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钙钛矿行业处于0->1的成长初期,未来两年产能实现低基数翻番。由于钙钛矿的提效空间较高,能吸收弱光发电、制备工序简单、轻薄/可柔性、易于合成等优势,在高效性能获得实验室证实的背景下,已获得腾讯创投、宁德时代、长城汽车、碧桂园等资本对产线项目的投资。同时,2022年行业新增产能开工近1GW,现有规划超27GW,处于从概念提出到中试线落地的成长初期,与N型晶硅电池的“萌芽期”有一定的相似之处。我们据现有钙钛矿产线规划测算,2023、2024年的产能增速将达近80%、256%,实现低基数的高增长弹性,产业整体产能将于2024年落地近2GW,具备电池技术迭代的革命性意义。

降本增效主逻辑下钙钛矿电池潜力大,叠层模式下电池效率可达40%以上,GW级产能下钙钛矿电池组件成本可降至0.6元/W。钙钛矿电池(PSCs)是第三代太阳能电池的代表,光电特性优势明显,单结理论最大效率超30%。由于钙钛矿材料可设计性的特点,电池效率提升速度较快,在13年的时间实验室效率从3.8%达到25.7%,速度快于晶硅。目前产业化效率在16-18%,2023年中试组件效率预计达19.3%。工艺流程短、低原料成本、低能耗、放大优势等因素铸就钙钛矿电池低成本基因,随着电池效率、寿命提升,度电成本有望持续下降

钙钛矿电池产业链相比晶硅明显缩短,分为上游原材料、辅材等、中游电池厂商、下游电站及新型应用。电池技术路线分为三种:平面反式、平面正式、介观印刷结构。平面技术路径中,导电基底一般使用CVD或PVD法制备,空穴传输层PVD法或刮涂法制备,钙钛矿吸光层刮涂、喷涂、印刷、蒸镀等方法制备。涉及设备类型包括镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备。下游应用包括分布式光伏电站、BIPV、柔性光伏等。目前钙钛矿电池大面积制备不均匀、不稳定问题的解决取得积极进展,部分企业的组件通过晶硅组件检测标准IEC612215加速老化认证测试。

近期钙钛矿组件出货标志着产业化进入落地阶段,同时央企积极参与布局

目前,在建及规划产能近30GW,十四五期间设备需求预计175-263亿元。2022年7月,纤纳光电用于工商业分布式光伏的钙钛矿组件出货;华能集团、中国三峡集团积极参与钙钛矿布局;目前在建产能约0.8GW(不完全统计);单GW电池产能建设投资约5亿元,按单GW产能3-4条生产线计算,对应设备价值量3-4亿元,其中镀膜设备价值量占比超50%。随着钙钛矿电池技术发展日益成熟,十四五期间在建及规划产能有望到达50-75GW,设备需求预计175-263亿元。

短期:BIPV等场景成为行业催化剂,分布式应用为聚焦市场。钙钛矿电池具备轻薄美观、可柔性等实用性特点,目前已规划GW级产线的产品主要应用在BIPV(极电光能、鑫磊鑫)和工商业分布式电站(纤纳光电),而对比晶硅电池主要聚焦在集中式电站。鉴于“十四五规划”推动分布式光伏,且BIPV在分布式光伏的占比将逐渐提升,钙钛矿短期内有望率先应用于BIPV。而在“光伏+”的分布式应用方面,(1)韩国现代汽车集团与UNIST合作开发钙钛矿太阳能电池板车顶,(2)有研究聚焦钙钛矿太阳能移动电源,(3)大正微纳的柔性钙钛矿组件运往中国智能手机、平板电脑商进行测试,将为钙钛矿组件带来广阔的潜在应用空间。

长期:集中式应用与晶硅电池协同发展,钙钛矿+HJT叠层技术为主要研发方向。据智慧芽数据库约180篇钙钛矿叠层电池专利中,70%是钙钛矿-晶硅叠层相关,针对便于工业化生产的研发为主,而其中又有约1/3的专利为异质结+钙钛矿叠层相关。同时,通威、隆基、晶科、华晟等晶硅电池厂商均有钙钛矿-晶硅叠层电池的专利或中试线等布局。

设备端意义:钙钛矿技术可延续现有光伏设备商的商业寿命。钙钛矿组件生产涉及多个功能层的制备和封装,而相关设备主要包括涂布机、PVD(磁控溅射类、蒸镀类、RPD)、激光设备、封装设备(层压机等)。部分国产设备商已具备提供定制化设备的能力,且各环节均有国产设备的出机验证或投入中试量产,其中PVD和激光环节不乏有成熟光伏设备商布局。鉴于目前处于钙钛矿技术创新期,工艺路线尚未定型,后续技术定向有望推动相关厂商的设备订单,迎接下一轮光伏设备行业景气。

设备空间:期待未来3-5年的百亿元钙钛矿设备市场。我们依照产能规划落地、分布式光伏占比、下游应用短期受益于BIPV/BAPV+长期受益于太阳能车等分布式应用的3种逻辑进行测算,2025-2027年有望迎来百亿元钙钛矿设备市场。

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关键词: 脱水研报钙钛矿电池异军突起产业化落地在即