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钙钛矿光伏电池:革新性潜力大 产业化进行时

国海证券股份有限公司 2023-09-03

1、钙钛矿电池是发展迅速的第三代太阳能电池,革新材料体系带来优异性能特点。钙钛矿是一类离子化合物晶体,作为太能电池的半导体吸光材料具有带隙范围宽且连续可调、吸光能力强等优异特性,因此在电池理论转换效率和发电能力方面皆高于主流晶硅材料电池,钙钛矿电池的材料体系十分丰富,也可以用作叠层电池以更大程度的利用太阳光谱能量,达到40%以上的转换效率。

2、钙钛矿电池在效率、材料、制造端的先天优势带来很高的产业化潜力, 但稳定性和大面积制作方面的核心挑战待解决。钙钛矿电池具有很高的产业化潜力,一方面高电池转换效率和高发电量增益是推动光伏发电系统的度电成本LCOE降低的核心因素,另一方面钙钛矿电池在生产端原材料十分易得,获取成本低廉,同时其制造环节少、工艺简短、能耗低,因此未来在综合成本经济性上有望超越晶硅电池。当前钙钛矿电池的使用寿命还受限于稳定性,大面积制造后也存在远低于理想效率的问题,不过目前有诸多手段正处于研究进程中,有望解决这两大问题。此外,BIPV等新兴运用场景也有利于发挥钙钛矿电池外观丰富的优势并规避稳定性等问题,有望成为其产业化的桥梁。

3、钙钛矿电池的规模化量产制造已形成一定方案,但核心环节仍有多种技术路线竞争中持续发展。单结钙钛矿电池与组件的制造呈现“一体化”特点,在核心的前道电池制造工序中,膜层制作质量是电池性能的关键,大致可分为以夹缝涂布为代表的“湿法”和以蒸镀、PVD、RPD为代表的“干法”,适用于不同的功能层制作和所用材料,总体各有优劣且不断发展成熟,激光刻线则是比较固定的工艺。此外,“两端”叠层电池两个子电池上下为一体,“四端”叠层电池两个子电池分别制作独立运行,两者的制作方法和难点也有所不同。

4、当前钙钛矿电池行业已经涌现出一批优秀的新兴企业,传统晶硅电池企业也在着力进行技术布局。国内协鑫光电、纤纳光电、极电光能等新兴钙钛矿电池企业近年来发展迅速,凭借良好的研发团队实力在电池转化效率方面屡创世界纪录,多种类型的产品已经在量产过程中,也已经有商业化的应用出现。在资本加持下,业内已有数条百兆瓦级钙钛矿电池产线建立,随技术持续进步和验证,GW级产线也有望在接下来几年时间里放量。隆基、晶科、通威等传统晶硅电池企业也在积极布局钙钛矿技术,以叠层电池为主要方向,为下一次产品的重大迭代升级做准备。

5、设备、材料端已有诸多国内企业布局,把握“从0到1”过程中的先发红利。对于镀膜、涂布、激光等核心环节,已有不少国内领先企业能提供性能优良的主要设备,在一些领域打破国外企业垄断,同时在镀膜玻璃、靶材等核心材料也有国内企业实现了良好布局,在钙钛矿技术从实验室走向产业化过程中有望凭借先发优势率先受益。

6、风险提示:技术进展不及预期、光伏行业需求波动、海外政策影响、其他能源竞争力加强、宏观经济下行影响行业整体发展、数据测算和预测假设存在主观性。

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