20230218_光大证券_钙钛矿光伏靶材行业证券研究报告：钙钛矿产业化风渐起靶材国产化价值显现_24页.pdf

敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告 2023 年 2 月 18 日 行业研究 钙钛矿产业化风渐起，靶材国产化价值显现 钙钛矿光伏靶材行业深度报告 钙钛矿：极具潜力的第三代光伏技术。钙钛矿材料指具备化学通式 ABX3 的物质，其具备连续可调的带隙范围，并覆盖最佳带隙；钙钛矿光伏电池（PSCs）则是利用钙钛矿材料作为吸光材料的光伏电池，主要结构包含透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和顶电极 5 部分。钙钛矿是处于研发与成熟中的先进光伏技术。按技术路线，钙钛矿电池可分为钙钛矿单结电池、四端和两端钙钛矿/晶硅叠层电池，其中，钙钛矿单结电池进展较快，多家企业已进入中试。光电转换效率天花板高+规模化降本优势，前景广阔。钙钛矿光伏电池的实验室光电转换效率从 2009 年的 3.8%迅速提高至 2021 年的 25.7%，而这一进程晶硅光伏电池花费了四五十年，且钙钛矿电池的理论转换效率显著高于晶硅光伏。成本端，钙钛矿光伏产业链较晶硅光伏显著缩短，且钙钛矿原材料丰富，用量少，纯度要求低；钙钛矿光伏在达到一定技术成熟度后，产线投资约为 5 亿元/GW，约为晶硅光伏的 1/2；能耗约为 0.12KWh/W，约为晶硅光伏的 1/10。此外，钙钛矿光伏产线具备规模化降本优势，纤纳光电的 20MW 产线投资额为 5050 万元，新建的 100MW 产线投资额为 1.21 亿元，投资额仅提升至原投资额的 2.4 倍。政策推动研发及产业化，众多参与者积极布局钙钛矿产能。当前国家出台了多项政策推动钙钛矿光伏技术的研发及产业化进程，产业内钙钛矿光伏电池的产能规划亦十分活跃。当前参与布局规划的多为未上市公司，上市公司中，亦有协鑫科技、奥联电子、杭萧钢构等旗下公司进行积极布局。据我们不完全统计（暂不考虑未公开数据），截至 2023 年 2 月，现有企业公开的钙钛矿总产能规划约为28GW，2023 年钙钛矿产能有望落地约 880MW，2024 年有望落地超 3GW。与晶硅光伏对比，钙钛矿光伏中靶材占比大幅提升，国产化价值凸显。靶材，又称“溅射靶材”，是在溅射过程中被高速金属等离子体流轰击的目标材料，是半导体、显示面板、光伏等领域制备功能薄膜的核心原材料。晶硅光伏电池中，HJT 技术路线因引入透明导电薄膜，需使用 ITO 靶材，故具备较高的靶材成本占比，据前瞻产业研究院，HJT 电池成本中，硅片占比最高为 47%，靶材成本占比约为 4%。然而，钙钛矿电池成本中，因无硅料成本、生产温度相对降低、能耗成本下降等因素，靶材成本占比进一步大幅提升。以协鑫光电 100MW 项目为例，靶材成本占比高达 37.2%，比重最高。钙钛矿电池中，ITO 导电玻璃、空穴传输层、电子传输层、金属背电极的制作均会用到各类靶材，当前，全球靶材市场处于外资寡头垄断中，靶材作为钙钛矿电池中成本占比最高的环节，其 国产化相关标的将充分受益于钙钛矿趋势与后续的规模化量产落地。投资建议：钙钛矿作为第三代光伏技术，具备光电转换效率天花板高与规模化降本的双重优势，前景广阔，而靶材在其成本中的占比较传统晶硅光伏显著提升，且处于外资寡头垄断中，国产化价值凸显。建议关注国内高端靶材国产化企业。1、隆华科技。全资子公司丰联科光电研发生产的高纯钼及钼合金靶材、ITO 靶材、银合金靶材等科技产品，填补了中国在相关领域的技术空白，率先打破高端靶材依赖进口的局面。钙钛矿光伏领域，公司靶材产品可应用于 TCO 层、空穴传输层和电子传输层。2、阿石创。公司为国内 PVD 镀膜材料领域的龙头。钙钛矿电池领域，在基础的介孔层、致密层用靶材环节，如 TiO2 等，公司已有成熟产品。风险分析：技术进展不达预期风险，产业化建设不及预期风险，技术替代风险。作者 分析师：贺根 执业证书编号：S0930518040002 021-52523863 联系人：汲萌 021-52523859 相关研报 前三季营收同比增长，靶材业务持续发力隆华科技（300263.SZ）2022 年三季报点评（2022-10-28）PVD 镀膜材料技术延伸，PET 铜箔业务有望崛起阿石创（300706.SZ）投资价值分析报告（2022-11-13）要点 敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告 中小盘 投资聚焦 本篇报告，我们全面梳理了第三代光伏技术钙钛矿的技术特点、技术优势、产业内布局情况，并论述了靶材在钙钛矿电池中价值占比及供应格局，从而重点提示了靶材国产化在钙钛矿光伏领域的投资价值。我们区别于市场的观点 当前市场对于钙钛矿光伏的设备、组件等环节关注较多，尚未对靶材的投资价值给予充分重视。我们认为，第一，与晶硅光伏对比，钙钛矿光伏成本中靶材成本占比大幅提升，以协鑫光电 100MW 项目为例，钙钛矿成本占比仅为 5.3%，而靶材成本占比高达 37.2%；第二，高端靶材的技术壁垒较高，国产化厂商有望充分受益。因此，我们通过本篇报告，重点提示投资者靶材国产化在钙钛矿光伏趋势中的投资价值。股价上涨的催化因素 1、钙钛矿产能规划的发布与建设投产。2、重点靶材公司在有关钙钛矿光伏组件厂商方面的客户开拓取得积极进展。3、钙钛矿光伏技术的进一步突破。4、钙钛矿光伏技术相关的研发及产业化利好政策推出。投资观点 钙钛矿作为第三代光伏技术，具备光电转换效率天花板高与规模化降本的双重优势，前景广阔，而靶材在其成本中的占比较传统晶硅光伏显著提升，且供给格局处于外资寡头垄断中，国产化价值凸显。我们认为，高端靶材国产商有望充分受益于钙钛矿光伏发展趋势与后续的规模化量产落地。建议关注：隆华科技、阿石创。WUFUuNsPnOoPsMoNqNoRmNaQ9R6MpNrRtRtQlOoOnPkPoMmMbRoOyRNZoNzRvPtRwP 敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告 中小盘 目 录 1、钙钛矿强势崛起，高效率+低成本引领变革.5 1.1、钙钛矿：极具潜力的新一代光伏技术.5 1.2、优势：光电转换效率天花板高+规模化降本.8 1.2.1、光电转换效率：相对晶硅光伏，具备更高天花板.8 1.2.2、成本端：产业链显著缩短，规模化降本效应显著.10 1.3、政策推动产业化，多家公司陆续布局钙钛矿产能.11 2、靶材：钙钛矿靶材占比提升，国产化价值凸显.14 2.1、靶材：泛半导体领域制备功能薄膜的核心原材料.14 2.2、钙钛矿电池中靶材成本占比显著提升，价值凸显.15 2.3、全球靶材处于外资垄断，国产化成果初显.17 3、投资建议.19 3.1、隆华科技：靶材国产化先行者.19 3.2、阿石创：国内 PVD 镀膜材料龙头.21 4、风险分析.22 敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告 中小盘 图目录 图 1：钙钛矿材料 ABX3晶体结构.5 图 2：半导体材料带隙及对应的理论最大效率.6 图 3：钙钛矿太阳能电池类型.7 图 4：钙钛矿电池工作原理.7 图 5：四端、两端钙钛矿/晶硅叠层结构示意图（从左至右）.8 图 6：太阳能电池分类.9 图 7：钙钛矿光伏 VS 晶硅光伏：发展历程与效率.9 图 8：钙钛矿产业链显著缩短，价值高度集中.10 图 9：纤纳光电 20MW、100MW 钙钛矿产线成本（单位：万元）.11 图 10：协鑫光电的 1m 2m 钙钛矿组件.12 图 11：溅射工艺原理图.14 图 12：2018 年 HJT 电池成本构成.15 图 13：协鑫纳米 100MW 钙钛矿组件成本拆分.15 图 14：钙钛矿电池制作工序、制备工艺及生产设备.16 图 15：TCO 玻璃类别及性能对比.16 图 16：靶材产业链四大环节介绍.17 图 17：全球靶材销售市场的主要份额.18 图 18：隆华科技的三大产业布局.19 图 19：四丰电子的钼靶材产品（G5 代线宽幅）.20 图 20：晶联光电的 ITO 靶材产品（G5 代线）.20 表目录 表 1：不同技术路线的光伏电池转换效率、量产技术成熟度及制造成本.10 表 2：不同技术光伏组件产线投资额情况.11 表 3：钙钛矿发展的相关政策.12 表 4：国内企业钙钛矿光伏产能规划及进展（截至 2023 年 2 月）.13 表 5：靶材的分类介绍.14 表 6：不同应用领域的靶材介绍.15 表 7：钙钛矿电池空穴传输层材料简介.17 表 8：钙钛矿电池电子传输层材料简介.17 表 9：两种靶材制造工艺的优劣对比.18 表 10：丰联科靶材产品主要用途和功能.20 敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告 中小盘 1、钙钛矿强势崛起，高效率+低成本引领变革 1.1、钙钛矿：极具潜力的新一代光伏技术 钙钛矿最初指化学式为 CaTiO 3 的矿物质，及拥有 CaTiO 3 结构的金属氧化物。钙钛矿(Perovskite)，是以俄罗斯矿物学家 L.A.Perovski 的名字命名的。1839年，L.A.Perovski 研究存在于乌拉尔山变质岩中的钛酸钙(CaTiO 3)时，首次提出了钙钛矿这一晶体结构。经过多年发展，钙钛矿材料定义演变为具备化学通式 ABX 3 的物质。其中，A 为一价有机（甲基铵，MA+或甲脒，FA+）或无机（Cs+）阳离子，或两者的混合物；B 为 Pb2+或 Sn2+，或两者的混合物；X 是卤化物阴离子（I、Br或 CI或它们的混合物）。A 位阳离子位于中心，B 位阳离子和 X 位卤化物阴离子形成八面体，占据体心立方晶格的角位。晶格中的离子半径决定钙钛矿材料的结构，进而影响钙钛矿材料的电子性质和稳定性，并决定钙钛矿光伏电池的性能和寿命。通过调控 A、B 和 X 位离子的配比可以优化电池的性能和稳定性。图 1：钙钛矿材料 ABX3 晶体结构 资料来源：微信公众号【中科院物理所】钙钛矿材料具备连续可调的带隙范围，并覆盖最佳带隙。光伏电池的工作原理是把入射光子的能量转换为电子，产生电压、电流和功率输出。而带隙就是电子从它的主原子的一个轨道带挣脱到轨道带之外所需的能量，是为电池的电力输出所提供的能量。带隙过大，光子将缺乏发射电子所需的能量，直接穿过太阳能电池，无法产生大量电流；带隙过小，光子会释放电子，但只向每个电子传递少量能量，导致电压过低。材料带隙与能量转换效率息息相关。晶体硅的带隙约为 1.1eV，理论效率为 29.3%。而钙钛矿具有连续可调的带隙范围，人工设计的钙钛矿材料，带隙可以非常接近于最优带隙（1.4eV），因此单层钙钛矿电池的理论效率为 33%，双层钙钛矿电池的理论可达到 43%以上。敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告 中小盘 图 2：半导体材料带隙及对应的理论最大效率 资料来源：微信公众号【华东综合能源服务】钙钛矿太阳能电池（PSCs）指利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池。根据电荷传输方向的不同，钙钛矿太阳能电池可分为 n-i-p 型（透明导电电极/n 型电子传输层/钙钛矿吸光层/p 型空穴传输层/顶电极）和 p-i-n 型（透明导电电极/p 型空穴传输层/钙钛矿吸光层/n 型电子传输层/顶电极），其中，n-i-p 型电池根据电子传输层结构的不同又可分为介孔结构和平面结构。平面 p-i-n 型结构制备工艺简单、成本低，可用于钙钛矿叠层器件的制备，且迟滞现象几乎可以忽略，受到科研关注，但其最大的问题是效率不高。钙钛矿电池结构的透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和顶电极 5 部分简介如下：（1）透明导电基底（TCO 玻璃）：传输太阳光和载流子，其透光率、表面粗糙度、表面方阻等会直接影响器件性能。常用的刚性基底为透明导电玻璃掺氟氧化锡（FTO）和氧化铟锡（ITO），柔性基底为 ITO/PEN。（2）电子传输层（ETL）：抽取和传输电子及阻挡空穴。n-i-p 型器件结构的电子传输材料主要是金属氧化物（如 TiO 2、ZnO、Al 2O 3、SnO 2 等），p-i-n 型器件结构的电子传输材料主要是富勒烯及其衍生物。（3）钙钛矿活性层：钙钛矿太阳能电池的核心层，吸收一定波长范围内的太阳光，促进光生载流子的解离与输运。钙钛矿薄膜的质量会对整个器件的性能起到决定性作用。（4）空穴传输层（HTL）：传输空穴到接触电极及阻挡电子的反向传输、降低复合。n-i-p 型钙钛矿太阳能电池常用的空穴传输材料包括有机小分子，p-i-n 型器件中常用的空穴传输材料为聚合物及无机金属氧化物（NiO x）等。（5）顶电极：材料有金属（Ag、Au 等）和非金属（碳等）。敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告 中小盘 图 3：钙钛矿太阳能电池类型 资料来源：王茹等，钙钛矿太阳能电池及其空穴传输研究综述，材料研究与应用2022 年 钙钛矿电池将光能转化为电能的原理可简化为“光子进，电子出”。当光子能量高于半导体的能带间隙时，半导体材料吸收光子并产生电子-空穴对，电子-空穴对被 P-I-N 结的内建电场分离成自由移动的载流子（电子和空穴）。电子和空穴在电场的作用下分别被电子传输层和空穴传输层抽取并定向传输，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，最终被两端的电极收集并输送到外部电路。图 4：钙钛矿电池工作原理 资料来源：微信公众号【材新社】，材新深度|第三代光伏电池钙钛矿电池系列研究（一）技术路线方面，钙钛矿单结电池进展较快，已有多家企业进入中试阶段。根据钙钛矿光伏电池的结构，可分为三条主流技术路线：钙钛矿单结电池、四端和两端钙钛矿/晶硅叠层电池。（1）钙钛矿单结电池：国内外已有数家企业进入中试阶段，目前和晶硅组件的效率依旧相差甚远。钙钛矿组件的造价未来在大范围量产后，预计将略低于晶硅组件。由于其目前较低的效率，度电成本未来仍可能高于晶硅组件。但钙钛矿单结组件可以切入细分的领域，例如 BIPV、柔性组件或者空间应用。（2）四端钙钛矿/晶硅叠层电池：叠层太阳能电池技术旨在突破单结太阳能电池的 ShockleyQueisser 极限（例如晶硅的理论极限小于 30%），在高效转换光子能量的基础上将理论极限推至 40%以上。四端叠层将晶硅和钙钛矿电池分开制备，仅在组件端进行整合。目前产业界仅有试验性的尝试。（3）两端钙钛矿/晶硅叠层电池：和四端叠层电池相比，两端叠层电池在成本上的优势更明显，首先可以减少一层透明导电电极的制备，其次良品率由于单片电 敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告 中小盘 池面积的减小而大幅上升，同时两端叠层的理论极限上限相对更高。虽然叠层组件制备成本比晶硅组件略高，但由于其更高的能量转换效率，度电成本会更低。目前产业界有英国的牛津光伏进入中试阶段。图 5：四端、两端钙钛矿/晶硅叠层结构示意图（从左至右）资料来源：孔文池，高质量钙钛矿薄膜的合成、加工及应用研究，2022 年 目前，钙钛矿电池产业化发展也面临着一些难点。主要分三方面：大面积制备、稳定性、环保。（1）大面积制备问题。转换效率较高的钙钛矿电池其尺寸均为实验室级别，未达到商业化尺寸。目前较难生产薄且均匀的大面积钙钛矿层，一旦电池尺寸增大，光电转换效率随之下降。（2）稳定性问题。潮湿环境（包括昼夜温差造成的水蒸气）、氧气氧化、光辐照、紫外线等都会对电池稳定性产生显著影响。目前，钙钛矿电池持续光照实验最长达 10000h，若按全天平均日照时长 4h 计算，理论寿命只有 6.8 年。考虑到实际日照时间多于 4h 及其他日常损耗，正常寿命将会小于 6.8 年，与晶硅电池的理论寿命 25 年比差距较大。（3）环保问题。目前高性能钙钛矿大多以铅作为原料，并且制备过程中常用的一些溶剂和反溶剂（如氯苯、DMF、DMSO 等）具有毒性，会对环境造成危害，不符合绿色可持续发展的长期目标。1.2、优势：光电转换效率天花板高+规模化降本 1.2.1、光电转换效率：相对晶硅光伏，具备更高天花板 钙钛矿光伏是第三代光伏技术的代表之一。光伏产业发展至今，其技术路线可分为三代。第一代是以单晶硅、多晶硅为代表的晶硅光伏。第二代是以非晶硅、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）和砷化镓（GaAs）为代表的薄膜光伏。而第三代则是以染料敏化太阳能电池（DSSCs）、有机光伏（OPV）、量子点太阳能电池（QDSCs）和钙钛矿太阳能电池（PSCs）等为代表的新兴光伏技术。这些新兴技术尚未大批量进入市场，但因低成本、低能耗、质轻和制造灵活等优点广受关注。敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告 中小盘 图 6：太阳能电池分类 资料来源：微信公众号【东方富海】，光大证券研究所绘制 钙钛矿光伏电池的实验室光电转换效率在 10 年间快速追赶晶硅光伏电池。目前光伏电池技术中应用最为广泛的是第一代晶硅电池。而钙钛矿光伏电池则凭借优异的光电转换效率，在第三代太阳能电池中脱颖而出。钙钛矿光伏电池的实验室光电转换效率从 2009 年的 3.8%提高至 2021 年的 25.7%，而这一进程晶硅光伏电池花费了四五十年。图 7：钙钛矿光伏 VS 晶硅光伏：发展历程与效率 资料来源：微信公众号【东方富海】，光大证券研究所整理 钙钛矿电池的理论转换效率天花板相对晶硅电池较高，未来提升潜力大。目前，主流光伏晶硅电池的光电转换效率已接近天花板，晶硅组件的实验室最高转换效率为 26.7%，量产转换效率约为 23-25%，理论转换效率上限为 29.3%；而钙钛矿单结电池的实验室光电转化效率为 25.7%，理论转换效率可以达到 33%，钙钛矿叠层电池的理论转换效率更达到 45%，具有较高的天花板。预计未来伴随钙钛矿技术的逐步成熟，钙钛矿电池的光电转换效率具备较高的提升空间。敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告 中小盘 表 1：不同技术路线的光伏电池转换效率、量产技术成熟度及制造成本 技术路线 实验室最高转换效率 量产转换效率 量产技术成熟度 制造成本 晶硅 26.70%23%-25%非常成熟 低 铜铟镓硒 23.40%16%-18%成熟 高 碲化镉 22.10%19%成熟 高 砷化镓 29.10%未量产 不成熟 极高 钙钛矿单结 25.70%15%-18%（预计）不成熟 低（预计）钙钛矿/晶硅叠层 29.80%27%-28%（预计）不成熟 低（预计）资料来源：微信公众号【高瓴时间】，光大证券研究所整理 1.2.2、成本端：产业链显著缩短，规模化降本效应显著 钙钛矿光伏产业链较晶硅光伏显著缩短，原材料到组件仅需 45 分钟。据协鑫纳米，100 兆瓦的钙钛矿单一工厂，从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需 45 分钟。而对于晶硅来说，硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工，一片组件完工大概需要三天以上的时间，用时差异大。图 8：钙钛矿产业链显著缩短，价值高度集中 资料来源：协鑫纳米，微信公众号【能镜】从原材料视角，钙钛矿原材料丰富、材料用量少、纯度要求低。相比于晶硅问世至今材料未发生变化，钙钛矿的材料可以不断迭代。钙钛矿是直接带隙材料，吸光能力远高于晶硅，晶硅组件中硅片厚度通常为 180 微米，而钙钛矿组件中钙钛矿层厚度大概是 0.3 微米，存在三个数量级的差异，因此，相比于全球每年大概 50 万吨的硅料产量，钙钛矿仅需大概 1000 吨即可满足需求。纯度要求方面，相比于硅料 99.9999%的纯度要求，钙钛矿仅需 95%即可满足使用要求。钙钛矿在产能投资、单瓦能耗等方面均具有优势。产能投资方面，晶硅光伏的硅料、硅片、设备、组件加起来，约在 10 亿元/GW，而钙钛矿光伏的产能投资，在达到一定成熟度后，约为 5 亿元/GW，是晶硅光伏的 1/2。单瓦能耗方面，晶硅光伏的最高工艺温度在 1500 度以上，而钙钛矿光伏的最高工艺温度在 150 度左右，因此，钙钛矿组件的制造能耗显著低于晶硅组件制造能耗，单晶硅光伏组件的能耗约是 1.52KWh/W，而钙钛矿组件能耗仅为 0.12KWh/W，约为晶硅组件制造能耗的 1/10。敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告 中小盘 表 2：不同技术光伏组件产线投资额情况 项目 硅基 铜铟镓硒 碲化镉 钙钛矿 PERC TOPCon HJT 原材料 充足 稀有元素 稀有、剧毒元素 充足 能耗回收期 3.5 年(生产能耗约 1.52kWh/W)2.3 年 1.6 年 0.17 年(能耗0.12kWh/W)硅料成本 3.45 亿元/GW(1GW 对应 3 千吨硅料)硅片成本 4 亿元/GW 电池设备投资额 1.51.6 亿元/GW 22.5 亿元/GW 4 亿元/GW 25 亿元/GW(ManzTumkey 整线造价)50 亿元/GW(Tumkey 整线造价)5 亿元/GW(含原材料)组件投资额 0.63 亿元/GW 产线总投资额(含原料成本)9.6 亿元/GW 1010.6 亿元/GW 12 亿元/GW 组件价格 1.511.6 元/W 1.71.85 元/W 1.852.2元/W 7-8 元/W 4 元/W 1 元/W 2021 年度电成本(均值)0.350.4 元/kWh 0.450.5元/kWh 0.71.4 元/kWh(分布式)0.3 元/kWh(10年折旧),0.23 元/kWh(20 年折旧)20 年折旧 资料来源：微信公众号【德沪涂膜设备】，钙钛矿太阳能电池产能投资对比分析，2022 年 8 月 钙钛矿电池产线建设具备规模化降本优势。钙钛矿不同规模产能的成本差异较大，随着产线产能的提高，平均建设成本将显著降低。以纤纳光电为例，其目前运行的 20MW 产线投资额为 5050 万元，新建的 100MW 产线投资额为 1.21 亿元，产能提升至原先 5 倍，投资额仅提升至原投资额的 2.4 倍，产线建设总成本具备显著的规模化降本效应。图 9：纤纳光电 20MW、100MW 钙钛矿产线成本（单位：万元）0200040006000800010000120001400020MW 100MW钙钛矿产线设备 基建 封装系统 合成系统 资料来源：微信公众号【德沪涂膜设备】，钙钛矿太阳能电池产能投资对比分析，2022 年 8 月，光大证券研究所绘制 1.3、政策推动产业化，多家公司陆续布局钙钛矿产能 国家出台多项政策推动钙钛矿光伏的研发及产业化进程。2021 年 11 月，“十四五”能源领域科技创新规划将“研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池，开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究”列入重点任务之一。2022 年 6 月，科技支撑碳达峰碳中和实施方案（20222030 年）提出坚持研发高效稳定钙钛矿电池等技术。2023年 1 月，关于推动能源电子产业发展的指导意见 提出推动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。敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告 中小盘 表 3：钙钛矿发展的相关政策 政策名称 发文部门 发文时间 主要内容“十四五”能源领域科技创新规划 能源局、科技部 2021 年 11 月 研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池；开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。科技支撑碳达峰碳中和实施方案（20222030 年）科技部、发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、住房城乡建设部、交通运输部、中科院、工程院、能源局 2022 年 6 月 坚持研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术。工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见 工信部、教育部、科技部、人民银行、银保监会、能源局 2023 年 1 月 鼓励以企业为主导，开展面向市场和产业化应用的研发活动，扩大光伏发电系统等智能化多样化产品和服务供给。引导太阳能光伏、储能技术及产品各环节均衡发展，避免产能过剩、恶性竞争。发展先进高效的光伏产品及技术。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。资料来源：各政府部门官网，光大证券研究所整理 多家企业发力布局钙钛矿产能建设。目前，钙钛矿产能规划活跃，参与者多为未上市公司，上市公司中，也有协鑫科技、奥联电子、杭萧钢构等旗下公司（分别为协鑫光电、奥联光能、合特光电）进行积极布局。目前，协鑫光电已建成全球首条 100MW 量产线，组件尺寸 1m2m。当前产线处于工艺开发和设备改造阶段，下线组件效率已实现稳步提升，预计 2023 年底实现 18%以上的转化效率，有望成为全球首条跑通量产的 100MW 产线；纤纳光电多次蝉联钙钛矿小组件世界效率纪录榜首；极电光能 150MW 试验线已开始投产，是目前全球已投产且产能最大的钙钛矿光伏生产线。据我们不完全统计，截至 2023 年 2 月，现有企业规划的钙钛矿总产能已达 28GW，2023 年钙钛矿产能有望落地 880MW，2024年有望落地超 3GW。图 10：协鑫光电的 1m2m 钙钛矿组件 注：该 100MW 钙钛矿光伏组件的组件面积为 1m*2m，目标效率 18%，是目前世界上面积最大的钙钛矿光伏组件，其具有超过 25 年的使用寿命，主要技术指标接近晶硅组件，且制造成本低至晶硅组件的 70 资料来源：微信公众号【协鑫光电】敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告 中小盘 表 4：国内企业钙钛矿光伏产能规划及进展（截至 2023 年 2 月）企业名称 项目地点 项目名称 规划产能 投资额（亿元）项目进展 2023E（MW）2024E（MW）协鑫光电 江苏昆山 100 MW 大尺寸钙钛矿组件产线 100MW 2+5 2020 年开始建设 100 MW（1*2）钙钛矿组件量产线，2021 年 12 月开始试生产，2022 年中实现产能释放。目前处于工艺开发和设备改造阶段。100 100 纤纳光电 浙江衢州 衢州纤纳新能源科技有限公司生产基地项目 5GW 54.6 2022 年年初建成 100MW 规模化产线，并于 2022 年 7月实现 5000 片 组件的顺利出货。目前处于钙钛矿前沿技术开发和 GW 级产线扩建阶段。100 100 极电光能 江苏锡山 150MW 试制线 6GW 50 2022 年 12 月 150MW 钙钛矿产线在锡山经济技术开发区正式投产。同时公司计划于 2023 年初开始投入超过50 亿建设 6GW 的产能，第一期 1GW 将在 2024 年达产，到 2025 年 6GW 产线全部达产。150 1150 无限光能-大尺寸钙钛矿太阳能电池模组试验线 100MW-公司现已建成 10MW 级钙钛矿太阳能电池试验线，规划将于 2023 年底建成 100MW 级中试线，并计划在2024 年实现钙钛矿太阳能电池的商业化量产。10 110 仁烁光能 江苏苏州 10MW 中试产线 10MW-2022 年 9 月已投入使用。10 10 150MW 钙钛矿组件量产线 150MW-2022 年底设计工作已完成，预计在 2023 年 Q3 投产，2024 年量产。150 150 万度光能 湖北鄂州 200MW 钙钛矿光伏组件大试线示范项目 10GW 60 2021 年 5 月签约，9 月开始施工。第一期建设一条200MW 级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线落地，成功后拟扩充至 10GW 产能。22 年 11 月一期厂房的土建和内部装修已完成，配电房、泵房等配套基础工程均已全部完工并已投入使用，产品生产设备正陆续进场和调试。200 200 2000MW 钙钛矿光伏组件研发及制造生产基地项目 2000MW 10 2023 年 1 月开工，分三期建设，全部建成达产后可实现年产 2000MW 以上太阳能电池。-大正微纳 江苏 10MW 柔性钙钛矿光伏组件产线 100MW 0.8+2 2022 年 7 月实现量产，到 2023 年将投入 2 亿元，将产能提高至 100MW。100 100 合特光电-首条异质结/钙钛矿叠层电池中试线-2022 年底投产。-鑫磊半导 甘肃金昌 年产 1GW 钙钛矿薄膜光伏组件生产基地项目 1GW 10.36 2022H2 开工，分两期建设。一期主要建设四栋生产厂房及研发中心办公楼、展示中心楼及相关基础设施；二期主要建设剩余生产厂房及部分配套设施。-1000 锦能新能 湖南常德 钙钛矿铜铟镓硒叠层电池全产业链项目 20 2021 年 11 月签约。-江苏泰州 年产 1.45GW 钙钛矿叠层电池项目 1.45GW 5.5 2023Q1 开工，分三期建设。一期拟建设年产能 150MW的铜铟镓硒薄膜太阳能电池和钙钛矿铜铟镓硒叠层薄膜太阳能电池中试线；二、三期拟分别建设年产能300MW、1GW 的钙钛矿铜铟镓硒叠层薄膜太阳能电池生产线。-150 奥联光能-2GW-计划 2023 年 50MW 钙钛矿中试线投产，2024 年120MW 钙钛矿电池组件生产线投产，力争 5 年内形成 2GW 钙钛矿电池组件生产能力。50 170 光晶能源-100MW 中试线 100MW-已建成 30 cm 30 cm 组件 10 MW 小试线，计划于2023 年投建 60 cm120 cm 组件 100 MW 中试线，2024 年实现 100 MW 产线量产的目标。10 110 合计 28.01GW 880MW 3.35GW 注：鑫磊半导金昌项目、锦能新能泰州项目 2024 年产能为光大证券研究所预测值。资料来源：各公司官方微信号等，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告 中小盘 2、靶材：钙钛矿靶材占比提升，国产化价值凸显 2.1、靶材：泛半导体领域制备功能薄膜的核心原材料 靶材是半导体、显示面板、光伏等领域制备功能薄膜的核心原材料，具备十分重要的作用。靶材，又称“溅射靶材”，是在溅射过程中被高速金属等离子体流轰击的目标材料，纯度为 99.95%以上，更换不同靶材可得到不同的膜系，从而实现导电或阻挡等功能。图 11：溅射工艺原理图 资料来源：江丰电子招股说明书 溅射工艺原理介绍：一般来说，溅射靶材主要由靶坯、背板等部分构成，其中，靶坯是高速离子束流轰击的目标材料，属于溅射靶材的核心部分，在溅射镀膜过程中，靶坯被离子撞击后，其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成电子薄膜；由于高纯度金属强度较低，而溅射靶材需要安装在专用的机台内完成溅射过程，机台内部为高电压、高真空环境，因此，超高纯金属的溅射靶坯需要与背板通过不同的焊接工艺进行接合，背板起到主要起到固定溅射靶材的作用，且需要具备良好的导电、导热性能。表 5：靶材的分类介绍 分类标准 产品类别 按形状分类 长靶、方靶、圆靶、管靶 按化学成份分类 金属靶材（纯金属钼、铝、钛、铜、钽等）、合金靶材（钼铌合金、钼钛合金、钼钽合金、镍铬合金、镍钴合金等）、陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）按应用领域分类 半导体芯片靶材、平面显示器靶材、太阳能电池靶材、信息存储靶材、工具改性靶材、电子器件靶材、其他靶材 资料来源：隆华科技公告 敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告 中小盘 表 6：不同应用领域的靶材介绍 应用领域 金属材料 主要用途 性能要求 半导体芯片 超高纯度铝、钛、铜、钽等 制备集成电路的关键原材料 技术要求最高、超高纯度金属、高精度尺寸、高集成度 平面显示器 高纯度铝、铜、钼等，掺锡氧化铟（ITO）高清晰电视、笔记本电脑等 技术要求高、高纯度材料、材料面积大、均匀性程度高 太阳能电池 高纯度铝、铜、钼、铬等，ITO 薄膜太阳能电池 技术要求高、应用范围大 信息存储 铬基、钴基合金等 光驱、光盘等 高储存密度、高传输速度 工具改性 纯金属铬、铬铝合金等 工具、模具等表面强化 性能要求较高、使用寿命延长 电子器件 镍铬合金、铬硅合金等 薄膜电阻、薄膜电容 要求电子器件尺寸小、稳定性好、电阻温度系数小 其他领域 纯金属铬、钛、镍等 装饰镀膜、玻璃镀膜等 技术要求一般，主要用于装饰、节能等 资料来源：隆华科技公告 面板及光伏领域的靶材，对比半导体有不同的高标准。半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准，需要掌握生产过程中的关键技术并经过长期实践才能制成符合工艺要求的产品。而对比半导体芯片，面板及光伏领域对于溅射靶材的纯度和技术要求略低一筹，但随着靶材尺寸的增大，面板及光伏对溅射靶材的焊接结合率、平整度等指标提出了更高的要求。2.2、钙钛矿电池中靶材成本占比显著提升，价值凸显 钙钛矿光伏成本中靶材成本占比显著提升，协鑫光电 100MW 项目中靶材成本占比高达 37.2%。在新一代晶硅光伏技术中，HJT 技术路线因导电性问题，新引入了透明导电薄膜（TCO），TCO 膜的制备通常使用 ITO（氧化铟锡），需要使用稀有金属铟，而铟是伴生矿，产量弹性小、价格高，因此 HJT 技术路线在晶硅光伏中靶材成本占比相对较高。据前瞻产业研究院，2018 年，HJT 电池成本构成中，靶材成本占比约为 4%。然而，相较晶硅技术路线，钙钛矿技术路线因无硅料成本，且生产温度低、能耗成本下降等因素，靶材成本占比进一步大幅提升。根据协鑫纳米公布的其 100MV 钙钛矿组件成本构成，总成本约为 0.94元/W，其中靶材价值量占比高达 37.2%；其次为玻璃及封装材料，占比 31.9%。图 12：2018 年 HJT 电池成本构成 图 13：协鑫纳米 100MW 钙钛矿组件成本拆分 硅片,47%浆料,24%折旧,12%靶材,4%其他,12%靶材,37.2%玻璃及封装材料,31.9%能源动力,13.8%钙钛矿,5.3%固定资产折旧,8.5%人工资本,3.2%资料来源：前瞻产业研究院，光大证券研究所 资料来源：微信公众号【德沪涂膜设备】，钙钛矿太阳能电池产能投资对比分析，2022年 8 月，光大证券研究所绘制 钙钛矿电池制作工序中，ITO 导电玻璃、空穴传输层、电子传输层、金属背电极的制作均会用到各类靶材。敬请参阅最后一页特别声明-16-证券研究报告 中小盘 图 14：钙钛矿电池制作工序、制备工艺及生产设备 资料来源：微信公众号【材新社】其中，涉及靶材的主要工序及材料情况如下：1）TCO 玻璃：透明导电氧化物镀膜（Transparent Conductive Oxide，TCO）玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者是化学镀膜的方法均匀镀上一层透明导电氧化物薄膜，主要包括铟（In）、锡（Sn）、锌（Zn）和镉（Cd）氧化物及其复合多元氧化物薄膜。按膜层成分来分，TCO 玻璃可分为 ITO-TCO 玻璃、掺杂氟的二氧化锡（FTO-TCO）玻璃、掺铝氧化锌透明导电膜（AZO-TCO）玻璃。图 15：TCO 玻璃类别及性能对比 资料来源：王恩忠、王振雷，透明导电氧化物镀膜玻璃的光伏应用前景，新材料产业2011 年 12 期 2）空穴传输层（HTL）：常用的制备工艺为溅射 PVD、蒸镀 PVD 或刮涂法。氧化镍材料常选用 PVD 法，PTAA 等有机物常使用刮涂制备或喷雾热解法制备。空穴传输层被用于增强钙钛矿层的空穴传输效率，并充当水分和金属离子屏障以缓解钙钛矿材料的降解。常用的空穴传输材料主要为有机小分子、有机导电高分子共轭聚合物和无机半导体三类，其中无机半导体中的氧化镍由于价格低廉而被产业端广泛应用。敬请参阅最后一页特别声明-17-证券研究报告 中小盘 表 7：钙钛矿电池空穴传输层材料简介 材料类型 空穴传输材料 材料特性 有机小分子材料 Spiro-OMeTAD 及其改性材料 可使电池达到较高的光电转换效率，但制备困难且昂贵 有机导电高分子共轭聚合物 PEDOT:PSS、PTAA、P3HT（主流）具有较好的成模性和迁移率 无机半导体 CuI、CuSCN、CuOx、NiOx、VOx 较高的电荷迁移率、较好的化学稳定性且制备成本低廉 资料来源：微信公众号【材新社】3）电子传输层（ETL）：若选择有机材料会使用蒸镀工艺，若选择金属氧化物作为电子传输层则常选用气相沉积。电子传输材料与钙钛矿光敏层的电子选择性接触对提高光电转化效率具有重要作用。常用的电子传输层材料包括无机氧化物（TiO 2、ZnO、SnO 2）和富勒烯及其衍生物，其中无机材料常被用于正式电池结构，有机材料