20230315-天风证券-叠层钙钛矿电池_单结为矛_叠层为盾_下一代电池片技术或开始逐渐演绎__41页_3mb

报告摘要

钙钛矿叠层电池技术分析总结

核心内容

钙钛矿叠层电池是一种结合钙钛矿与传统晶硅或其它材料的多结电池技术，通过不同带隙材料的协同作用，突破单结电池的效率极限。其核心原理是利用宽带隙顶部电池吸收高能量光子，窄带隙底部电池吸收低能量光子，从而实现对太阳光谱的高效利用。

主要观点

钙钛矿材料优势：
- 钙钛矿具有高吸光系数、灵活的带隙可调性、长载流子扩散长度和低激子结合能等优良光电特性。
- 钙钛矿电池的理论最大光电转化效率可达30%以上，且相比晶硅电池，其制备成本更低、设备投资更少，具备显著的降本增效潜力。
叠层结构分类：
- 2-T集成一体化结构：由单片集成的两个子电池和一个透明导电层组成，适用于晶硅与钙钛矿的叠层电池，具有较低的制备成本。
- 4-T机械堆叠结构：两子电池并联，各自独立制备，具有更高的效率潜力，但需要更多透明导电层，导致成本上升。
- 其他结构如三端结构较少应用，且尚未商业化。
叠层电池技术路径：
- 钙钛矿/晶硅叠层电池：目前主流选择，基础晶硅技术成熟，效率接近30%，适用于光伏电站。
- 钙钛矿/HJT叠层电池：因结构适配性好，开路电压高，被认为是更优解。
- 全钙钛矿叠层电池：无需晶硅材料，具备更低的生产成本，但面临大面积制备和稳定性问题。
制备设备与技术：
- PVD技术：广泛应用于钙钛矿叠层电池的制备流程，包括透明导电层、电子传输层等，成本较低且技术壁垒相对较低。
- ALD技术：用于中间层，如缓冲层、致密层，具有高精度和低温工艺优势，是提升叠层电池效率的关键技术之一。
- 设备厂商：微导纳米、捷佳伟创、京山轻机等公司在钙钛矿叠层电池设备领域具有领先优势。
产业化进展：
- 隆基、爱旭、宝馨、华晟、杭萧钢构等传统电池厂商已布局钙钛矿叠层电池技术。
- 跨界厂商如杭萧钢构已启动100MW中试线建设，进展迅速。
- 仁烁光能、协鑫光电等公司正在推进全钙钛矿叠层电池的量产计划。
量产瓶颈：
- 钙钛矿材料易分解，对湿度、光照、温度等环境敏感，影响其稳定性。
- 大面积制备仍面临挑战，需解决钙钛矿薄膜质量、沉积工艺等问题。

关键信息

钙钛矿/晶硅叠层电池

结构：宽带隙钙钛矿作为顶电池，窄带隙晶硅作为底电池。
优势：晶硅技术成熟，量产稳定，效率接近30%。
挑战：需解决绒面与钙钛矿涂层的匹配问题，以及钙钛矿材料的稳定性问题。

钙钛矿/HJT叠层电池

结构：基于HJT电池的反式结构，适配性好。
优势：结构对称，开路电压高，便于量产。
挑战：需优化钙钛矿与HJT电池的匹配，提高大面积效率。

全钙钛矿叠层电池

结构：由宽带隙与窄带隙钙钛矿组成，无需晶硅材料。
优势：低成本、高效率，具备柔性与低温加工特性。
挑战：窄带隙钙钛矿稳定性差，大面积制备难度大。

4-T机械堆叠结构

结构：两子电池并联，各自独立制备。
优势：可分别达到最大功率，制备较易。
挑战：需要四个透明导电层，成本较高，且需优化顶电池电极材料。

2-T集成一体化结构

结构：由单片集成的两个子电池和一个透明导电层构成。
优势：透明电极少，成本低，适合产业化。
挑战：需匹配子电池电流，顶电池带隙受限。

投资建议

关注电池厂商进展：杭萧钢构、天合光能、东方日升、通威等已布局钙钛矿叠层电池，建议关注其后续技术突破与产能释放。
关注PVD与ALD设备厂商：微导纳米、捷佳伟创、京山轻机等公司在钙钛矿电池设备领域具备技术优势，未来有望受益于叠层电池的产业化进程。

风险提示

光伏装机不及预期：若光伏装机量下滑，将影响钙钛矿叠层电池需求。
技术路径变化风险：HJT、TOPCon等技术路线尚未最终确定，可能影响叠层电池的商业化进程。
量产速度低于预期：钙钛矿叠层电池仍处于试验阶段，需进一步优化材料与工艺，量产速度可能受阻。

行业评级

行业评级：强于大市（维持评级）

图表概览

钙钛矿晶体结构图
钙钛矿太阳能电池结构图
钙钛矿/晶硅叠层电池结构图
钙钛矿/异质结叠层电池结构图
钙钛矿/CIGS叠层电池结构图
4-T机械堆叠与2-T集成一体化结构比较图
钙钛矿电池制备流程图
钙钛矿叠层电池效率发展历程表
钙钛矿电池稳定性的提升方法图
钙钛矿电池产业化进展表
钙钛矿电池相关设备厂商表

总结

钙钛矿叠层电池作为下一代光伏技术，具备高效率、低成本等优势，正逐步进入产业化阶段。其技术路径多样，其中钙钛矿/HJT与全钙钛矿叠层电池被视为未来更优选择。尽管当前面临稳定性与大面积制备等挑战，但随着技术进步与设备优化，钙钛矿叠层电池有望成为光伏行业的重要增长点。投资建议关注电池厂商及PVD、ALD设备商，同时警惕行业装机量、技术路径变化及量产速度等风险。

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