深度报告-20230215-国盛证券-电力设备行业深度_钙钛矿_光伏电池的_明日之星__25页_2mb

钙钛矿太阳能电池：光伏领域的“明日之星”

核心内容概述

钙钛矿太阳能电池是一种新型化合物薄膜太阳能电池，其核心材料为钙钛矿型的有机金属卤化物半导体，具有高转换效率、低成本、产业链短等优势。它可分为单结电池和叠层电池，其中叠层技术通过不同带隙材料的组合可显著提升光电转换效率。钙钛矿电池在BIPV、分布式电站、地面电站等领域具有广泛的应用前景。

主要观点

• 高转换效率：钙钛矿单结电池理论最高转换效率达31%，多结电池可达45%，远高于晶硅电池的29.4%。
• 低成本优势：钙钛矿电池的投资成本仅为晶硅电池的一半，且原材料用量少，成本占比低，综合成本仅为晶硅的50%。
• 生产效率高：钙钛矿电池的生产流程仅需9步，相较晶硅电池的4大环节，生产效率显著提升。
• 应用场景丰富：钙钛矿电池适用于BIPV、分布式电站和地面电站等多领域，且具有柔性、轻薄、透明等特性，适合建筑光伏一体化（BIPV）等创新应用。
• 产业化加速：组件、设备和材料端均有显著进展，多企业已实现中试线建设和产品出货。

关键信息

钙钛矿电池优势

• 转换效率高：实验室单结钙钛矿电池效率已达25.7%，钙钛矿-硅叠层电池效率超过31%，全钙钛矿叠层电池效率达29%。
• 成本低：单GW投资成本约为5亿元，仅为晶硅电池的一半；单瓦能耗仅为晶硅的1/10。
• 生产流程短：100MW钙钛矿产线从原料进入至组件成型仅需45分钟，而晶硅电池需要约三天。
• 材料成本低：钙钛矿材料成本占比仅为3.1%，而玻璃、靶材等材料占比达34%。

产业化进展

• 组件端：纤纳光电、协鑫光电、极电光能等企业已实现中试线建设和组件出货，其中协鑫光电建成全球首条100MW量产线，纤纳光电实现5000片α组件出货。
• 设备端：捷佳伟创、京山轻机、杰普特等企业已实现钙钛矿设备的量产交付，部分设备具备自主知识产权和高技术壁垒。
• 材料端：TCO导电玻璃和靶材已实现供货，金晶科技、隆华科技等企业正在推进材料的产业化。

政策支持

• 国家政策：中国政府出台多项政策支持钙钛矿太阳能电池发展，包括《关于推动能源电子产业发展的指导意见》、《科技支撑碳达峰碳中和实施方案》等，旨在推动其规模化量产和应用。

技术挑战

• 大面积制膜：目前大面积钙钛矿薄膜制备技术仍不够成熟，需进一步提升薄膜质量和均匀性。
• 稳定性问题：钙钛矿材料在光照、加热和湿度下易分解，需通过材料改进或叠层技术提升稳定性。

风险提示

• 钙钛矿电池技术推进速度不及预期
• 光伏行业装机量不及预期
• 技术迭代风险
• 行业竞争加剧风险

重点标的

注：*股票数据为2月14日Wind一致预期

图表目录

• 图表1：光伏电池技术的发展路径
• 图表2：钙钛矿的晶体结构
• 图表3：钙钛矿太阳能电池类型
• 图表4：钙钛矿太阳能电池工作原理图
• 图表5：钙钛矿电池结构图
• 图表6：全钙钛矿叠层电池结构示意图
• 图表7：钙钛矿-晶硅两端叠、三端叠和四端叠结叠层电池的结构图
• 图表8：钙钛矿/晶硅叠层电池按照不同硅底电池的选择分类
• 图表9：不同太阳能电池理论转换效率和量产转换效率
• 图表10：NREL最佳实验室电池转换效率图
• 图表11：单GW钙钛矿组件和晶硅组件的生产成本
• 图表12：100MW钙钛矿组件成本结构占比
• 图表13：2021年单GW各类光伏电池产线总投资额对比
• 图表14：不同硅底电池片与叠层组件成本预测
• 图表15：钙钛矿电池和晶硅电池对比
• 图表16：四种太阳能电池LCOE
• 图表17：不同叠层电池在太阳能地面电站与工商业分布式电站应用上的度电成本分析
• 图表18：各类电池的材料成本和LCOE关系
• 图表19：各类电池的设备成本和LCOE关系
• 图表20：钙钛矿电池光伏领域下游应用场景
• 图表21：钙钛矿太阳能电池应用场景
• 图表22：钙钛矿光伏建筑集成（BIPV）项目
• 图表23：钙钛矿电池和晶硅电池的生产设备对比
• 图表24：100MW钙钛矿产线设备及生产流程
• 图表25：大面积钙钛矿薄膜制备技术对比
• 图表26：溶液涂布法
• 图表27：喷涂法和喷墨打印法
• 图表28：软膜覆盖法
• 图表29：气相沉积法
• 图表30：现阶段发展钙钛矿电池政策汇总
• 图表31：钙钛矿企业产业化进展情况
• 图表32：钙钛矿叠层组件企业产业化进展情况
• 图表33：钙钛矿设备厂商产业化进展情况
• 图表34：钙钛矿材料厂商产业化进展情况