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钙钛矿:第三代光伏技术,产业化雏形已现


钙钛矿电池降本增效前景无限,单结覆盖BIPV等特殊场景,叠层赋能晶硅进一步提效。钙钛矿电池具有转换效率上限高、吸光能力强、带隙可调节、材料成本低、生产流程短等优势。我们认为,短期单结钙钛矿有望率先应用于BIPV和CIPV等特殊场景,中长期钙钛矿与晶硅电池叠层有望赋能光伏行业进一步提效。我们预计,2030年钙钛矿(单结&叠层)产能将达到443.33GW。  关键假设:

1)我们预计2023-2025年全球新增光伏装机量分别为350/450/550GW,假设2025-2030年全球新增光伏装机量复合增速为12.5%,假设容配比为1.25; 

2)参考过去产能利用率,假设2023-2025年组件产能利用率为60%,2026-2030年随着光伏装机增速放缓,竞争格局趋于稳定,产能利用率逐步提升至70%; 

3)假设2022-2030年钙钛矿渗透率逐步由0.12%提升至25%;

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工艺端技术路线尚未统一,镀膜工艺为核心。钙钛矿生产流程可简化为在TCO玻璃衬底(单结)或硅基(叠层)衬底上先后沉积空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、导电层和背电极,其中穿插激光刻蚀工艺起到切割、开槽和清边作用,最后进行封装测试。

1)镀膜工艺:钙钛矿电池镀膜的常见工艺包括以刮涂、狭缝涂布为代表的湿法镀膜工艺和以PVD、蒸镀、RPD、ALD等为代表的干法镀膜工艺。从实际产业化情况看,目前钙钛矿层通常采用狭缝涂布或真空蒸镀的方式沉积,而空穴传输层、电子传输层可分别使用PVD和RPD/ALD工艺沉积。钙钛矿各膜层的沉积方式与钙钛矿材料体系选择息息相关,未来随着钙钛矿技术和材料体系变化,各类镀膜工艺均有应用空间。

2)激光刻蚀:钙钛矿电池涉及四道激光刻蚀工序,其中P1、P2、P3激光划线目的是将部分膜层打开,把大面积钙钛矿电池分割为多个子电池,并使多个子电池形成串联结构,而P4激光工序主要起到清边作用,为后道封装前提。 

上下游产研联动,产业化雏形已现。随着国内钙钛矿电池技术突飞猛进,技术产业化有提速趋势,以协鑫光电、纤纳光电、极电光能等一大批优秀企业先后落地钙钛矿百兆瓦中试线,并取得优秀的效率表现,目前头部各家GW级产线均已规划建设,预计2024年有望落地。同时,传统晶硅企业依托在晶硅电池上的技术积累,主攻叠层方向,但多数仍处在实验室阶段。

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设备端,业内企业前瞻性布局钙钛矿镀膜、激光等设备,产品快速迭代升级,京山轻机、捷佳伟创、德龙激光等领先企业均已取得订单并实现出货。材料端,TCO玻璃作为单结钙钛矿电池衬底,成本占比居第一位,金晶科技在2022年5月已经实现自主知识产权的TCO玻璃产线投产,耀皮玻璃通过收购也具备TCO玻璃供应能力;钙钛矿各膜层所需金属靶材、TCO靶材也有优秀企业可供应。

文章来源:东方财富证券



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