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钙钛矿:第三代光伏技术渐行渐近 钙钛矿电池概念近期表现亮眼,有读者对此还比较迷惑,什么是钙钛矿?我们平时提到 的主流P型电池和接下来的新技术N型电池( TOPCON和HJT )都属于以多晶硅、单晶硅为代 表的晶硅太阳能电池。晶硅电池属于第一代光伏电池,薄膜电池属于第二_代,而钙钛矿电池 属于第三代。 大家平时听得多的可能是晶硅电池,实际上薄膜电池也已经面世并产多年,不知道大 家是否还记得港股以前的大牛股，前首富李君河的公司汉能薄膜便是做这个,该技术早在 2014年就已经存在。按理说,第二代电池作为新技术,理应替代第一代电池,但这么多年过 却,薄膜电池依然没有取代第一代,反而市场规模越来越小。如今晶硅电池占据全球95% 以上的市场份额,薄膜太阳能电池则不到5%。 第一二代技术发展至今,之所以出现如此反差,主要在于薄膜电池的量产性价比弱于晶 硅。光伏电池追求的是转换效率和成本优势,二者缺一可。 虽然晶硅电池的理论转换效率极限约为29.4% ,而薄膜可以提升至更高的32.1%。但薄 膜电池的原材料主要为碲化镉、砷化镓和铜铟镓硒,三种原料都有缺陷:首先元素铟是稀有 金属,存量本身非常有限;其次碲化镉电池转换效率受制于缺陷复合、功函数较高等因素, 实际电池效率表现远低于理论效率,更低于晶硅系;还有砷化镓的原料和制备国产采用的外 延生长技术设备价格昂贵，且制备过程速度慢、环境条件苛刻,不具备大规模生产的条件。 对于追求成本优势的光伏电池,这是致命的打击。目前薄膜电池整体市场规模是逐渐萎缩 的，只是凭借其可透光、重量轻等特色性优势,在分布式特殊应用场景如BIPV中仍有一些市 场机会。 钙钛矿电池的理论转换极限值不仅比晶硅高,还高于薄膜电池,达到33.7% ,多结钙钛 矿电池或叠层电池的理论效率更有望突破45%。而在成本方面,钙钛矿材料所需的元素碳、 氮、氢铅、碘等均是自然界中最为常见的元素,具有廉价易得的特征。 钙钛矿兼具效率和成本优势,因此未来具备同时在地面电站和分布式电站放量的潜力。 而且钙钛矿的技术发展非常迅速,从2009年- 2019年,仅用了11年的事件便完成了晶硅系电 池用时60余年才完成的由技术诞生到实验室转换效率突破25%的提升,被业界看做最有希望 替代晶硅系的下一代光伏技术。 2022年以来,关于钙钛矿的政策文件和产业落地、投融资活动都比以往更加活跃。在政 策方面, 2022年4月出台的《“十四五”能源领域科技创新规划》中就明确研究高效钙钛矿 电池制备与产业化生产技术。6月,国家九部委联合发布的《"十四五”可再生能源发展规 划》明确要求掌握钙钛矿等新-代高效低成本技术。8月,国家科技部、发改委和工信部等 出台的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案》中,再次提及研究基于钙钛矿的电池光伏电池新 技术。 光伏是我们为数不多能够掌握全球话语权的产业链,近期国家商务部禁止光伏硅片技术 出口更是让我们有了钳制发达国家制裁的利器。从2009年2021年全球有48%的钙钛矿技术 论文出自中国,国家如此密切关注钙钛矿等新技术,也是期望未来能占据产业化主动权。 从产业端来看,钙钛矿已经不是实验室产品,产业正处于0到1的阶段,国内产业化走在 全球最前面。目前以协鑫光电、杭萧钢构、纤纳光电等为首的钙钛矿先行企业纷纷布局中试 线,最快的是协鑫光电, 2021年9月建成,纤纳是2021年12月, 预计2022年-2023年两年 间国内会有多条百兆瓦的中试线落地,比如极电光能去年四季度投产,春节后杭萧钢构的百 兆瓦中试线也将投产, 预计2023年行业内的中试线规模将比2022年增长近2倍。 钙钛矿的理论转换效率没有问题,但最终能否实现商业化还得解决两个问题, -一个是稳 定性, -一个是大面积制备,二者都是影响量产的成本问题。目前产业化的核心难点在设备， 设备的成本还较高,一条 100兆瓦的中试线投资额在1.2-1.5亿元不等,主要是部分是进口设 备,未来设备若能实现全国产化,成本可能不是问题。 据中金公司预计，首批百兆瓦级别中试线若能顺利实现产线调通、产能爬坡及良率提 升,目标效率16% ,成本1.51元/W ,对应的度电成本仅比晶硅高出23% ,那么后续进入GW 级别,成本将降低至1.1元/W,与晶硅的差距缩小至6%。在最终商业化量产时性价比才有望 实现对晶硅电池的超越。 整体而言,钙钛矿处于商业化前夕, 二级市场的活跃度有望与日俱增,相关标的或将被 持续炒作,就好像去年的HJT电池一 样,钙钛矿下一一个大的刺激点是GW级别产线的投建。 从投资来看,有三个主要方向: -是投产中试线的组件厂,这是重 点,如杭萧钢构。未 上市的知名企业主要有纤纳光电、极电光能、众能光电、协鑫光电。 二是钙钛矿电池组件生产成本下降部分依赖于核心设备的国产化和规模降本,设备商未 来无论是在国产替代还是产业化方面都有增量预期,预计钙钛矿设备市场空间在200亿元左 右,设备总体包括PVD、RPD、涂覆机、蒸镀机、激光设备等(价值量分别占21%、31%、 15%、 21%和12% )。A股在钙钛矿核心设备布局较为领先的有京山轻机、杰普特、捷佳伟 创、帝尔激光等,未上市的标的为德沪涂膜。 三是在该领域具有前瞻性布局或者参股类似企业的标的,如奥联电子、宝磬科技、子 洁能。 |
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