2、靶材在钙钛矿成本中占比高
目前靶材占比超过35%。靶材在钙钛矿各功能层中应用广泛,按照目前头部企业中试线情况测算,钙钛矿单瓦总成本约2元/W,其中靶材占比35%,价值量排序为:TCO背电极>TCO玻璃导电层>电子传输层材料≈空穴传输层材料。
以目前中试线2元/W成本为基准,远期钙钛矿极限成本有望降至0.6元/W上下,后续降本手段主要围绕几个方向:
Ø 效率提升:效率提升单位面积组件功率,带动单瓦成本下降。目前头部企业中试线效率约14-15%,远期极限效率有望提升至25%,有效摊薄各项成本;
Ø 产能利用率提升:目前中试线以实验性生产为主,产能闲置率较高。后续中试线跑通后,产能利用率提升,将有效降低设备折旧、人工等成本;
Ø 良率提升:组件工艺、材料配方体系等尚未定型,实验性生产中,整体良率较低。后续GW产线中,工艺及材料配方确定,良率目标约95%+;
Ø 规模化设备降本:当前百兆瓦产线设备投资额在1.2亿左右。后续GW产线中,可以通过扩大单台设备腔体等方式,实现产能提升,预计GW产线设备台数约为百兆瓦产线7倍,GW设备投资额约8亿左右。同时,考虑到目前设备定制化程度及进口比例较高,后续仍有较大降本空间,预计远期极限投资额约5亿上下;
Ø 材料降本:工艺及材料路线尚未定型,在提升效率阶段,性能优异的高价材料使用广泛。随着后续工艺路线明确,材料降本可能成为厂商的重点方向。同时,目前钙钛矿产业对于上游材料需求量小,议价能力较弱,后续大规模量产拉动材料需求,可能为厂商带来更多议价空间。
未来靶材更迭降本后仍会维持较高占比。靶材目前在钙钛矿成本中占比高,针对靶材的降本也会成为未来钙钛矿产业重点攻关方向之一。尤其是对于目前单一占最高的TCO背电极(ITO)来说,其替代方案是目前产业界具有共识的降本手段,如AZO、碳电极替代等。根据我们估算,在极限成本下,考虑AZO替换ITO,靶材(AZO、TCO玻璃导电层及电子/空穴传输层)成本有望降低到25%左右。如果钙钛矿产业发展成功,将给靶材行业带来大增量需求,钙钛矿行业规模达到100GW时,预计靶材对应市场规模有望超过150亿。
3、高质量靶材对钙钛矿制备至关重要靶材的纯度和质量直接影响膜层质量。靶材的纯度一般在4N-6N,其纯度和质量直接决定了钙钛矿膜层的导电性和透光率等性能,进而影响组件成本和效率。靶材的关键指标包括纯度、密度、粒径及分布、结晶取向和结构均匀性,具体如下:
Ø 纯度:气孔夹杂和杂质元素是主要污染源,气孔会影响薄膜质量,杂质元素会影响薄膜纯度。光伏靶材纯度一般为4N-6N。
Ø 密度:靶材密度越高,孔隙越少,薄膜性能越高;密度越高,可以更好承受镀膜过程中的热应力;
Ø 晶体粒径及分布:溅射靶是多晶结构,晶粒越小,溅射速度越快;晶粒粒径差异越小,薄膜厚度均匀度越高;
Ø 结晶取向:靶材原子易沿密排方向发生溅射,可以改变靶材结晶结构来增加溅射速率;
Ø 结构均匀度:结构均匀度:靶材沿溅射平面方向和法向方向的成分、晶粒取向和平均晶粒度均匀性都应保持一致。
溅射靶材还考验工艺控制。蒸镀材料控制纯度在4N级别以上即可,而溅射靶材在满足纯度要求(>4N)的基础上,需控制成型与烧结工艺。溅射靶材的成型工艺分为干法成型工艺和湿法成型工艺,当前已有国产厂商采用“模压成型+冷等静压工艺”的干法成型工艺实现高质量靶材的制备。溅射靶材的烧结工艺主要包括热压法、热等压法、常压烧结等,国内厂商的烧结工艺已经转向常压烧结。
在靶材领域有布局和积累的企业未来有望受益于钙钛矿的发展,建议关注:隆华科技(机械)、阿石创(电子)、莱特光电(化工)、奥来德/江丰电子(电子)、万润股份(化工)等。