈣鈦礦設備總市
38、場空間(億元)8.523638.7972.66164.3-189.3鈣鈦礦設備新增市場空間(億元)4.08 32.40 46.80 103.75-128.75新增設備中:鍍膜設備(億元)2.86 22.68 32.76 72.625-90.125涂布設備(億元)0.41 3.24 4.68 10.375-12.875激光設備(億元)0.41 3.24 4.68 10.375-12.875封裝及自動化、檢測設備(億元)0.41 3.24 4.68 10.375-12.875鈣鈦礦主要環節設備空間測算資料來源:協鑫光電官網,華安證券研究所測算敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所
39、華安證券研究所4.3 鈣鈦礦層生產方法及設備鈣鈦礦層生產方法及設備22鈣鈦礦光吸收層:鈣鈦礦光吸收層:位于中心位置,吸收能量高于其帶隙的光子并在該層生成載流子對。目前最常見的鈣鈦礦層材料為甲胺碘化鉛(MAPbI3)和甲脒碘化鉛(FAPbI3)在早期研究階段,傳統器件薄膜制備的一步旋涂法一步旋涂法最早應用,而后在此基礎上開發出一步反溶劑法一步反溶劑法。同時還有兩步旋涂法兩步旋涂法(相互擴散法相互擴散法)制備鈣鈦礦薄膜。但他們制備出的鈣鈦礦薄膜往往是小面積的。刮刀涂布和狹縫涂布法是目前產業化應用較多的工藝刮刀涂布和狹縫涂布法是目前產業化應用較多的工藝,而熱蒸法是硅而熱蒸法是硅/鈣鈦礦疊層電池比較主
40、流的工藝鈣鈦礦疊層電池比較主流的工藝。目前,鈣鈦礦薄膜的產業化制備技術可分為四大類:軟膜覆蓋法溶液涂布法:由涂布裝置帶動鈣鈦礦前驅體溶液在基底上相對運動,由液體的表面張力和基底接觸形成一層均勻薄膜通過在噴頭內部施加壓力的方法將鈣鈦礦前驅體溶液從噴頭內擠出并在基底上成膜的方法基于固態材料的氣象沉積技術資料來源:鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢、華安證券研究所整理大面積鈣鈦礦薄膜制備技術對比方法種類方法種類具體方法具體方法工藝簡述工藝簡述優點優點缺點缺點圖示圖示軟膜覆蓋法軟膜法不依賴于常見的溶劑,也不需要真空環境。在壓力下用聚酰亞胺膜(PI)覆蓋的方式將胺絡合物前驅體快速轉化為鈣鈦礦
41、薄膜無針孔且高度均勻,器件遲滯較小??梢栽诘蜏乜諝庵羞M行,便于大面積鈣鈦礦器件的制備,無需溶液材料利用率低,生產效率低敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所4.3 鈣鈦礦層生產方法及設備鈣鈦礦層生產方法及設備23方法種類方法種類 具體方法具體方法工藝簡述工藝簡述優點優點缺點缺點圖示圖示基于溶液涂布法刮刀涂布法利用刮刀將鈣鈦礦前驅體溶液分散到基底上,所制備鈣鈦礦薄膜的厚度由前驅體溶液濃度、刮板與基底縫隙寬度和刮涂的速度決定。易于大面積制備,無需復雜設備溶液利用率低,敞開環境下溶液均一性差狹縫涂布法通過控制系統進行狹縫寬度、移動速度和輸液速度的調整,對薄膜質量進行更
42、精細化調控??梢詫⑷芤好芊庠趦σ汗拗?,既能夠提高溶液利用率,又能保證溶液濃度的統一和減少對操作人員的影響。易于大面積制備,成產效率較高對設備精確度要求較高絲網印刷法通過絲網的數目和厚度調整制備薄膜的厚度,對絲網制備要求較高易于大面積制備,涂覆過程簡單溶液利用率低,對絲網精度要求較高資料來源:鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢、華安證券研究所整理大面積鈣鈦礦薄膜制備技術對比敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所4.3 鈣鈦礦層生產方法及設備鈣鈦礦層生產方法及設備24資料來源:鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展及模組產業化趨勢、華安證券研究所整理方法種類方法
43、種類具體方法具體方法工藝簡述工藝簡述優點優點缺點缺點圖示圖示由噴頭內的壓力帶動鈣鈦礦前驅體溶液噴出,在基底上形成一層薄膜噴涂法噴涂法中常用的噴頭有高壓氣噴頭和超聲噴頭等。易于大面積制備,噴涂過程簡單溶液利用率低,可重復性較差噴墨打印法利用噴頭內部壓電材料形變將溶液擠出,按照預設程序進行相對運動,可以按要求制備不同圖案。避免了制版的過程,提高了鈣鈦礦原料的利用率。材料利用率高,實現定制化生產設備要求高,生產效率低,難以控制結晶過程基于固態材料的氣象沉積技術氣相沉積法在真空環境下,通過蒸鍍的方法制備鈣鈦礦薄膜。相對于溶液法制備,氣象沉積的方法可以通過控制蒸發源,精確調控鈣鈦礦中各組分化學計量比,并
44、且可以保證薄膜的均一性。薄膜質量較高,可精準調控真空氣相沉積需要使用價格高昂的真空設備,而且需要較久的抽真空時間。生產效率低,成本高大面積鈣鈦礦薄膜制備技術對比敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所4.4 鈣鈦礦層制備工藝的專利布局鈣鈦礦層制備工藝的專利布局制備工藝制備工藝布局公司布局公司旋涂機(實驗室級別)協鑫光電纖納光電無限光能眾能光電大正微納狹縫涂布機協鑫光電纖納光電無限光能極電光能萬度光能刮刀涂布機協鑫光電纖納光電噴涂機協鑫光電纖納光電CVD纖納光電極電光能絲網印刷機眾能光電萬度光能熱蒸鍍機協鑫光電纖納光電無限光能極電光能資料來源:中國粉體網,華安證券研
45、究所整理*圖表為國內主要鈣鈦礦企業的不完全統計25敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所鈍化或連接層:鈍化或連接層:ALDALD用于封裝用的氧化鋁致密層;如金屬電極替換成ITO,ITO使用濺射工藝,那么在電子傳輸層和ITO之間需要插入一層致密的氧化錫,這一層用ALD做合適。(單結鈣鈦礦單結鈣鈦礦)晶硅和鈣鈦礦連接位置需要一層ITO,這一層ITO用ALD做,上方會有一層氧化錫濺射。(鈣鈦礦鈣鈦礦-晶硅疊層晶硅疊層)4.5 鈣鈦礦其他層生產方法及設備鈣鈦礦其他層生產方法及設備26電子傳輸層:電子傳輸層:通常為TiO2、SnO2、Al2O3等金屬氧化物和一些有機物材料
46、??梢杂肞VD(蒸鍍、磁控濺射、離子鍍)或涂布方法制備。在反式結構中在反式結構中,用用RPDRPD沉積電子沉積電子傳輸層以減少傳輸層以減少PVDPVD高能量對鈣鈦礦層的損傷高能量對鈣鈦礦層的損傷??昭▊鬏攲樱嚎昭▊鬏攲樱耗壳白畛S玫目昭▊鬏攲硬牧现饕煞譃橐許piro-OMeTAD、PTAA、PDPPDBTE等為代表的有機類材料,和以NiO、CuI、CuSCN、CuO、Cu2O等為代表的無機類材料。也可以用PVD(蒸鍍、磁控濺射、離子鍍)或涂布方法制備。透明電極層:透明電極層:通常是N型氧化物半導體氧化銦錫(簡稱為ITO)或者摻雜F的SnO2(簡稱為FTO)。TCO玻璃基板可以直接采購,或在玻
47、璃基底上采用PVD制備透明導電層,較為成熟。背電極層:背電極層:通常是Au、Ag、Al等導電金屬,一般通過熱蒸鍍法或磁控濺射法制備得到。類型類型鍍膜方法鍍膜方法優點優點缺點缺點物理氣相沉積蒸鍍工藝成熟,設備較完善,低熔點金屬蒸發效果高1.被覆基件的蒸氣壓不能太高,零件大小受到真空槽大小的限制2.蒸發的原子沿直線飛行,隱蔽的部位不能被鍍覆3.為了增加鍍層結合力,蒸鍍過程中零件必須加熱磁控濺射減小了電子沖擊基板發熱造成的惡劣影響,同時有效地利用了氣體的離子化。沉積速率高、基片的溫升低、對膜層的損傷小1.設備結構的復雜2.靶材利用率低下3.等離子轟擊會造成電池性能下降或不穩定離子鍍1.膜層與基體的結
48、合力好,通常無需光飾加工,2.膜層厚度很均勻,沉積膜層純度很高3.被鍍基體材料和鍍層材料可廣泛搭配基板必需是導電材料,并且鍍膜時基板的溫度會升高到攝氏幾百度不適宜沉積厚度均勻的大面積薄膜溶液法涂布易于大面積制備,具有性價比優勢,效率高于蒸鍍法1.膜層質量(化學一致性)仍有待提高2.設備、工藝均尚需完善電子傳輸層、空穴傳輸層制備技術對比資料來源:現代表面處理新工藝、華安證券研究所整理敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所4.6 鈣鈦礦鈣鈦礦-激光為標配設備,精度要求提高激光為標配設備,精度要求提高激光工藝涉及到整個鈣鈦礦薄膜電池的制備流程激光工藝涉及到整個鈣鈦礦薄
49、膜電池的制備流程,功能重要度較高功能重要度較高。激光設激光設備精度提升可以有效減小死區面積備精度提升可以有效減小死區面積。根據極電光能專利:P P1 1:通過對底電極層進行P1激光刻蝕,并標記P2刻蝕和P3刻蝕定位點;P P2 2:形成第一載流子傳輸層、鈣鈦礦光響應層和第二載流子傳輸層并基于P2刻蝕定位點進行P2激光刻蝕;P P3 3:形成頂電極層并基于P3刻蝕定位點進行P3激光刻蝕,得到具有串聯結構的鈣鈦礦電池組件。P1激光刻蝕、P2激光刻蝕和P3激光刻蝕中分別獨立地利用分光系統對激光光獨立地利用分光系統對激光光源發射出的激光源發射出的激光進行分光處理,以得到多條相互平行且垂直于待刻蝕層的子
50、光束,同時可結合聚焦刻蝕工藝利用多條子光束形成同一刻蝕線或多條間隔布置的刻蝕線。鈣鈦礦激光刻蝕是鈣鈦礦激光刻蝕是0 0.3 3-0 0.5 5微米的級別微米的級別,加工精度的要求更高加工精度的要求更高,以達到以達到精確控精確控制制P P1 1、P P2 2和和P P3 3線的線寬線的線寬,降低鈣鈦礦電池的死區面積降低鈣鈦礦電池的死區面積,提高光電轉換效率提高光電轉換效率,簡化刻蝕工藝簡化刻蝕工藝,提高生產效率的效果提高生產效率的效果。27激光刻蝕在鈣鈦礦電池中應用資料來源:極電光能制備鈣鈦礦電池的方法及其用途、華安證券研究所整理資料來源:極電光能制備鈣鈦礦電池的方法及其用途、華安證券研究所整理
51、激光刻蝕P1-3步驟圖示敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏材料第三代光伏材料2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業化現狀鈣鈦礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.1 投資邏輯投資邏輯1 1.重視產業進度帶來的整體行情催化:重視產業進度帶來的整體行情催化:鈣鈦礦產業在大幅面、穩定性、量產效
52、率三個方向的平衡值得關注,三方面的突破都將有望助力產業化進程的推進,也為鈣鈦礦產業投資帶來行情催化。2 2.重視鈣鈦礦在材料端的多樣性重視鈣鈦礦在材料端的多樣性,重視先發優勢:重視先發優勢:區別于晶硅材料體系趨于成熟,鈣鈦礦電池不論空穴、電子傳輸層或鈣鈦礦層,材料體系都在不斷研發和改進過程中,材料體系的不斷創新要求靶材、設備等與之進行匹配。因此,重視和下游合作的緊密程度,能夠和下游研發進度配套改進的供應商,將有望獲得更大的先發優勢。3 3.重視更具確定性的賽道:重視更具確定性的賽道:鈣鈦礦的材料體系的科研屬性,決定了設備及材料的不同選擇具備不確定性,重視確定性更高的賽道,如TCO導電玻璃、激光
53、設備賽道,在不同的材料體系中均有應用,更容易產生具備產業粘性及明確先發優勢的上游公司。29敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.2 產業鏈公司梳理產業鏈公司梳理材料相關公司材料相關公司30膜層膜層公司名稱公司名稱股票代碼股票代碼業務布局情況業務布局情況導電玻璃金晶科技600586.SH2021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超白TCO導電玻璃。2022年10月,公司與杭州纖納光電簽訂戰略合作協議,纖納未來若每增加1GW的鈣鈦礦電池產能規劃,在雙方達成共識的情況下,金晶需配套不低于5
54、00萬平米/年TCO玻璃產能。同時,同等條件下纖納當選擇金晶作為主要供應商。耀皮玻璃600819.SH其收購的AGC產線具備TCO玻璃生產能力,目前三條產線,國內大概率可以出貨,國內鈣鈦礦部分研發項目使用耀皮的TCO玻璃。亞瑪頓002623.SZ公司主要經營太陽能用鍍膜導電玻璃和常壓及真空鍍膜玻璃產品、節能與微電子用玻璃及太陽能新材料產品、太陽能電池組件及系統集成產品的制造和銷售。公司2022年12月,與晶澳簽訂光伏玻璃的戰略合作協議,合同銷售量合計2.76億平米,預估合同總金額約60億元人民幣。(產品規格以雙玻為主)。靶材阿石創300706.SZ公司產品,如TiO2、ITO、AZO、NiO等
55、各類單質或者氧化物靶材,可以應用于電極、電子層、空穴層等結構。隆華科技300263.SZ22年開始,公司正式為鈣鈦礦核心廠商協鑫光電、極電光能等提供靶材,并配合隆基推進鈣鈦礦電池的研發測試。2022年9月公司鈣鈦礦電池用靶材處于供貨測試階段。POE膠膜福斯特603806.SH公司主營光伏膠膜、光伏背板等光伏封裝材料產品,布局覆蓋了透明EVA膠膜、白色EVA膠膜、POE膠膜等。2019年公司公開發行可轉債,用于“年產2.5億平方米白色EVA膠膜技改項目”、“年產2億平方米POE封裝膠膜項目(一期)”等項目。2022年11月,公司再次發行可轉債,募資投建“年產2.5億平方米高效電池封裝膠膜項目”。
56、賽伍技術603212.SH公司光伏材料業務包括POE封裝膠膜(含EPE膠膜)、EVA封裝膠膜(含EVA白膜)等,形成了光伏組件的高分子材料解決方案。2020年,公司封裝膠膜產品實現銷售6,724.67萬平方米,在光伏POE封裝膠膜市場的占有率約為17.5%。2021年10月,公司募資7億元,建設年產25,500萬平方米太陽能封裝膠膜項目。百佳年代申報上市公司核心業務為光伏膠膜產品的研發、生產和銷售,主要產品為透明EVA膠膜、POE膠膜、EPE膠膜、TPO膠膜等。2023年1月公司發布招股說明書,計劃募投“年產2.6億平方米光伏膠膜項目”、“年產8800萬平方米光伏膠膜項目”及“研發中心改造項目
57、”。海優新材688680.SH公司主要為新能源行業中的光伏產業進行配套,主要產品包括透明EVA膠膜、白色增效EVA膠膜、POE膠膜及其他高分子膠膜等。2022年,公司定向增發,募投資金建設“年產2億平米光伏封裝材料生產建設項目(一期)”和“上饒海優威應用薄膜有限公司年產20,000萬平光伏膠膜生產項目(一期)”。資料來源:各公司官網、各公司公告、各公司微信公眾號,華安證券研究所整理敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.2 產業鏈公司梳理產業鏈公司梳理鍍膜設備鍍膜設備31公司公司布局情況布局情況京山輕機(000821.SZ)蘇州晟成光伏設備有限公司為京山輕機全
58、資控股子公司。公司PVD用于沉積電子傳輸層或空穴傳輸層、團簇型多腔蒸鍍設備用于鈣鈦礦電池制備過程中鈣鈦礦材料及金屬電極材料的蒸鍍、ITO玻璃清洗機用于TCO鍍膜/背板玻璃表面的潔凈化清洗,是目前上市公司中在鈣鈦礦設備領域布局較為全面的企業之一。公司推出的PVD濺射設備已成熟,蒸鍍設備也已實現多個客戶的出貨,公司與高校合作開發的空間式ALD設備正在客戶端驗證。捷佳偉創(300724.SZ)2022年獲得某央企研究院的鈣鈦礦低溫低損薄膜真空沉積設備訂單,以及某國家科學院的反應式等離子鍍膜設備訂單。而后自主研發的鈣鈦礦共蒸法真空鍍膜設備成功中標某全球頭部光伏企業的鈣鈦礦電池蒸鍍設備項目。鈣鈦礦太陽能
59、電池生產的關鍵量產設備“立式反應式等離子體鍍膜設備”(RPD)通過廠內驗收,將發運給客戶投入生產。鈣鈦礦整線設備處于研發階段。奧來德(688378.SH)2022年11月,公司擬使用超募資金4900萬元投資建設鈣鈦礦結構型太陽電池蒸鍍設備的開發項目(計劃投資額2900萬元,建設周期20個月)和低成本有機鈣鈦礦載流子傳輸材料和長壽命器件開發項目(計劃投資額2000萬元,建設周期20個月)公司立足于現有OLED蒸鍍設備及材料的技術積累,正式向鈣鈦礦光伏電池領域進軍,布局鈣鈦礦專用蒸鍍設備以及空穴傳輸層材料微導納米(688147.SH)公司積極響應下游廠商XBC電池結構的開發和優化需求,并根據下游廠
60、商在HJT電池、鈣鈦礦疊層電池等其他新型高效電池的量產節奏完善相關的技術儲備和產品。截止目前,公司已取得了XBC電池、鈣鈦礦異質結疊層電池訂單。弗斯邁提供鈣鈦礦光伏整線解決方案,包括前道電池生產線和后道組件封裝生產線,在鈣鈦礦鍍膜環節,公司擁有真空濺射鍍膜設備。同時公司還擁有清洗機、狹縫涂布機及激光劃線設備,具備整線供應能力。眾能光電眾能光電開發有一系列相關的高端裝備,包括:噴霧熱解鍍膜機、玻璃切割機、高精度涂布機、激光刻蝕機、真空蒸鍍機、磁控濺射機、PECVD和SALD等。同時眾能光電擁有層壓機、等離子增強化學氣相沉積系統(PLAD)設備可以用于封裝。四盛科技集真空設備(如真空鍍膜機等)研發
61、、銷售、生產和服務于一體的較大型專業化公司,主要產品有光學鍍膜機、卷繞鍍膜機、磁控濺射鍍膜機等湖南紅太陽2022年7月,公司首臺鈣鈦礦用PVD及ALD鍍膜設備已順利發往某一線光伏企業。在獲得某光伏龍頭企業、某中央研究院和多個研發中心的鈣鈦礦訂單后,2022年11月,公司自主研發的鈣鈦礦磁控濺射鍍膜設備又一次完成出貨,順利交付給國內某一線光伏企業技術研發中心。宏大真空公司是一家真空鍍膜解決方案提供商,其主要產品涉及較多種類鍍膜設備,包括雙室/三室/四室及多腔室磁控濺射鍍膜設備(PVD)。合肥欣奕華2022年11月,公司研發的用于鈣鈦礦太陽能電池生產的關鍵量產設備Inline鈣鈦礦真空鍍膜機,已交
62、付國內鈣鈦礦產業知名公司投入生產。這是國內首臺全自主研發面世的大尺寸鈣鈦礦真空鍍膜機科晶智達提供鈣鈦礦太陽能電池制備的全套方案,在鈣鈦礦鍍膜環節配有旋轉涂層機、蒸鍍儀、鈣鈦礦鍍膜機等設備。資料來源:各公司官網、各公司公告、各公司微信公眾號,華安證券研究所整理敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.2 產業鏈公司梳理產業鏈公司梳理涂布設備涂布設備公司公司布局情況布局情況德滬涂膜深耕狹縫涂布設備,供應協鑫100MW量產線。截至2022年12月,我國已建和在建的500MW試量產線(鈣鈦礦功能層使用狹縫涂膜制備)核心涂膜設備供貨中,德滬涂膜狹縫涂布設備0.6m1.2m
63、和1m2m供貨達350MW,市占率70%。眾能光電公司開發有一系列相關的高端裝備,包括:噴霧熱解鍍膜機、玻璃切割機、高精度涂布機、激光刻蝕機、真空蒸鍍機、磁控濺射機、PECVD和SALD等。已對外銷售刮涂/涂布一體機、磁控濺射、熱蒸發鍍、ALD和激光刻蝕機等工藝單機以及光伏組件整線近100臺套。大正微納成立于2018年,是一家專業從事新型鈣鈦礦薄膜太陽能電池組件以及相關精密設備制造的領軍型、國家高新技術企業,擁有DieGate狹縫涂布機mini系列等狹縫涂布設備。曼恩斯特公司產品主要包括高精密狹縫式涂布模頭和涂布設備,此外還有相應配件、涂布模頭增值與改造。在鈣鈦礦領域,公司產品終端客戶為纖納光
64、電。(申報上市)(申報上市)美國nTact電子級狹縫涂布的原始開發者,具有超過30年的開發經驗;擁有許多大面積面板涂膜的原始專利?,F為全球最大鈣鈦礦涂膜設備供應商,具有鈣鈦礦材料狹縫涂膜的豐富經驗和Know-how,可提供研發、中試、量產制備鈣鈦礦電池Turn-keySolution全套設備方案。日本東麗為國內已建和在建的試量產線供貨150MW,市占率占30%。公司可提供特有涂布技術的狹縫涂布機。資料來源:各公司官網、各公司公告、各公司微信公眾號,華安證券研究所整理32敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.2 產業鏈公司梳理產業鏈公司梳理激光設備激光設備資料
65、來源:各公司官網、各公司公告、各公司微信公眾號,華安證券研究所整理33企業企業股票代碼股票代碼設備設備進展進展帝爾激光300776.SZ鈣鈦礦電池激光設備帝爾激光將交付用于TCO層、鈣鈦礦層、電極層的鈣鈦礦電池激光設備。德龍激光688170.SH鈣鈦礦電池激光刻蝕設備2020年推出針對鈣鈦礦薄膜太陽能電池生產整段設備(包括P0層激光打標設備,P1、P2、P3激光劃線設備,P4激光清邊設備及其中一系列自動化設備),目前設備已投入客戶量產線使用,率先實現百兆瓦級規?;慨a。大族激光002008.SZ鈣鈦礦激光刻劃設備大族激光2022年8月在互動平臺表示,公司在鈣鈦礦技術領域自主研發的鈣鈦礦激光刻劃
66、設備2015年已實現量產銷售,大尺寸整線激光刻劃設備已在鈣鈦礦頭部企業交付。邁為股份300751.SZ單結大面積鈣鈦礦電池激光設備2021年為客戶定制的單結大面積鈣鈦礦電池激光設備已交付、鈣鈦礦設備處于研發階段。杰普特688025.SH鈣鈦礦激光膜切設備公司為江蘇大正微納科技有限公司定制的首套柔性鈣鈦礦膜切設備,通過驗收并正式投入生產使用。眾能光電鈣鈦礦激光劃線刻蝕設備2021年已出貨鈣鈦礦激光劃線刻蝕設備50臺套。敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所5.2 產業鏈公司梳理產業鏈公司梳理封裝設備封裝設備資料來源:各公司官網、各公司公告、各公司微信公眾號,華安證
67、券研究所整理公司公司布局情況布局情況京山輕機(000821.SZ)公司和華中科技大學簽訂協議光伏原子鍍膜技術合作。光伏原子鍍膜技術在鈣鈦礦電池方向有諸多應用,如Al2O3薄膜作為鈣鈦礦電池及疊層組件的封裝防潮層保護殼,以及制備鈣鈦礦電池的SnO2、TCO等功能薄膜層等。弗斯邁提供鈣鈦礦組件自動化產線整體解決方案,擁有精確裁切覆膜設備、貼膠帶設備。眾能光電擁有層壓機、等離子增強化學氣相沉積系統(PLAD)設備可以用于封裝。34敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告目錄目錄1 鈣鈦礦簡述鈣鈦礦簡述第三代光伏材料第三代光伏材料2 鈣鈦礦優勢鈣鈦礦優勢降本提效潛力巨大降本提效潛力巨大3 鈣鈦礦產業
68、化現狀鈣鈦礦產業化現狀從從0-1過程中,機遇與挑戰并存過程中,機遇與挑戰并存4 鈣鈦礦設備梳理鈣鈦礦設備梳理空間廣闊,百花齊放空間廣闊,百花齊放5 投資邏輯及標的梳理投資邏輯及標的梳理6 風險提示風險提示敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所風險提示風險提示361 1.鈣鈦礦產業化不及預期風險鈣鈦礦產業化不及預期風險。鈣鈦礦穩定性、大面積制備等仍是制約產業化的瓶頸。若并未在預期時間內有效解決問題,鈣鈦礦產業化將推遲,相關公司布局進度、擴產及業績將不及預期。2 2.鈣鈦礦電池行業競爭加劇風險鈣鈦礦電池行業競爭加劇風險。3 3.政策變動風險政策變動風險。4 4.測算
69、市場空間的誤差風險測算市場空間的誤差風險。5 5.研究依據的信息更新不及時研究依據的信息更新不及時,未能充分反映行業最新狀況的風險未能充分反映行業最新狀況的風險。敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告華安證券研究所華安證券研究所風險提示風險提示37重要聲明重要聲明分析師聲明分析師聲明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,以勤勉的執業態度、專業審慎的研究方法,使用合法合規的信息,獨立、客觀地出具本報告,本報告所采用的數據和信息均來自市場公開信息,本人對這些信息的準確性或完整性不做任何保證,也不保證所包含的信息和建議不會發生任何變更。報告中的信息和意見僅供參考。本人過去
70、不曾與、現在不與、未來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收任何形式的補償,分析結論不受任何第三方的授意或影響,特此聲明。免責聲明免責聲明華安證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準,已具備證券投資咨詢業務資格。本報告中的信息均來源于合規渠道,華安證券研究所力求準確、可靠,但對這些信息的準確性及完整性均不做任何保證。在任何情況下,本報告中的信息或表述的意見均不構成對任何人的投資建議。在任何情況下,本公司、本公司員工或者關聯機構不承諾投資者一定獲利,不與投資者分享投資收益,也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。投資者務必注意,其據此做出的任何投資決策與
71、本公司、本公司員工或者關聯機構無關。華安證券及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券并進行交易,還可能為這些公司提供投資銀行服務或其他服務。本報告僅向特定客戶傳送,未經華安證券研究所書面授權,本研究報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。如欲引用或轉載本文內容,務必聯絡華安證券研究所并獲得許可,并需注明出處為華安證券研究所,且不得對本文進行有悖原意的引用和刪改。如未經本公司授權,私自轉載或者轉發本報告,所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。本公司并保留追究其法律責任的權利。投資評級
72、說明投資評級說明以本報告發布之日起6個月內,證券(或行業指數)相對于同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準,A股以滬深300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;香港市場以恒生指數為基準;美國市場以納斯達克指數或標普500指數為基準。定義如下:行業評級體系行業評級體系增持未來6個月的投資收益率領先市場基準指數5%以上;中性未來6個月的投資收益率與市場基準指數的變動幅度相差-5%至5%;減持未來6個月的投資收益率落后市場基準指數5%以上;公司評級體系公司評級體系買入未來6-12個月的投資收益率領先市場基準指數15%以上;增持未來6-12個月的投資收益率領先市場基準指數5%至15%;中性未來6-12個月的投資收益率與市場基準指數的變動幅度相差-5%至5%;減持未來6-12個月的投資收益率落后市場基準指數5%至15%;賣出未來6-12個月的投資收益率落后市場基準指數15%以上;無評級因無法獲取必要的資料,或者公司面臨無法預見結果的重大不確定性事件,或者其他原因,致使無法給出明確的投資評級。敬請參閱末頁重要聲明及評級說明證券研究報告了解更多研究成果和資訊了解更多研究成果和資訊敬請關注華安證券研究敬請關注華安證券研究謝謝謝謝