中信证券:光伏代际升级方向 钙钛矿电池产业化进程加快

查投资获悉,中信证券发布研报称,钙钛矿作为第三代太阳能电池技术,在N型电池逐步逼近理论效率极限的趋势下,凭借更高光电转换效率有望接棒N型电池成为新一代光伏电池主流技术路线,同时钙钛矿电池兼具弱光发电性能好、低成本、高生产效率等优势,发展前景广阔。近年来国内钙钛矿产业化提速,企业基于百兆瓦中试线的效率持续突破,头部企业推出的钙钛矿电池产品稳定性也持续提升并初步得到验证,应用规模达数兆瓦,GW级产线加速落地,镀膜、涂布、激光等核心设备有望率先受益,随着单结钙钛矿电池产业化逐步成熟,钙钛矿叠层有望助力晶硅电池突破单结转换效率上限,打开长期增效天花板。

中信证券主要观点如下:

理论效率优势显著,钙钛矿电池前景广阔。

钙钛矿电池作为第三代太阳能薄膜电池,利用钙钛矿型(ABX3)的有机金属卤化物半导体作为吸光材料,凭借其弱光性、柔性等特点,钙钛矿电池可应用于大型地面电站、光伏建筑一体化(BIPV)、车顶光伏、智能可穿戴设备等领域。在以TOPCon、HJT、xBC为代表的N型电池转换效率逐步接近理论极限后,钙钛矿电池依托更高光电转换效率和低成本优势有望接棒N型电池成为新一代光伏电池主流技术路线。根据IRENA数据,单结钙钛矿电池极限转换效率可达到33%,而随着大尺寸单结钙钛矿电池效率的持续突破,叠层电池未来的发展同样值得期待。EcoMat研究表明,钙钛矿叠层太阳能电池的理论效率极限可达45%。

单结钙钛矿电池制备工艺百花齐放,有机-无机杂化体系下的平面反式结构有望成为主流。

目前钙钛矿电池仍以百兆瓦级中试线为主,该行结合三峡集团等实证项目统计和各厂商公告出货信息估算,2023年国内钙钛矿电池出货约10MW,产业化相对早期,同时大面积钙钛矿电池制备工艺尚未定型,多技术路线百花齐放,其中平面反式结构因更适配晶硅叠层结构有望成为主流选择。以平面反式结构为例,钙钛矿电池包括透明导电层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、顶电极等。其中电子传输层和空穴传输层材料选择相对固定,氧化锡和氧化镍为主流选择,在实际生产过程中,各家钙钛矿厂商基于干法(蒸镀)和涂布(湿法)形成了独有的钙钛矿层制备工艺,其中协鑫光电、仁烁光能采用涂布法,极电光电综合干法+湿法工艺制备钙钛矿层,纤纳光电则采用公司独立开发的溶液打印技术。

头部企业GW级产线加速落地,镀膜、涂布、激光等核心设备率先受益。

国内钙钛矿电池产业近两年迎来快速发展,企业基于百兆瓦中试线的效率持续突破,头部企业推出的钙钛矿产品稳定性也持续提升并初步得到验证,应用规模达数兆瓦,头部企业率先于2023年开启GW线建设,该行预计部分产线有望在2025年前建成投运。此外,晶硅组件厂商也积极开展晶硅/钙钛矿叠层电池产品研发。钙钛矿产业化投资加速推进,设备采购先行,目前国内百兆瓦产线整体设备投资额仍在1亿以上,该行预计未来随着GW级量产线逐步成熟后单位投资有望降至5亿元/GW以内,其中镀膜、激光、涂布为核心设备,有望率先受益。目前透明导电层、空穴传输层以及顶电极的制备以PVD(磁控溅射、蒸镀)为主,成熟量产线投资有望降至2亿元/GW,电子传输层的制备则以RPD为主。

狭缝涂布法是目前钙钛矿层的首选制备方式,当前百兆瓦线涂布设备价值量在2000万左右,该行预计量产后GW线涂布设备成为有望降至5000万左右。激光设备主要用于P1-P3划线以及P4的清边工序,近两年国产激光设备加速转型升级,加码钙钛矿产业布局,企业已具备大尺寸激光刻划成套设备交付能力。

投资策略:

国内钙钛矿电池产业化提速,头部企业基于百兆瓦中试线的大面积组件效率持续突破,且稳定性逐步提升并得到验证,GW级产线加速落地,镀膜、涂布、激光等核心设备以及钙钛矿电池领先制造厂商有望率先受益。

风险因素:

钙钛矿电池扩产不及预期,光伏行业政策变化风险,钙钛矿电池行业技术发生重大变化,钙钛矿电池成本下降不及预期,钙钛矿电池稳定性不达要求。