一、事件触发:
第四届全球钙钛矿与叠层电池(苏州)产业化论坛即将于12月15-16日在江苏常熟召开。一股席卷钙钛矿的资本热潮正在一浪高过一浪,据不完全统计,从去年至今钙钛矿领域投资额已近百亿。钙钛矿电池属于第三代太阳能电池,包括纯钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种类型,其中,HJT-钙钛矿叠层电池有望率先产业化。
HJT-钙钛矿叠层电池的顶电池一般为钙钛矿电池,底电池一般为 HJT 电池,由钙钛矿电池负责吸收短波长的太阳光(紫外+蓝绿可见光),HJT 电池负责吸收长波长的太
阳光(红外光),可以很好的提高太阳能电池的性能。在转化率贡献上,HJT可以贡献25%-26%的转化率,而钙钛矿叠层则是增加其3%-5%增量效益。
1、HJT-钙钛矿叠层电池相较于纯钙钛矿电池路线有望率先实现量产
对于许多有硅技术积累的公司来说,晶硅叠加钙钛矿是一个既能利用原有产线和技术积累、又能降本增效的路线,且不像纯钙钛矿电池一样需要完全重塑产业链,相比于纯钙钛矿电池有望率先实现量产。
HJT电池主要增效路径:双面微晶工艺和HJT-钙钛矿叠层。目前对于异质结电池来说,将转换效率进一步提高的路径主要有两种,一是微晶工艺,通过PECVD制作的微晶N层较非晶N层主要是FF具有优势,效率绝对值高0.2%以上,且电流相对较低,后续优化方向为微晶硅氧N层,同时组件端CTM对比,微晶N层工艺比非晶N层效率绝对值高接近1%;二是HJT-钙钛矿叠层电池,HJT-钙钛矿叠层电池实验转换效率目前已达到 31.3%,超过晶硅电池的实验室效率。纤纳光电创始人姚冀众表示叠层电池中约有2/3的转换效率来自钙钛矿,1/3 来自晶硅层,钙钛矿-异质结叠层电池的量产目标效率28%。
钙钛矿与HJT叠层更合适:(1)钙钛矿与 Topcon 叠层需改造较多,与 HJT 叠层更合适;(2)钙钛矿/HJT 叠层电池为串联结构,输出超高电压提高转换效率。
2、钙钛矿是下一代光伏新势力,HJT-钙钛矿叠层效率极限达43%,单瓦成本仅为晶硅的1/2
高效率:单结钙钛矿电池理论转化效率可达31%,高于晶硅电池极限效率29.4%。钙钛矿与HJT叠层电池理论效率达43%,三层钙钛矿叠层电池理论效率超50%。目前单结钙钛矿电池最高认证效率为25.7%,钙钛矿/硅叠层电池最高认证效率达31.3%;低成本:钙钛矿电池相比晶硅产业链大幅简化,单环节价值高度集中,原材料纯度要求低且易得,可低温溶液制备大幅降低能耗,根据协鑫纳米测算,钙钛矿单片组件成本约为 0.5-0.6 元,是晶硅极限成本的 50%。 三、产业方面,钙钛矿设备订单先行
站在当前阶段结合业绩释放节奏和投资确定性来看,设备类公司有望优先受益。钙钛矿产业的相关标的可分为三种,主产业链环节公司、材料环节公司、设备环节公司,当前主产业链环节公司还基本是非上市公司;材料类可分为玻璃类和中间膜层类材料,玻璃类由于市场需求还未真正打开,未来竞争格局存在一定不确定性,而中间膜层类材料可选材料还较多,材料体系尚未统一;对比来看,钙钛矿电池涉及的设备种类和路线相对有限,随着新进入者不断增多,对于增量设备(RPD和蒸镀)的需求将越来越多,从确定性和业绩释放节奏来看,设备公司均有望优先受益。
2022年钙钛矿组件产能约为0.87GW,2023年钙钛矿组件产能有望>1GW,经过测算,2026年钙钛矿组件产能预计24GW。假设22/26年钙钛矿设备单GW投资额分别为15/7亿,对应市场规模为13/168亿。
钙钛矿太阳能电池生产的主要设备为钙钛矿印刷设备及真空镀膜设备。纯钙钛矿路线中需要使用 3-4 道激光设备,HJT-钙钛矿叠层电池中无需使用激光设备。
l 涂布设备:主要用于制作钙钛矿吸光层。其中狭缝涂布作为一种精密的涂布技术,其工作原理是涂布液在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。相比其它涂布方式,具有很多优点,如涂布速度快、精度高、湿厚均匀等;由于涂布系统封闭,在涂布过程中能防止污染物进入,浆料利用率高、能够保持浆料性质稳定,可同时进行多层涂布。目前涂布设备占钙钛矿整线的价值比例大概在20%左右,单GW价值量3亿元。
l 封装设备:封装层压成光伏组件的关键设备。目前,常见的钙钛矿太阳能的电池封装技术有两种:第一种封装技术是使用蒸发金属喷射器和焊接金属带将电流从电池传导到外部,并将金属带的边缘密封,器件位于封闭空腔中心。第二种封装技术是利用透明的ITO电极将钙钛矿与金属电极分离,确保电极与PSCs之间有一定的横向间隙,封装的一边直接是ITO电极,进而可以更好的密封整个器件。这两种都是“封边”式封装技术。目前封装设备占钙钛矿整线的价值比例大概在10%左右,单GW价值量1.5亿元。
四、相关个股推荐
l 镀膜设备:捷佳伟创——已获钙钛矿多种设备订单
纯钙钛矿电池路线和 HJT-钙钛矿叠层路线中,公司均可提供 RPD/PVD 设备。2022 年 7 月,捷佳伟创用于钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备“立式反应式等离子体镀膜设备” (RPD)已通过公司厂内验收,将发运给客户投入生产。公司表示,这台设备是由公司引进中国台湾的博士团队在原有日本住友技术平台上进行授权设计并持续研发、制造、销售的一款面向钙钛矿电池的大面积量产型生产设备,具有多项的自主知识产权,填补了国产设备在这一领域中的空白。
10月16日,公司官微发布信息,公司近期获得某央企研究院的钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备订单、某国家科学院的反应式等离子镀膜设备订单,并成功中标了某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目。该蒸镀设备核心蒸发源由捷佳伟创研发团队自主研发,公司积极推进钙钛矿及叠层电池整线装备的研发及升级,已获得了狭缝涂布、PVD/RPD、蒸发镀膜等设备订单,助力大量知名领先企业实现钙钛矿产品的研发与量产,深入服务了国家科研院和央企研究院及知名高院关于钙钛矿课题的研究与探索。
l 镀膜设备:京山轻机——叠层路线提供蒸镀设备
纯钙钛矿电池路线中,公司可提供PVD设备和ITO玻璃清洗设备。HJT-钙钛矿叠层路线中,公司可提供团簇式蒸镀设备。PVD设备用于电子传输层或空穴传输层的制备,已具备成熟供货能力;蒸镀设备用于钙钛矿材料与金属电极层的制备,已成功应用于多个客户端。钙钛矿叠层方面,公司团簇型多腔式蒸镀设备具备完全自主知识产权,是用于钙钛矿电池制备过程中钙钛矿材料及金属电极材料的蒸镀设备。同时,2021 年 5 月公司与头部企业协鑫光电签立钙钛矿叠层电池技术合作开发协议,联合开发钙钛矿与叠层电池的工艺及相关设备,共同推动钙钛矿电池商业化进程。
l 镀膜设备:奥来德——国内领先的镀膜设备蒸发源供应商
2022年11月18日晚,公司发布公告表示拟使用超募资金4900万元投资建设“钙钛矿结构型太阳能电池蒸镀设备的开发项目”(计划投资额2900万元,建设周期20个月)和“低成本有机钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发项目”(计划投资额2000万元,建设周期20个月)。
采用线性蒸发源的蒸镀机可以提高钙钛矿光伏电池大面积制备的均匀性、批次稳定性、连续重复生产等能力。公司目前为国内唯一一家6代AMOLED线性蒸发源的国产供应商,公司在高世代的高性能线性蒸发源领域也已有技术布局。同时,公司也在进行小型蒸镀机的设计和制造布局,在小型蒸镀机的制造方面加大研发及产业化力度。
l 真空泵设备:汉钟精机——国内真空泵龙头
随着真空业务放量,公司第一大主营业务压缩机产品的营收占比从2018年的 75.13%下降到2021年的 56.93%,真空产品营收占比从 2018 年的 15.74%上升到 2021 年的34.98%。公司在保持传统压缩机业务稳步发展的同时,进一步发力拓展真空产品在光伏行业和半导体行业的应用。
真空泵为光伏设备的关键部件之一。光伏电池主要分为四大流程:硅料制程、硅片制程、电池片制程和组件制程。真空泵主要应用于硅片拉晶,电池片高方阻扩散(低压扩散炉)和 PVD、PECVD 镀膜工艺,组件层压环节等。设备中的真空稳定性是工艺稳定的关键技术之一,以电池片镀膜为例,真空镀膜技术的优点有:薄膜厚度可进行控制,以制备具有各种不同功能的功能性薄膜;环境清洁,薄膜不易受到污染,因此可获得致密性好、纯度高和涂层均匀的薄膜。
蒸镀钙钛矿材料时会有腐蚀性气体出来,会对设备造成腐蚀,需要使用真空泵进行抽取。目前汉钟精机已有能满足半导体最先进工艺的全系列中真空干式真空泵产品,并拥有 SEMI 安全基准验证证书,有以下三个系列运用在各半导体工艺中:PMF 系列产品、iPM 系列产品和 iPH 系列产品。
钙钛矿设备目前呈现持续出货的态势,包括捷佳伟创、京山轻机控股的晟成光伏、汉钟精机等,技术迭代带来了设备公司的发展机遇,多家布局钙钛矿较早的主流设备厂商今年以来陆续发运设备,应用于钙钛矿电池产线,产业端布局初现。伴随钙钛矿电池的产业化进程不断加速,当前时间点是左侧布局相关设备厂商的良好时机,在2023年有望充分享受行业需求爆发与优质公司高成长性所带来的双重收益。