作者：股舟悠扬
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钙钛矿电池—光伏电池中的“明日之星”
光伏电池种类较多，很容易让人“傻傻分不清楚”。按照发展历程来分，主要分为三代：第一代晶硅电池、第二代薄膜电池、第三代新型电池。
资料来源：天风证券研究所
其中，钙钛矿电池就是第三代新型电池中的一类，2009年问世，包括单结钙钛矿和多结叠层钙钛矿。
从钙钛矿的发电原理来看，以钙钛矿型材料作为吸光层，将光能转化为电能，过程中通过电子传输材料和空穴传输材料将截流子分别传输到正面和背面电极。
资料来源：中泰证券研究所
钙钛矿电池优势明显，不仅转化效率较高，并且原材料储量丰富，制作工艺简单，成本较低。
① 电池转化效率迭创新高
众多光伏电池中，材料、发电原理不一样，理论转化极限不一样。PERC单晶硅电池、HJT电池、TOPCon电池转化效率分别为24.5%、27.5%、28.7%。
钙钛矿电池由于其采用的钙钛矿材料的特殊性，打破了晶硅电池和薄膜电池转化效率的“天花板”，单结钙钛矿电池理论转化效率高达31%，多结电池更高，直达45%。
资料来源：天风证券研究所
② 原材料价低+设备投资少，整体成本偏低
“天下”苦硅料价格高企久矣，硅料价格高企压缩了下游电池、组件厂商的利润。而钙钛矿电池则不一样，由于原材料不使用硅料，使用的钙钛矿储量丰富，价格低廉，所以成本大幅下降。
另外，横向与薄膜电池、晶硅电池对比，钙钛矿电池设备投资额较低，是晶硅电池的二分之一，是GaAs薄膜电池的十分之一。
资料来源：天风证券研究所
故而，钙钛矿电池被誉为电池界的“明星电池”，是未来技术创新的重要路线之一。唯一的缺陷就是稳定性差，未来可以通过后钝化处理、先进封装技术等来改善。
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钙钛矿电池设备
按照钙钛矿电池的制备工艺，全程使用的设备主要有四类：PVD设备、涂布设备、激光设备、封装设备。
资料来源：天风证券研究所
（1）PVD设备：即镀膜设备，在晶硅电池、钙钛矿电池中均需要使用，主要用于制备阳极缓冲层、阴极缓冲层、背电极。
（2）涂布设备：主要用于制备钙钛矿吸光层，将卤化物溶液涂到玻璃或硅片等基材上。
（3）激光设备：对P1、P2、P3进行激光划线，阻断导通，形成单独的模块。一般来说，P1是FTO导电玻璃，P2是ITO或钙钛矿层，P3是镀金/镀银材料。
（4）封装设备：用来封装层压成光伏组件的关键设备。
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钙钛矿叠层电池：HJT-钙钛矿叠层优势明显
钙钛矿电池可以与HJT、TOPCon等电池进行叠层，从而进一步提升转化效率。其中与HJT电池做叠层最为理想，优势明显。因为HJT电池表面本身就是TCO，异质结电池的产线无需更改，并且可以发挥HJT电池填充因子高和开压高的优势。
资料来源：开源证券研究所
TOPCon电池表面的氮化硅透光性比HJT电池表面的TCO要好，是其独特的优势，电流比较高。但是如果和钙钛矿电池叠层，其优势将会没埋没，理论上钙钛矿-topcon 叠层电池的效率相比 HJT-钙钛矿叠层电池更低。
钙钛矿-HJT叠层电池是基于晶硅产业进行发展，相比于纯钙钛矿电池路线有望率先实现量产。
目前，主流企业已经有技术储备，华晟新能源、牛津光伏已有中试线，晶科能源、通威股份已有试验线，宝馨科技、杭萧钢构、曜能光电中试线规划建设中，隆基绿能、晶澳科技、天合光能、东方日升、中来股份、爱康科技、聆达股份正处于研究阶段。
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钙钛矿电池核心上市公司梳理
捷佳伟创：太阳能电池设备的领先企业，已经取得了钙钛矿中试线订单。
京山轻机：公司目前针对钙钛矿设备业务主要着重在钙钛矿前段的镀膜设备。
金晶科技：公司TCO导电膜玻璃定位于碲化镉、钙钛矿电池等行业上游。
聆达股份：公司项目三期拟建设2GW HJT叠加钙钛矿电池项目。
宁德时代：公司正在搭建钙钛矿电池中试线。
隆基绿能：在钙钛矿等新电池技术均有研发和技术布局。
东方日升：公司拟建设全球高效光伏研发中心项目，钙钛矿及叠层电池试验线是四大区域之一。
宝鑫科技：公司与苏州大学特聘教授合作开发钙钛矿太阳能电池、钙钛矿-硅叠层太阳能电池以及生产设备。
杰普特：公司研发的钙钛矿膜切设备主要用于钙钛矿薄膜切割。
帝尔激光：公司激光应用于钙钛矿的TCO层、钙钛矿层、电极层膜层。
迈为股份：国内丝网印刷龙头企业，应客户要求定制并交付单结钙钛矿电池设备。
爱旭股份：公司注册了一种大面积钙钛矿太阳能电池及制备方法专利。
当前，随着晶硅太阳能电池技术日臻成熟，其光电转换效率的瓶颈问题日益突出。正基于此，业内不少企业已经将目光投向了更具潜力的太阳能电池技术。
作为极具市场前景的下一代太阳能电池技术，钙钛矿电池已经迎来商业化发展的元年，未来几年或将掀起光伏行业新一轮的技术变革。
钙钛矿电池迎来春天
凭借高效率、低成本、低能耗等显著特点，钙钛矿电池在光伏降本增效的大变革中越来越受到青睐。
相关数据显示，钙钛矿太阳能电池的理论光电转换效率高达33%，明显高于传统晶硅太阳能电池；而在叠层技术的加持下，其光电转换效率更是有望突破45%。
而根据钙钛矿龙头企业协鑫光电的数据显示，其100MW中试线钙钛矿组件成本约为1元/W，较之目前市场上主流的晶硅组件1.5-2元/W的成本存在明显的成本优势。并且，随着未来产能大幅提升，钙钛矿组件的成本有望进一步降低至0.5元/W，甚至更低。
由此可见，钙钛矿电池技术不仅光电转换效率的“天花板”远高于晶硅太阳能电池，还能够大幅降低度电成本，被称为唯一具有商业化应用前景的新兴光伏技术。
而据不完全统计，在过去两年里，钙钛矿太阳能电池领域投资额已经接近100亿元。
就在近日，工信部等六部门发布了《推动能源电子产业发展的指导意见》，其中提出，加快智能光伏创新突破，发展高纯硅料、大尺寸硅片技术，支持高效低成本晶硅电池生产，推动N型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力。
可以预见，在技术革新和政策扶持之下，钙钛矿太阳能电池产业的发展也迎来了春天。
敏锐企业率先布局
近些年来，钙钛矿太阳能电池技术的发展已经取得了长足的进步。
在产业资本的驱动下，目前全球数千家企业正积极研发钙钛矿电池技术，为其产业化提供了强大的动力，钙钛矿电池的优势正逐步显现，量产化进程明显加快。
自2022年以来，国内钙钛矿电池产业化进程提速，多家钙钛矿电池企业已经开始试生产。
（1）协鑫光电
作为全球钙钛矿太阳能组件产业化领跑者，协鑫光电在钙钛矿产业化效率和100MW中试线的爬坡进度方面已处于行业领先地位。
就在2022年12月，协鑫光电刚完成5亿元B+轮融资，用于完善100MW大尺寸钙钛矿组件产线的工艺和设备开发。据悉，其量产效率目标是18%，期望效率能在1-2年内逐步达到20%-22%。
此外，协鑫光电100 MW产能达标后，将开建1 GW级别的产线，其后逐步放大到5-10 GW。
（2）仁烁光能
2022年8月，仁烁光能宣布完成数亿元Pre-A轮融资，用于150MW钙钛矿组件量产线落地。同年底，该公司团队研发的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率达到 29.0%，再次打破世界纪录。
该公司150MW中试线预计在今年三季度投产，2024年实现量产。此外，还将根据150MW产线的调试结果规划GW线建设。
（3）极电光能
去年12月，极电光能宣布150MW钙钛矿光伏生产线正式投产运行，开启全面产业化进程。据了解，该产线是目前全球产能最大的已投产钙钛矿太阳能生产线。
不仅如此，极电光能还将在2023年上半年开工建设首条1GW线，预计2024年投产。
随着后续产线建设提速，预计2026年底，该公司的钙钛矿产线的产能将达到10GW。
除上述三家公司外，还有包括纤纳光电、合特光电等在内的多家钙钛矿企业争相布局。
钙钛矿产能放量在即
值得一提的是，目前钙钛矿太阳能电池产线每GW投资额约13亿元。
不过，随着技术进步与规模效应，其投资成本也将进一步降低，到2026年有望降至6亿-7亿元。
不少行业专家认为，在产业链各方及资本的共同推动下，钙钛矿电池的生产成本可望大幅下降，其产业化发展前景或超预期。
根据市场预计，2023年内，钙钛矿电池行业中试线扩产规模或达1G-1.2GW，同比增长约2倍。
此外，到2026年，国内钙钛矿的总产能超过25GW，钙钛矿制造行业与设备行业的年产值有望分别达到400亿元和100亿元。
相关上市公司一览
目前，已布局和投资钙钛矿领域的上市公司有：
协鑫科技、隆基绿能、晶科能源、晶澳科技、天合光能、通威股份、东方日升、爱旭股份、中来股份、宝馨科技、杭萧钢构、奥联电子等；
在设备领域，钙钛矿电池设备主要包括镀膜设备、激光设备、封装设备等。
其中，镀膜设备价值量占比最高，相关上市公司有：京山轻机、迈为股份、捷佳伟创、古鳌科技等；
激光设备相关上市公司有：德龙激光、大族激光、迈为股份、帝尔激光、杰普特等；
封装设备相关上市公司有：京山轻机等；
蒸镀设备相关上市公司有奥来德等；
TCO玻璃相关上市公司有：金晶科技、亚玛顿、南玻A、旗滨集团等；
POE封装材料相关上市公司有：福斯特、激智科技、赛伍技术、海优新材等；
靶材相关上市公司有：隆华科技等。