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证券研 究报 告：机械 设备|深度报告 2023 年2 月7 日 市场有风险，投资需谨慎 请 务必阅读正文之后的免责条款部分 行业投资评级 强 于大 市|维持 行业基本情况 收盘点位 1545.37 52 周最高 1629.56 52 周最低 1131.58 行业相对指数表现（相对 值）资料来源：聚源，中邮证券研究所 研究所 分析师:刘卓 SAC 登记编号:S1340522110001 Email:研究助理:陈 基赟 SAC 登记编号:S1340123010003 Email:近期研究报告 2023 年度机械设备行 业策 略报告：自主可控 强化顺 周期，成长 赛道聚焦新技术-2023.01.02 钙钛矿 专题：商业化进程 加速，关注设备投 资机会 投 资要 点 钙钛矿：第三代太 阳能 电池，商业化进程有 望提 速 钙钛矿是具有革命性 的新 材料。钙钛 矿太 阳能 电池 是利用 钙钛 矿型的有 机金 属卤 化物 半导 体（具 有 ABX3 的 化学 通 式）作 为吸 光材 料的太阳 能电 池。钙钛 矿电 池 具有 效率 上限 高、成本 低、可 叠层、柔 性四大优 势，是具 有革 命性 的新材 料。效率、稳定性为商业化核 心因素，正处于快速改善 阶段。效 率方面，钙 钛矿（小 面积）实 验室效 率提 升迅 速，已经 远超晶 硅电 池极 限效率；大面 积钙 钛矿 生产 线转化 效率 亦有 望持 续提 升，协 鑫光 电规 划自身组 件效 率 于2023 年达 18%；于 2024 年达20%；于 2025 年达 22%。稳定性 方面，当 前国 内外 的研究 中，最大 光功 率输 出点 MPP 处 的长 期运行稳定性已经长 达 几 千 个 小 时；纤 纳 光 电 组 件 已 顺 利 通 过IEC61215、IEC61730 稳定 性全体 系认 证，可在 双 85 测试下 工 作1000小时。钙钛矿商业化进程提 速。截至目 前，国内 已有 三条 百兆瓦 级别 的钙钛矿 光伏 组件 产线 建成（协鑫 光电、纤纳 光电、极 电光能），多 条百兆瓦产 线、GW 级 产线 正在 推进中。根 据我 们的 不完 全统计，2022 年钙钛矿 产能 约 为 0.47GW，2023/2024 年有 望达 到 1.16/4.47GW。在技术与资 本的 双重 推进 下，我们认 为多 条 GW 级 别生 产 线有望 于 2023 年招标，2-3 年内 落地。单节钙钛矿电池：建议 优先关注镀膜、涂布 设备 以协鑫光电 100MW 生产线 为例，单节钙钛 矿生产线 主要设备包括PVD 设备、涂布设备、激 光设备、封装设备。具 体 的生产 流程 为：阳极缓冲 层 激光 P1 钙钛矿 涂布 阴极 缓冲 层 激光 P2背电 极 激光 P3 激光 P4 封 装设 备。PVD 是钙钛矿电池核心设 备，技术较为成熟，价值量 占比高。PVD（物理 气相 沉积）设 备并 非新概 念，其在 半导 体&HJT 领域 已有 应用，技术较 为成 熟。钙 钛矿 生 产线中，PVD 设备 主要 用途 为给电 子传 输层、空穴传输层以及电极等进行镀膜，因此一条生产线可能需要多套设备，这使 得目 前PVD 镀膜 设 备占钙 钛矿 整线 的价 值比 例高 达50%左右。涂布设备主要用于制 备钙 钛矿层，具有性价比优 势。无接 触的 狭缝涂布 工艺，可 以满 足当 前钙钛 矿层 物理 一致 性的 要求，且涂 布工 艺单设备 投资 额通 常 在 300-400 万 左右，与PVD 设备 相比 性 价比 较高。但后道 控晶 具有 一定 难度，膜层 质量（化 学一 致性）仍有 待提 高，因此设备、工 艺均 尚需 完善。目前 上海 德沪 涂膜 市占 率达 70%。激光工艺涉及到整个 钙钛 矿薄膜电池的制备流 程，起分片效果。加工精 度高、适 用薄 膜材 料的激 光是 实现 电路 连接 的关键，是 整个 钙钛矿电 池制 备的 必备 环节。钙 钛矿 电池 需要 分别 进 行 3 次 平行 激光 刻-29%-26%-23%-20%-17%-14%-11%-8%-5%-2%1%2022-02 2022-04 2022-07 2022-09 2022-11 2023-02机械设备 沪深300 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 蚀（P1-P3），并 完成 P4 的 清边，整体 价值 量约 1020%。在 P1-P3 的刻蚀环 节，激光 实现 切割 效果，使材 料表 面快 速被 加热到 汽化 并形 成槽线，从 而可 以形 成阻 断 电流导 通的 单独 模块，起 分片效 果，以 实现增大电 压和 串联 电池 的目 标。叠层钙钛矿电池：效率 优势明显，光伏终极 解决 方案 钙 钛矿/晶硅 叠层 为晶硅 电池 进一步 增效，或将 会成为 钙钛矿 产业化的初期路径。钙钛矿/晶硅叠 层电 池需 要将 晶硅 表面做 成锯 齿面，便于钙 钛矿 层吸 光。现有 技术较 难实 现在 锯齿 面上 涂布钙 钛矿 层，因此钙钛 矿/晶硅 叠层 电池 的 钙钛矿 层需 要更多 运用 PVD 镀膜 技术。全钙钛矿叠层电池理 论效 率最高，度电成本最低，有望成为产业化的终极路径。全 钙钛 矿 叠层电 池的 难度 整体 不大，主要 性能 取决 于单节钙 钛矿 电池 性能，难 点在于 由于 层数 的增 加，需要解 决下 层均 匀度偏差 问题 的累 积问 题，且对激 光刻 蚀工 艺要 求更 高。建议关注 设备价值 量较 高的镀膜设备商 京山 轻机、捷佳伟创；依托原有蒸镀技术，拟 切 入钙钛矿赛道的奥来 德；提出“材料+装备+组件”三位一体规划的 奥联 电子；激光设备 商 大族激 光、杰普特、帝尔激光。风 险提 示：钙钛矿 产业 化进 展不 及预 期。请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 目录 1 钙 钛 矿：第 三代 太 阳能 电池，商 业化 进 程有 望 提速.6 1.1 钙 钛 矿为 第 三代 太 阳能电 池，发展 前 景广 阔.6 1.2 钙 钛 矿电 池 具有 效 率上限 高、成本 低、可 叠 层、柔性 四 大 优势.9 1.3 效 率、稳 定 性为 商 业化核 心 因 素，正 处于 快 速改 善阶 段.12 1.4 GW 级钙 钛 矿生 产 线有望 于 2023 年招 标，商 业 化进 程 提 速.17 2 单 节 钙钛 矿 电池：建议 优先 关 注 镀膜、涂布 设 备.19 2.1 PVD 设备：技术 已在 HJT&半导 体 领域 应 用，价 值量占 比 高.20 2.2 涂 布 设备：主要 用 于制备 钙 钛 矿层，建议 关 注狭 缝涂 布 技 术.22 2.3 激 光 设备：钙钛 矿 电池需 四 次 激光 刻 蚀，起 分片 效果.23 2.4 封 装 设备：对稳 定 性至关 重 要，通 常 采用 POE 材料.24 3 叠 层 钙钛 矿 电池：效率 优势 明 显，光 伏 终极 解 决方 案.26 3.1 叠 层 钙钛 矿 电池 结 构.26 3.2 钙钛矿/晶 硅 叠层 电 池：有 望 成为 产 业化 的 初期 路径.27 3.3 全 钙 钛矿 叠 层电 池：有望 成 为 产业 化 的终 极 路径.28 4 相 关 个股.29 4.1 京 山 轻机.29 4.2 奥来德.29 4.3 捷 佳 伟创.30 4.4 奥 联 电子.30 4.5 大 族 激光.31 4.6 杰普特.31 4.7 帝 尔 激光.31 5 风 险 提示.31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图表目 录 图表1：钙钛矿的ABX3 结构.6 图表2：钙钛矿电池结 构 及特点.7 图表3：钙钛矿基本原 理（以反式钙钛矿电池 为例）.7 图表4：四种钙钛矿电 池 结构图.8 图表5：各类光伏电池 转 化效率发展统计.9 图表6：不同组件结构 类 型太阳能电池理论极 限电 能转换效率对比情况.9 图表7：钙钛矿电池可 在 单一工厂完成生产，投资 成本远低于晶硅电池.10 图表8：100MW 级别组件 量产成本构成.10 图表9：钙钛矿叠层电 池 基本结构图与不同组 分的 钙钛矿禁带宽度图.11 图表10：钙钛矿BIPV 应 用案例.12 图表11：单节钙钛矿电 池实验室效率提升迅 速.13 图表12：钙钛矿/晶硅叠 层实验室效率提升迅 速.13 图表13：大面积钙钛矿 组件效率持续提升.13 图表14：协鑫光电产线 规划与组件效率预计.14 图表15：钙钛矿器件连 续光照后性能下降（MAPbI3）.14 图表16：钙钛矿器件连 续光照后离子迁移（MAPbI3）.14 图表17：近年来钙钛矿 电池稳定性已有较大 提升.15 图表18：IEC61215 测试系列.16 图表19：IEC61730 测试系列.17 图表20：钙钛矿主要公 司融资轮次及投资企 业.18 图表21：钙钛矿主要公 司生产线进展及未来 规划.18 图表22：钙钛矿主要公 司产能规划（GW）.19 图表23：协鑫光电100MW 生产线的具体生产流程 与主要生产设备.19 图表24：真空蒸镀原理 示意图.20 图表25：磁控溅射原理 示意图.21 图表26：反应等离子体 沉积（RPD）原理示意图.22 图表27：钙钛矿太阳能 电池制 备方法.22 图表28：狭缝涂布技术 原理.23 图表29：钙钛矿电池电 路中的激光刻蚀.24 图表30：钙钛矿电池的 两种封装方式.25 图表31：Getter&Dispenser 封装法可用于钙钛矿 封装.26 图表32：四端叠层结构.26 图表33：两端叠层结构.26 图表34：两端钙钛矿叠 层电池的三大组成部 分及 其作用.27 图表35：钙钛矿/晶硅叠 层电池案例.27 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图表36：全钙钛矿叠层 电池理论效率最高.28 图表37：全钙钛矿叠层 电池度电成本最低.28 图表38：仁烁光能通过 加入 Sn 粉进行归中反应.29 图表39：传统表面处理 方法与晶粒表面缺陷 钝化 方法.29 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 1 钙钛矿：第三代太阳能电 池，商业化进程 有 望提速 1.1 钙 钛矿 为第三 代太 阳能电 池，发展前 景广 阔 钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体（具有 ABX3 的化学通式）作为吸光材料 的太阳能电池。钙 钛矿 结 构 的化 学通 式 为 ABX3，其 中A位一般 为原 子半 径较 小的 阳离子（如Cs+、MA+、FA+等），B 位 为原 子半 径较 大的 过渡金属 离子（如Sn2+、Pb2+等），X 为卤 素阴 离子（I-、Br-、Cl-等）。钙 钛矿 材 料拥有优越 的电 荷传 输性 质、长载流 子扩 散距 离、全光 谱吸收 和高 吸光 系数，因而 可以有效 吸收太阳光并高效地产生光生载流子,同时减少在光电转换过程中的能量损失，是较 为理 想的 光电 材料。图表1：钙钛矿的ABX3 结构 资料来源：SCIENCE CHINA Materials，中邮证券研 究所 当 前 常 用 的 高 效 率 的 钙 钛 矿 太 阳 能 电 池 的 结 构 通常是 以 透 明 导 电 玻 璃 作 为基底，再是 电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）、金属电极。虽然 钙 钛矿 电池 可分 为正 式、反式；介孔、平面 等 多种结 构，但 是 其 工作 原 理是一致的：当 钙钛 矿吸 光层 受到光 照后，内 部激 子发 生分离 产生 电子 和空 穴对，电子通过 电子 传输 层 导 出，空穴通 过 空 穴传 输层 导出，当器 件外 加负 载便 能够 形 成完整的 回路。请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 图表2：钙 钛 矿 电池 结 构及特点 钙 钛 矿 电池 结 构 结构特点 透明导电 玻璃 方块电阻 越小越 好，透 过率 在 85%以上，既可有 效收集 载流子又 可充分 采光 电子传输 层（ETL）与钙钛矿 层良好 接触，使得 电子在传 输过程 中的潜 在势 垒降低，并且在 完成电 子传 输的同时阻 止空穴 向阴极 传输 钙钛矿吸 光层 通过调节 禁带宽 度 形成 高效 的光吸收 性能，钙钛矿 薄膜 的生长至 关重要 空穴传输 层（HTL）需要与钙 钛矿层 有良好 的异 质结接触 界面，减少空 穴传 输过程中 的潜在 势垒，完成 空穴传输的 同时阻 止电子 向阳 极移动 金属电极 由于空穴 传输材 料的限 制，目前广泛 应用于 高效钙 钛矿 太阳电池 对电极 的是金 和铂 资料来源：钙钛矿 太阳电 池综述，高质 量钙钛 矿薄 膜的合成、加工 及应用 研究，中 邮证券 研究所 图表3：钙 钛 矿 基本 原 理（以 反式 钙钛 矿 电 池为 例）资料来源：钙钛矿 太阳能 电池的商 业化进 展与挑 战，中邮证 券研究 所 根据电子传输层与空 穴传 输层的位置不同，钙钛 矿太 阳能电池可分为正式 结构电池（n-i-p）与反式 结 构电池（p-i-n），其中n 代表电 子传 输层（ETL），i 代表钙钛 矿吸 光层，p 代 表 空穴传 输层（HTL）。相比 于正式 器件，反式结构器 件 具有多种 优点，例 如制 备工 艺更加 简单、可 低温 成膜、无明 显迟 滞效 应、适合与 传统太阳能电池（硅 基电池 等）结合制备叠层 器件 等。但 是，反式 结构 器件 也 存在一些显 著的 不足，例如 开 路电压 与理 论值 差距 较大，通 常为1.10 V（类 似带 隙的正式钙 钛矿 电池 开路 电压 大于 1.20 V），导 致反 式 结构光 电 转 化效 率 相 对偏 低。根据电荷传输层的形 貌结 构，钙钛矿太阳能电池 可分 为介孔结构和平面结 构。介孔结 构相 较于 平面 结构 有散光 效果 好(增加 光程 增 强吸收)、电子 传输 层与 光 吸收 层的 接触 面积 大(利于 电 子的抽 取和 传输)等 优势，但是由 于界 面粗 糙度 显著 增大而容 易造 成界 面或 光吸 收层内 缺陷 的增 多，且 制 备工艺 复杂，能 耗较 高，因此应用范 围不 及 平 面结 构广泛。请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 图表4：四 种 钙 钛矿 电 池结 构 图 资料来源：高质量 钙钛矿 薄膜的合 成、加 工及应 用研 究，中邮证 券研究 所 注：左上 为介孔 正式结 构、右上为介 孔反式 结构、左下 为平面正 式结构、右下 为平 面反式结 构 钙钛矿为第三代太阳 能电 池，发展前景广阔。从 1954 年光 伏电 池诞 生世 界第一块 太阳 能电 池，光伏 电池技 术迭 代已 经走 过三 代：（1）第一 代是 以晶 硅 为主的太阳 能电 池，主要 应用 场景为 集中 式光 伏电 站，目前技 术最 为成 熟，但 光电 转化效率 已经 接近 上限，提 效降本 空间 较为 有限，边 际成本 大幅 升高；（2）第 二代以薄膜 太阳 能电 池为 主，典型代 表为 铜铟 镓硒（CIGS）、碲 化镉（CdTe）太阳 能 电池，主 要应 用场 景为 分布 式 光伏，实验 室小 面积 试件 光电 转化 效率 高于 晶硅 电池，但 实际 应用 中光电 转 化效 率 低于 晶硅，且 造价 较为 昂贵；（3）第 三代 为新 型 太阳能电池，主要 包括：钙 钛 矿电池、染料 敏化电 池和 量子 点 电池。第三代钙钛 矿电池具备第二代薄膜电 池效 率提升速率快、成本低、材料可设计性强的优 势，同时随着商业化推进，有望弥 补 第二代面临的量产表 现与 理论优势条件差距大 的问 题。请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 图表5：各 类 光 伏电 池 转化 效 率 发 展统 计 资料来源：NREL，中邮证券 研究所 1.2 钙 钛矿 电池具 有效率 上限 高、成本低、可 叠层、柔性 四 大优 势 钙钛矿电池光电转化 效率 上限远高于晶硅电池，是 具有革命性的新材料。学术界 通 常认 为 晶 硅电 池的 理论极 限 为 29.4%，技术 极限约 为 27.5%，而 当前 晶 硅太阳能 电池 实验 室最 高效 率已经 达 到 26.7%，已非 常接近 其理 论效 率天 花板。打破传统晶硅转化效率 上限 的方式包括新材料与 新工 艺，钙钛矿是具有革命性 的 新材料，而叠层技术是具有革命性的新工艺，单 节钙钛矿效率可达 33%，钙钛矿/晶硅 双 节钙钛矿效率 可达45%，三节钙钛矿效率可 达45%。图表6：不 同 组 件结 构 类型 太 阳能 电池 理 论 极限 电 能转 换 效率 对比 情 况 资料来源：头豹 研究院，中 邮证券研 究所 29.4%24.5%27.5%28.7%31%35%45%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 钙钛矿 太阳能电池成 熟期 投资成本、生 产成本较晶 硅电池均有优势。投 资成本 方面，由于 晶硅 太阳 能 电池需 要经 历硅 料、硅 片、电 池、组件 四个 环节，因此需要四 个工 厂 来 生产，耗时 至少 三天，单 GW 投 资成 本 之和 约 10 亿 元；而 钙钛 矿太阳能 电池 流程 可在 一个 工厂完 成，45 分钟 即可 走 完生产 流程，成 熟期 后 单 GW投资成 本只需 5 亿元（当 前约 为 7 亿元+）。生 产成 本方面，由 于钙 钛矿 材料 占成本比例 较小，协 鑫光 电 100MW 生 产线 的组 件成 本小于 1 元/W，预计 5-10GW 级别的量产 生产 线的 组件 成本 约为 0.5-0.6 元/W，远低 于晶硅 极限 生产 成本 1 元/W。图表7：钙 钛 矿 电池 可 在单 一 工厂 完成 生 产，投 资 成本 远 低于 晶硅 电 池 资料来源：协鑫 光电，中邮 证券研究 所 图表8：100MW 级别 组 件量 产 成本 构成 资料来源：协鑫 光电，中邮 证券研究 所 34%30.9%3.1%13.4%15.5%3.1%玻璃及其他封装材料 电极材料 钙钛矿能源动力 固定资产折旧 人工成本 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 钙钛矿具有带隙可调 的优 点，可用于制备叠层电 池，以进一步增加转化效 率。通过调 整 A、B 和 X 含量 可以获 得不 同组 分钙 钛矿 材料，对应 钙钛 矿材 料的 带 隙及能级分布 也各不相同。通过对钙钛 矿进行组分调控，可实现 禁带宽度从 1.2-3eV 的 调节，能够 与其 他 中窄带 隙底 电池，如晶 体 硅太阳 能电 池、钙 钛矿 太 阳能电池 等 带隙 匹配 来制 备叠 层电池，实 现上、下两 个 电池吸 收不 同波 段的 光能，从而 进一 步提 升转 化效 率。图表9：钙钛矿 叠层 电 池基 本 结构 图与 不 同 组分 的 钙钛 矿 禁带 宽度 图 资料来源：南京 大学 谭 海仁 团队，中 邮证券 研究所 钙钛矿 可用柔性基板，应用 范围 可拓展至 BIPV 领域。传统晶 硅电池 刚 性强、透光性 差、难以 弯折，因 此并不 适用 于 BIPV，尤其 是光伏 幕墙 领域。应 用场 景 与BIPV 更为 契合 的第 二代 薄 膜电池 产品，又 面临 着 实 际应用 中转 化效 率低，且 造价较为昂 贵 的 问题。待 技术 成熟后，钙 钛矿 既可 以采 用刚性 基板 方案，与 传统 晶硅电池竞 争集 中式 光伏 市场；亦可 采用 柔性 基板 方案，与第 二代 薄膜 电池 竞争 分 布式光伏 市场。并且 从光电 转化效率与成本而言，取 代第二代薄膜电池的 难度 要远低于取代传统晶硅电 池的 难度，因此我们认 为 BIPV 有望成为大规模钙钛 矿产 线的 优先 应用场景与拓 展方 向。请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 图表10：钙钛矿BIPV 应 用 案例 资料来源：国际 太阳能 光伏 网，中邮 证券研 究所 1.3 效 率、稳定性 为商 业化核 心因 素，正 处于 快速 改 善阶 段 制约 钙钛矿商业化的 重点 影响因素 包括成本与 效率，其中增效为当下的核 心要素，主要 通过 提升 转换 效率 与稳定性实现。目前钙钛矿 企业 降本 的路 径主 要 包括 通过 提高 量产 的规 模从 而摊低 单位 产能 的成 本、研发 与 优化 生产 线上 的设备等；提效 主要通过提升转换效率（增加单位时间发电量）与稳定性（降低衰减速度，增加工作年限）实现，具体的路径包括 技术、材料及设备 等 系统性细节 的改进。钙钛矿 电池（小面积）实验室 效率提升迅速，已经远超晶硅电池极限效率。钙钛矿 技术 自 2009 年被 提出以来，经过 十几 年的 发展，单 节 钙钛 矿电 池实验室效率已 从 3.8%提升 至 25.7%。叠 层电 池方 面，德国 柏林亥 姆霍 兹中 心（HZB）科学家最新研 发的钙钛矿/晶硅叠层电池 的 光电效率高达 32.5%；经中国计量院第三方测试认证，北京曜能科技有限公司自主研发的小面积钙钛矿/晶硅两端叠层电池稳 态输 出效 率达 到 32.44%，时隔 三个 月再 次刷 新国内 转换 效率 纪录；经 日本JET 第 三方 认证，仁 烁光 能团队 研发 的全 钙钛 矿叠 层电池 稳态 光电 转换 效率 达 到29%，打破 了谭 海仁 团队 在2022 年6 月 创造 的28%（0.049cm2）的 世界 纪录。请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 图表11：单 节 钙 钛矿 电池 实 验 室效 率提 升 迅 速 图表12：钙钛矿/晶硅 叠 层 实 验 室效率 提 升 迅速 资料来源：NREL，中邮证券 研究所 注：拐点 源自不 同面积 下单 节 钙钛矿 电池效 率的突 破 资料来源：NREL，中邮证券 研究所 随着 技术、材料及 设备 的 改进，大面积 钙钛矿生 产 线转化 效率亦有望持 续提升。事实 上，由 于大 面积 试件 的 工艺 与稳 定性 尚存 在一些 问题，会 导致 组件 效率出现 损 失，当前 投产/在 建 的百 MW 级 别钙 钛矿 产线，转化效 率多 在 16%-20%的区间，距实 验室 转化 效率 尚 存在 较 大差 距。但 我们 认 为，随着 技术、材料 及设 备 等系统性 细节 的改进，大面 积 钙钛矿 生产 线转 化效 率将 持续提 升，以协 鑫光 电为例，公司规 划自 身组 件效 率于 2023 年达 18%；于 2024 年达 20%；于 2025 年达 22%。图表13：大 面 积 钙钛 矿 组件 效 率持 续提 升 资料来源：PV-Tech，中邮证券研究 所 0510152025302013/5/12013/11/12014/5/12014/11/12015/5/12015/11/12016/5/12016/11/12017/5/12017/11/12018/5/12018/11/12019/5/12019/11/12020/5/12020/11/12021/5/12021/11/105101520253035 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 图表14：协鑫光电 产 线 规划 与 组件 效率 预 计 年份 产线情况 组件效率 2021 100MW 建成 10%2022 100MW 工艺研发 16%2023 100MW 达产 18%2024 1GW 建成 20%2025 5-10GW 建成 22%资料来源：第四 届全球 钙钛 矿与叠层 电池产 业化论 坛，中邮证券 研究所 钙钛矿材料 稳定性尚存在问题，随时 间推移会影响转化效率。由于体/表界面缺陷、A 位 阳离 子稳 定 性、离 子迁 移、相 稳定 性、应力、器件 中各 功能 层、周围环境 等因 素影 响，钙 钛 矿材料 对水、氧、热、光、电 等外 界因 素非 常敏 感，随着工作 时间 的推 延会 影响 组件的 转化 效率。以 光照 为例，其不 仅能 够辅 助水、氧分解钙 钛矿，而 且能 够引 起钙钛 矿材 料中 离子 的迁 移和重 新排 布，从而 导致 钙钛矿 器件 效率 的大 幅度 下降。图表15：钙钛矿 器件 连 续光 照 后性 能 下降（MAPbI3）图表16：钙 钛 矿 器件 连 续光 照 后 离 子迁 移（MAPbI3）资料来源：钙钛矿 太阳能 电池稳定 性研究 进展，中邮证券研究 所 资料来源：钙钛矿 太阳能 电池稳定 性研究 进展，中邮证券研究 所 近年 来钙钛矿 稳 定性 研究进展 迅速。针对外在 因素，如 湿度、温度、光照、氧气以 及冰 雹等，研 究人 员主要 通过 改善 封装 技术 来提升 器件 稳定 性；针对 内 在因素，热不 稳定 性可 以通 过 调节无 机组 分来 改善，离 子 迁移可 以通 过薄 膜体 缺陷、晶粒边 界、界 面钝 化和 薄 膜结晶 度提 高来 改善。当前国内外的研究中，最大 光功率输出点 MPP 处的长期运 行稳定性 已经达到 几 千个 小时。请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 图表17：近 年 来 钙钛 矿 电池 稳 定性 已有 较 大 提升 资料来源：PV-Tech，中邮证券研究 所 纤纳光电 组 件 已 顺 利 通 过 IEC61215、IEC61730 稳 定 性 全 体 系 认 证。IEC61215 和IEC61730 是 国际电 工委 员会 出具 的针 对太阳 能电 池的 基础 标准，是产品 上 市的 前提 条件。纤 纳 光电的 产品 稳定 性突 破历 经两个 阶段。其 中第 一阶 段，公司中 试级 组 件 IEC 稳定 性核心 项目 获认 证，第二 阶段，公司 百兆 瓦级 量产 钙 钛矿商用 组 件稳 定性 通过 认证。在 批量 下线 的 组 件（1245mm 635mm）上，第三方机构 系统 进行 了湿 冻、热循环、湿热、爬 电、脉 冲电压 等几 十项 系列 测试，其中纤纳组件可以在 双 85 测试下工作 1000 小时，还 提供 25 年产 品材 料与 工 艺质保，12 年线 性功 率输 出 质保，稳定 性 得 到验 证。请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 图表18：IEC61215 测试 系 列 资料来源：纤纳 光电官网，中邮证券 研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 图表19：IEC61730 测试 系 列 资料来源：纤纳 光电 官 网，中邮证券 研究所 1.4 GW 级 钙钛矿 生产 线有望 于 2023 年招 标，商业 化进 程 提速 近期 资本密集投资钙 钛矿 企业。2022 年8 月，仁 烁光 能宣布 完成 数亿 元 Pre-A 轮融 资，此 轮融 资由 三 行资本 领投，用于150MW 钙钛矿 组件 量产 线落 地；2022年 11 月，脉络 能源 完成 数千万 元天 使轮 融资，本 轮融资 由国 新思 创领 投，用 于钙钛矿 中试 线建 设。2022 年 11 月，光晶 能源 宣布 完 成3000 万 元天 使轮 融资，本轮融资 由正 轩投 资领 投，创新工 场、鼎祥 资本 跟投。2022 年 12 月，协 鑫科 技 旗下协鑫 光电 完 成 5 亿元 B+轮融资，本 轮融 资由 淡马 锡投资、红 杉中 国、IDG 资本联合领 投，川流 投资 等机 构跟投。请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 图表20：钙钛矿 主要 公 司融 资 轮次 及投 资 企 业 公司 融资轮次 主 要 投 资企 业 纤纳光电 D 轮 招银国际、杭开 集团 协鑫光电 B+轮融资 5 亿元 淡马锡投 资、红 杉中国、IDG 资本、川流 投资 极电光能 Pre-A 轮 2.2 亿元 碧桂图创 投、九 智资本,建 银国际、云林基 金、稳 晟科 技 仁烁光能 Pre-A 轮 数亿元 三行资本、中科 创星、苏高 新创投、金浦智 能 等 无限光能 天使轮 数千万 元 耀途资本、光跃 投资、碧桂 因创投数 光晶能源 天使轮 3000 万 正轩投资,创 新工场、鼎祥 资本 脉络能源 天使能 数千万 元 国新思创,凡 创资本、国华 三新、高 捷资本 众能光电-华夏恒天 资本 资料来源：北极 星太阳 能光 伏网，中 邮证券 研究所 钙钛矿百MW 线进展顺利，GW 线有望于 2023 年招标，2-3 年内落地，商业化进程提速。截 至目 前，国 内已有 三条 百兆 瓦级 别的 钙钛矿 光伏 组件 产线 建成（协鑫光电、纤 纳光 电、极电 光能），多 条百兆 瓦产 线、GW 级 产线 正在 推进 中。根据我们的 不完 全统 计，2022 年钙钛 矿产 能约 为 0.47GW，2023 年有 望达到 1.16GW，2024 年有 望达 到4.47GW。在技术与资本的双重 推进 下，我们认为 多条 GW 级别生产线有望 于2023 年招标，2-3 年内落地。图表21：钙钛矿 主要 公 司 生 产 线进 展及 未 来 规划 企业 钙 钛 矿 生产 线 进展 协鑫光电 100MW 钙钛 矿 生产 线 正式 运行，效 率 23 年 计划 达 到 18%；GW 级 产 线已 在 规划 中，目 标 24 年下 半年落地。纤纳光电 100MW 钙钛 矿 生产 线 正式 运行；GW 级 产线 扩 建进 行 中，目 标 23 年 投 产。极电光能 150MW 钙钛 矿 生产 线 正式 运行；GW 级 产线 已 在规 划 中，目 标 24 年 投 产。众能光电 在建钙钛 矿太阳 能光伏 组件 生产线产 能达到 200MW/年。仁烁光能 150MW 产线项目规划 完成，目标 23 年 Q4 投产，24 年效率争取超 18%。大正微纳 10MW 钙钛矿生产线正式 运行；计划再 投资 2 亿元人 民币，将年产 能扩大 到 100MW。无限光能 10MW 级钙钛矿生产线正 式运 行；100MW 级钙钛矿生产线 预计于 2023 年底建成；GW 级生产线 预计于2024 年开始建设。合特光电 钙钛矿/晶硅 薄膜叠 层电池 100MW 中试线不晚于 2023 年5 月 10 日投产，且电池 转化 效率达到 28%以上 奥联 光能 计划 2023 年 50MW 钙钛矿中试线投产，2024 年 600MW 钙 钛矿装备 和 120MW 钙钛矿电池组件生 产线投产，力 争 5 年内形成8GW 钙钛矿装 备和 2GW 钙钛矿电 池组件生 产能力 万度光能 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，成功后 扩充至 10GW 产能 光晶能源 计划2023 年 100MW 钙钛矿中试线投 产。宁德时代 正在搭建 中试线 牛津光伏 已完成 100MW 钙钛矿叠层电 池生产线 宝馨科技 2024 年完成 100MW 级钙钛矿电池或钙 钛矿-HJT 叠层电池 产线建设；2025 年前完成 GW 级稳定量产 资料来源：Wind，各公司官 网，公开 资料整 理，中 邮证 券研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 图表22：钙钛矿 主要 公 司产 能 规划（GW）企业 2022 2023 2024 协鑫光电 0.1 0.1 1 纤纳光电 0.1 0.1 1 极电光能 0.15 0.15 1 众能光电 0.2 仁烁光能 0.15 0.15 大正微纳 0.01 0.01 0.1 无限光能 0.01 0.1 0.1 合特光电 0.1 0.1 奥联光能 0.05 0.12 万度光能 0.2 光晶能源 0.1 0.1 宁德时代 0.2 0.2 牛津光伏 0.1 0.1 0.1 宝馨科技 0.1 合计 0.47 1.16 4.47 资料来源：Wind，各公司官 网，公开 资料整 理，中 邮证 券研究所 注：未加 粗的数 据为我 们根 据公司产 能规划 进行的 预测 2 单节钙 钛矿 电池：建议优 先关注 镀膜、涂布 设备 以协鑫光电 100MW 生产线 为例，单节钙钛矿生 产线 主要设备包括 PVD 设备、涂布设备、激光设 备、封 装设备。具 体的 生产 流程 为：阳极 缓冲 层 激光 P1 钙钛 矿涂 布 阴 极缓 冲层 激光P2 背电极 激光P3 激光P4 封装 设备。图表23：协鑫光电100MW 生 产线 的 具体 生 产 流程 与 主要 生 产设 备 资料来源：协鑫 光电，中邮 证券研究 所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 2.1 PVD 设备：技术 已在 HJT&半 导体领域 应用，价值 量占 比高 PVD 是钙钛矿电池核心设 备，技术较为成熟，价值 量占比高。PVD（物理 气相沉积）设备 并非 新概 念，其在半 导体&HJT 领域 已 有 应用，技术 较为 成熟。钙 钛矿生产线 中，PVD 设备 主要 用 途为给 电子 传输 层、空穴 传 输层 以 及电 极 等 进行 镀膜，因此 一 条生 产线 可能 需要 多套设 备，这使 得目前 PVD 镀膜 设备 占钙 钛矿 整线 的 价值比例 高达 50%左右。根据 具体工艺不同，PVD 设备 可分为 蒸镀设备、磁 控溅射 设备。此外，还有原理相近的 日本住友 开发 的反应等离子体 镀膜（RPD）设备。蒸镀 是指 在真 空条 件下，采用 一定 的加 热蒸 发方 式蒸发 镀膜 材料（或 称 膜料）并 使之 气化，粒子 飞 至基片 表面 凝聚 成膜 的工 艺方法。真 空蒸 镀工 艺具 有成膜均一、稳定 性好、制 程 单一、良 品率 高等 优势。在实验 室钙 钛矿 制备 中，在钙钛矿层、界 面钝 化层、电 子传输 层 及 金属 电极 均有 广泛应 用，且取 得较 高稳 态输出效率。但 真空 蒸镀 工艺 存在 复 杂组 分沉 积速 率控 制与设 备投 资过 高 的 缺点，制约了其 大规 模发 展。图表24：真空蒸镀 原 理 示意 图 资料来源：振华 科技，中邮 证券研究 所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 磁控 溅射 的原 理 是：在 真空室 内加 入正 交（有 例 外）的电 磁场，空间 中的电 子 在 电 磁 场 的 作 用 下 不 断 做 螺 旋 线 运 动，电 子 运 动 撞 击 空 间 中 稀 有 气 体 粒 子（一般氮气、氩气），使其离化，离化了的粒子又会产生运动着的电子，继续撞击其他稀有气体粒子，阳离子在电场力的作用下轰击靶材（靶材接负压），溅射出靶材 离子，在 基片 上沉 积。磁 控溅 射 的 优点 是沉 积薄膜 的致 密度 有所 加强，既可以沉 积金 属膜 层，也可 以沉积 非金 属膜 层、化合 物膜层，当前在钙钛矿生 产中主要应用于 透明导电氧化物薄膜（TCO）以及部分电子传输层、空穴传输层 的制备。图表25：磁控溅射 原 理 示意 图 资料来源：振华 科技，中邮 证券研究 所 反应 等离 子体 镀膜（RPD）是 指 Ar 等惰 性气 体 气 体 通过等 离子 体枪 产生 等离子体，通 过磁 场引 导等 离子体 轰击 靶材，靶 材温 度升高 后升 华产 生气 体再 沉 积到衬底 上形 成氧 化物 薄膜 的过程。RPD 的优点是 可以 减少对钙钛矿电池的 轰击 损害，有利于提高转换 效率 和良率，缺点是设备 的价格 较为 昂贵。请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 图表26：反 应 等 离子 体 沉积（RPD）原理示 意图 资料来源：捷佳 伟创，中邮 证券研究 所 2.2 涂 布设 备：主 要用 于制备 钙钛 矿 层，建议 关注狭 缝涂 布技术 钙钛矿层是制备难度 最大 的领域，制备方法多 样。钙 钛层的 制备 技术 可分 为四大类：（1）基 于溶 液涂 布法制 备大 面积 钙钛 矿薄 膜，可分 为刮 刀涂 布法、狭 缝涂布法 和丝 网印 刷法；（2）由喷 头内 的压 力带 动钙 钛矿前 驱体 溶液 喷出，在 基底上形成 一层 薄膜，可分 为 喷涂法 和喷 墨打 印法；（3）软 膜覆 盖法；（4）基 于 固态材料的 气象 沉积 技术。图表27：钙 钛 矿 太阳 能 电池 制 备方 法 资料来源：钙钛矿 太阳能 电池稳定 性研究 进展及 模组 产业化趋 势，中邮 证券研 究所 注：（a）刮涂法（b）狭缝 涂布法（c）丝网印 刷法（d）喷涂法 e）喷墨打 印法（f）气相沉 积法 请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 建议 关注 大面积制 备方法 狭缝涂布技术。旋涂 多在实验
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