資本熱捧,、產(chǎn)線落地……鈣鈦礦即將成為新一代光伏電池革命的引領(lǐng)者,？
這個誕生于2009年的新技術(shù)，僅用十年時間就完成了從技術(shù)發(fā)現(xiàn)到實驗室轉(zhuǎn)換效率突破25%的“壯舉”,，而晶體硅電池則用了足足六十余年,。
鈣鈦礦的高速發(fā)（略）場看到了下一代光伏技術(shù)的肇始，眾多資本爭相涌入這一新賽道,。據(jù)不完全統(tǒng)計,，2021年鈣鈦礦光伏領(lǐng)域至少吸引了85億元投資。到了2022年,淡馬錫投資,、紅杉中國,、IDG資本、招銀國際等對協(xié)鑫光電,、纖納光電等鈣鈦礦企業(yè)的投資也仍未停止,，相關(guān)企業(yè)投后估值已超百億。
在此背景下,，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化進展也迎來了明顯加速,。協(xié)鑫光電、纖納光電,、極電光能的100MW,、100MW、150MW鈣鈦礦生產(chǎn)線已正式運行,，GW級產(chǎn)線均在規(guī)劃中,，最快將于2023年下半年投產(chǎn),。
本報告將通過梳理鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈，詳細闡述鈣鈦礦生產(chǎn)領(lǐng)域所涉設(shè)備,、材料的種類和性能,，組件的不同類別、技術(shù)優(yōu)缺點及產(chǎn)業(yè)化趨勢,。同時,，報告也將剖析鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化當(dāng)下面臨的主要問題，以及各環(huán)節(jié)主要廠商的布局和最新技術(shù)進展,。
全文篇幅較長,，主要從以下方面展開：1.鈣鈦礦電池簡介1.1鈣鈦礦獨具四大優(yōu)勢1.2資本密集布局，產(chǎn)業(yè)化進程提速2.鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈之設(shè)備2.1鍍膜設(shè)備價值量占比高2.2激光設(shè)備需求不斷增長3.鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈之材料3.1材料體系尚未定型,，不同膜層均有多種選擇3.2TCO玻璃是最核心材料4.鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈之組件4.1單結(jié)電池結(jié)構(gòu)簡單,，轉(zhuǎn)換效率仍有提升空間4.2疊層電池轉(zhuǎn)換效率高，但多處于試驗階段5.鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化難題5.1大面積組件光電轉(zhuǎn)換效率低5.2組件穩(wěn)定性差5.3結(jié)晶工藝存不確定性6.結(jié)語1.鈣鈦礦電池簡介1.1（略）線,，太陽能電池可大致分為晶硅電池,、薄膜電池、鈣鈦礦電池等,。（略）線而言,，轉(zhuǎn)換效率的高低決定了其未來的發(fā)展?jié)摿ΑＯ啾容^晶硅而言,，鈣鈦礦具備三大核心優(yōu)勢：光電特性非常好,、原材料豐富且易于合成、生產(chǎn)工藝流程短,。資料顯示,，單結(jié)晶硅電池的理論極限效率約為29%，從實際情況來看,，目前晶科能源182TOPCon電池轉(zhuǎn)換效率約為26.4%,；隆基綠能的P型HJT電池、無銦HJT電池目前的最高轉(zhuǎn)換效率則達到26.56%,、26.09%,。而鈣鈦光伏電池的單結(jié)理論效率可達31%；鈣鈦礦疊層電池,，包括晶硅/鈣鈦礦的雙結(jié)疊層轉(zhuǎn)換效率可達35%,，鈣鈦礦三結(jié)層電池理論效率可達45%以上，因此被業(yè)內(nèi)認為有望成為下一代主流光伏技術(shù),。
制備成本方面,，硅料價格的持續(xù)上漲使得下游電池和組件廠商利潤承壓均出現(xiàn)一定程度的下滑。而PSCs制作過程無需硅料,，制作金屬鹵化物鈣鈦礦所需原材料儲量豐富,，價格低廉,，且前驅(qū)液的配制不涉及任何復(fù)雜工藝，對純度要求不高,，后續(xù)組件對加工環(huán)境要求也不高,，組件生產(chǎn)過程不需要晶硅電池的千度左右的加工溫度，在生產(chǎn)過程中的能耗比較低,，多數(shù)環(huán)節(jié)也不需要真空環(huán)境,。目前，鈣鈦礦組件成本結(jié)構(gòu)占比最多的是電極材料,，達37%,，鈣鈦礦自身材料成本占比僅為5%,，鈣鈦礦組件未來仍有較大的降本空間,。設(shè)備投資方面，晶硅電池在四個不同工廠內(nèi)分別加工硅料,、硅片,、電池、組件,，此過程需要至少耗時3天,，而PSCs的生產(chǎn)流程簡單，可在45分鐘內(nèi)將玻璃,、膠膜,、靶材、化工原料在單一工廠內(nèi)加工成為組件,，產(chǎn)業(yè)鏈顯著縮短,，價值高度集中。立鼎產(chǎn)業(yè)研究統(tǒng)計了纖納光電,、協(xié)鑫納米,、（略）公布的數(shù)據(jù)，以達到1GW產(chǎn)能需要的投資金額來對比,，晶硅的硅料,、硅片、電池,、組件全部加起來,，需要大約9億-10億元的投資規(guī)模，而鈣鈦礦實現(xiàn)1GW產(chǎn)能需要的投資金額約為5億元左右,，是晶硅的一半左右,，比起投資更高的第二代GaAs薄膜太陽能電池，成本更是只有1/10,。1.2資本密集布局,，產(chǎn)業(yè)化進程提速2021年以來鈣鈦礦（略）場投資持續(xù)火熱,，多方巨頭入場鈣鈦礦。除了騰訊,、碧桂園等跨界入局之外,，一眾專業(yè)投資機構(gòu)紛紛參與鈣鈦礦電池企業(yè)融資，如三峽資本領(lǐng)投纖納光電C輪融資,、凱輝能源基金領(lǐng)投協(xié)鑫光電過億融資,、高瓴資本領(lǐng)投曜能科技數(shù)千萬A輪融資等?！笆袌鰧︹}鈦礦技術(shù)的關(guān)注度越來越高,，多方都愿意入股。2020年協(xié)鑫光電（（略））尋找投資人時,，還沒有這樣的關(guān)注度,。”協(xié)鑫光電董事長范斌稱,。新興企業(yè)的技術(shù)進展不斷吸引眼球,，包括極電光能、曜能科技,、協(xié)鑫光電,、纖納光電等；多家A股光伏龍頭企業(yè)也已開展布局,，包括隆基綠能（601012.SH）,、晶科能源（688223.SH）、通威股份（600438.SH）等,。盡管目前鈣鈦礦太陽能電池尚處于產(chǎn)業(yè)化早期,，其配方、設(shè)備,、工藝等仍處不斷迭代階段,。但自2022年以來，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進程明顯加快,。據(jù)業(yè)內(nèi)專家透露,，極電光能2022年底150MW小線投產(chǎn)；杭州纖納光電投產(chǎn)100MW,，協(xié)鑫光電,、眾能光電、萬度光等多家企業(yè)搭建中試線,，加速規(guī)模量產(chǎn)驗證進程,，多條百兆瓦產(chǎn)線、GW級產(chǎn)線規(guī)劃中,。中商產(chǎn)業(yè)研究院指出,，2022年鈣鈦礦電池滲透率不足1%,，2030年有望增長至30%。（略）對于鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化前景更為樂觀,，在極電光能聯(lián)合創(chuàng)始人,、總裁于振瑞看來，“2023年,，鈣鈦礦光伏產(chǎn)品將在各種場景下得到應(yīng)用,，預(yù)計各類BIPV、分布式光伏等項目上都能看到鈣鈦礦光伏產(chǎn)品的身影,?！?span id="oseimcgwi" class="open_quick_reg">（略）研究預(yù)計，2023年鈣鈦礦行業(yè)中試線擴產(chǎn)規(guī)?；蜻_（略）MW,，同比2022年的350MW增長接近兩倍；2023年上半年協(xié)鑫光電,、纖納光電,、極電光能或率先啟動行業(yè)首批GW級產(chǎn)能的建設(shè)和招標活動；且2023年至2024年,，（略）融資輪次有望繼續(xù)向前推進。（略）稱,，鈣鈦礦已經(jīng)邁過從0-1的階段,，即將迎來從1-N的全新階段。2.鈣鈦礦電池之設(shè)備基于當(dāng)前企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃,，（略）預(yù)計2026年鈣鈦礦電池國內(nèi)總產(chǎn)能突破25GW,，預(yù)計鈣鈦礦電池制造行業(yè)、設(shè)備行業(yè)2026年產(chǎn)值有望分別突破400億元,、100億元,。而浙商證券對（略）年鈣鈦礦太陽能（略）場空間進行測算更為樂觀，假設(shè)10年間鈣鈦礦電池滲透率從0增長至30%,，至2030年,，鈣鈦礦（略）場空間有望達到836億元。鈣鈦礦電池的核心設(shè)備包括鍍膜設(shè)備,、激光設(shè)備,、層壓設(shè)備，并輔以清洗,、干燥及各類自動化設(shè)備,，相較于晶硅電池由硅料、硅片,、電池廠,、組件的多廠組合生產(chǎn)結(jié)構(gòu),，鈣鈦礦電池由一條生產(chǎn)線即可組成生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低,。鍍膜設(shè)備（PVD設(shè)備）,、涂布設(shè)備、激光設(shè)備,、封裝設(shè)備為鈣鈦礦電
池制備四大設(shè)備,。據(jù)頭豹研究院汽車行業(yè)分析師鮑金玲介紹，PVD設(shè)備不僅應(yīng)用在鈣鈦礦電池,，晶硅電池的生產(chǎn)也需要,，其他的行業(yè)生產(chǎn)也有可能會用到PVD技術(shù)，目前PVD鍍膜設(shè)備占鈣鈦礦整線的價值比例大概在50%左右,；激光設(shè)備精度要求高于傳統(tǒng)光伏,、接近于半導(dǎo)體工藝，需求更為明確,。鮑金玲稱,，四大設(shè)備中涂布設(shè)備難度更大，因為鈣鈦礦是把鹵化物溶液涂在玻璃或者硅片上,，溶液結(jié)晶,，形成光伏的吸光材料；由于目前沒有任何生產(chǎn)活動需要這樣的結(jié)晶工藝,，因此需重新開發(fā)適合鈣鈦礦生產(chǎn)的薄膜設(shè)備,，主要設(shè)備商是美國或日本、韓國企業(yè),，本土設(shè)備商主要有德滬涂膜（市占率約70%）,、中能光電。長江證券指出,，當(dāng)前鈣鈦礦電池技術(shù)整體仍處于產(chǎn)業(yè)化初期,，擴產(chǎn)規(guī)模較小。設(shè)備廠商提前與鈣鈦礦廠商進行合作研發(fā),、驗證,，將充分受益后續(xù)鈣鈦礦電池擴產(chǎn)放量。2.1鍍膜設(shè)備價值量占比高鍍膜設(shè)備（PVD設(shè)備）是鈣鈦礦電池核心設(shè)備,，技術(shù)較為成熟,，價值量占比高。PVD（物理氣相沉積）設(shè)備并非新概念,，其在半導(dǎo)體&HJT領(lǐng)域已有應(yīng)用,，技術(shù)較為成熟。鈣鈦礦生產(chǎn)線中，PVD設(shè)備主要用途為給電子傳輸層,、空穴傳輸層以及電極等進行鍍膜,，因此一條生產(chǎn)線可能需要多套設(shè)備，這使得目前PVD鍍膜設(shè)備占鈣鈦礦整線的價值比例高達50%左右,。根據(jù)具體工藝不同,，PVD設(shè)備可分為蒸鍍設(shè)備、磁控濺射設(shè)備,。此外,，還有原理相近的日本住友開發(fā)的反應(yīng)等離子體鍍膜（RPD）設(shè)備。RPD的優(yōu)點是可以減少對鈣鈦礦電池的轟擊損害,，有利于提高轉(zhuǎn)換效率和良率,，缺點是設(shè)備的價格較為昂貴。東吳證券電新首席證券分析師曾朵紅測算,，百MW級鈣鈦礦產(chǎn)線的核心總投資額約1.2億元,，其中鍍膜設(shè)備、激光設(shè)備,、涂布設(shè)備,、封裝設(shè)備投資比例為50%：25%：15%：10%。具體來看,，生產(chǎn)百MW級鈣鈦礦電池需要鍍膜設(shè)備3臺（2臺PVD,，單價1000萬/臺；1臺PRD,，單價2000萬/臺）,、激光設(shè)備3-4臺(大多數(shù)4臺)，總價值量（略）萬,；涂布設(shè)備單臺1000+萬/臺，濕法制備需2臺,，鈣鈦礦層+鈍化層合計2000萬+,；封裝設(shè)備1臺，單臺價值1200萬左右,，連同后道設(shè)備價值量共3000萬元以上,。總的來說,，鍍膜設(shè)備總投資額占比最高,，未來鍍膜設(shè)備國產(chǎn)化是鈣鈦礦生產(chǎn)降本主要途徑，后續(xù)GW級設(shè)備投資預(yù)計為7億-8億元/GW,。
鍍膜設(shè)備一般用于制備陽極緩沖層,、陰極緩沖層、背電極,。國內(nèi)主要鈣鈦礦電池鍍膜設(shè)備商如下：京山輕機（000821.SZ）（略）中在鈣鈦礦設(shè)備領(lǐng)域布局較為全面的企業(yè)之一,。（略）晟成光伏早在2021年5月與協(xié)鑫光電就鈣鈦礦疊層電池技術(shù)達成合作開發(fā)協(xié)議,；2022年6月宣布鈣鈦礦電池團簇型多腔式蒸鍍設(shè)備現(xiàn)已量產(chǎn)。據(jù)晟成光伏內(nèi)部人士透露,，公司推出的PVD濺射設(shè)備已成熟,，蒸鍍設(shè)備也已實現(xiàn)多個客戶的出貨，（略）與高校合作開發(fā)的空間式ALD設(shè)備正在客戶端驗證,，該設(shè)備解決了傳統(tǒng)ALD設(shè)備效率低的問題,，有望在電子傳輸層中實現(xiàn)應(yīng)用。1月29日,，京山輕機發(fā)布業(yè)績預(yù)告,，預(yù)計2022年實現(xiàn)凈利2.8億-3.2億元，同比增長92%-119%,。京山輕機稱,，2022年晟成光伏新簽訂單數(shù)和年底在手訂單數(shù)、銷售收入和凈利均實現(xiàn)同比大幅增長,。浙商證券認為,，京山輕機布局PVD、ALD,、團簇型多腔室蒸鍍設(shè)備,、組件封裝設(shè)備等，已實現(xiàn)量產(chǎn)并成功應(yīng)用于多個客戶端,，將具備鈣鈦礦電池整線設(shè)備交付能力,，如保持先發(fā)優(yōu)勢、將充分受益鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化浪潮,。捷佳偉創(chuàng)（300724.SZ）此前在接受機構(gòu)調(diào)研時表示,，公司重視鈣鈦礦技術(shù)，當(dāng)前行業(yè)量產(chǎn)比較少,，主要在中試環(huán)節(jié),，（略）都有相關(guān)技術(shù)儲備。（略）線,、（略）線多樣,，有些成熟設(shè)備已經(jīng)得到下游客戶的認可。公司2022年實現(xiàn)了PRD設(shè)備,、蒸鍍設(shè)備訂單的落地,，其中PRD設(shè)備進展較快，客戶反饋良好,。此外,，公司鈣鈦礦整線設(shè)備的研發(fā)已完成，目前正在與下游客戶接洽溝通過程中。2.2激光設(shè)備需求不斷增長光伏產(chǎn)品對于光電轉(zhuǎn)換效率“錙銖必較”,，激光可用于摻雜,、開槽、轉(zhuǎn)印,、無損劃片以及打孔技術(shù)等,，能有效提高光電轉(zhuǎn)換效率，是光伏技術(shù)升級的必備“武器”,。
據(jù)華安證券機械行業(yè)首席研究員張帆介紹,，2021~2023年光伏用激光設(shè)備（不含組件環(huán)節(jié)及鈣鈦礦技術(shù)）市場總規(guī)模約83億元，2022,、2023年市場總量22.46億,、43.39億元（同比增長34%/93%)。隨著光伏N型電池片產(chǎn)能放量,，且新技術(shù)不斷迭代,，光伏激光設(shè)備需求不斷增長。目前百兆瓦級別鈣鈦礦光伏產(chǎn)線中激光設(shè)備價值量約為1000萬元,，鈣鈦礦產(chǎn)能提升將提高激光設(shè)備保持同一精度的難度,，同時生產(chǎn)商的經(jīng)驗將隨著激光設(shè)備出貨量的提升而改善，國泰君安預(yù)計在這兩個因素的共同影響下GW級產(chǎn)線的激光設(shè)備價值量約為1億元/GW,。國泰君安資深分析師周天樂預(yù)計,，激光設(shè)備作為標準配置，將伴隨鈣鈦礦產(chǎn)能快速擴張同步放量,，預(yù)計（略）年國內(nèi)新增激光（略）效率進展迅速,，但大多為1cm以下的小面積薄膜，隨著組件面積放大,，電池效率不增反降,。為什么鈣鈦礦電池大面積效率損失嚴重？一是鈣鈦礦薄膜的大面積制備工藝不成熟,，不夠均勻?qū)е鲁赡べ|(zhì)量差,；二是大面積薄膜組件進行激光劃線后易產(chǎn)生電阻損耗、并產(chǎn)（略）,。針對這些問題，行業(yè)已形成初步解決方案,。工藝方面,，大面積制備鈣鈦礦層主要采用狹縫涂布和蒸鍍兩種方式：（略）
策劃丨黃宇
主筆丨李泓霖王瑩
編輯丨黃宇
（略）介紹
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