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机械设备行业:钙钛矿专题:商业化进程加速 关注设备投资机会

2023-02-08 08:15:55 来源:中邮证券有限责任公司

投资要点

⑴钙钛矿:第三代太阳能电池,商业化进程有望提速钙钛矿是具有革命性的新材料。钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体(具有ABX3 的化学通式)作为吸光材料的太阳能电池。钙钛矿电池具有效率上限高、成本低、可叠层、柔性四大优势,是具有革命性的新材料。

效率、稳定性为商业化核心因素,正处于快速改善阶段。效率方面,钙钛矿(小面积)实验室效率提升迅速,已经远超晶硅电池极限效率;大面积钙钛矿生产线转化效率亦有望持续提升,协鑫光电规划自身组件效率于2023 年达18%;于2024 年达20%;于2025 年达22%。


(资料图)

稳定性方面,当前国内外的研究中,最大光功率输出点MPP 处的长期运行稳定性已经长达几千个小时;纤纳光电α组件已顺利通过IEC61215、IEC61730 稳定性全体系认证,可在双85 测试下工作1000小时。

钙钛矿商业化进程提速。截至目前,国内已有三条百兆瓦级别的钙钛矿光伏组件产线建成(协鑫光电、纤纳光电、极电光能),多条百兆瓦产线、GW 级产线正在推进中。根据我们的不完全统计,2022 年钙钛矿产能约为0.47GW,2023/2024 年有望达到1.16/4.47GW。在技术与资本的双重推进下,我们认为多条GW 级别生产线有望于2023 年招标,2-3 年内落地。

⑵单节钙钛矿电池:建议优先关注镀膜、涂布设备以协鑫光电100MW 生产线为例,单节钙钛矿生产线主要设备包括PVD 设备、涂布设备、激光设备、封装设备。具体的生产流程为:阳极缓冲层——激光P1——钙钛矿涂布——阴极缓冲层——激光P2——背电极——激光P3——激光P4——封装设备。

PVD 是钙钛矿电池核心设备,技术较为成熟,价值量占比高。PVD(物理气相沉积)设备并非新概念,其在半导体&HJT 领域已有应用,技术较为成熟。钙钛矿生产线中,PVD 设备主要用途为给电子传输层、空穴传输层以及电极等进行镀膜,因此一条生产线可能需要多套设备,这使得目前PVD 镀膜设备占钙钛矿整线的价值比例高达50%左右。

涂布设备主要用于制备钙钛矿层,具有性价比优势。无接触的狭缝涂布工艺,可以满足当前钙钛矿层物理一致性的要求,且涂布工艺单设备投资额通常在300-400 万左右,与PVD 设备相比性价比较高。

但后道控晶具有一定难度,膜层质量(化学一致性)仍有待提高,因此设备、工艺均尚需完善。目前上海德沪涂膜市占率达70%。

激光工艺涉及到整个钙钛矿薄膜电池的制备流程,起分片效果。

加工精度高、适用薄膜材料的激光是实现电路连接的关键,是整个钙钛矿电池制备的必备环节。钙钛矿电池需要分别进行3 次平行激光刻  蚀(P1-P3),并完成P4 的清边,整体价值量约10~20%。在P1-P3 的刻蚀环节,激光实现切割效果,使材料表面快速被加热到汽化并形成槽线,从而可以形成阻断电流导通的单独模块,起分片效果,以实现增大电压和串联电池的目标。

⑶叠层钙钛矿电池:效率优势明显,光伏终极解决方案钙钛矿/晶硅叠层为晶硅电池进一步增效,或将会成为钙钛矿产业化的初期路径。钙钛矿/晶硅叠层电池需要将晶硅表面做成锯齿面,便于钙钛矿层吸光。现有技术较难实现在锯齿面上涂布钙钛矿层,因此钙钛矿/晶硅叠层电池的钙钛矿层需要更多运用PVD 镀膜技术。

全钙钛矿叠层电池理论效率最高,度电成本最低,有望成为产业化的终极路径。全钙钛矿叠层电池的难度整体不大,主要性能取决于单节钙钛矿电池性能,难点在于由于层数的增加,需要解决下层均匀度偏差问题的累积问题,且对激光刻蚀工艺要求更高。

⑷建议关注设备价值量较高的镀膜设备商京山轻机、捷佳伟创;依托原有蒸镀技术,拟切入钙钛矿赛道的奥来德;提出“材料+装备+组件”三位一体规划的奥联电子;激光设备商大族激光、杰普特、帝尔激光。

风险提示:

钙钛矿产业化进展不及预期。

关键词 太阳能电池 激光设备

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