电力设备行业深度：钙钛矿：光伏电池的“明日之星”

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钙钛矿太阳能电池一种新型化合物薄膜太阳能电池。钙钛矿是分子通式为ABX3 的化合物，钙钛矿电池是指利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的电池，可分为单结钙钛矿电池、叠层钙钛矿电池。根据钙钛矿与晶硅或钙钛矿，可分为钙钛矿/晶硅叠层电池、钙钛矿/钙钛矿叠层电池。钙钛矿电池具备转换效率高、低成本、产业链短等优势，在BIPV、分布式电源、地面电站等领域具有广泛应用。

钙钛矿单节、叠层均有很高理论转换效率，属于光伏电池“明日之星”。

在功率大型化发展趋势以及硅料限制下，光伏电池发展只有提高转换效率这条路径，而晶硅电池的转换效率逼近材料理论极限效率29.4%，单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结钙钛矿电池理论最高转换效率达45%，转换效率远高于晶硅电池，催生钙钛矿太阳能电池发展。

钙钛矿电池投资成本低、产能成本低、降本空间大、生产效率高，竞争优势足。单结钙钛矿电池成本优势明显，实现1GW 产能需要的投资金额仅约为5 亿元左右，是同级别晶硅电池生产成本的1/2 左右；原材料用量少，占比仅5%；生产垂直一体，用时相较于晶硅电池更短，100MW 单结钙钛矿生产线从原料进入到组件成型仅需45 分钟；纯度要求低、单瓦能耗只有晶硅的1/10；综合成本是晶硅电池的1/2；实际发电效率高于晶硅。叠层技术可以提高光电转换效率，将钙钛矿与晶硅叠层，两端叠电池实验室效率超过31%；而两端叠电池的理论效率可达45%，远高于单结电池的S-Q 极限效率33%及单结电池的实验室效率记录25.7%。

钙钛矿太阳能电池生产流程短，9 步完成完整钙钛矿组件，生产效率高。

生产钙钛矿的具体流程为：输入FTO 玻璃并用PVD 设备镀阳极缓冲层→激光P1划线→钙钛矿涂布结晶→PVD第二道设备镀阴极缓冲层→激光P2划线→PVD 再镀背电极→激光P3 划线→进行激光P4 刻画→封装，钙钛矿只需从原料进入到组件成型2 个环节。晶硅组件须经历硅料→硅片→电池片→组件4 大环节，钙钛矿环节少，生产效率高。

组件+设备+材料三端齐发力，钙钛矿产业化速度加快。①组件端中试线逐步建设，部分组件实现出货。2021 年以来，以纤纳光电、协鑫光电、极电光能为首的多家钙钛矿电池企业逐步走向商业化。其中协鑫光电于2021 年9 月建成全球首条100MW 钙钛矿量产线；预计2024 年建成GW级别产线。②设备端进入验收出货阶段，部分厂商已实现量产交付。以捷佳伟创、京山轻机、众能光电、德沪涂膜、杰普特为首国产钙钛矿设备厂商竞争实力雄厚。捷佳伟创RPD 设备具有多项自主知识产权和极高技术壁垒，2022 年7 月公司首台套量产型钙钛矿电池核心装备出货。京山轻机已具备钙钛矿PVD 镀膜设备成熟供货能力。杰普特的钙钛矿激光设备已推出二代产品方案。③材料端，靶材、富勒烯衍生物已进入审核验证阶段，TCO 发展快已实现供货。靶材与导电玻璃占比钙钛矿电池成本最高，分别为34%、31%。金晶科技是为数不多掌握TCO 导电玻璃技术且量产企业之一，TCO 导电膜玻璃已经成功下线，并开始供货。隆华科技钙钛矿电池用靶材当前已进入下游客户供货测试阶段。万润股份富勒烯应用技术处于审核阶段。

风险提示：钙钛矿电池技术推进速度不及预期；光伏行业装机不及预期；技术迭代风险；行业竞争加剧风险。

关键词 转换效率 生产效率高 太阳能电池