目前的研究主要致力于提升钙钛矿的稳定性,近年来,钙钛矿电池稳定性已有很大提升。纤纳光电科技 CEO 姚冀众博士表示,若钙钛矿太阳能组件能够保持 30 年的稳定性,即使转换效率和 PERC 组件相当,大规模应用后,也能将太阳能度电成本( LCOE )降低至 0.2 元。

二、大面积制备工艺不成熟

目前钙钛矿大面积模块的效率仍远低于小面积,是制约产业化的另一难题。在实验室制备一小块高效率的钙钛矿电池相对容易,但要实现对晶硅电池的替代就必须要解决工业化生产的大面积制备与低成本,目前看大面积钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与晶硅电池差距仍然较大。

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钙钛矿投资机会梳理:

整体来看,钙钛矿产业的规模还比较小,头部企业产能也还处于中试阶段,产品在终端的验证数据可以说非常少,所以,大部分终端用户对该技术还处于观望状态。但作为目前最有可能取代晶硅电池成为下一代光伏电池的钙钛矿,其前景是值得期待的,其发展阶段可以类比 2017-2019 年的 HJT 电池,目前可以重点关注头部企业在大面积制备和稳定性上的进展以及设备、材料类企业的投资机会:

一、 头部钙钛矿企业

1、 纤纳光电(连续 7 次刷新世界纪录,中国长江三峡集团曾领投)

纤纳光电成立于 2015 年,是全球知名的钙钛矿光伏技术领军企业,总部设在杭州,是国内第一批从事钙钛矿商业化研究的机构,也是全球首家实现百兆瓦级钙钛矿组件制造和商业应用的公司。

其中,涂布设备难度更大。因为钙钛矿是把卤化物溶液涂在玻璃或者是硅片上,溶液结晶,形成光伏的吸光材料;目前没有任何的生产活动,需要这样的结晶工艺。 PVD 设备价值量最高,占比 50% 左右( 2-3 亿元 /GW )不仅应用在钙钛矿电池,晶硅电池的生产也需要,其他的行业生产也有可能会用到 PVD 技术。激光设备需求也较为明确。

当前钙钛矿制备设备工艺尚处于验证阶段;从产业角度来看,钙钛矿电池设备厂商大多采用和电池厂合作的模式。比如晟成光伏( 京山轻机 全资子公司)与协鑫光电在钙钛矿叠层电池工艺和设备进行合作,由晟成光伏提供工艺和封装设备; 杰普特 为大正微纳定制柔性钙钛矿模切设备已经通过验收并进行生产。

1、 德沪涂布

德沪涂膜是上海市嘉定区引进的高科技项目, 是目前中国唯一可以参与世界竞争的电子级涂膜设备公司 ,对标世界前五德日韩狭缝涂布设备公司。公司聚焦太阳能电池、平板显示、电子信息、集成电路先进封装、氢电池等行业,提供研发、中试到量产的系列精密溶液成膜设备、系统和全解决方案。

狭缝涂布技术能在玻璃、不锈钢片、塑料等基体上沉积各种液体化合物,通过精确控制液体流量和移动的相对速度,来制备所需技术指标的薄膜。公司获得 2019 年国家科技部重大科技专项,主持开发钙钛矿量产核心涂膜设备。在钙钛矿太阳能电池领域,公司的核心涂膜设备全球市占率最大。

2、 京山轻机

苏州晟成光伏设备有限公司成立于 2010 年,是京山轻机的全资子公司,坐落于苏州高新区,现有员工 1000 多人,其中技术研发人员超过 300 人。主要从事光伏行业智能化装备的研发、制造、销售及服务,目前产品已远销美、德、法等全球 20 多个国家和地区。目前公司钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产,并成功应用于多个客户端。

TCO 玻璃按照导电氧化物的不同主要分为 ITO FTO AZO 三种。

ITO 玻璃是掺杂锡的氧化铟( In2O3:Sn )导电玻璃,技术发展非常成熟。初期曾应用于光伏电池的前电极,但随着光吸收性能要求的提高,现已不再是光伏电池主流的电极玻璃,而主要运用在显示屏、触控面板领域。

FTO 是掺杂氟的氧化锡( SnO2:F )导电玻璃,发展较为成熟,主要通过化学气相沉积法生产,是当下薄膜电池主流的电极材料,尽管导电性略差于 ITO 玻璃,但具有成本低、激光刻蚀容易、光学性能适宜等优点。

AZO 是掺杂铝的氧化锌( ZnO:Al )导电玻璃,与 ITO 玻璃相比, AZO 玻璃光电性能接近,且原材料易得,生产成本较低,在等离子体中性能更为稳定,与 FTO 玻璃相比, AZO 玻璃的导电性、光透过率更优,日后有替代 ITO FTO 的可能,但 AZO 玻璃也存在膜层偏软、耐潮性差等缺点,现阶段市场空间仍较小。

其中确定性最高的公司为 金晶科技 ,是目前国内少数能够量产 TCO 玻璃的企业。 2021 年,金晶科技完成了超白 TCO 镀膜玻璃基片的研发,后又在此基础上推出 3.2mm 2.65mm 型号产品。

金晶科技与纤纳光电也进行了战略合作:根据纤纳光电未来的钙钛矿扩产规划,投资建设相应的 TCO 玻璃产线,以满足纤纳光电生产需求。纤纳光电未来若每增加 1GW 的钙钛矿电池产能规划,在双方就阶段性采购数量达成共识的情况下,金晶科技需配套不低于 500 万平米 / TCO 玻璃产能。同时,在金晶科技作为主要供应期间,纤纳光电享受金晶科技战略合作伙伴专享的优惠价格。

不过中长期来看,由于 TCO 玻璃原片—超白 浮法玻璃 产能已严禁新增,因此没有原片产能储备的企业较难参与 TCO 玻璃市场,但目前具备超白浮法玻璃原片产能的企业也有进入该行业的可能,如南玻、旗滨、信义等,后续还需关注该环节的竞争格局衍化情况。