钙钛矿电池，光伏领域的颠覆者？

（原标题：钙钛矿电池，光伏领域的颠覆者？）

【资料图】

降本提效是光伏行业的永恒主题。

经过几十年的发展，太阳能电池的发展已历经三代，晶硅、薄膜、新型太阳能电池，钙钛矿电池是第三代太阳能电池的代表。

近来钙钛矿技术被资本市场频繁关注。钙钛矿作为新一代薄膜太阳能电池，其理论极限效率高达45%，目前实验室效率已经突破30%。钙钛矿电池相对晶硅电池具有耗材少、成本低、产业链紧凑、总投资少的优点。

随着产业链不断进步，技术成熟，钙钛矿电池有望成为光伏电池下一代主流技术，推动光伏行业提效降本、打开远期市场空间的下一代太阳能电池技术。预计未来10年钙钛矿太阳能电池渗透率从0增长至30%，空间巨大。

在多家企业的持续推进背景下，钙钛矿光伏电池产业化的前景越来越明朗。机构认为在钙钛矿规模化进程中优先关注设备的投资机会。

钙钛矿电池成本优势突出

钙钛矿电池是利用钙钛矿型材料作为吸光层的新型化合物薄膜太阳能电池，钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池的核心。钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物，而是一类具有ABX3结构的晶体材料的总称。

ABX3结构的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替换，可选的材质种类众多。量产中钙钛矿层材料多采用有机无机杂化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅电池（130-170um）耗材更少且成本低廉。

由于钙钛矿材料带隙可调、光吸收系数较高，且对杂质不敏感，其在弱光下仍具有突出的光电转换效率，相比而言，晶硅弱光下发电效率极低，这也是钙钛矿光伏与传统硅基光伏一个显著区别。

仅经过13年发展，钙钛矿电池效率就从3.8%提升至25.7%，钙钛矿电池极限转换效率优势突出，远高于晶硅、HJT、TOPCon，且钙钛矿电池理论极限效率（ 31%）高于晶硅电池（29.4%）。

此外，钙钛矿电池可与多种类型电池叠层以进一步提升转换效率，晶硅/钙钛矿双节叠层效率可达35%，三节层电池理论极限则可跃升至45%，目如果在钙钛矿中掺杂新型材料，其转换效率最高可达50%。

总的来说，钙钛矿电池优势众多，不仅工艺流程短（45分钟），且仅在单一工厂即可完成组件，且钙钛矿电池产能投资额仅为晶硅的一半，此外钙钛矿原材料对杂质不敏感，容易获得，用量少，且能耗也较低，成本优势明显。

综合成本方面，相比于晶硅，钙钛矿也有很大优势，单瓦仅需5毛钱。单片组件成本结构中，钙钛矿占比约为5%，玻璃、靶材等占2/3，单瓦总成本约为5毛到6毛钱，是晶硅电池极限成本的50%。

钙钛矿光伏电池产业链上游主要是电池生产设备供应商，其中镀膜设备是钙钛矿光电电池生产的核心设备，中游主要是电池生产商，下游是如BIPV、光伏电站等的应用场景。

钙钛矿的制备工艺相较于硅基光伏更为简单，工艺流程也相对简单。当前钙钛矿制备设备的工艺尚处于验证阶段。从产业角度来看钙钛矿电池制备设备厂商多是订单先行或是采取与其他生产厂商合作模式。

钙钛矿光伏电池的制备中，ETL(电子传输层)、HTL(空穴传输层)与钙钛矿吸光层是制备工艺中的核心环节，其中，钙钛矿吸光层的制备是最核心的环节。

钙钛矿光伏电池下游应用场景较为广阔，目前光伏电池的应用场景如BIPV、集中式光伏电站皆是钙钛矿光伏电池的终端场景。

钙钛矿电池产业化进程加速

2009-2019年，钙钛矿仅用了十年时间就实现了晶硅太阳能电池用六十多年时间才完成的由技术诞生到实验室转换效率突破25%的提升。

2020年以来，学术界继续探索提升技术稳定性、转换效率的机理研究，多项技术的突破使得钙钛矿具备走出实验室、走向产业化的基础。

2022年，国内围绕钙钛矿领域的政策文件、产业落地、投融资活动更为活跃。政策方面，多项国家部委顶层设计文件强调加强钙钛矿等可再生能源前沿技术攻关；产业进展方面，业内耕耘多年的头部领军企业如协鑫光电、纤纳光电均已于今年中率先开始百兆瓦量产中试线的生产调试工作。极电光能、万度光能等新进企业也于今年三季度开始百兆瓦量产中试线的设备进场。

随着多家的持续推进，钙钛矿光伏电池产业化的前景越来越明朗。中金公司预计2023年上半年将是相关企业量产配方、设备验证的关键期。若成功，企业预计将会开始吉瓦级的产线建设。

目前钙钛矿组件处于从0到1的产业化初期，企业在电池结构、材料体系、制备工艺、生产设备上各显神通进行路线验证，力图突破稳定性、大面积制备、效率三角难题。

2022年7月，纤纳光电用于工商业分布式光伏的钙钛矿组件出货，这标志着钙钛矿电池产业化进入落地阶段，同时央企积极参与布局。银河证券表示，目前在建及规划产能近30GW，十四五期间在建及规划产能有望到达50-75GW。

值得注意的是，目前钙钛矿电池产业化效率在16-18%。市场预计，到2023年中试组件效率将有可能达到19%左右。展望远期，单结钙钛矿组件通过规模效应和主辅材国产化，有望最终实现效率25%，度电成本0.255元/度，较晶硅电池的极限低11%，从而提高钙钛矿技术竞争力，打开电站市场空间。

钙钛矿电池具备轻薄、透光性强、短波长吸光能力强、弱光效应好、可在柔性基材上制备的优点。基于这些特征，钙钛矿电池与晶硅电池存在差异化应用场景，其中BIPV（光伏建筑一体化）和CIPV（车载光伏）领域应用潜力最大。

根据中泰证券测算，2025年钙钛矿电池在BIPV领域的装机量可达35GW，对应市场空间1472亿元。

优先关注设备、材料环节

钙钛矿电池被认为是下一代太阳能电池，具有广阔的应用前景。随着钙钛矿电池技术发展日益成熟，有望进入量产阶段，迎来爆发式增长。

银河证券建议关注钙钛矿规模化进程中设备投资机会，十四五期间十四五期间在建及规划产能有望到达50-75GW，设备需求预计175-263亿元。建议关注价值量大的PVD/RPD设备、确定性需求强且主流电池片环节渗透率提升的激光设备厂商、蒸镀设备。

中泰证券等机构除设备外，还看好材料环节的TCO玻璃。TCO玻璃是钙钛矿电池的核心材料，机构预计随着后续钙钛矿电池的商业化步伐加快，TCO玻璃需求将大幅度增长。

①设备企业：捷佳伟创：RPD和磁控溅射设备；京山轻机：蒸镀设备（用于电极层、钙钛矿层沉积）；杰普特、帝尔激光、德龙激光：3道激光刻线及激光清边；西子洁能：参股众能光电10%，众能光电为钙钛矿设备头部标的。

②材料企业。金晶科技：TCO导电玻璃（TCO玻璃占钙钛矿电池组件成本达30%左右，在晶硅电池组件中光伏玻璃仅占7%左右成本）。