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2022年鈣鈦礦光伏設(shè)備行業(yè)研究報告(附下載)

作者:本站編輯      2022-12-31 18:01:18     41
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導(dǎo)語

2022 上半年以來般堆,國內(nèi)頻出鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)的積極信號辩棒,寧德丘隙、騰訊等汽車及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的頭部機構(gòu)入股鈣鈦礦項目,鈣鈦礦-晶硅疊層效率也突破了 31%,證實其疊層效率遠超晶硅電池的優(yōu)勢。

報告下載鏈接:2022鈣鈦礦光伏設(shè)備行業(yè)研究報告

來源:中銀證券 作者:陶波俯态、葉善庭

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鈣鈦礦:吸引力?提效空間較高盘另,應(yīng)用場景豐富惋探,成長初期

鈣鈦礦行業(yè)處于 0->1 的成長初期:2022 上半年以來秃停,國內(nèi)頻出鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)的積極信號,寧德抗海、騰訊等汽車及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的頭部機構(gòu)入股鈣鈦礦項目丹伙,鈣鈦礦-晶硅疊層效率也突破了 31%,證實其疊層效率遠超晶硅電池的優(yōu)勢葫羡。在 TOPCon恼五、HJT、XBC 等電池技術(shù)爭相擴大產(chǎn)能的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下哭懈,多個鈣鈦礦的大尺寸中試線項目落地唤冈,見證其從 2009 年提出概念,到 13 年后廠商躍躍欲試的快速發(fā)展階段银伟,同時 2022/7 纖納光電出貨全球首款鈣鈦礦商用組件,也標(biāo)志著鈣鈦礦組件商業(yè)化探路的開端绘搞。

特點一:轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)先優(yōu)勢獲實驗室證實彤避,鈣鈦礦吸光層為提效的核心

鈣鈦礦型材料特點 1:易于合成,穩(wěn)定的鈣鈦礦相決定電池穩(wěn)定性夯辖。鈣鈦礦型材料為與礦物鈣鈦氧化物 ABX3 化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的離子晶體的統(tǒng)稱琉预,易于實驗室合成,可避免材料的稀缺性漲價蒿褂。據(jù) X 陰離子劃分圆米,ABO3 無機氧化物鈣鈦礦在可見光下的光電效應(yīng)較差;而主流的 ABX3 為鹵化物鈣鈦礦啄栓,其中 A 為有機陽離子(如甲胺娄帖、甲脒等)或無機陽離子(如銫);B 為二價金屬陽離子(如鉛或鍺)卜判;X 為鹵素陰離子仔省。根據(jù)八面體籠的旋轉(zhuǎn)形態(tài),分為立方众攻、四方红集、正交等鈣鈦礦相,而穩(wěn)定的鈣鈦礦相對于電池穩(wěn)定性至關(guān)重要条稍,立方相為理想形態(tài)判懒。同時可改變不同的 A 位陽離子,通過離子半徑算出的容忍因子α悟惰,如 APbI3 鈣鈦礦的α在 0.8-1 時刀雳,形成穩(wěn)定的鈣鈦礦相,提升穩(wěn)定性吁巫、轉(zhuǎn)換效率汰日。

鈣鈦礦型材料的特點 2:光電特性優(yōu)秀鞋族,帶隙可調(diào)決定吸收更寬的光譜。由于鈣鈦礦的成分選擇具有靈活性挂捅,A芹助、B 和 X 位離子可以被多種元素取代,提供了較寬的帶隙可調(diào)性闲先。根據(jù) Schockely-Queisser 極限曲線状土,單結(jié)太陽能電池光吸收材料的最佳帶隙為 1.4 eV。鈣鈦礦作為直接帶隙材料(例如CH3NH3PbI3伺糠,帶隙 1.5 eV)蒙谓,在可見光全波段范圍內(nèi)具備全光譜吸收能力,且Nano Energy 提到鈣鈦礦材料在 300–800 nm 波長范圍的可見光譜上训桶,具有約 1× 105cm?1 量級的高吸收系數(shù)累驮,比傳統(tǒng)單晶硅大一個數(shù)量級,因此 100 納米厚的鈣鈦礦薄膜舵揭,就可以吸收硅薄膜微米厚度才能吸收的光谤专。

鈣鈦礦組件由多個功能層堆疊而成,吸光層是提效的核心午绳。晶硅電池和鈣鈦礦組件的本質(zhì)工作原理都是通過空穴和電子的擴散形成內(nèi)電場置侍,不同點在于:A. 晶硅電池是直接形成 P-N 結(jié):P-N 結(jié)的勢壘電容與 P 型/N 型半導(dǎo)體的摻雜濃度和溫度有關(guān),且勢壘厚度較薄拦焚,容易發(fā)生雪崩擊穿瘫骏,從而承受的反向電壓有限,且感光靈敏度較腥傥恰哭夺;B. 鈣鈦礦組件是 P-i-N 結(jié):P-i-N 結(jié)因為有 i 層-本征半導(dǎo)體(即鈣鈦礦層)的存在,勢壘厚度很大帐捺, 能承受很大的反向電壓框碾,且能吸收大量的光子并轉(zhuǎn)換為載流子。同時赫捕,i 層選用的鈣鈦礦材料充分吸收不同波長的太陽光馋首,對藍/綠光的吸收強于晶硅電池,其高結(jié)晶度極大減小載流子復(fù)合飘拂。

鈣鈦礦單結(jié)組件的研發(fā)效率已接近 26%鳞皂,平均每年至少提升 0.5%,極限為 31%情召。自 2009 年提出技術(shù)至今愧增,鈣鈦礦單結(jié)電池的實驗室效率從 3.8%提升到 25.8%,13 年間平均每年提升 1.69%钥屈,而 2018-2022 年則平均每年提升 0.5%悟民。相比 PERC坝辫、TOPCon、IBC 等技術(shù)在 90 年代已經(jīng)實現(xiàn) 20%以上的實驗室轉(zhuǎn) 換效率射亏,鈣鈦礦發(fā)展速度極快近忙。據(jù)德國 ISHF 實驗室數(shù)據(jù),PERC 電池理想條件下極限效率為 24.5%智润,單面 TOPCon 工藝的理論效率在 24.9%-27%之間及舍,雙面 TOPCon 工藝達 28.7%,HJT 工藝的理論機械轉(zhuǎn)換效率是 27.5%窟绷,晶硅電池理論極限效率為 29.43%锯玛,而作為薄膜電池的鈣鈦礦光伏組件的單結(jié)理論效率為 31%,遠超晶硅電池兼蜈,是未來鈣鈦礦-晶硅疊層電池轉(zhuǎn)換效率達到 50%以上的重要推力攘残。

特點二:一體化工廠降低生產(chǎn)成本,鈣鈦礦材料具備成本優(yōu)勢

相比晶硅電池为狸,鈣鈦礦工序大大縮短肯腕,單 GW 產(chǎn)能投資額更低。根據(jù)協(xié)鑫光電的數(shù)據(jù)坏表,晶硅電池的制備,從硅料到組件至少經(jīng)過 4 道工序拭愁,單位制程需要 3 天以上幢堕,同時還需要大量人力、運輸成本 等侣娄;而鈣鈦礦組件在單一工廠完成生產(chǎn)山乐,原材料經(jīng)過加工后直接成組件,沒有傳統(tǒng)的“電池片”工序苇硫,大大縮短制程耗時插凳,單位制程耗時僅需約 45 分鐘。從單 GW 產(chǎn)能投資額來看境薪,與晶硅電池相比姥胳,硅料+硅片+PERC電池+組件合計需要約 10 億元投資,而目前的鈣鈦礦 10MW 中試線投資額為 0.7-0.8 億元好啸,達到量產(chǎn)成熟度之后贵健,單GW 產(chǎn)能僅需 5 億元投資額,約晶硅電池單 GW 產(chǎn)能投資額的 1/2渊季。

降本途徑分析 2-發(fā)電量:鈣鈦礦組件理論壽命可達 30 年朋蔫,控制衰減率能做到更低的度電成本:據(jù)楊文侃《鈣鈦礦系列光伏組件的度電成本分析》測算,壽命25年的鈣鈦礦組件若線性衰減小于 0.6%却汉,度電成本低于晶硅組件驯妄。

鈣鈦礦溫度系數(shù)絕對值比晶硅低 2 個數(shù)量級荷并,不易受溫度影響:從溫度系數(shù)量化來看,晶硅組件約為-0.3青扔,即溫度每上升 1 度源织,功率會下降 0.3%,例如在實際應(yīng)用場景赎懦,出廠效率 20%雀鹃,當(dāng)溫度升到 75 度,效率大約就只剩16-17%励两。而鈣鈦礦的溫度系數(shù)為-0.001黎茎,非常接近于 0,因此它效 率幾乎不受溫度影響当悔,實際發(fā)電效率顯著高于晶硅傅瞻。

由于電路結(jié)構(gòu)不同,鈣鈦礦組件比晶硅組件受遮擋的負面影響小瓢身,發(fā)電量平均高 5%:晶硅組件一般由 60 或 72 片獨立電池片串聯(lián)形成迟摹,當(dāng)受到局部遮擋或損壞時,會出現(xiàn)熱斑效應(yīng)宝辛。而鈣鈦礦組件屬于薄膜電池跋章,通過工藝在整個面板上實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu),電路之間互相連接枕泽,在受到同樣遮擋時發(fā)電量影響比晶硅小很多往姆,根據(jù)楊文侃《鈣鈦礦系列光伏組件的度電成本分析》測算,遮擋條件下鈣鈦礦組件比晶硅發(fā)電量高 4.05%-6.05%掰站,度電成本降低 0.018-0.034 元/kWh宏湾。

特點三:輕薄且適應(yīng)柔性基底,下游應(yīng)用場景豐富

鈣鈦礦組件適應(yīng)多元化的剛性/柔性基底涧谓。盡管晶硅電池可通過柔性材料封裝制成柔性組件旋稚,但晶硅電池片容易斷裂,對封裝技術(shù)和封裝材料性能要求非常高瑟捺,因此薄膜電池更適合應(yīng)用到柔性組件上奕枝。而由于 CIGS 等薄膜電池的制備溫度較高,平板柔性電池通常使用的 PET 或 PEN 基底承受溫度一般不超 150℃瓶堕,疊加柔性組件的卷對卷印刷工藝與鈣鈦礦制備兼容倍权,因此鈣鈦礦組件更具備柔性應(yīng)用空間。鑒于鈣鈦礦組件更輕薄捞烟、設(shè)計更友好的特點薄声,廠家可按客需定制模塊的形狀、顏色和尺寸题画,并安裝在屋頂默辨、車頂德频、玻璃幕墻等任何空閑區(qū)域,疊加模塊顏色可調(diào)缩幸,完美解決光伏在建材應(yīng)用的美學(xué)問題壹置。鈣鈦礦材料的柔性、輕薄表谊、顏色可調(diào)钞护、高電壓等特性使其具備廣泛應(yīng)用各場景的潛力。

特點四:鈣鈦礦多結(jié)疊層效率可達晶硅電池的 2 倍爆办,疊層技術(shù)取決于界面復(fù)合層

鈣鈦礦-晶硅疊層電池研發(fā)效率已突破 31.3%揩臊。鈣鈦礦帶隙寬度可調(diào),可制備高效疊層電池鬼痹,相比于單個 PN 結(jié)的鈣鈦礦太陽能組件落余,多結(jié)的 PSCs 光譜吸收效果更好、效率更高榕吨,但成本也更高幔私。鈣鈦礦可制備 2 結(jié)、3 結(jié)及以上的疊層電池甲盘,鈣鈦礦 2 結(jié)疊層電池理論轉(zhuǎn)換效率達 35%菠山,而 3 結(jié)疊層效率可達 45%以上,如果摻雜新型材料臣镜,甚至能達 50%蔫卦,約為目前晶硅材料的 2 倍。

2 結(jié)疊層電池有鈣鈦礦-鈣鈦礦滚蚪、鈣鈦礦-晶硅疊層電池兩種。鈣鈦礦-晶硅疊層電池即將鈣鈦礦 組件與硅電池按能隙從大到小的順序從外向里疊合起來读黑,讓短波長的光被最外側(cè)的寬帶隙鈣鈦 礦太陽能組件吸收蛉幸,波長較長的光能夠透射進去讓窄帶隙的硅太陽能電池吸收,可最大限度地 將光能變成電能丛晦,目前獲得了最廣泛的研究奕纫,最新效率已突破 31.3%。

全鈣鈦礦(鈣鈦礦-鈣鈦礦)疊層具備潛力烫沙,一體式疊層為主流結(jié)構(gòu)匹层。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,疊層鈣鈦礦組件分為一體式結(jié)構(gòu)和分離式結(jié)構(gòu)锌蓄,依據(jù)輸出端子數(shù)量的不同升筏,又可分為兩端子和四端子結(jié)構(gòu)。四端子結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)較高的實驗室效率瘸爽,但四端子疊層電池中的光學(xué)耦合疊層需要使用光學(xué)分光鏡您访,成本過于高昂铅忿,而機械堆疊式需要三層透明電極,會降低電池轉(zhuǎn)換效率灵汪。相比之下檀训,一體式鈣鈦礦疊層結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)備和工藝相對成熟姆赔,適合產(chǎn)業(yè)化阅窝。南京大學(xué)譚海仁團隊實現(xiàn)了 小面積全鈣鈦礦疊層電池 28%的實驗室效率,成立仁爍光能并開啟全鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)化豆凛。

面臨挑戰(zhàn):大面積組件的制備難度坞龙、穩(wěn)定性不足、降低材料的毒性

相比晶硅電池亡铺,鈣鈦礦組件缺陷實際影響程度有限叙冕,同時為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界針對缺陷不斷研究改良方法厕猴,已有一定成果:

大面積制備的難度:發(fā)展狹縫涂布等多種制備新工藝鹉某。實驗室制備的高轉(zhuǎn)換效率組件,基本是在 1cm2 的極小面積薄膜上實現(xiàn)盲外,大多使用旋涂法继躁,但該工藝的轉(zhuǎn)速很高,難以沉積大面積棺蛾、連續(xù)的鈣鈦礦薄膜虎炸。取而代之的是狹縫涂布法,還有軟膜覆蓋沉積法(SCD)怜俐、板壓法身堡、氣固反應(yīng)法、刮涂法等能放大尺寸的工藝拍鲤。解決此問題關(guān)鍵點在于工藝改良贴谎。2022 年 4 月,極電光能在 300cm2 的大尺寸鈣鈦礦光伏組件上季稳,創(chuàng)造了該尺寸面積下 18.2%光電轉(zhuǎn)換效率的新世界紀錄擅这。2022 年 7 月,微納科技成為全球首家量產(chǎn) 40*60cm 柔性鈣鈦礦組件廠商景鼠,承諾效率達到 21%仲翎;同時,纖納光電實現(xiàn)出貨 5000 片 1245× 635× 6.4mm 鈣鈦礦組件供省內(nèi)工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站使用铛漓,證實大面積鈣鈦礦組件問題逐漸得到改善溯香。

不穩(wěn)定性:嘗試兼容更多種材料,封裝為核心改良環(huán)節(jié),穩(wěn)定性已逐步增強逐哈。為改善鈣鈦礦組件的不穩(wěn)定性芬迄,業(yè)界聚焦于封裝技術(shù)和材料結(jié)構(gòu)的替換。鈣鈦礦材料對水汽極度敏感蒙玩,易產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的降解瘤贷,因此室溫環(huán)境下組件效率會隨時間增長而衰減。但鈣鈦礦可容忍 1%級別的雜質(zhì)招惜,對缺陷雜質(zhì)容忍度遠高于晶硅,可選用更多類型材料增強穩(wěn)定性抗钻。同時棚泛,2020 年昆山協(xié)鑫光電圍繞封裝進行實驗,發(fā)現(xiàn)封裝不佳的組件很快就衰減褒述,但良好封裝的組件牢米,在雙 85(85℃、85%RH)條件下逃窜,2000 個小時內(nèi)沒有任何衰減郊舅。

含毒性:無鉛化為鈣鈦礦材料研究的重要方向。由于含鉛鈣鈦礦更適合低溫制備止骨,光電效應(yīng)較好席赂,因此鈣鈦礦組件大多含具備毒性的鉛,會對外部環(huán)境造成污染时迫。實際上晶硅組件的焊帶通常含銅箔涂鉛颅停,每一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶硅組件里約含 18 克鉛,而同樣尺寸的鈣鈦礦組件含鉛量不超 2 克掠拳,因此鈣鈦礦組件的含鉛量只有晶硅的 1/10癞揉。同時,鈣鈦礦材料的優(yōu)點之一是可以對材料成分進行設(shè)計溺欧,有利于采用低毒的元素替代鉛喊熟,目前大量研究工作采用來自該族的 Ge、Sn 以及來自周期表中的 Bi 和 Sb 等環(huán)境友好元素來替代鉛胧奔。

鈣鈦礦:技術(shù)突破對國產(chǎn)設(shè)備商的意義?延長產(chǎn)品生命周期

組件結(jié)構(gòu)由多個功能層鋪設(shè)而成预吆,多種制備工藝并存

鈣鈦礦組件主要有 3 類結(jié)構(gòu)框架龙填,反式平面結(jié)構(gòu)適合產(chǎn)業(yè)化。常見的 3 類“三明治”結(jié)構(gòu)為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)(分為正式平面拐叉、反式平面岩遗,區(qū)別:鈣鈦礦底層材料對鈣鈦礦內(nèi)的電子或空穴的提取能力不同,P 型半導(dǎo)體主要傳遞空穴,N 型半導(dǎo)體主要傳遞電子)棠吨。1. 正式(n-i-p)平面結(jié)構(gòu)(效率更高):轉(zhuǎn)換效率比反式結(jié)構(gòu)高桑趴,具有較高的 Voc 和 Jsc 值,但空穴傳輸層在核心的鈣鈦礦層上面逻盅,在選材的溫度耐受性和性能平衡上還不能很好的匹配盔连,且遲滯效應(yīng)比反式結(jié)構(gòu)明顯(遲滯效應(yīng)降低電池測試的準(zhǔn)確性和電池性能);2. 正式(n-i-p)介孔結(jié)構(gòu)(優(yōu)化版本阻羞,使鈣鈦礦層更穩(wěn)定):與正式平面結(jié)構(gòu)類似凰染,介孔層的摻雜能改善鈣鈦礦層和電子傳輸層的接觸,提升電子的提取能力忘拧,但介孔層需要 450° C 高溫?zé)Y(jié)捏诫,不能和柔性襯底結(jié)合,不適宜投入量產(chǎn)溃擒。3. 反式(p-i-n)平面結(jié)構(gòu)(主流結(jié)構(gòu)):比正式結(jié)構(gòu)的工藝更簡便價廉连定、低溫成膜、更適合與傳統(tǒng)光 伏電池結(jié)合疊層器件等叮洋,同時因為反式 (p-i-n) 結(jié)構(gòu)中磁携,空穴層選材的擴散長度/系數(shù)比電子層的短/低,更有利于電荷的平衡抽取纲辽,從而抑制遲滯效應(yīng)颜武。由于適合疊層結(jié)構(gòu)延伸及產(chǎn)業(yè)化、工藝成本低拖吼,為目前的主流結(jié)構(gòu)鳞上。但面臨轉(zhuǎn)換效率較低、電子傳輸層用材昂貴和熱穩(wěn)定性差等限制吊档。

以協(xié)鑫納米的發(fā)明專利《一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法》為例篙议,涉及正式介孔結(jié)構(gòu),使用勻膠機(實驗室級別)怠硼、PVD(磁控濺射鬼贱、蒸鍍),鈣鈦礦層選用涂布機香璃,與反式結(jié)構(gòu)的制備方案類似这难。

鈣鈦礦層:大面積制備難度較高,狹縫涂布工藝為主流

鈣鈦礦層的制備分 4 種反應(yīng)原理和 2 大類工藝葡秒。作為鈣鈦礦組件的核心層躲窜,鈣鈦礦層及上下電荷收集層界面的制備至關(guān)重要,薄膜厚度捺膳、大面積均勻性咧笔、成膜速度控制為重要技術(shù)指標(biāo)。目前鈣鈦礦層的制備從反應(yīng)原理上分為 4 種,即一步溶液法垂票、兩步溶液法李晾、雙源氣相蒸發(fā)法、氣相輔助溶液法育需。

狹縫涂布為鈣鈦礦層的主流大面積制備工藝恕且。從工藝角度劃分,適應(yīng)大面積沉積鈣鈦礦薄膜的有濕法涂布猪晰、印刷等 2 大類工藝粒颂,其中狹縫涂布工藝具備制程可控性較強、材料利用率高等特點状寨,成為目前鈣鈦礦層的主流制備工藝仑萧;而絲網(wǎng)印刷工藝適用于全印刷型鈣鈦礦組件的制備。

第一類-濕法涂布工藝:根據(jù)涂布頭分為狹縫涂布工藝枷遂、刮刀涂布工藝等樱衷。

狹縫涂布(主流選擇):非接觸式涂布技術(shù),在玻璃/金屬/聚合物等基材上將特制油墨沉積形成 超薄均勻涂層酒唉,涂層厚度取決于施加到基材上的油墨量除以涂布面積矩桂,硬件核心在于狹縫涂布頭的耐腐蝕性、狹縫精度及油墨流動控制痪伦。特點是印刷速度快侄榴、成膜均勻、材料利用率高网沾、運行成本低癞蚕、適用油墨的粘度廣等。除了光學(xué)薄膜外辉哥,也用在鋰電池隔膜桦山、液晶面板等精密涂布。

刮刀涂布:與過量的油墨接觸醋旦,通過調(diào)整刮刀與基底的距離來調(diào)整厚度恒水,同時也與油墨的濃度、基底移動速度相關(guān)俗耗。特點是能兼容流動性弱的油墨姑郊,提高濃度、減小干燥負荷缝聋,涂布速度較快裂膛。同時涂布面較平整,不隨原表面的凹凸而起伏轨畏。

第二類-印刷工藝:分為噴墨印刷法毯炊、噴涂法、絲網(wǎng)印刷法瞄隶、凸板印刷法态素、凹版印刷法等。

絲網(wǎng)印刷(全印刷型鈣鈦礦組件的量產(chǎn)工藝):特點是生產(chǎn)成本極低(資本支出和運行成本)第讯、 高吞吐量躲含。同時是制造微米級厚度介孔支架的有效方法,但介孔層結(jié)構(gòu)需要 400 攝氏度高溫制備褒碌,面臨容易破壞鈣鈦礦層的挑戰(zhàn)别肄。據(jù) Swansea 大學(xué)研究發(fā)現(xiàn),可以通過絲網(wǎng)印刷將鈣鈦礦組件印在建筑物鋼頂上交惯,而國內(nèi)的萬度光能將投建全絲網(wǎng)印刷工藝生產(chǎn)的 200MW 介觀鈣鈦礦組件產(chǎn)線次泽。

噴墨印刷:與器件無接觸的印刷技術(shù),和打印機原理類似席爽,打印機頭和油墨相連意荤,壓力脈沖控制油墨的吞吐量。特點是材料利用率較高只锻,能夠精準(zhǔn)靈活控制打印形狀玖像、厚度等,技術(shù)的關(guān)鍵 挑戰(zhàn)在于油墨高吞吐量的時候能否保持印刷的精度齐饮,以及能否找到兼容的動態(tài)粘度捐寥、密度和表面張力的油墨。由于印刷速度受限于噴嘴數(shù)量祖驱,噴墨印刷的速度較其他沉積薄膜工藝慢握恳。

噴涂:同樣為非接觸型印刷技術(shù),通過改變油墨的成分羹膳、濃度睡互、噴嘴角度、移動速度等缰寻,達到控制鈣鈦礦薄膜厚度及高吞吐量操作的目的甩澳。特點是材料損耗較低,能夠高吞吐量處理艰耿,但挑戰(zhàn)在于晶體生長厚度的變化岗师、溶液去濕以及由表面張力驅(qū)動的薄膜覆蓋不均等。

凸版印刷苔盆、凹版印刷:在鈣鈦礦組件研發(fā)中使用較少瘩邀。

狹縫涂布工藝從平板顯示、鋰電池極片領(lǐng)域沿用至鈣鈦礦茵窃,技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗豐富依矿。(1) 平板顯示面板也由不同功能薄膜組成勉徘,其中柔性 OLED 的結(jié)構(gòu)和鈣鈦礦組件最為接近,核心 PI 導(dǎo)電膜使用狹縫涂布工藝制備范蛉,此外液晶面板的光學(xué)膜也使用狹縫涂布工藝制備羊湃,平板顯示面板領(lǐng)域已有大面積使用狹縫涂布工藝的經(jīng)驗;(2) 鋰電池的極片涂布是卷對卷工藝份噪,將漿料快速均勻地涂覆在正負極集流體然走, 因為事關(guān)鋰電池的容量、安全性等戏挡,因此對涂層的膜厚芍瑞、均勻性、尺寸精度等要求均非常嚴格褐墅。因此拆檬,業(yè)界對狹縫涂布工藝在技術(shù)原理的掌握和應(yīng)用經(jīng)驗上已較為成熟,更多在精度妥凳、設(shè)備控制秩仆、漿 料配方上追求精益求精,能夠在鈣鈦礦膜層上沿用猾封。大面積鈣鈦礦層的制備難點在于澄耍,沒能達到實驗室級別的均勻度。實驗室通常采取旋涂法晌缘,利用旋轉(zhuǎn)的離心力將膜厚制備均勻齐莲,形成高效率的小面積鈣鈦礦組件,但旋涂法的漿料使用率較低磷箕,大尺寸的生產(chǎn)成本較高鳖直,且不適宜產(chǎn)業(yè)化。目前換用高精度控制的狹縫涂布工藝侍肯,無法將膜層做到實驗室里的均勻效果姥咖,而且尺寸放大后容易形成凹凸不平的表面、內(nèi)部含氣泡等身犯,因此大面積鈣鈦礦組件的難度更多在于工藝而非設(shè)備碟灾,量產(chǎn)效率與實驗室效果還有較大距離,也是業(yè)界積極突破的方向动娄。

鈣鈦礦企業(yè)主要選擇狹縫涂布工藝路線倾秤。我們對國內(nèi)部分領(lǐng)先鈣鈦礦企業(yè)的公開專利進行統(tǒng)計,在鈣鈦礦層制備工藝的選擇上篓疚,主要是狹縫涂布和蒸鍍 PVD衬朗,而協(xié)鑫光電、纖納光電等在刮涂掂演、噴涂上也有嘗試布局捧贺,此外 CVD角葱、絲網(wǎng)印刷工藝屬于少數(shù)選擇方向。

國產(chǎn) PVD 設(shè)備商率先受益座泳。盡管產(chǎn)業(yè)實驗室斑响、科研院所前期主要使用進口設(shè)備進行研發(fā),而根據(jù)已公開信息钳榨,目前國內(nèi)部分含鈣鈦礦用 PVD 的設(shè)備商已進入出貨驗證或完成驗證階段,如(1)捷佳偉創(chuàng)向某領(lǐng)先鈣鈦礦廠商出貨了―立式反應(yīng)式等離子體鍍膜設(shè)備”(RPD)纽门,并于 22/07 再次中標(biāo)量產(chǎn)型 RPD 訂單薛耻;(2)京山輕機旗下晟成光伏的團簇型多腔式蒸鍍設(shè)備已量產(chǎn),并成功應(yīng)用于多個客戶端赏陵;(3)眾 能光電截至 21 年底的鈣鈦礦 PVD 設(shè)備出貨量達 30 臺套饼齿;(4)湖南紅太陽的首臺鈣鈦礦電池用 PVD 及 ALD 鍍膜設(shè)備發(fā)貨,成功中標(biāo)龍頭客戶鈣鈦礦電池項目蝙搔。(5)合肥欣奕華的蒸鍍事業(yè)部有對真空蒸發(fā)法制備鈣鈦礦電池薄膜的研究缕溉。其中,不乏有已在 HJT 布局有 PVD 的捷佳偉創(chuàng)吃型、湖南紅太陽等证鸥,隨著鈣鈦礦產(chǎn)線的逐步落地,國產(chǎn)設(shè)備商有望持續(xù)受益勤晚。

P1-P4 層:主要使用激光刻蝕設(shè)備四酱,國產(chǎn)激光設(shè)備商躍躍欲試

P1-P3 用激光劃刻,P4 用激光清邊倘粮。鈣鈦礦用激光設(shè)備主要使用納秒/皮秒/飛秒脈寬等波段的綠光激光或紅外光纖光源進行刻蝕劃線扑详,被切割處很快被加熱至汽化溫度蒸發(fā)形成線槽,目的是阻斷電流導(dǎo)通乱一,形成多個單獨的電池模塊涕留,串聯(lián)電池,增大電壓之搅。激光刻蝕激光的工藝精度唁返、對薄膜材料的損傷、缺陷控制丹叨、刻劃斷面的粗糙度均對電池效率辟瞄、壽命具有重大影響。

國產(chǎn)激光設(shè)備商早已布局饰址,競爭較活躍坝给。國產(chǎn)激光設(shè)備商在鈣鈦礦領(lǐng)域早有技術(shù)布局,如(1)眾能光電截至 21 年底已出貨鈣鈦礦激光劃線刻蝕設(shè)備 50 臺套产舞;(2)大族激光表示其鈣鈦礦激光刻劃設(shè)備在 2015 年已實現(xiàn)量產(chǎn)銷售魂奥,并和相關(guān)客戶一直保持合作關(guān)系菠剩;(3)杰普特與大正微納科技共同研發(fā)出柔性鈣鈦礦激光膜切設(shè)備,通過驗收并正式投入生產(chǎn)使用耻煤。而傳統(tǒng)光伏設(shè)備商也積極布局鈣鈦礦用激光設(shè)備具壮,如(4)邁為股份 2021 年為客戶定制的單結(jié)大面積鈣鈦礦電池激光設(shè)備已交付,鈣鈦礦設(shè)備仍處于研發(fā)階段哈蝇;(5)帝爾激光公告將交付用于鈣鈦礦電池的激光設(shè)備棺妓,應(yīng)用于 TCO 層、鈣鈦礦層炮赦、電極層怜跑。國內(nèi)鈣鈦礦激光設(shè)備的參與者較多,已有眾能光電吠勘、杰普特等步入商業(yè)化階段的國產(chǎn)設(shè)備商性芬。

封裝:決定鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和壽命

主要有 2 代封裝技術(shù)。鈣鈦礦電池的各功能膜層材料剧防,對暴露大氣中的水蒸氣植锉、氧氣、紫外光爹舱、壓力等比較敏感奕截,鈣鈦礦材料很快分解,同時組成鈣鈦礦晶體的有機小分子會從晶體逃逸皿遏,引發(fā)鈣鈦礦晶體的分解衩斋,使用壽命比設(shè)計值要低得多,因此封裝工藝能夠?qū)⑩}鈦礦組件與大氣環(huán)境隔離日胖,防止被雜質(zhì)污染和腐蝕瞎介,是提升鈣鈦礦組件使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)長光所 Light 中心介紹习荚,目前主要有 2 代封裝工藝:一代:通過蒸發(fā)金屬噴射器和焊接金屬帶融辈,將電流從電池傳導(dǎo)到外部,并將金屬帶的邊緣密封仁娱,器件位于封閉空腔中心胧蹲。二代:利用透明 ITO 電極將鈣鈦礦與金屬電極分離,確保電極與鈣鈦礦組件之間有間隙囊祝,而直接利用 ITO 電極進行封裝殉酬,對鈣鈦礦組件的密封效果更佳。

鈣鈦礦電池封裝涉及 PVD伞辛、CVD烂翰、層壓機等設(shè)備。據(jù)協(xié)鑫光電公開的某類實用新型專利顯示蚤氏,其鈣鈦礦電池的封裝工藝包括兩個封裝層工序甘耿,(1)第一封裝層由致密的金屬化合物組成踊兜,包括阻擋氧氣、鈣鈦礦電池揮發(fā)的有機小分子等的水氣阻隔層佳恬,均勻覆蓋在鈣鈦礦太陽能電池表面捏境,厚度在納米級;第一封裝層可采用 CVD毁葱、PVD垫言、ALD 中任意一種方式。(2)第二封裝層采用熱熔膠膜倾剿,包括 EVA 膜或 POE 膜筷频,厚度為微米或毫米級;第二封裝層可采用成熟的晶硅組件封裝方式柱告,但封裝核心在于熱熔膠膜的適用溫度,由于市場上的 EVA 膜配方更多適用于晶硅光伏組件颖助,使用溫度在 130-150 ° C旋囤,對于鈣鈦礦材料而言溫度過高,容易揮發(fā)的有機小分子在真空和加熱的雙重作用下更容易脫離晶體結(jié)構(gòu)戏筹,降低鈣鈦礦層的活性凯怕,而降低溫度又會弱化封裝效果。(3)背板與第二封裝層相連缓万;采用層壓機甩楷。

國產(chǎn)設(shè)備商蓄勢待發(fā),靜待技術(shù)進步推動產(chǎn)線規(guī)劃落地

國產(chǎn)設(shè)備商具備提供定制化鈣鈦礦設(shè)備的能力蔫狰,競爭格局未定型催锯。從不同膜層所需設(shè)備來看,(1)激光設(shè)備為通用性較高的設(shè)備芋妻,其他電池技術(shù)路線的激光設(shè)備較容易復(fù)用到鈣鈦礦電池上孵熏,便于國產(chǎn)激光設(shè)備商布局。(2)PVD 有較多設(shè)備商布局昭礁,競爭多樣化捺氢,其中金屬電極層的蒸鍍設(shè)備技術(shù)難度可控,有布局真空技術(shù)的廠商也較容易進入剪撬;RPD 的技術(shù)難度與 PVD 相當(dāng)摄乒,但受限于日本住友的專利 壟斷且成本較高,目前僅捷佳偉創(chuàng)擁有技術(shù)專利授權(quán)残黑。在建立中試線初期馍佑,為保證鈣鈦礦產(chǎn)成品與設(shè)計性能/穩(wěn)定性一致的情況下,(3)涂布機更多使用 nTact 和東麗工程等進口設(shè)備梨水,國內(nèi)已有上海德 滬涂膜等領(lǐng)軍企業(yè)挤茄。(4)封裝環(huán)節(jié)國內(nèi)已有弗斯邁等合作企業(yè)如叼,晶硅光伏組件領(lǐng)域的成熟封裝設(shè)備商也有望受益。

鈣鈦礦:產(chǎn)業(yè)化潛質(zhì)穷劈?以史為鑒笼恰,期待未來的 3-5 年

復(fù)盤歷史,光伏市場需求由政策驅(qū)動向市場驅(qū)動轉(zhuǎn)型歇终,實現(xiàn)外驅(qū)向內(nèi)驅(qū)發(fā)展

(1). 政策驅(qū)動期:國內(nèi) PERC 產(chǎn)能社证、光伏裝機量高速發(fā)展。在 PERC 發(fā)展初期评凝,國外主導(dǎo)核心技術(shù)和產(chǎn)能车匪,而國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,主要受歐美市場需求驅(qū)動潦号。2012 年臼裂,在歐債危機和“雙反” 調(diào)查的影響下,全球光伏產(chǎn)業(yè)陷入低谷慨锅,同年前肥,國家“863‖專項啟動,對 PERC 電池效率庐钱、量產(chǎn)規(guī)模等作出指示淀肿,標(biāo)志國內(nèi) PERC 正式進入產(chǎn)業(yè)化階段。2013-2014 年滴图,為應(yīng)對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的高成本讯谎,國家推出多項補貼政策扶持企業(yè),吸引大批新興參與者布局灸室,光伏需求回暖乘硬。2015 年,在 “光伏領(lǐng)跑者計劃”刺激下鹿鳖,積極推動技術(shù)轉(zhuǎn)型廷支,財政支持先進技術(shù)研發(fā),PERC 產(chǎn)能全球領(lǐng)先栓辜。2016-2017 年恋拍,“十三五”規(guī)劃刺激下,搶裝潮迅速推高需求節(jié)奏藕甩,同時產(chǎn)能超預(yù)期擴張施敢,供需關(guān)系偏向過剩,同期 HJT狭莱、TOPCon僵娃、鈣鈦礦等開始出現(xiàn)中試線。PERC 發(fā)展初期多受政策驅(qū)動,國內(nèi)廠商主要引進國外成熟先進技術(shù)和設(shè)備默怨,主要是產(chǎn)業(yè)規(guī)难堕牛化趨勢,而產(chǎn)能擴張后周期中匙睹,疊加電池技術(shù)進步愚屁,促進新舊產(chǎn)能替換、新技術(shù)的萌芽顺盆。

(2). 市場驅(qū)動期:補貼退潮蛹活,“平價上網(wǎng)”造就光伏產(chǎn)業(yè)第二增長曲線。2018 年莹遍,“531‖新政明確光伏產(chǎn)業(yè)“平價上網(wǎng)”匕磅,政策扶持收緊、補貼退坡陶啥,光伏企業(yè)加速技術(shù)革新晃逞,加速落后產(chǎn)能和 技術(shù)出局,光伏產(chǎn)業(yè)由規(guī)拿冀耍化向高質(zhì)量虽才、高效益發(fā)展,“降本增效”興起交掌,技術(shù)呈多元化“萌芽期”续残。2019-2020 年兑狱,平價上網(wǎng)臨近荧孽,光伏技術(shù)多點突破,其中 HJT 產(chǎn)能出現(xiàn)大規(guī)模規(guī)劃并有更多中試產(chǎn)線開工衣屏。隨著硅料躏升、輔材、設(shè)備等技術(shù)迭代狼忱,PERC 電池成本優(yōu)勢顯現(xiàn)膨疏,進入爆發(fā)式發(fā)展階段。2021 年至今钻弄,PERC 持續(xù)擴張佃却,N 型技術(shù)效率提升凸顯性價比,N 型路線投產(chǎn)開始白熱化窘俺,加速進入商業(yè)化饲帅,TOPCon 投建積極,HJT 逐步發(fā)力瘤泪,鈣鈦礦技術(shù)突破并出現(xiàn)小規(guī)模投產(chǎn)探路灶泵。在碳中和、節(jié)能減排的全球共識下,光伏需求迅速攀升赦邻,產(chǎn)業(yè)受資本市場關(guān)注度攀升。

借鑒 PERC、異質(zhì)結(jié)電池量產(chǎn)進程饶饿,鈣鈦礦處于商業(yè)化前瞻階段

參考 PERC 電池發(fā)展歷程元渺,鈣鈦礦電池處于“試產(chǎn)期”。PERC 電池發(fā)展至今有 3 個重要時間節(jié)點:2012 年馏旅,晶澳科技首先進行 PERC 電池小批量試產(chǎn)甜序,效率達到 20.3%;2015 年构眶,PERC 電池量產(chǎn)平均效率超 BSF 電池技術(shù)瓶頸驹拢,頭部企業(yè)實現(xiàn)批量化穩(wěn)定生產(chǎn),產(chǎn)能首次達到世界首位希金,次年正式開啟產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)帕吆;2017 年,PERC 電池進入爆發(fā)期爵林,成為國內(nèi)最主流的光伏電池技術(shù)觅霉,高利潤驅(qū)動產(chǎn)能高速擴張,至 2019 年市場份額達到國內(nèi)第一臣环,核心設(shè)備脫離對國外技術(shù)的依賴绑警,實現(xiàn)國產(chǎn)替代。而目前央渣,鈣鈦礦太陽能電池企業(yè)仍處布局计盒、投產(chǎn)中試線和產(chǎn)能規(guī)劃階段,參考 PERC 電池頭部企業(yè)晶澳科技芽丹,自試產(chǎn)至規(guī)谋逼簦化量產(chǎn)大約需要 3 年時間。疊加 PERC 電池核心設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)替代時間拔第,實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)大約還需要 5 年時間咕村,但鈣鈦礦設(shè)備相較 PERC 時代的國產(chǎn)自主可控程度更高,時間有望縮至 3-5 年蚊俺。對標(biāo) 3 年前異質(zhì)結(jié)電池進程懈涛,鈣鈦礦電池或等待 3 年進入量產(chǎn)。異質(zhì)結(jié)電池起步略早于鈣鈦礦電池泳猬, 國內(nèi)廠商中批钠,晉能科技首先于 2017 年布局并投產(chǎn) 100MW 異質(zhì)結(jié)中試線,次年暂殖,中智電力岂张、鈞石能源墓篇、 國家電投等企業(yè)跟進布局。隨著先發(fā)企業(yè)的試產(chǎn)成功础估,2019-2020 年瘾夯,通威股份、愛康科技等 20 余家企業(yè)宣布總計超 52GW 產(chǎn)能規(guī)劃牙德,部分企業(yè)啟動 GW 級異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線巧嗡。2021 年,異質(zhì)結(jié)電池已建產(chǎn)能 超 5GW庭钢,量產(chǎn)平均效率超 24%恋鞋。截止目前,異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)能規(guī)劃規(guī)模已超 190GW讽钻,降本路徑清晰赵须,有望進入下一發(fā)展階段。從產(chǎn)能進程角度來看扎矾,鈣鈦礦太陽能電池目前仍處于試產(chǎn)籌備階段业嗅。2020-2021 年,協(xié)鑫光電唉侄、纖納光電等頭部企業(yè)已投產(chǎn)百兆瓦級鈣鈦礦中試線咒吐,2022 年,寧德時代属划、 仁爍光能等跟進啟動中試線恬叹。目前鈣鈦礦參與企業(yè)少、規(guī)模小同眯,與 2018-2019 年的異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化 進展較相似绽昼,至今間隔約 3 年實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),因此對標(biāo)異質(zhì)結(jié)電池的發(fā)展歷史嗽测,疊加海內(nèi)外光伏裝機需求持續(xù)旺盛绪励,或留給新技術(shù)更多的驗證窗口肿孵,進入規(guī)模量產(chǎn)階段仍可期待 3 年時間唠粥。

國內(nèi)鈣鈦礦的技術(shù)儲備豐富,產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動停做,逐步開啟商業(yè)化探路

薄膜電池里面為什么看好鈣鈦礦晤愧?經(jīng)濟性高于其他薄膜電池,學(xué)術(shù)/產(chǎn)業(yè)界推動鈣鈦礦電池研究蛉腌。以 CIGS 薄膜電池為例篇瀑,2015 年凱盛科技在蚌埠投資 100 億元建設(shè) 1.5GW 量產(chǎn)線,2017 年杭州錦江集團 斥資 12 億元建設(shè) 150MW 量產(chǎn)線瑟顶,均遠高于纖納光電對鈣鈦礦電池約 11 億/GW 的單位投資看剃,同樣砷化鎵、碲化鎘等薄膜電池成本也顯著高于鈣鈦礦電池。鈣鈦礦的經(jīng)濟性優(yōu)勢秋豌,極大推動產(chǎn)業(yè)和科研 院所布局悔琉,根據(jù)智慧芽專利數(shù)據(jù)庫對 “鈣鈦礦+太陽能/光伏”的有效或?qū)彶橹袑@臋z索,國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)為纖納光電劲旗,擁有 100+個相關(guān)專利唉攻,協(xié)鑫、隆基常孕、天合网赤、通威等頭部企業(yè)也紛紛搶占研發(fā)先 機。領(lǐng)先科研院所為中科院體系內(nèi)各研究所逐会,專利個數(shù)高達 240 個族延,蘇州大學(xué)、電子科技大學(xué)等院 校在鈣鈦礦電池的實驗室研究也走在前列献酗。

鈣鈦礦-晶硅疊層電池為主要研發(fā)方向皆刺,HJT+鈣鈦礦疊層產(chǎn)業(yè)化前景可期。在智慧芽數(shù)據(jù)庫約 180 篇鈣鈦礦疊層電池專利中凌摄,70%是鈣鈦礦疊晶硅電池羡蛾,以研究不同結(jié)構(gòu)、材料锨亏、制備方法提升電池效率痴怨、穩(wěn)定性,便于工業(yè)化生產(chǎn)為主器予。而其中又有約 1/3 的專利為異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦疊層浪藻,其余部分由未限定晶硅電池類型和少量的 PERC+TOPCon 構(gòu)成。HJT 電池對短波段的光吸收較差乾翔,與鈣鈦礦疊層效率會有更大提升爱葵,且有天然的復(fù)合層,結(jié)構(gòu)上更適合疊層電池反浓。HJT+鈣鈦礦疊層產(chǎn)業(yè)化進度最快的為華晟新能源萌丈,已完成 HJT+鈣鈦礦疊層中試線并實現(xiàn) M6 大面積鈣鈦礦疊層制備,協(xié)鑫光電以及隆基峡哥、通威庭走、愛旭、阿特斯等頭部企業(yè)各自有相關(guān)專利布局烙昼,纖納光電曾在 2021 年底與三峽科研院聯(lián)合開發(fā) PERC+鈣鈦礦四端子疊層組件荸凸,效率達 26.63%,但在 HJT 疊層上還未公布相關(guān)動作泛红。

鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)開啟商業(yè)化探路一恃,規(guī)劃產(chǎn)能合計超 27GW搏贤。盡管瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院 EPFL、牛津光伏桨檬、 日本松下集團等海外機構(gòu)的研發(fā)成果領(lǐng)先付准,但國內(nèi)鈣鈦礦的技術(shù)轉(zhuǎn)化速度領(lǐng)先,且技術(shù)儲備和資本等因素都具備的情況下阴迹,鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化可以迅速實現(xiàn)從 0 到 1 的飛躍佩艇。協(xié)鑫光電、纖納光電和極電光能等頭部廠商已接近或開啟商業(yè)化探路階段俭疤。

協(xié)鑫光電:最早聚焦于鈣鈦礦的團隊送丰,騰訊創(chuàng)投和寧德時代參股,實現(xiàn) 45*65cm 尺寸 17%的實驗室效率弛秋,擁有 43 項授權(quán)和審查中的發(fā)明專利及 35 項實用新型專利器躏,100MW 量產(chǎn)線 22 年投產(chǎn)。

纖納光電:與協(xié)鑫光電有著類似的發(fā)展路徑蟹略,產(chǎn)業(yè)化進度最快登失,在 2022 年 7 月實現(xiàn) alpha 組件量產(chǎn)并出貨給地面光伏電站使用,實現(xiàn)了全球首款鈣鈦礦組件商業(yè)化應(yīng)用挖炬,開啟商業(yè)化探路揽浙。

極電光能:背靠長城控股集團,預(yù)計年內(nèi)完成 150MW 試制線意敛,進度追平協(xié)鑫光電馅巷。

鈣鈦礦:需求預(yù)期?設(shè)備先行草姻,展望百億元設(shè)備市場

測算一钓猬、按照現(xiàn)有鈣鈦礦組件產(chǎn)能規(guī)劃落地節(jié)奏進行測算:2027 年或合計達百億元設(shè)備市場。按照協(xié)鑫光電撩独、纖納光電草悦、極電光能等 11 家公告有確切產(chǎn)能規(guī)劃的廠商進行落地節(jié)奏測算,同時按照纖納光電匠凤、極電光能蝠兽、鑫磊半導(dǎo)等產(chǎn)線的平均單 GW 投資額為對標(biāo)參照,估算單 GW 的鈣鈦礦設(shè)備投 資額在 8 億元左右枯悲,2022-2027 年有望合計新增落地產(chǎn)能達到 16GW督阿,對應(yīng) 108 億元的鈣鈦礦設(shè)備市場宣葡。

測算二埂伺、按照鈣鈦礦組件占據(jù)分布式光伏市場份額的邏輯測算:2029 年或合計達百億元設(shè)備市場。光伏裝機增量能見度較高椰墩,新技術(shù)或贏取驗證窗口夭掸。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示译快,2022 上半年國內(nèi)的光 伏新增裝機 30.88GW,同比+137.4%呢烦;光伏產(chǎn)品出口總額約 259 億美元攻内,同比+113%。同時受益于歐美闻蛀、印度匪傍、巴西等海外市場的光伏需求持續(xù)上調(diào),海內(nèi)外裝機給予國內(nèi)光伏廠商較大的增量窗口觉痛,同時 有望向新技術(shù)提供驗證窗口役衡。中期來看,“雙碳”政策背景下薪棒,據(jù)國內(nèi)各省/市/區(qū)的“十四五”能源規(guī)劃目標(biāo)手蝎,到 2025 年的光伏新增裝機量達 475GW 以上(分布式+集中式等)。在“十四五”龐大的光伏裝機規(guī)劃下俐芯,鈣鈦礦的產(chǎn)線投建有望獲得產(chǎn)品驗證機會棵介,并取得一定份額。鈣鈦礦組件已送往工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站吧史、手機/平板電腦等分布式應(yīng)用場景邮辽。(1)據(jù)鈣鈦礦光伏領(lǐng)軍企業(yè)纖納光電首批α組件的發(fā)貨儀式,其首次發(fā)貨的 5000 片將用于省內(nèi)工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站贸营。(2)而大正微納的柔性鈣鈦礦組件已獲得國內(nèi)一線手機廠的測試訂單逆巍,且與國家能源集團簽訂試點項 目并和鎮(zhèn)江諫壁電廠簽訂合作協(xié)議。鈣鈦礦在分布式“光伏+‖應(yīng)用方面獲得下游應(yīng)用端的驗證莽使,符合鈣鈦礦組件的特定場景驅(qū)動需求厚较。

假設(shè)分布式光伏的市場占比在 55%以上。據(jù)國家能源局港苗,2022 年 1-6 月國內(nèi)光伏新增 30.88GW蚤岗,其中分布式占比 63%。相比 2021 全年的分布式光伏占比 53%提升 10 個百分點陌贪,隨著全國疫情防控逐步改善变硬,下游集中式光伏裝機節(jié)奏或步向正常化甚至加速想触,而分布式光伏頻獲政策支持推動粱宝,我們預(yù)估分布式光伏占比在 55%以上的常態(tài)化水平。同時預(yù)計 2030 年鈣鈦礦組件能占據(jù)分布式市場的 10%晾充。

測算三:按下游“光伏+”分布式應(yīng)用市場空間測算玖膨,2025 年將迎來 120+億元鈣鈦礦設(shè)備市場。(1)鈣鈦礦組件優(yōu)先聚焦 BIPV 和 BAPV 市場崭湾。需求端方面赛邢,鈣鈦礦組件的顏色可調(diào)乏呐、可柔性,適用在 BIPV 上剥悟;據(jù) 2022 年 7 月住建部發(fā)布《關(guān)于城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達峰實施方案的通知》灵寺,到 2025 年新建公共機構(gòu)建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%区岗,BAPV 將提供較大的發(fā)展空間略板。供應(yīng)端方面, 纖納光電已出貨 5000 片鈣鈦礦組件用于工商業(yè)分布式光伏慈缔,極電光能計劃建設(shè)全球首條 GW 級鈣鈦礦組件及 BIPV 產(chǎn)品生產(chǎn)線蚯根,BIPV 工程相關(guān)公司杭蕭鋼構(gòu)計劃 2022 年底投產(chǎn)異質(zhì)結(jié)/鈣鈦礦疊層電池中試線。未來 BIPV 和 BAPV 市場的爆發(fā)是鈣鈦礦電池需求端的重要驅(qū)動因素胀糜。

(2)新能源車頂將是鈣鈦礦電池應(yīng)用新方向颅拦,車企入局市場空間廣。輕薄柔性的鈣鈦礦電池安裝在汽車頂教藻,利用太陽能為汽車電池補充電量距帅。鈣鈦礦頭部廠商極電光能即為長城控股投資設(shè)立;2022 年 6 月韓國現(xiàn)代汽車集團與 UNIST 的研究團隊共同開發(fā)新型鈣鈦礦太陽能電池括堤,現(xiàn)代還曾推出搭載硅太 陽能電池板的車頂碌秸,但在載重量和效率沒有改善的情況下,其應(yīng)用進展緩慢沛专,相比之下鈣鈦礦更輕薄尖蚪,需要攻克的是效率和壽命問題;寧德時代為許多新能源汽車的鋰電池供應(yīng)商讯翎,2022 年 5 月參與協(xié)鑫光電 B 輪融資嫉簿,且正在搭建自己的鈣鈦礦中試線。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會最勤,2021 年我國新能源汽車銷量 352.1 萬輛封鹦,同比增長 157.6%,這個萬億市場未來仍有倍數(shù)級增長空間坚矢,若能證明鈣鈦礦電池用于汽車頂?shù)膶嵱眯粤烙危瑢蟠蟠呋}鈦礦產(chǎn)業(yè)化加速。

假設(shè):1. 房屋竣工面積每年保持穩(wěn)定翁纵,增長率在-2%-2%之間丽信;2. 房屋分為住宅和工商業(yè)及其他建筑,假設(shè)二者比例保持為 2021 年的 66%和 34%沐恨。(光伏可應(yīng)用部分分為住宅屋頂物忠、工商業(yè)及其他建筑屋頂、工商業(yè)及其他建筑外墻;) 3. 假設(shè)屋頂面積 = 竣工面積/建筑層數(shù)两芳,設(shè)定住宅平均層數(shù)為 6摔寨,工商業(yè)及其他建筑平均層數(shù)為 2去枷;4. 假設(shè)建筑外墻 + 窗戶的面積 = 工商業(yè)及其他建筑竣工面積 * 40% 5. 按照住建部等對于光伏屋頂?shù)募钫卟懒荆僭O(shè)住宅屋頂光伏建筑覆蓋率從 1%逐漸增長到 2030 年的 50%,工商業(yè)及其他建筑屋頂光伏建筑覆蓋率從 5%逐漸增長到 2030 年的 80%删顶,工商業(yè)及其 他建筑外墻光伏建筑覆蓋率從 1%逐漸增長到 2030 年的 10%竖螃;6. 設(shè)定每平米裝機規(guī)模約 200W;7. 2022-2030 全球新能源汽車增長率從 50%逐漸下降到 15%逗余;8. 2022-2030 光伏車頂覆蓋率從 0.1%增長到 20%特咆;9. 平均每輛新能源汽車車頂可裝機面積為 1 平米 200W;10. 目前鈣鈦礦產(chǎn)線投資額約 10 億元/GW录粱,假設(shè)設(shè)備投資占比 80%腻格,隨著量產(chǎn)成熟下降至 5 億元。

西子潔能

余熱鍋爐領(lǐng)先企業(yè)啥繁,參股平臺型鈣鈦礦設(shè)備公司

西子潔能以余熱鍋爐產(chǎn)品為核心菜职,延伸節(jié)能環(huán)保設(shè)備和能源利用整體解決方案。公司原為杭鍋股份头熏,為客戶提供余熱鍋爐睬漩、節(jié)能環(huán)保設(shè)備和能源利用整體解決方案。是我國規(guī)模最大转挽、品種最全的余熱鍋爐研究漫诬、開發(fā)和制造基地,產(chǎn)品設(shè)計水平届审、制造工藝和市占率均位居行業(yè)前列胀垃,同時為余熱利用設(shè)備標(biāo)委會主任委員和秘書處單位,承擔(dān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制和修訂噪旭,技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯径候。21 年新增訂單 90 億元,同比+44.7%帅维,其中近 40%為余熱鍋爐新增訂單速袁。鑒于國內(nèi)工業(yè)余熱資源豐富,而余熱利用率不足 50%溢傅,在節(jié)能減排目標(biāo)驅(qū)動下绳匀,公司緊抓傳統(tǒng)余熱鍋爐升級改造、增量節(jié)能環(huán)保設(shè)備需求的機遇炸客,有望推動余熱鍋爐訂單持續(xù)增長疾棵。

入股平臺型鈣鈦礦裝備公司眾能光電,布局光伏設(shè)備領(lǐng)域痹仙。西子潔能主要股東為西子電梯集團是尔、金潤香港和杭州市實業(yè)投資集團(杭州市國資委殉了、浙江省財政廳控股),其全資子公司浙江國新投資 戰(zhàn)略投資杭州眾能光電并持有 10%股權(quán)拟枚。核心團隊來源于清華大學(xué)和華中科技大學(xué)薪铜,專業(yè)從事鈣鈦礦太陽能光伏組件以及相關(guān)裝備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,自成立以來已完成三次鈣鈦礦太陽能組件效率認證恩溅,達到國際先進水平隔箍,在建鈣鈦礦太陽能光伏組件生產(chǎn)線產(chǎn)能達到 200MW/年。截至 2021 年已對外銷售刮涂/涂布一體機脚乡、磁控濺射蜒滩、熱蒸發(fā)鍍、ALD 和激光刻蝕機等工藝單機以及鈣鈦礦光伏組件整線近 100 臺套奶稠,市占率領(lǐng)跑行業(yè)绍掂。

費用率較低,研發(fā)投入持續(xù)增長钟唯。公司 2019-2021 管理費用率有一定增長识俄,主要系工資薪金和差旅費增加。而銷售費用率增長亦為公司增強產(chǎn)品銷售能力所致掏谎。在研發(fā)上公司持續(xù)加大投入圆如,余熱鍋爐產(chǎn)品總體技術(shù)水平在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平,研發(fā)人員和研發(fā)費用率均逐年上升锄菊。公司參與的盾構(gòu)裝備自主設(shè)計制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎游颅;水泥窯純低溫余熱發(fā)電成套工藝技術(shù)及裝備獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎;自主研發(fā)了“適用于光熱與儲熱系統(tǒng)的大功率熔鹽吸熱器 與熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)”并榮獲國家能源領(lǐng)域首臺(套)重大技術(shù)裝備占犹;與浙江大學(xué)诞昧、西南交通大學(xué) 共同研發(fā)新能源項目。

捷佳偉創(chuàng)

光伏電池設(shè)備:PERC+TOPCon+HJT+XBC+鈣鈦礦理币,布局多成長曲線

捷佳偉創(chuàng)引領(lǐng)光伏電池工藝設(shè)備步嘹,覆蓋自動化配套設(shè)備,外延半導(dǎo)體領(lǐng)域聋亡。公司作為太陽能電池設(shè)備龍頭肘习,提供滿足下游客戶不同技術(shù)需求的設(shè)備解決方案,包括 PERC坡倔、TOPCon漂佩、HJT、HBC罪塔、IBC投蝉、 鈣鈦礦等。在 PERC、TOPCon瘩缆、HJT 路線都具備整線設(shè)備交付能力关拒,同時對新一代技術(shù)路線推出了具備降本/增效優(yōu)勢的差異化產(chǎn)品,TOPCon 路線核心設(shè)備 PE-Poly 和硼擴散設(shè)備已成功交付客戶量產(chǎn)運行庸娱,有效提升效率和良率着绊;HJT 路線管式 PECVD 已進入工藝匹配和量產(chǎn)化定型;鈣鈦礦用 RPD 已出機領(lǐng)先廠商并獲得重復(fù)訂單涌韩。除主營電池片設(shè)備畔柔,公司順應(yīng)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展路徑向半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域延伸匙杏,全資子公司創(chuàng)微微電子自主開發(fā)了 6 寸模朋、8 寸、12 寸濕法刻蝕清洗設(shè)備充陷。公司圍繞降本增效目標(biāo)谆府,在設(shè)備端通過研發(fā)創(chuàng)新不斷推出適應(yīng)于市場和客戶需求的新產(chǎn)品。

獲獨家專利授權(quán)研發(fā) RPD 設(shè)備徊儿,推進鈣鈦礦整線設(shè)備灯趁。2022 年 7 月,公司首臺套量產(chǎn)型鈣鈦礦電池核心裝備——“立式反應(yīng)式等離子體鍍膜設(shè)備” (RPD)通過廠內(nèi)驗收泼剩,發(fā)往鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)企業(yè)客戶投入生產(chǎn)稼炉,并再次中標(biāo)某領(lǐng)先公司的鈣鈦礦電池量產(chǎn)線鍍膜設(shè)備訂單。RPD 設(shè)備是鈣鈦礦電池制備的核心設(shè)備之一瓜释,公司 2018 年獲得日本住友中國大陸地區(qū)唯一銷售制造授權(quán)草嫉,并引進臺灣博士技術(shù)團隊,在原有住友技術(shù)上二次開發(fā)险锻,具有多項自主知識產(chǎn)權(quán)和極高的技術(shù)壁壘症慰。為進一步布局鈣鈦礦技術(shù)平臺,捷佳偉創(chuàng)正在穩(wěn)步研發(fā)鈣鈦礦整線設(shè)備现喳。

成本管理能力優(yōu)秀凯傲,積極鑄造技術(shù)壁壘。公司 2017-2021 的期間費用率整體呈下降趨勢嗦篱,控費能力優(yōu)秀冰单,與主流的晶硅太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)建立了長期合作關(guān)系,形成標(biāo)準(zhǔn)化灸促、流程化的制造管理體系诫欠。公司每年投入約 5%的研發(fā)費用,研發(fā)人員數(shù)量增加至近 700 人腿宰。截止 2021 年底呕诉,公司已取得專利 428 項,其中發(fā)明專利 45 項。2021 年甩挫,公司獲得“深圳市知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢單位”贴硫、“廣東省知識產(chǎn)權(quán) 示范企業(yè)”,一種低壓擴散爐爐門封閉裝臵獲得“中國專利優(yōu)秀獎”伊者。由江蘇大學(xué)英遭、天合光能、常州大學(xué)和常州捷佳創(chuàng)協(xié)同創(chuàng)新托津、聯(lián)合攻關(guān)的“高效低成本晶硅太陽能電池表界面制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲“國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎”蔑氛。

京山輕機

光伏組件+電池片裝備驅(qū)動增長,傳統(tǒng)瓦楞裝備保持領(lǐng)先

聚焦于光伏和瓦楞包裝兩大領(lǐng)域嚎姨。全資子公司晟成光伏深耕光伏行業(yè)智能化裝備汇割,由組件環(huán)節(jié)向上 延伸至電池片等環(huán)節(jié),涵蓋 HJT勘职、TOPCon恋得、鈣鈦礦多種技術(shù)路線,包括制絨略菜、刻蝕等自動化設(shè)備和 清洗此妙、蒸鍍等工藝設(shè)備,業(yè)務(wù)覆蓋隆基池粘、晶科继韵、晶澳等國內(nèi)外所有主流光伏企業(yè),出口 20 多個國家地區(qū)胆誊。此外一死,公司是國內(nèi)最早從事智能瓦楞紙箱包裝的設(shè)備商,產(chǎn)品線齊全输拇,技術(shù)積淀深厚摘符,建有國家級技術(shù)中心、湖北省包裝機械工程中心策吠、博士后科研工作站逛裤,產(chǎn)品服務(wù)覆蓋 60 多個國家和地區(qū),為全球超過 400 家客戶服務(wù)猴抹。

綁定鈣鈦礦頭部企業(yè)带族,率先出貨鈣鈦礦蒸鍍設(shè)備,研發(fā) ALD 技術(shù)蟀给。2021 年初蝙砌,晟成光伏投資 10 億 新建智能裝備制造中心,用于新增高端光伏組件設(shè)備生產(chǎn)線以及建立制備異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層電池核心設(shè)備研發(fā)機構(gòu)跋理,同年 5 月择克,與鈣鈦礦頭部廠商協(xié)鑫光電簽訂“鈣鈦礦疊層電池技術(shù)合作開發(fā)協(xié)議”恬总。經(jīng)過長時間研發(fā)及實驗數(shù)據(jù)驗證,2022 年 6 月肚邢,晟成光伏鈣鈦礦電池團簇型多腔式蒸鍍設(shè)備實現(xiàn)量產(chǎn)辱雅,并成功應(yīng)用于多個客戶端。該設(shè)備具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)苛每,是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設(shè)備怨颜。2022 年 8 月,晟成光伏與華中科技大學(xué)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議共同開發(fā) ALD 技術(shù)木鸭,可用于制備鈣鈦礦電池的 SnO2夯架、TCO 等功能薄膜層。

杰 普 特

MOPA 激光器+激光設(shè)備制造商巴俯,定制交付全球首套柔性鈣鈦礦膜切設(shè)備

國產(chǎn) MOPA 激光器+激光裝備廠商批痘,不斷拓寬下游應(yīng)用場景。公司主要產(chǎn)品為激光器+激光裝備蚣锌,下游應(yīng)用于半導(dǎo)體耘昙、消費電子沈路、鋰電池和光伏領(lǐng)域计浮。公司是中國首家商業(yè)化批量生產(chǎn) MOPA 脈沖光纖激光器的廠商,2021 年為光伏領(lǐng)域客戶研發(fā)出用于 PERC 開槽加六、硅片裂片和光伏玻璃鉆孔的 MOPA 脈沖激光器辫继,為新能源領(lǐng)域研發(fā)出適用于動力電池電芯制造的極片切割的 MOPA 脈沖激光器。在激光裝備領(lǐng)域公司應(yīng)用差異化競爭策略俗慈,研發(fā)出智能光譜檢測機和激光調(diào)阻機姑宽,激光調(diào)阻機系列產(chǎn)品服務(wù)于風(fēng)華高科、順絡(luò)電子闺阱、國巨股份等知名被動元器件廠家炮车,全球市場占有率較高。2021 年激光器銷量 3.3 萬臺酣溃,同比+63.14%瘦穆;激光裝備銷量 789 臺,同比+96.59%赊豌,業(yè)績穩(wěn)步增長扛或。

領(lǐng)先布局鈣鈦礦激光設(shè)備,交付全球首套柔性鈣鈦礦膜切設(shè)備碘饼。2021 年 8 月熙兔,杰普特在柔性鈣鈦礦薄膜切割領(lǐng)域取得重大突破,為大正微納定制的全球首套柔性鈣鈦礦膜切設(shè)備通過驗收投入使用艾恼,生產(chǎn)效率和成品效果均達到預(yù)期候妻,為柔性鈣鈦礦薄膜量產(chǎn)儲備了技術(shù)經(jīng)驗和工藝基礎(chǔ)锨耍。大正微納是國內(nèi)柔性鈣鈦礦薄膜太陽能電池精密制造的領(lǐng)軍企業(yè),首席科學(xué)家宮坂力教授為鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)明人柒拌,2022 年 7 月實現(xiàn)量產(chǎn) 40cm*60cm 柔性鈣鈦礦組件给番,承諾效率 21%。杰普特在第三代光伏激光設(shè)備研發(fā)中占得先機欢兑,有望取得更大的市場發(fā)展空間狞绰。

費用率保持穩(wěn)定,研發(fā)投入加大置凤。公司 2019-2021 的期間費用率整體較為穩(wěn)定峦夺,研發(fā)費用率 2017-2021 增長近 5 個百分點,研發(fā)人員數(shù)量增加至 622 人辐杜。截止 2021 年底拄屈,公司共獲得知識產(chǎn)權(quán) 422 項,其中發(fā)明專利 65 項拿杉、實用新型專利 228 項斋值。在核心產(chǎn)品 MOPA 激光器上不斷提升工藝水平,提高功率降低成本展辞;在激光設(shè)備上開發(fā)了高功率藍激光焊接高反材料工藝奥邮,國內(nèi)首次將藍激光焊接紫銅及銅合金工藝導(dǎo)入被動元件行業(yè),生產(chǎn)效率提升 5 倍罗珍;研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)焊接機洽腺、電感繞線設(shè)備、電感剝漆設(shè)備覆旱、VR/AR 眼鏡模組測試機等一系列高端裝備蘸朋。

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