2022年我國薄膜電池產業化發展及市場空間測算報告（32頁）.pdf

1、2022 年深度行業分析研究報告 目目 錄錄 1、薄膜電池：“會發電的玻璃”薄膜電池：“會發電的玻璃”.6 6 1.1、薄膜電池簡介.6 1.2、碲化鎘電池：當前主流薄膜電池路徑.7 1.3、銅銦鎵硒電池：理論光電轉換效率更高.11 1.4、復盤薄膜電池發展歷史，與晶硅電池之爭的關鍵在于綜合成本高低.13 1.5、薄膜電池具備更大降本潛力.14 2、他山之石可以攻玉：他山之石可以攻玉：First Solar 啟示錄啟示錄 .1616 2.1、全球薄膜電池市場規模仍然較小，其中 First Solar 占據主要份額.16 2.2、First Solar 發展復盤.16 2.3、First Sol

2、ar 成功的關鍵因素.18 3、國內薄膜電池產業化發展尚在起步階段國內薄膜電池產業化發展尚在起步階段 .2222 3.1、理論研究躋身前列，產業化尚待進一步突破.22 3.2、國內薄膜電池產業化發展瓶頸.22 3.3、國內企業正在用實際行動不斷推動產業進步.24 4、不以短擊長，而以長擊短：有望借不以短擊長，而以長擊短：有望借 BIPV 東風逐步放量東風逐步放量 .2525 4.1、建筑行業作為“高耗能”、“高排放”行業，成為碳減排重點.25 4.2、分布式光伏系統（BAPV+BIPV），是建筑光伏的主要結合形式.26 4.3、建筑物立面或將成為薄膜電池的主要應用場景.26 4.4、碲化鎘薄膜

3、電池投資回收周期測算.28 4.5、我國薄膜電池市場空間測算.30 4.6、產業鏈合作正在加強，以期實現雙贏.31 附錄：當前 BIPV 推廣所面臨的問題及建議.37 圖目錄圖目錄 圖 1：全球薄膜太陽能電池產量變化情況.6 圖 2：碲化鎘薄膜電池原理圖.7 圖 3：碲化鎘薄膜電池生產工序.8 圖 4：近空間升華法（CSS）原理圖.8 圖 5：碲化鎘電池弱光性能優于多晶硅電池.9 圖 6：碲化鎘薄膜電池溫度系數較低.9 圖 7：碲化鎘薄膜電池組件回收過程.10 圖 8：碲化鎘薄膜電池實驗室轉化效率持續提升.10 圖 9：碲化鎘組件性能優勢.11 圖 10：銅銦鎵硒薄膜電池原理圖.11 圖 11

4、：CIGS 薄膜工藝制作流程.12 圖 12：LCOE 公式解析.13 圖 13：全球光伏組件市場銷售量占比.14 圖 14：C-Si 組件售價組成拆解（美元）.15 圖 15：CdTe 組件售價組成拆解（美元）.15 圖 16：CSi 組件(多晶硅 PERC 電池組件)技術路線.15 圖 17：CdTe 組件技術路線.15 圖 18：各類薄膜電池組件銷量市場占比.16 圖 19：First Solar 20062020 年組件產量增長圖.17 圖 20：First Solar 與天合光能組件制造成本對比（美分/瓦）.17 圖 21：First Solar 薄膜電池組件發電功率規劃藍圖.18

5、圖 22：First Solar 碲化鎘薄膜電池組件單位發電成本降低趨勢.18 圖 23：晶硅電池組件成本變化圖.19 圖 24：中國光伏企業入局加速晶硅電池成本下降.19 圖 25：薄膜電池組件成本與尺寸間關系.19 圖 26：薄膜電池組件成本與轉化效率關系.19 圖 27：光伏組件衰減變化圖.20 圖 28：美國光伏組件市場裝機量變化趨勢.20 圖 29：First Solar 在手現金變化趨勢.21 圖 30：薄膜電池產業正循環.23 圖 31：2019 年我國建筑全過程碳排放占比.25 圖 32：2019 年我國建筑全過程碳排放細分（單位：億噸 CO2）.25 圖 33：全國建筑碳排放

6、結構.25 圖 34：光伏發電系統結構圖.26 圖 35：蚌埠市體育中心（圓形屋頂為銅銦鎵硒電池組件）.27 圖 36：潼湖科技小鎮（外立面采用銅銦鎵硒電池組件）.27 圖 37：成都雙流機場航站樓（L1 通道采用碲化鎘電池組件）.27 圖 38：中建材麗江水泥廠（外立面選用碲化鎘薄膜電池）.27 圖 39：世園會中國館（屋頂運用碲化鎘薄膜電池）.28 圖 40：大同未來能源館（外立面采用仿鋁材型碲化鎘薄膜組件）.28 圖 41：2021-2030 年，我國工商業分布式光伏系統初始全投資變化趨勢（元/瓦）.29 圖 42：不同傾角下，晶硅電池發電效率.29 圖 43：我國公共設施與商業建筑竣工

7、面積（億平米）.30 圖 44：薄膜電池產業鏈情況.33 表目錄表目錄 表 1：主流薄膜電池分類.6 表 2：美國商務部對華雙反政策稅率.21 表 3：薄膜電池實驗室轉化率對比.22 表 4：薄膜電池與晶硅電池轉換效率對比.23 表 5：2030 年，我國薄膜電池裝機市場空間.31 表 6：薄膜電池制造商與建筑企業合作案例.33 表 7：BIPV（薄膜）產業鏈相關公司.34 表 8：洛陽玻璃盈利預測與估值簡表.35 1 1、薄膜電池：“會發電的玻璃”薄膜電池：“會發電的玻璃”1.11.1、薄膜電池簡介薄膜電池簡介 薄膜太陽能電池主要指在絕緣的半導體玻璃表面涂覆一層串聯的化合物薄膜電池組件（如碲

8、化鎘、銅銦鎵硒及砷化鎵薄膜等），在受到太陽光照射后，將光能轉化為電能。薄膜電池通過將玻璃和光電材料有機結合，使得建筑材料實現自主發電，因此被稱為“發電玻璃”。目前的薄膜太陽能電池市場中，碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池產量最高，商業化技術也最為成熟；銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池近年來產量也在持續提升；而硅基薄膜電池和其他非晶硅薄膜電池由于轉化效率較低在逐漸被市場淘汰。表表 1 1：主流薄膜電池分類：主流薄膜電池分類 產品產品 定義定義 碲化鎘(CdTe)薄膜電池 碲化鎘(CdTe)薄膜電池是以P型碲化鎘(CdTe)和N型硫化鎘(CdS)的異質結為基礎的太陽能電池。銅銦鎵硒(CIGS)薄膜

9、電池 銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池是一種吸收層采用銅銦鎵硒為材料的多元化合物多晶半導體薄膜太陽能電池。硅基薄膜電池 硅基薄膜光伏電池是所有以硅為主要材料的薄膜類太陽電池的總稱。資料來源：OFweek 太陽能光伏網等，光大證券研究所整理 不同于晶硅光伏產業的快速發展，薄膜電池產業整體發展較為緩慢，且主要為美國 First Solar 一家拉動。2021 年全球薄膜太陽能產量約為 8.28GW，同比增長27.7%。圖圖 1 1：全球薄膜太陽能電池產量變化情況全球薄膜太陽能電池產量變化情況 資料來源：Wind，光大證券研究所 注：2019、2020、2021 年產能增加主要系 First Solar

10、 擴充產能，其他薄膜太陽能電池生產企業產量無明顯新增產線 1.21.2、碲化鎘電池碲化鎘電池：當前主流薄膜電池路徑：當前主流薄膜電池路徑 發電原理發電原理 碲化鎘薄膜電池的基本原理是由太陽光子與半導體相互作用產生電勢輸出電能。主要由 5 層結構組成：玻璃層、透明導電氧化層(TCO 層)、硫化鎘(CdS)窗口層、碲化鎘(CdTe)吸收層、背接觸層和背電極層。CdTe 吸收層和 CdS 窗口層結合形成 p-n 結，當光照到 p-n 結時吸收層電子躍遷到導帶（固體結構內自由運動的電子所具有的能量范圍）同時在價帶（已充滿電子的原子軌道能級所形成的低能量帶）中產生空穴，致使 p-n 結產生電子-空穴對，

11、空穴聚集將增強 p 型電導。此時將外電路與 p-n 結連通，就可將產生的電流通過由 TCO 層薄膜和玻璃背板連接的電極引出，實現發電。圖圖 2 2：碲化鎘薄膜電池原理圖碲化鎘薄膜電池原理圖 資料來源：索比光伏網，光大證券研究所 材料的帶隙寬度和光吸收率決定了發電效率。帶隙寬度是光子能被吸收的最低閾值；光吸收率決定了能被吸收的光子中得以利用的比率。陽光照射時僅有能量大于帶隙寬度的光子能被半導體吸收，最佳帶隙范圍一般在 1.4eV 左右。碲化鎘作為-族化合物半導體，直接帶隙為 1.45eV，位于理想太陽能電池能隙范圍，光吸收系數為 105/cm-2，因此其具備成為優秀發電材料的理論基礎。制作碲化鎘

12、薄膜電池組件時僅需涂抹 2 微米厚的 CdTe 薄膜，就可以使得組件在AM1.5 條件（組件溫度 25，光照為每平方米 1000 瓦，大氣質量為 AM1.5）下吸收 99%的太陽光，最高理論轉換效率高達 32.8%。集成集成化程度較高，薄膜沉積和后處理工藝是關鍵化程度較高，薄膜沉積和后處理工藝是關鍵 碲化鎘薄膜電池生產集成化程度較高，多個制備進程可在同一個工廠完成，整個過程耗時較短，工序簡單。而晶硅生產中從晶硅硅片電池片組件過程往往需要在多個工廠經過多道工序。圖圖 3 3：碲化鎘薄膜電池生產工序碲化鎘薄膜電池生產工序 資料來源：新型碲化鎘薄膜太陽電池能帶調控及電池制備研究（鄭根華），光大證券研

13、究所繪制 為同時滿足低成本生產和高沉積速率的商業化條件，碲化鎘薄膜電池工業生產主要采用近空間升華（CSS）和氣象傳輸沉淀（VTD）兩種方法制備。兩種方法理論上都可以滿足技術和商業化應用要求，不過實際應用中需要積累生產經驗不斷優化生產工藝。CSS 通過將 CdTe 固體原材料加熱至 450以上升華分解，再將其凝結至450600的玻璃襯底上形成均勻的碲化鎘薄膜，能夠在約 1um/min 的沉積速率下得到高品質薄膜，是目前廣為使用的方法。VTD 前期步驟與 CSS 類似，通過加熱 CdTe 固體使其受熱揮發出 CdTe 蒸汽，但不同的是再利用傳輸氣體（氦氣、氧氣等）將 CdTe 蒸汽于基板表面凝集成

14、膜。此種方法沉積速率較快，為美國 First Solar 專利獨有，亦構成其技術護城河。圖圖 4 4：近空間升華法（近空間升華法（CSSCSS）原理圖）原理圖 資料來源：太陽能光伏網，光大證券研究所 由于發電效率與開路電壓和短路電流成正比，可以通過對沉積薄膜的后處理增大電壓電流實現效率提升，工業生產中主要使用含氯氣氛處理和激光劃刻處理兩種方法。含氯氣氛處理含氯氣氛處理通常指將所得 CdTe 薄膜置于 400的 CdCl2氣氛之中使其發生反應實現再結晶。未經過含氯氣氛處理的 CdTe 太陽能電池，產生的短路電流較小，無法滿足效率需求。通過 CdCl2再處理，一方面可以增大晶粒尺寸，減少晶界缺陷，

15、另一方面通過熱處理優化界面結構，提高吸收層的載流子壽命，從而提升電流大小和效率。激光劃刻處理激光劃刻處理通過把連續膜層分割成若干電池單體，再將電池串聯集成實現開路電壓和短路電流的提升。選用不同規格激光劃刻 CdTe 薄膜時刻槽邊緣形狀不同，為令后續沉積層與接觸層發揮良好的歐姆特性，應選用刻槽邊緣較為平緩的激光進行劃刻。對標對標晶硅電池晶硅電池，碲化鎘薄膜電池，碲化鎘薄膜電池具備自身特有優點具備自身特有優點 與晶硅太陽能組件相比，除理論效率更高，碲化鎘薄膜太陽能電池組件還具有很多潛在優點：1）溫度系數低，碲化鎘溫度系數約為-0.25%/，比晶體硅太陽能電池低一半左右，可適用于高溫、沙漠及潮濕地區

16、等嚴苛應用環境。2）弱光效應好，由于碲化鎘為直接帶隙半導體，強弱光均可發電，擁有最好的光譜響應，在清晨、傍晚、積雪、積灰、霧霾等弱光條件下發光效果明顯優于間接帶隙材料的晶硅電池。3）熱斑效應弱，通常光伏組件局部被遮蔽時會發熱，該區域被偏置成負載消耗能量，薄膜電池的弱光性能使得其電力損失更低。4）強度高、易加工，由于碲化鎘薄膜內含輕質化產品和纖維，其表面硬度高且具備類似木材的加工性能。5）回收期短，最高超過90%的組件可回收進行循環利用，歐洲PV Accept Project報告顯示，碲化鎘薄膜電池的能量回收期僅為 10.8 個月，而晶體硅電池則需要2.5-3 年。6）美觀、可靈活定制，碲化鎘薄

17、膜玻璃可改變透光率和顏色，且在建筑上屬夾膠類安全玻璃范疇。圖圖 5 5：碲化鎘電池弱光性能優于多晶硅電池碲化鎘電池弱光性能優于多晶硅電池 圖圖 6 6：碲化鎘薄膜電池溫度系數較低碲化鎘薄膜電池溫度系數較低 資料來源：瑞科新能源官網，光大證券研究所 資料來源：瑞科新能源官網，光大證券研究所 圖圖 7 7：碲化鎘薄膜電池組件回收過程碲化鎘薄膜電池組件回收過程 資料來源：FirstSolar 官網，光大證券研究所 實驗室轉化效率已達較高水平，部分應用領域具備差異化優勢實驗室轉化效率已達較高水平，部分應用領域具備差異化優勢 根據碲化鎘組件能量轉化效率發展曲線，First Solar 公司在 20112

18、016 年期間將實驗室電池轉化效率從 16%提升至 22.1%。根據 First Solar 15 年官方提供的項目模擬模型 Energy Capacity Assessment Tool，因為碲化鎘薄膜電池具有弱光性能強、溫度系數更低、光譜響應更優等特點，在部分特定地區規模應用時，項目發電量與晶硅產品相比領先幅度高達 9%。圖圖 8 8：碲化鎘碲化鎘薄膜電池實驗室轉化效率持續提升薄膜電池實驗室轉化效率持續提升 資料來源：NREL 官網，光大證券研究所 圖圖 9 9：碲化鎘組件性能優勢碲化鎘組件性能優勢 資料來源：First Solar 官網，光大證券研究所 1.31.3、銅銦鎵硒電池銅銦鎵硒

19、電池：理論光電轉換效率：理論光電轉換效率更更高高 發電原理發電原理 銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池是一種吸收層采用銅銦鎵硒材料的多元化合物多晶半導體薄膜太陽能電池，結構與發電原理類似于碲化鎘薄膜電池。結構上包括：減反射膜（MgF2）、窗口層（ZnO）、過渡層（CdS）、吸收層（CIGS）、金屬背電極（Mo）、玻璃襯底等。其中，吸收層 CIGS 為關鍵材料，發電以 P-N異質結為基礎。陽光照射時光子穿過導電層、緩沖層到達吸收層載流子分離，負電荷走向頂電極，正電荷走向背電極，從而實現發電。CIGS 電池可以通過向吸收層加入 Ca 元素并令其部分取代 In 原子實現帶隙的調節，范圍為 1.04eV1.

20、72eV。此外銅（Cu）、銦（In）、鎵（Ga）、硒（Se）四種元素構成的吸收層可吸收波長范圍較廣，其中包括波長 700nm1200nm 的紅外光。因此其可吸收光子發電的時間最長，是理論上轉換效率最高的（居薄膜太陽能電池之首）的光伏材料。圖圖 1010：銅銦鎵硒薄膜電池原理圖銅銦鎵硒薄膜電池原理圖 資料來源：索比光伏網，光大證券研究所 技術百家爭鳴，大面積制備和成本問題是產業化瓶頸技術百家爭鳴，大面積制備和成本問題是產業化瓶頸 銅銦鎵硒薄膜電池制備路線主要分為真空工藝和非真空工藝，具體工藝路線多樣。雖然非真空工藝初期投資成本較低，但由于關鍵核心技術未突破實際轉化效率低的瓶頸，目前滿足商業化要求

21、的主要采用真空工藝中的濺射+硒化法。濺射+硒化法主要包含“襯底制作Mo 電極制備銅銦鎵硒薄膜濺射高溫硒化”四個步驟。濺射指利用高能投射粒子撞擊引發靶粒子噴射飛向基片沉積成膜，硒化指將濺射步驟所得銅銦鎵預制薄膜層在硒氣氛中高溫硒化，最終形成銅銦鎵硒結構。由于整個制備過程在真空下進行，產線設備較為昂貴，前期投資成本較大，再加上濺射過程中鎵元素摻雜濃度和硒化工藝中氣流、加熱器分布控制較難把控，導致大面積鍍膜時均勻度有待提升，產業化放量過程仍有很長的路要走。圖圖 1111：C CIGSIGS 薄膜工藝制作流程薄膜工藝制作流程 資料來源：銅銦鎵硒薄膜太陽電池關鍵制備工藝分析及性能測試（黃云翔），光大證券

22、研究所 應用場景類似碲化鎘薄膜電池，未來發展值得期待應用場景類似碲化鎘薄膜電池，未來發展值得期待 銅銦鎵硒薄膜電池的優點與碲化鎘薄膜電池類似，同樣具有理論轉換效率高、使用壽命長（可達 30 年）、不會產生光致衰退效應、弱光效應好、輕薄美觀、污染小、太陽光譜響應范圍大等特點。由于大規模量產下的成本和效率有待進一步優化，目前銅銦鎵硒薄膜電池應用推廣尚不如碲化鎘薄膜電池。隨著以凱盛科技集團為首的企業不斷進行技術研發攻關，以期實現降本增效，未來發展值得期待。2017 年，凱盛光伏材料在安徽省蚌埠投產首個銅銦鎵硒光伏產業基地，年產能達到 300MW，目前已規劃建設多條銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產線。202

23、1 年，經美國國家可再生能源實驗室(NREL)測試證實，凱盛集團下屬德國 Avancis 公司生產的 30 厘米30 厘米銅銦鎵硒太陽能電池組件的光電轉換效率達到 19.64%，再次打破了銅銦鎵硒太陽能電池組件光電轉換效率的世界紀錄，為工業化量產和規?；a打下了堅實的基礎。1.41.4、復盤薄膜復盤薄膜電池發展歷史電池發展歷史，與晶硅電池之爭與晶硅電池之爭的的關鍵在關鍵在于于綜合成本高低綜合成本高低 考量光伏組件的經濟性，我們首先要引入度電成本的概念，即對項目生命周期內的成本和發電量進行平準化后計算得到的發電成本（生命周期內的成本現值/生命周期內發電量現值）。通常用 LCOE（Leveliz

24、ed Cost of Electricity）表示，具體計算公式如下：圖圖 1212：LCOELCOE 公式解析公式解析 資料來源：北極星太陽能光伏網，光大證券研究所 從計算公式中我們可以看到，對度電成本影響最大就是初始資金投入、運維成本和發電量。初始投資成本可以進一步拆分為：組件生產成本、建安工程成本、一次土地成本、電網接入成本等；發電量可以進一步拆分為：發電效率和組件壽命。因此，我們認為影響光伏組件經濟性的主要變量即組件生產成本、發電效率和使組件生產成本、發電效率和使用壽命用壽命。1980 年以來，薄膜電池路線曾在 1980-1988 年和 2004-2009 年這兩個時間段內占據競爭優勢

25、，市場份額逐步提升。其中核心推動力在于組件生產成本的優勢，同時伴隨發電效率和使用壽命的持續提升，使其綜合競爭力階段性占優。1、（1980-1988 年）硅基薄膜電池誕生，成本優勢明顯，需求快速放量 薄膜電池最初的技術路徑即為硅基薄膜電池，誕生于 1976 年，美國 RCA 實驗室的 D Carlson 等人研制出 p-i-n 結構的非晶硅(a-Si)太陽電池，實驗室效率為2.4%，并在 1980 年將其效率提升至 8%（摘自耿新華的期刊論文硅基薄膜太陽電池技術的發展）。此后硅基薄膜太陽電池迅速投入產業化，日本三洋電氣公司在 1980 年使用其制成計算器，正式實現工業化生產。硅基薄膜電池誕生之后

26、快速得到推廣，主要在于其顯著的成本優勢。1、節約材料成本：其厚度一般小于 1m，不到晶體硅電池厚度的 1/100；2、低溫工藝技術（200）：不僅實現節能降耗，同時可采用玻璃、塑料等廉價襯底；3、工序簡捷。1988 年，硅基薄膜電池的市場銷量份額一度達到 30%。受制于光致衰退效應，硅基薄膜電池遲遲無法突破效率瓶頸，在競爭中逐漸處于下風。光致衰退的主要原因是本征非晶硅的 S-W 效應，即經較長時間的強光照射或電流通過，在其內部產生缺陷而使薄膜電池的使用性能下降。由于硅基薄膜由于硅基薄膜電池初期產品的效率較低再疊加電池初期產品的效率較低再疊加 30%30%以上的衰退率，使得成本優勢漸漸喪失。以上

27、的衰退率，使得成本優勢漸漸喪失。而同期晶硅電池規模優勢逐漸顯現，成本也在持續降低，使得硅基薄膜電池競爭力下滑，1990 年之后產量停滯不前，市場份額開始持續走低。圖圖 1313：全球光伏組件市場全球光伏組件市場銷售銷售量量占比占比 資料來源：Fraunhofer 官網，光大證券研究所 2、（2004-2009 年）碲化鎘薄膜電池實現產業化，效率和成本進一步優化，同時受益于晶硅電池成本上漲 2004 年，First Solar 成功推動碲化鎘薄膜電池并實現產業化。相比硅基薄膜電池，碲化鎘薄膜電池不存在光致衰退效應，且轉化效率更高。根據 First Solar公司公告，2006 年量產轉化效率達到

28、 9.5%。薄膜電池制造成本在生產成本中占比較高，而 First Solar 通過自身技術優勢，成功掌握關鍵制程設備，并通過規模擴張，持續降低碲化鎘薄膜電池的制備成本，使其成為薄膜電池的主流路徑。2005 年，供不應求導致多晶硅價格大幅攀升，晶硅電池成本明顯提高，這使得碲化鎘薄膜電池成本優勢逐漸顯現，助力薄膜電池市場份額再度實現擴張。2005 年，硅料價格僅 100 美元/kg 左右，至 2008 年 9 月已高達 500 美元/kg 左右。借此機會，碲化鎘薄膜電池的市占率由 2005 年的 6.5%增加至 2009 年的 19.5%，達到新一輪擴張的高峰。2008-2009 年硅料價格高位回

29、落，隨后伴隨我國廠商擴產，2010 年-2011 年再次迎來多晶硅料價格的斷崖式下跌。連續兩輪多晶硅價格的下滑，帶動晶硅電池組件成本快速下降，并且此后持續下探。薄膜電池成本優勢不斷弱化，最終市場銷量份額在 2020 年萎縮至 5%以下。通過兩輪復盤，我們認為薄膜電池在通過兩輪復盤，我們認為薄膜電池在與晶硅電池競爭過程中，實際轉換效率始終與晶硅電池競爭過程中，實際轉換效率始終落后，其階段性的核心優勢即制造成本較低。落后，其階段性的核心優勢即制造成本較低。20122012 年以后，隨著晶硅電池持續年以后，隨著晶硅電池持續降本，且發電效率亦在穩步提升，一直保持對于薄膜電池的競爭優勢，最終成為降本，且

30、發電效率亦在穩步提升，一直保持對于薄膜電池的競爭優勢，最終成為光伏組件市場的主流，至今尚未被撼動。光伏組件市場的主流，至今尚未被撼動。1.51.5、薄膜薄膜電池電池具備更大降本潛力具備更大降本潛力 我們不排除未來硅料價格再度超預期上漲，給予薄膜電池制造成本優勢，但這種情況不可預期，且難以持續。從理論而言，技術路線特點決定薄膜電池的理論轉換效率更高，且生產設備投入帶來的制造成本占比也更高。因此薄膜電池競爭力提升的根本途徑仍在于量產轉換效率的提升。一方面可攤薄制造成本，另一方面發電量的增加亦可降低初始投資回收時間，從而帶來綜合度電成本的降低。我們選取多晶硅-PERC 電池組件與碲化鎘薄膜電池組件進

31、行對比，根據 NREL數據，2020 年 First Solar 的 Series 6 在亞洲銷售價格為 0.28 美元/瓦，高于C-Si 組件的 0.245 美元/瓦。按照銷售價格的構成來看，Series 6 組件材料成本 占比僅為 63%，低于 C-Si 組件的 76%，攤銷和管理運維費用占比相對較高，理論上轉化效率越高，降本空間越大。圖圖 1414：C C-SiSi 組件組件售價組成售價組成拆解（美元）拆解（美元）圖圖 1515：CdTeCdTe 組件組件售價組成售價組成拆解（美元）拆解（美元）資料來源：NREL，光大證券研究所（2020 年）資料來源：NREL，光大證券研究所（2020

32、 年）圖圖 1616：C CSiSi 組件組件(多晶硅多晶硅 PERCPERC 電池組件電池組件)技術路線技術路線 圖圖 1717：CdTeCdTe 組件技術路線組件技術路線 資料來源：NREL，光大證券研究所 資料來源：NREL，光大證券研究所 First Solar 在 2018 年推出的 Series 6 組件量產轉化效率已到達 18%，為全球同類產品最高，與晶硅發電 23%的量產轉化效率越來越接近。近年來，Series 6組件出貨量快速增加，First Solar 也在積極擴充產能。2018 年之后，薄膜電池的市場份額已再現提升趨勢。此外，隨著鈣鈦礦薄膜電池技術的發展，有可能成為推動薄

33、膜電池發展的新動力。此外，找到自身優勢應用領域（如建筑立面），避開和晶硅電池的正面交鋒，也是薄膜電池突破發展瓶頸的重要途徑。這一部分我們將在本文第四章節著重探討。2 2、他山之石可以攻玉：他山之石可以攻玉：F Fi irstrst SolarSolar 啟示錄啟示錄 2.12.1、全球薄膜電池市場規模仍然較小，其中全球薄膜電池市場規模仍然較小，其中 First SolarFirst Solar占據主要份額占據主要份額 薄膜太陽能電池的產業化和商業化應用正在持續得到推廣驗證，但當前光伏市場仍以晶硅電池主導。根據 Fraunhofer ISE 發布的全球光伏市場研究報告，2020年全球薄膜電池市場

34、份額僅為 5%，其中又以碲化鎘為主，比例達到 78%。First Solar 成立于 1999 年，目前是全球最大的薄膜太陽能電池組件生產商，占據碲化鎘薄膜電池銷量 95%左右的市場份額。其擁有的 VTD 技術具備鍍膜速度快、均勻度高、原材料無需更換、材料利用率高等優勢，使其擁有全球產業化最高的碲化鎘薄膜電池發電效率，在市場競爭中居于領先地位。圖圖 1818：各類薄膜電池組件各類薄膜電池組件銷量銷量市場占比市場占比 資料來源：Fraunhofer 官網，光大證券研究所 2.22.2、First SolarFirst Solar 發展復盤發展復盤 First Solar 公司于 2002 年建成

35、世界最大的碲化鎘薄膜電池組件自動化生產線，并在 2004 年將產品推入市場，此后憑借先進的技術和工藝優勢，在 2016 年之后幾乎壟斷了全球碲化鎘薄膜電池市場。作為最早實現碲化鎘薄膜發電商業化的企業之一，First Solar 的發展經歷了：蓬勃發展高壓調整蟄伏前行重新崛起四個階段。1、蓬勃發展期（2000-2009 年）。First Solar 在 1999 年建設第一條碲化鎘薄膜電池試生產線，2002 年產能擴大至 1.5MW。公司于 2006 年上市后，受益于全球太陽能電池產業市場需求拉動以及晶硅電池成本上升，產量快速增長，從2006 年的 56MW 增長至 2009 年的 1113MW

36、，CAGR 高達 170.88%。圖圖 1919：First SolarFirst Solar 20062006 20202020 年組件產量增長圖年組件產量增長圖 資料來源：Bloomberg，光大證券研究所 2、高壓調整期（2010-2014 年）。早前大規模的產能擴張，使得光伏產業出現嚴重的供給過剩，硅料價格暴跌帶來晶硅電池成本下降，也在擠壓薄膜電池的生存空間。2010 年至 2012 年，全球光伏組件現貨價格自 1.99 美元/W 降至 0.72美元/W。First Solar 在 2012 年關停了部分產能，其中包括德國法蘭克福全部產線、馬來西亞 4 條產線，最終留存 20 條產線。

37、3、蟄伏前行期（2015 年-2018 年）在各國政府政策扶持下，光伏產業逐漸回暖，First Solar 裝機量也呈增長態勢。不過由于晶硅電池的商業化發電效率更高且成本優勢逐漸顯現，發展更為迅速。圖圖 2020：First SolarFirst Solar 與天合光能組件制造成本對比與天合光能組件制造成本對比（美分（美分/瓦）瓦）資料來源：Bloomberg，光大證券研究所 4、重新崛起期（2019 年-至今）First Solar 持續推動技術進步和產品更新，2019 年 Series6 正式商業化投放，進一步提升碲化鎘薄膜電池競爭力。根據 First Solar 公司官方數據，Serie

38、s6 薄膜電池組件發電量和單位發電成本進一步優化，推動了公司產能進入新一輪擴張周期。2019 年公司光伏組件產能擴建至 5.5GW，較上年同期增長約兩倍，全年組件出貨量達到 5.4GW，凈訂單量達到 6.1GW，為歷史新高。公司碲化鎘薄膜電池供不應求，擴產動作加快。2020 年公司產能利用率達到了117%，2021Q2 訂單需求高達 9GW。未來公司將繼續擴產，計劃在總部美國Ohio 州和印度均擴充 3.3GW 產能，預計在 2024 年產能有望達到 16GW。2021年，公司組件出貨量約為 7.7GW，2022 年出貨指導提升至 9.4GW。圖圖 2121：First SolarFirst

39、Solar 薄膜電池組件發電功率規劃藍圖薄膜電池組件發電功率規劃藍圖 圖圖 2222：First SolarFirst Solar 碲化鎘薄膜電池組件單位發電成本降低趨勢碲化鎘薄膜電池組件單位發電成本降低趨勢 資料來源：First Solar 公司官網，光大證券研究所 資料來源：First Solar 公司官網，光大證券研究所 2.32.3、First SolarFirst Solar 成功的關鍵因素成功的關鍵因素 復盤 First Solar 的發展歷程，我們認為公司在晶硅組件占主導的光伏市場中，仍能占據一席之地，主要有以下關鍵因素。關鍵因素之一：進入市場時點合適，技術路徑選擇正確關鍵因素之

40、一：進入市場時點合適，技術路徑選擇正確 First Solar 進入光伏市場時，光伏市場仍處在起步期，市場對于不同類型產品的接受度較高，根據性能和成本進行綜合評判。2005 年開始，隨著晶硅成本的上漲，公司憑借產品穩定的性能和初期成本優勢逐步提升市場份額，一度成為全球第一光伏組件廠。First Solar 在切入薄膜電池領域之初就持續致力于發展碲化鎘薄膜電池相關技術，并未涉足砷化鎵、銅銦鎵硒、高效硅異質結、非晶硅技術等其他路線，事實證明，直至目前碲化鎘路線仍然是薄膜電池產業化較好選擇。關鍵因素之二：持續推動技術進步，帶來效率提升、成本下降關鍵因素之二：持續推動技術進步，帶來效率提升、成本下降

41、晶硅電池組件成本構成中，原材料占比最高，原材料價格的下行，可使得成本大幅降低。晶硅組件原材料由于技術壁壘和進入門檻較低，市場競爭激烈，尤其在中國企業憑借廉價勞動力和資源優勢進入國際市場后，進一步拉低了行業整體成本。晶硅電池組件成本由 2010 年的 1.55 美元/W 降至 2020 年的 0.28 美元/W。圖圖 2323：晶硅電池組件成本變化圖晶硅電池組件成本變化圖 圖圖 2424：中國光伏企業入局加速晶硅電池成本下降中國光伏企業入局加速晶硅電池成本下降 資料來源：NREL 官網，光大證券研究所 資料來源：NREL 官網，光大證券研究所 注：折線圖對應右軸，柱狀圖對應左軸 薄膜電池組件的技

42、術原理決定了原材料成本占比較少，而提升組件面積和轉化效率是降低成本的關鍵。根據 NREL 官方研究數據測算，提升組件面積可以很大程度降低 BOS 成本，而通過技術工藝改進帶來的轉化效率提高可以很大程度地提升發電效率，攤薄單位成本。圖圖 2525：薄膜電池組件成本與尺寸間關系：薄膜電池組件成本與尺寸間關系 圖圖 2626：薄膜電池組件成本與轉化效率關系：薄膜電池組件成本與轉化效率關系 資料來源：NREL，光大證券研究所 資料來源：NREL，光大證券研究所 First Solar 碲化鎘薄膜制造技術全球領先，全球獨有氣象傳輸沉淀技術（VTD），并持續推動產品升級。公司 2018 年推出的 Seri

43、es 6 組件量產轉化效率已達到18%，相比之前產品，采用銅替代 Cu Re 方案，有效改善了組件的關鍵性能指標。組件衰減率僅有 0.2%，在質保期（30 年）結束后，仍能保持較好性能。此外，組件的溫度系數僅為-0.28%/（低于行業平均的-0.25/），并擁有更好的光譜響應，可適應高溫和潮濕環境。如果考慮碲化鎘薄膜電池整個項目周期更低的組件衰減率，Series 6 總共的能量輸出或已不低于晶硅電池產品。碲化鎘相關產品理論上的優勢逐漸在現實中加以體現，在差異化市場中與晶硅產品相比開始形成競爭優勢。圖圖 2727：光伏組件光伏組件衰減衰減變化圖變化圖 資料來源：First Solar 官網，光大

44、證券研究所 關鍵因素之三：國家產業政策提供發展土壤關鍵因素之三：國家產業政策提供發展土壤 First Solar 公司的發展離不開美國政府的扶持，1990 年代，美國能源部先后發布“薄膜合作組織計劃”和“高性能光伏計劃”，其中即包括碲化鎘薄膜電池研究，NREL 組織相關科研團隊進行研發攻關，每年研發投入數百萬美元。2004年，公司作為全球唯一運行的碲化鎘薄膜電池制造商，NREL 直接參與到公司產品的技術攻關中，并給予專項資金支持，從而助力公司快速發展。First Solar 開始是以歐洲市場作為主要銷售區域，隨著歐洲光伏補貼縮減，公司轉而大力發展美國市場，美國地區快速增長的市場規模和保護性政策

45、為公司提供發展契機。面對中國企業強大的市場競爭力，美國本土光伏企業盈利表現普遍較差，在 2011 年，美國約 86.66%的光伏組件源自中國光伏企業制造。美國商務部于 2012 年 10 月 10 日發布反傾銷、反補貼的“雙反政策”，對中國相關光伏企業征收關稅 23.75%-254.66%。與此同時，美國光伏裝機量從 2010 年的850MW 增加至 2016 年的 14762MW。圖圖 2828：美國光伏組件市場裝機量變化趨勢：美國光伏組件市場裝機量變化趨勢 資料來源：Wind，光大證券研究所 在美國實施雙反政策后的 2013 年上半年，First Solar 實現凈利潤 9274 萬美元，

46、成功扭虧為盈。按北極星太陽能光伏網數據，2012 年我國英利、天合光能、阿特斯等企業，光伏電池組件平均成本約為 0.79 美元/W、0.78 美元/W、0.78 美元/W，疊加關稅溢價后成本上升至 1.03 美元/W、0.97 美元/W、1.02 美元/W，較 First Solar 碲化鎘薄膜電池組件成本 0.73 美元/W 高 37%左右。表表 2 2：美國商務部對華雙反政策稅率美國商務部對華雙反政策稅率 公司公司 反傾銷關稅反傾銷關稅 反補貼關稅反補貼關稅 合并關稅合并關稅 尚德太陽能 31.73%14.78%35.97%天合光能 18.32%15.97%23.75%英利集團、阿特斯等其

47、他應訴企業 25.96%15.24%30.66%其他所有未應訴企業 249.96%15.24%254.66%數據來源：美國商務部，光大證券研究所 注：為避重復計算中國出口補貼，在與反補貼關稅合并時反傾銷關稅將扣除 10.54%關鍵因素之四：堅守現金流底線，把握生存基石關鍵因素之四：堅守現金流底線，把握生存基石 在行業發展承壓之際，公司積極進行多元化戰略布局，包括向下游終端電站系統建設拓展等，維持生存基本現金流。公司在2007年11月收購Turner Renewable Energy 公司，獲得具備豐富電力項目開發及運營經驗的團隊，開始向產業鏈下游的電站系統布局。2009 年至 2015 年，公

48、司光伏系統銷售收入占比從 5.6%上升至 95.1%，至 2013 年，公司已成為全球最大的電站 EPC 業務承包商。這為公司帶來持續穩定的現金流，緩解了薄膜電池組件經營的壓力，也為公司走出低谷打下了堅實基礎。不過隨著公司碲化鎘薄膜電池業務重新回歸向上軌道后，公司業務重心再次聚焦。2016 年，公司宣布全面停產 Tetra Sun 單晶硅產品線，將其改造為薄膜組件生產線；2019 年宣布將 EPC 業務全面轉手第三方經營。圖圖 2929：First SolarFirst Solar 在手現金在手現金變化趨勢變化趨勢 資料來源：Capital IQ，光大證券研究所 注：22 年數據為 Capit

49、al IQ 預測 3 3、國內薄膜電池產業化發展尚在起步階段國內薄膜電池產業化發展尚在起步階段 3.13.1、理論研究躋身前列理論研究躋身前列，產業化尚待進一步突破，產業化尚待進一步突破 我國薄膜電池理論研究起步較早，尤其在碲化鎘薄膜電池領域目前已取得顯著成果，與國際先進水平差距在縮小。四川大學從 20 世紀末就開始承擔國家“九五”科技攻關及“十五”863 重點項目，開始從事碲化鎘薄膜太陽能電池相關研究。此后包括中科大、暨南大學、中科院電工所在內的多家院校機構也投身于相關技術的研發。2001 年國際知名光伏專家吳選之帶領團隊創造了碲化鎘薄膜電池光電轉化效率 16.7%的世界紀錄，隨后其于 20

50、08 年回國創立杭州龍焱能源公司，于 2017 年完成了國家“十二五”863 重點課題，電池轉化效率達到了17.8%。2021 年，中建材采用的 CTF Solar 第二代發電玻璃技術將實驗室轉換效率提升到了 20.24%，基本與工業龍頭 First Solar 持平。在銅銦鎵硒薄膜電池理論研究領域，南開大學于 1989 年開始承擔國家“八五”、“九五”期間銅銦鎵硒電池項目，隨后深圳中科院先進技術研究院光伏中心、神華集團北京低碳研究院太陽能研究中心等研究機構相繼加入。2012 年左右，漢能、中國建材等企業趁著全球 CIGS 整體寒冬之際成功收購一批先進技術。目前國內自主研發的 CIGS 實驗室

51、轉化效率最高達到了 22.9%，接近由日本電池廠商Solar Frontier 創造的 23.4%的世界紀錄，屬于世界領先水平。表表 3 3：薄膜電池實驗室轉化率對比：薄膜電池實驗室轉化率對比 資料來源：北極星太陽能光伏網等，光大證券研究所整理 雖然我國薄膜電池實驗室轉化效率已達國際第一梯隊，但產業化應用仍處于起步階段，規?；慨a的轉化效率仍具有較大提升空間。以碲化鎘薄膜電池為例，電池量產時難點在于沉積薄膜時均勻性和穩定性的控制，襯底溫度和腔內流體氣氛決定了薄膜沉積的均勻性。如若保證產品在市場上具備一定競爭力，組件整體轉化效率應達到 18%以上，而國內主流企業龍焱能源、中國建材等旗下產品均尚未

52、達到此標準。3.23.2、國內薄膜電池產業化發展瓶頸國內薄膜電池產業化發展瓶頸 瓶頸之一：行業特性限制產業推動力量不足，制造工藝仍在不斷改善瓶頸之一：行業特性限制產業推動力量不足，制造工藝仍在不斷改善 薄膜電池產業鏈高度集成，技術進步推動力量單一。晶硅電池路線涉及產業鏈較長，通過對工藝分解，吸引眾多參與者進入，各個環節協作聯合推動技術進步和降本增效。而薄膜電池從設備設計、技術升級、生產，大都封閉在單一企業里，各個企業之間較少有技術合作分享，也缺乏供應鏈配套，所以技術進步和產業化進程局限于單一企業和有限資本推動。薄膜電池產品技術路徑具有非標性，各企業生產制造方法各不相同，國內主流企業技術尚有較大

53、提升空間。以碲化鎘薄膜電池為例，First Solar 運用氣相輸運沉積（VTD）法，且已將相關技術專利實現壟斷。國內企業主要采用專利公開的近距離升華法（CSS）。從技術角度來看，兩種方法都具備產業化生產基礎，但市場普遍認為CSS法尚有較大追趕空間。近年來中建材和龍焱能源為首的改良CSS 國內轉換效率國內轉換效率 國際紀錄國際紀錄 碲化鎘技術 20.24%22.1%CIGS 技術 22.9%23.4%技術已經逐步解決技術穩定性控制的核心難題，后續重心將向量產效率的提升轉移。實際發電效率到理論最高發電效率的上升空間為薄膜電池帶來了更多的降本增效空間。瓶頸之二：晶硅電池憑借較低的成本和更高的轉化效

54、率，已牢牢占據下游主流市瓶頸之二：晶硅電池憑借較低的成本和更高的轉化效率，已牢牢占據下游主流市場場 晶硅電池在我國發展較早，技術發展成熟，光電轉化率高且經濟性明顯，已占據當前光伏市場的絕大部分份額。根據 CPIA 數據，雖然薄膜電池的理論轉換效率要優于晶硅電池，但量產組件轉換效率晶硅電池平均（23%左右）要高于碲化鎘（15-18%）、銅銦鎵硒（15-17%）電池。從安裝成本而言，根據北極星光伏網數據，2021 年國內分布式光伏 EPC 項目中標均價在 4 元/w 左右，成本逐年壓縮。表表 4 4：薄膜電池與晶硅電池轉換效率對比：薄膜電池與晶硅電池轉換效率對比 碲化鎘碲化鎘 銅銦鎵硒銅銦鎵硒 晶

55、硅晶硅 理論轉換效率 32.8%33.6%29.4%實驗室最高轉換效率 22.1%23.4%26.3%量產組件轉換效率 15-18%15-17%23.0%左右 資料來源：NREL，中國光伏產業發展路線圖等，光大證券研究所整理 瓶頸之三：瓶頸之三：尚未出現穩定的應用場景，以吸引資源快速投入尚未出現穩定的應用場景，以吸引資源快速投入 在晶硅電池的競爭高壓下，薄膜電池缺乏穩定的應用場景，發展空間被大幅限制。而產業化發展的關鍵在于實現技術生產應用盈利技術的正循環。因此薄膜電池產業進步需要有穩定的盈利方向，在更為明確的發展前景下，吸引資源的持續投入，不斷為產業賦能。圖圖 3030：薄膜電池產業正循環：薄

56、膜電池產業正循環 資料來源：光大證券研究所繪制 3.33.3、國內企業國內企業正在用實際行動不斷推動產業進步正在用實際行動不斷推動產業進步 國內薄膜電池領軍企業包括：凱盛科技集團（碲化鎘+銅銦鎵硒）、龍焱能源（碲化鎘）和中山瑞科（碲化鎘）。凱盛科技集團選擇碲化鎘和銅銦鎵硒電池兩條路徑并舉。公司旗下成都中建材光電材料有限公司致力于碲化鎘薄膜電池領域拓展，2018 年 4 月投產世界第一條大面積碲化鎘發電玻璃生產線投產，實現當年投產當年盈利，目前實驗室轉換效率突破 20.24%，生產線轉換效率達到 15.8%，居國內領先水平。公司旗下凱盛光伏材料有限公司在安徽省蚌埠市擁有首個銅銦鎵硒光伏產業基地，

57、年產能300MW。2021 年，經美國國家可再生能源實驗室(NREL)測試證實，公司下屬Avancis 公司生產的 30 厘米30 厘米銅銦鎵硒太陽能電池組件的光電轉換效率達到 19.64%，再次打破了銅銦鎵硒太陽能電池組件光電轉換效率的世界紀錄。中國建材近年來已規劃建設多條薄膜電池產能，先發優勢下，隨市場放量有望充分受益。龍焱能源于 2008 年由國際光伏專家吳選之教授等人創建，一直致力于在中國實現高效碲化鎘薄膜太陽電池技術的產業化，成功打破國外技術壟斷。2011 年 10月，龍焱能源建成國內第一條具有完全獨立自主知識產權和規模量產能力的全自動化碲化鎘電池生產線，搭建起了中國第一條全自動化、

58、全國產化、年設計產能達 40MW 的碲化鎘薄膜太陽能電池組件生產線。實現了碲化鎘薄膜光伏電池產業化技術的全國產化。公司在 2020 年獲得中國光伏行業首個綠色建材認證，標準 0.72 組件的穩定后輸出功率達到 107.8W，全面積光電轉化效率 15.0%，實驗室小面積電池的轉化效率已經達到 20.3%。2021 年，穩定后輸出功率達到116.269W，全面積光電轉化效率再度提升至 16.1%。中山瑞科成立于 2015 年 8 月，由明陽智能投資控股，是世界先進、中國領先的碲化鎘薄膜太陽能電池制造商。公司于 2018 年年初建成年產 100MW 碲化鎘薄膜組件生產線，設備研發團隊研制出擁有自主知

59、識產權的核心真空鍍膜設備，其中 GVD 設備為國內首創，填補我國在該領域的空白。經過美國實驗室（斯坦福大學創業團隊）多年的研發、測試和實驗，公司碲化鎘薄膜電池組件小面積轉化效率已達 19%以上。2021 年，公司碲化鎘薄膜光伏組件單塊功率突破 120W，組件轉換效率達到 16.7%，是目前國內最高水平。4 4、不以短擊長，而以長擊短：有望借不以短擊長，而以長擊短：有望借 BIPVBIPV東風逐步放量東風逐步放量 當前我國薄膜電池產業化發展仍處于起步階段，在目前主流的應用場景下與晶硅電池相比，尚不具備競爭優勢。但是憑借其自身獨有的優勢，或可實現在某些特定場景下的突圍，進而在整個市場占據一席之地，

60、推動產業不斷向前?，F階段，我們認為 BIPV 將會為薄膜電池提供良好的發展契機。4.14.1、建筑行業作為“高耗能”、“高排放”行業，成為建筑行業作為“高耗能”、“高排放”行業，成為碳減排重點碳減排重點 據中國建筑節能協會發布的中國建筑能耗研究報告（2021）數據，2019 年全國建筑領域全生命周期碳排放總量為 49.97 億噸 CO2，占全國碳排放總量比重為 50.6%。其中，建材生產階段碳排放 27.7 億噸 CO2，占全國碳排放總量的比重為 28.0%；建筑施工階段碳排放 1.0 億噸 CO2，占全國碳排放總量的比重為1.0%；建筑運行階段碳排放 21.3 億噸 CO2，占全國碳排放總量

61、的比重為 21.6%。圖圖 3131：20192019 年我國建筑全過程碳排放占比年我國建筑全過程碳排放占比 圖圖 3232：20192019 年我國建筑全過程碳排放細分年我國建筑全過程碳排放細分（單位：億噸（單位：億噸 COCO2 2）資料來源：中國建筑節能協會中國建筑能耗研究報告（2021），光大證券研究所 資料來源：中國建筑節能協會中國建筑能耗研究報告（2021），光大證券研究所 光伏發電是建筑運行階段實現節能減碳的有效方式之一。光伏發電是建筑運行階段實現節能減碳的有效方式之一。根據中國建筑能耗研究報告（2020）數據，在全國建筑能耗和碳排放結構中，能耗總量中有 49%來自于電力，碳排放

62、總量中公共建筑占比 38%。若建筑物通過使用光伏組件吸收太陽能來進行自身供電，可以大幅減少傳統能源的使用，則自身的能耗與碳排放量均能大幅減少。資料來源：中國建筑節能協會中國建筑能耗研究報告（2020），光大證券研究所 圖圖 3333：全國建筑碳排放結構：全國建筑碳排放結構 4.24.2、分布式光伏系統（分布式光伏系統（BAPV+BIPVBAPV+BIPV），是建筑光伏的），是建筑光伏的主要結合形式主要結合形式 當前能實現建筑與光伏有機結合的主流路徑，即分布式光伏系統。光伏發電系統分為集中式和分布式：集中式光伏充分利用荒漠地區豐富和相對穩定的太陽能資源構建大型光伏電站，接入高壓輸電系統供給遠距離

63、負荷；分布式光伏主要依托于建筑物表面，就近解決用戶的用電問題，通過并網實現供電差額的補償與外送。根據國家能源局數據，2021 年，分布式光伏新增裝機規模占比達到 55%。在分布式光伏中，BAPV（建筑附著光伏）和 BIPV（光伏建筑一體化）是建筑與光伏結合的兩種主要方式。其中 BAPV 是將光伏組件通過夾具和檁條安裝在金屬屋面或墻面上，再連接發電裝置從而利用建筑閑置空間發電以提高發電效率。該系統不影響原有建筑物的功能，是目前建筑光伏的主要結合形式，在我國的發展處于相對成熟階段。而 BIPV 則是將光伏組件集成到建筑屋頂或墻面自身，成為建筑的組成部分，同時具備發電和建材的雙重功能，實現光伏建筑一

64、體化。該系統更注重光伏與建筑的融合，更具美觀性，但同時技術難度也更大。我們需要強調的是，目前主流的光伏屋頂路徑更多介于我們需要強調的是，目前主流的光伏屋頂路徑更多介于 BIPVBIPV 與與 BAPVBAPV 之間，即之間，即光伏發電模組并非建筑材料（或者能夠承擔建筑材料功能），更多是光伏材料與光伏發電模組并非建筑材料（或者能夠承擔建筑材料功能），更多是光伏材料與建筑材料組合形成模塊，即光伏材料負責發電，而建筑材料負責載荷，但這并不建筑材料組合形成模塊，即光伏材料負責發電，而建筑材料負責載荷，但這并不是是 BIPVBIPV 的最終形態。的最終形態。圖圖 3434：光伏發電系統結構圖：光伏發電系

65、統結構圖資料來源：光大證券研究所整理并繪制 4.34.3、建筑物立面或將成為薄膜電池的主要應用場景建筑物立面或將成為薄膜電池的主要應用場景 晶硅電池在我國發展較早，技術發展成熟，光電轉化率高且經濟性明顯，已占據當前光伏市場的絕大部分份額。當前，我國薄膜電池產業化發展仍處于起步階段，在主流場景下與晶硅電池相比有劣勢。隨著 BIPV 的推進，薄膜電池有望占據一席之地；主要是在該場景下，業主或設計師對材料的“建筑產品”屬性要求高于“發電”屬性，而薄膜發電憑借其與建筑材料更好地結合，以及不錯的發電效率和耐久性等，有望在市場占據一席之地，并以此實現材料技術及應用的不斷迭代。建筑物與光伏發電系統結合的空間

66、主要集中在屋頂和立面兩個方向：建筑物與光伏發電系統結合的空間主要集中在屋頂和立面兩個方向：屋頂場景：晶硅太陽能電池板占據絕對優勢。1、經濟性：晶硅產品技術發展成熟，產品性能穩定，實際應用中成本低、效率高；2、屋頂場景對透光性（美觀度）要求低，晶硅電池完全可滿足需求。立面場景：薄膜太陽能電池則具有得天獨厚的優勢。1、弱光性好，因此對入射光角度適應性強，而太陽光照射到立面具有一定傾角；2、溫度系數較小，高溫下功率損失小，而立面通風條件差經常導致組件工作環境溫度較高；3、熱斑效應小，在被遮擋導致局部組件溫度過高時，可有效降低功率損失（建筑立面更易被周圍環境遮擋）；4、從美學角度考量，薄膜太陽能電池可

67、根據需要制作成不同的透光率，并通過改變顏色和形狀，滿足業主對于建筑物美觀和異形的要求。近年來薄膜電池在國內的應用越來越多，如機場、運動場館、廠房、辦公大樓等場景下，均可見碲化鎘、銅銦鎵硒電池的身影。誠然當前應用于屋頂的光伏-建材模塊是現階段的主流途徑和經濟性最優解，但從城市空間而言，高層建筑立面面積邏輯上大于屋頂面積，意味著如果國家推動超低能耗建筑等路徑，建筑立面發電也將是大勢所趨和有效補充。而且我們認為薄膜電池是較薄膜電池是較為典型的為典型的BIPVBIPV 最終形態之一，且對于建筑立面發電是較好的選擇，最終形態之一，且對于建筑立面發電是較好的選擇，其和晶硅電池并非絕對替代關系，而是協力將建

68、筑物節能降碳做到最大化。其和晶硅電池并非絕對替代關系，而是協力將建筑物節能降碳做到最大化。圖圖 3535：蚌埠市體育中心（圓形屋頂為銅銦鎵硒電池組件）：蚌埠市體育中心（圓形屋頂為銅銦鎵硒電池組件）圖圖 3636：潼湖科技小鎮（：潼湖科技小鎮（外立面外立面采用銅銦鎵硒電池組件）采用銅銦鎵硒電池組件）資料來源：中建材官網，光大證券研究所 資料來源：國家能源集團官網，光大證券研究所 圖圖 3737：成都雙流機成都雙流機場航站樓（場航站樓（L1L1 通道采用碲化鎘電池組件）通道采用碲化鎘電池組件）圖圖 3838：中建材麗江水泥廠（外立面選用碲化鎘薄膜電池）中建材麗江水泥廠（外立面選用碲化鎘薄膜電池）資

69、料來源：中建材官網，光大證券研究所 資料來源：成都中建材光電，光大證券研究所 圖圖 3939：世園會中國館（屋頂運用：世園會中國館（屋頂運用碲化鎘薄膜碲化鎘薄膜電池）電池）圖圖 4040：大同未來能源館（大同未來能源館（外立面采用仿鋁材型碲化鎘薄膜組件外立面采用仿鋁材型碲化鎘薄膜組件）資料來源：龍焱能源科技有限公司官網，光大證券研究所 資料來源：龍焱能源科技有限公司官網，光大證券研究所 4.44.4、碲化鎘薄膜電池碲化鎘薄膜電池投資回收周期測算投資回收周期測算 我們以國際當前最先進的 First Solar Series 6 組件為例，去探究碲化鎘薄膜電池在建筑立面商業化應用的投資回收周期。注

70、：本次測算以玻璃幕墻應用場景，業主投資建設，發電收益自用。不考慮組件功率衰減以及期間維護費用等，僅按照最終發電價值計算需要收回初始投資成本的時間。根據 First Solar 披露，其 Series 6 在東南亞售價為 0.28 美元/W，按照美元兌人民幣匯率 6.74 計算（截至 2022.7.28），則對應人民幣價格為 1.89 元/W。根據中國光伏產業發展路線圖（2021 年版），我國工商業分布式光伏系統的初始全投資主要由組件、逆變器、支架、電纜、建安費用、屋頂租賃、屋頂加固、電網接入以及一次設備（箱變、開關箱以及預制艙）、二次設備等部分構成，綜合成本為 3.74 元/W。根據圖 42

71、各部件投資占比，大致推斷如下：光伏組件成本約為 1.8 元/W，支架、建安費用、屋頂租賃、屋頂加固費用約為 0.9 元/W，其他費用合計 1.04 元/W 左右。綜合來看，不考慮屋頂租賃、屋頂加固費用，以及支架、建安費用（幕墻安裝本身即需要該項費用，并非薄膜電池增量費用），僅考慮其他費用和組件成本，則薄膜光伏組件投資成本為 2.93 元/W（組件價格 1.89 元/W+分布式光伏系統投資其他費用 1.04 元/W）。Series 6 組件面積為 2.47 平米，在標稱測試條件（光強為 1000W/平米，電池溫度為 25）下的標稱功率（即設備的額定功率）為430W，則 1 平米投資成本 510

72、元。而實際上，碲化鎘薄膜電池組件的安裝還可節省傳統幕墻玻璃成本，2021 年上海耀皮玻璃的建筑加工玻璃平均售價約為 223 元/平米。因此僅考慮增量成本，則碲化鎘薄膜電池光伏系統實際初始投資成本為 287 元/平米。圖圖 4141：20212021-20302030 年，我國工商業分布式光伏系統初始全投資變化趨勢年，我國工商業分布式光伏系統初始全投資變化趨勢（元（元/瓦）瓦）資料來源：中國光伏產業發展路線圖 2021 版（中國光伏行業協會），光大證券研究所 根據蚌埠市城鄉與住房建設局薄膜太陽能發電系統與建筑一體化規程，晶硅電池的發電系統綜合效率系數1在最佳傾角安裝時可取值 0.750.85。而

73、薄膜電池具有年衰減低、抗遮擋性能強、弱光發電性能突出、對安裝傾角要求較低等適用于建筑光伏一體化應用的特點，因此在綜合效率系數按照上限選用，即 0.85。薄膜電池組件安裝在建筑立面，考慮到照射傾角、外物遮擋等情況，實際發電功率應打折扣。目前朝南幕墻安裝的晶硅組件效率為最佳傾角狀況下的 59%，我們認為同樣適用于薄膜電池，則 1 平米實際發電效率為430/2.47*0.85*59%=87W，則發一度電為 11.5 小時。圖圖 4242：不同傾角下，晶硅電池發電效率：不同傾角下，晶硅電池發電效率 資料來源：光伏發電網，光大證券研究所 根據 2013 年國家發改委發布的關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業

74、健康發展的通知，將全國分為三類太陽能資源區，I 類資源區：年等效利用小時數大于1600 小時；II 類資源區：年等效利用小時數在 1400-1600 小時；III 類資源區：年等效利用小時數在 1200-1400 小時。我們保守用 1200 小時計算，全年每平米 1綜合效率系數包括：光伏組件類型修正系數、光伏陣列的傾角、方位角修正系數、光伏發電系統可用率、光照利用率、逆變器效率、集電線路損耗、升壓變壓器損耗、光伏組件表面污染修正系統、光伏組件轉換效率修正系數等。碲化鎘薄膜電池可發 104 度電。根據 2018 年度全國電力價格情況監管通報，我國一般工商業及其他用電平均電價為 0.73 元/千瓦

75、時，一年則創造 76 元的發電價值，計算回收期約為計算回收期約為 3 3.8.8 年。年?；厥掌谳^短的核心原因，是我們用傳統玻璃幕墻建造成本進行了抵消（回收期較短的核心原因，是我們用傳統玻璃幕墻建造成本進行了抵消（因為不安因為不安裝薄膜電池光伏系統仍需要安裝玻璃幕墻），因此增量成本并不高。當然以上測裝薄膜電池光伏系統仍需要安裝玻璃幕墻），因此增量成本并不高。當然以上測算均為最樂觀情況下的假設，實際上國內廠家薄膜電池組件的發電效率偏低、成算均為最樂觀情況下的假設，實際上國內廠家薄膜電池組件的發電效率偏低、成本偏高，且并未考慮組件衰減以及運維費用，同時安裝薄膜電池較普通玻璃幕墻本偏高，且并未考慮組

76、件衰減以及運維費用，同時安裝薄膜電池較普通玻璃幕墻費用也應更高。費用也應更高。4.54.5、我國薄膜電池市場空間測算我國薄膜電池市場空間測算 雖雖然我國建筑外立面可應用空間較大，但根據薄膜電池目前展現出來優勢場景，然我國建筑外立面可應用空間較大，但根據薄膜電池目前展現出來優勢場景，我們認為薄膜電池未來的“主戰場”將主要在公共設施和商業建筑領域。我們認為薄膜電池未來的“主戰場”將主要在公共設施和商業建筑領域。此類建筑對于采光和美觀度要求更高，且改造資金和動力較為充足。尤其對于高層建筑，其屋面可用空間相對較小、結構復雜，則對于外立面光伏發電的依賴度更高。此外，目前雖已有工業廠房使用薄膜電池的實例，

77、但主要還是集中在中國建材（凱盛科技集團為其子公司）體系內部推廣。從完全市場化角度而言，工業廠房屋頂面積與實際建筑面積匹配較高，空間資源較為充足，且薄膜電池的非發電屬性吸引力在此場景較難發揮，推廣難度較大。因此，我們在測算國內薄膜電池市場空間之時，僅考慮薄膜電池在公共設施與商業建筑場景的應用。根據歷年城鄉統計年鑒，我國 2006 年-2020 年，房屋竣工面積合計為 509 億平米。1985-2005 年部分數據缺失，根據現有數據的年均值為 3.8 億平米，則大致可測得期間合計約有 80 億平米，則 1985-2020 年我國房屋竣工面積合計為 589億平米，其中 2011-2020 為 396

78、 億平米，占比 67%。已知，2011-2020 年，我國商業建筑（商業及服務+辦公）總竣工面積為 45 億平米，公共設施建筑（科研、教育、醫療、文化、體育、娛樂等）總竣工面積為 20 億平米；則按照 67%的占比，推測 1985-2020 年商業建筑和公共設施建筑合計竣工面積分別為 67 億和 30 億平米。2020 年當年我國商業建筑竣工面積為 3.8 億平米，公共設施建筑竣工面積為 2.0 億平米。假設 2021 至 2030 年，年均竣工面積取 2020 年數值，則至 2030 年二者保有建筑面積總量將分別達到 105 億和 50 億平米。圖圖 4343：我國公共設施與商業建筑竣工面積

79、（億平米）：我國公共設施與商業建筑竣工面積（億平米）資料來源：wind，光大證券研究所 注：商業及服務房屋、辦公用房屋對應商業建筑、其余對應公共設施建筑 外墻面積通常占建筑面積的 65%左右，則至 2030 年商業建筑外墻總面積約為68.3 億平米；公共設施建筑外墻總面積約為 32.5 億平米。2021 年 6 月 20 日，國家能源局下發關于報送整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點方案的通知，要求：市鎮機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不得低于 50%；學校、村舍、醫院以及村委等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不得低于 40%；工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電不得低于 30%。我們認

80、為屋頂安裝光伏邏輯順暢、接受度更高，相對來說立面光伏推進難度或更大，則假設未來公共建筑立面的光伏安裝面積比例為 20%，商業建筑立面的光伏安裝面積比例為 15%。由于光照原因，南立面的發電效率更高，雖然觀察當前已建成項目，部分在東、西、南面均有安裝，但保守測算，我們只考慮南立面安裝，則可利用比例為 25%。不過建筑立面并非通體光伏組件，假設可安裝組件空間比為 60%，則光伏組件鋪設面積約占整體外墻面積的 15%。則商業建筑和公共設施建筑可鋪設薄膜電池組件面積為 1.5 億平米和 1.0 億平米。以龍焱科技中國建研院光電示范建筑為例，其建筑面積 3000 余平方米。通過對這座既有建筑改造，安裝光

81、伏系統 1500 平米，裝機容量 235 千瓦，則單位面積裝機量為 157W/平米。我們假設平均裝機量為 150w/平米，則至 2030 年全國薄膜電池累計裝機空間約 38GW，以 Series 6 售價 1.89 元/W 計算，市場空間約718 億元。表表 5 5：20302030 年，我國薄膜電池裝機市場空間年，我國薄膜電池裝機市場空間 保有建筑面積保有建筑面積 （億平米）（億平米）外墻面積外墻面積 （億平米）（億平米）滲透率滲透率 光伏組件鋪設面光伏組件鋪設面積（億平米）積（億平米）累計裝機量（累計裝機量（GWGW）商業建筑 105 68.25 15%1.54 23.03 公共設施建筑

82、50 32.5 20%0.98 14.63 合計 155 100.75 2.51 37.66 資料來源：住建部，光大證券研究所測算 上述測算僅考慮國內商業與公共設施建筑外立面帶來市場空間。隨著薄膜電池的持續降本增效，憑借其自身獨有優勢，有望持續向更多場景拓展，包括工業廠房、戶外車棚，甚至是傳統地面電站和屋頂分布式光伏領域等。4.64.6、產業鏈合作正在加強，以期實現雙贏產業鏈合作正在加強，以期實現雙贏 在建筑立面應用場景，BIPV 產業鏈上游主要為薄膜電池生產企業，如：美國的First Solar，國內的中國建材集團、龍焱能源、中山瑞科、漢能集團等；中游主要為建筑施工企業等系統集成商，如：江河

83、集團、中國建筑興業、亞廈股份等；下游則是建筑物業主單位以及電站投資運行商。相對傳統的幕墻施工，BIPV 具有更強大的定制化屬性，因此對設計和施工精度要求更高，包括走線方式、內部串/并聯設計等。因此對于施工單位的選擇非常 重要，需要有相關資質和過硬的施工能力。此外，當前 BIPV 建設標準編制相對滯后，對工程指導作用有限，且使工程有無法通過驗收的風險。圖圖 4444：薄膜電池產業鏈情況：薄膜電池產業鏈情況 資料來源：光大證券研究所繪制 面對 BIPV 蘊含的重大機遇，薄膜電池制造商與建筑施工企業也在逐漸加強合作，在推進產業進步的同時，實現渠道和資源共享帶來的雙贏。國內薄膜電池制造商優勢在于市場參

84、與者較少，其在技術研發與產品制造方面具有一定稀缺性。而優秀的建筑施工企業可提供的價值在于，具備更強的施工能力以滿足 BIPV 的設計和施工要求，同時業主單位資源和項目管理經驗豐富。表表 6 6：薄膜電池制造商與建筑企業合作案例薄膜電池制造商與建筑企業合作案例 薄膜電池制薄膜電池制造商造商 建筑施工企業建筑施工企業 內容內容 時間時間 龍焱科技 中國建筑興業 簽署戰略合作協議。將中國建筑興業在建筑幕墻、企業客戶資源、項目管理等方面的領先經驗，以及龍焱能源在技術研發、生產制造、電站建設運營等方面的技術優勢相結合。攜手推進技術研發、產品開發、市場拓展、方案設計和項目建設 2021.9.7 龍焱科技 亞廈股份 簽署戰略合作協議。將分別發揮各自在建筑施工、光伏發電領域的優勢，在技術研發、產品開發、市場拓展、方案設計、項目建設等方面進行全方位交流與合作。開發適合市場需求的新產品。共同成立“亞廈-龍焱建筑光伏一體化聯合實驗室，對建筑資源進行整合，合作成果分享。2022.3.21 中山瑞科 中裝建設 建立長期穩定的戰略合作伙伴關系，整合雙方優勢資源，推動光電建筑幕墻及分布式光伏發電項目的實施落地，拓展光伏幕墻及國內屋面光伏發電項目業務。2021.12.1 資料來源：各公司公告，光大證券研究所整理