光伏设备行业首次覆盖报告：技术与资本推动，钙钛矿加速迈向产业化

投资要点：近期钙钛矿技术、0] 资本端催化行业产业化。1）近日HZB公 布钙钛矿/晶硅叠层效率突破32.5%，远超晶硅电池29.4%。2）目前头部厂家积极扩产，行业进入设备验证期，预计2023年有GW级项目规划落地。技术端建议关注行业内的实验室/量产效率的提升，预计23年大面积组件量产效率提升至16%以上。资本端建议关注GW级设备招标进展，其设备选型或将确定产业化后的工艺及技术路线。首次覆盖光伏设备行业，给予增持评级。 推荐标的：1）布局PVD、蒸镀、ALD等核心镀膜设备，进入客户端验证阶段的京山轻机。2）具备RPD设备领先优势，钙钛矿RPD设备、蒸镀设备订单落地的捷佳伟创。3）为客户定制的单结大面积钙钛矿电池激光设备21年已交付的迈为股份。4）激光设备在钙钛矿太阳能电池多生产制程中均有应用且有小批量订单交付的帝尔激光。5）具备OLED蒸镀基础，募资布局钙钛矿蒸镀设备+ 载流子传输材料的奥来德。 钙钛矿电池具备高效率+低成本优势，行业0-1阶段设备持续推进。优势：1）高效率：单结钙钛矿电池极限理论效率达33%，多结钙钛矿电池或叠层电池效率甚至有望突破45%。当前钙钛矿量产效率达15%，量产目标效率在18%以上；2）低成本：产业链大幅简化，成熟后综合成本有望降至0.5-0.6元/W，是晶硅极限成本的50%。设备：1）核心钙钛矿膜层主流的制备方法为湿法涂布，部分团队开发真空镀，主要应用涂布设备/蒸镀设备。2）电子传输层和空穴传输层分别应用RPD、PVD设备。3）修饰层主要应用蒸镀设备，部分金属氧化物修饰层需要应用ALD设备。4）激光设备包括三台划线设备+一台清边设备。 产业突破，设备先行，我们测算2026年钙钛矿设备市场空间超120亿。 纤纳光电、协鑫光电等已建成百兆瓦级中试线并实现出货,预计2023年将有GW级项目规划落地。目前百兆瓦投资额约为1.2亿，预计2026成熟后降至5亿元/GW。根据各厂家规划我们预计2026年钙钛矿产能将达24.4GW，对应122.1亿元的总设备市场空间，51.5亿元新增设备市场空间。目前协鑫产线中PVD设备占70%的设备投资，涂布、激光、自动化连接设备各占比10%。目前BIPV是应用首选，VIPV前景可期，我们测算至2026年合计有69.1GW的新增潜在市场需求。 风险提示：钙钛矿产业化不及预期、行业竞争格局加剧 1.投资观点.....................................................................................3 2.钙钛矿电池高效率+低成本，商业潜力大......................................5 2.1.光伏电池历经三代，“降本增效”是核心驱动力........................5 2.2.钙钛矿电池具备更高的效率极限............................................7 2.3.钙钛矿电池的成本低于晶硅电池..........................................10 2.4.产业化难点：大尺寸与高效率冲突+寿命较短+原料毒性+制备工艺不成熟......................................................................................14 3.技术与资本推动，钙钛矿产业化进程加速..................................16 3.1.技术领先，学者走出实验室.................................................16 3.2.资本加持，中试迈向量产.....................................................18 4.钙钛矿制备涂布湿法和蒸镀干法共存，核心设备确定.................20 4.1.激光工艺贯穿整个环节，精度提高促使设备升级..................20 4.2.钙钛矿层以涂布湿法为主流，新增涂布机需求.....................22 4.3.真空镀膜多层通用，设备投资占比提升................................25 4.4.对标OLEDs封装，薄膜封装或成为主流..............................27 5.潜在应用需求广阔，产能供给放量为设备投资带来增量.............30 5.1.需求端：BIPV是应用首选，VIPV前景可期........................30 5.2.供给端：产能供给放量为设备投资带来增量.........................35 6.投资建议及推荐标的..................................................................39 7.风险提示...................................................................................43 7.1.钙钛矿产业化不及预期........................................................43 7.2.行业竞争格局加剧...............................................................43 7.3.行业测算偏差风险...............................................................43 表1：重点公司盈利预测与估值表 1.投资观点 钙钛矿电池较晶硅电池在降本增效方面更具想象力，短期看两者共存，伴随头部企业陆续进入量产期，长期看有望实现对晶硅电池的替代。钙钛矿电池可突破晶硅电池效率极限（29.43%），单节、双节和三节钙钛矿电池的理论转换率上限分别达到31%、35%和45%；钙钛矿电池综合成本有望降至0.5-0.6元/W，是晶硅极限成本的50%。虽然钙钛矿电池商业潜力大且发展迅速，但产业化前夜仍面临大尺寸与高效率冲突、寿命较短、原料毒性和制备工艺不成熟的问题。我们认为短期钙钛矿电池通过拥抱晶硅电池在提升效率的同时绕开大面积制备的难题，表现形式为晶硅/钙钛矿叠层电池对现有晶硅电池体系的补充；而随着技术和资本推动，头部企业陆续进入量产验证期，整体节奏先是提升量产效率后是加速GW产线的建设，单节钙钛矿电池经量产验证后长期将会是对晶硅电池的加速替代。 目前钙钛矿电池工艺路线多样但核心设备确定，产能供给的放量以及应用需求的催生将为设备投资带来广阔增量。现阶段钙钛矿电池制备中涂布湿法和蒸镀干法共存，钙钛矿层主流为涂布湿法，真空镀膜在其他各层通用，而激光工艺贯穿整个环节。钙钛矿电池的制备流程是对传统晶硅电池的颠覆，我们认为钙钛矿电池产业化对设备增量的体现在涂布湿法带来的涂布机新增需求、真空蒸镀法通用性带来的蒸镀设备投资占比提升以及激光工艺精度提升带来的现有激光设备升级。根据我们对供需端的分析，需求端BIPV是应用首选，VIPV前景可期，与晶硅电池相比将形成差异化竞争，我们测算至2026年合计有69.1GW的新增潜在市场需求；供给端我们预计2024年有望出现首条GW级别产线，至2026年行业合计产能将达到24.4GW，为设备厂商带来广阔增量，对应2026年122亿元的总设备市场空间和52亿元新增设备空间。 图1：钙钛矿电池高效率和低成本的商业潜质，将为设备投资带来广阔增量 催化剂：2023年各钙钛矿厂商百MW产线陆续投产，我们预计本年钙钛矿合计产能将达到1.2GW，并有望出现GW级别产线的设备招标，我们认为GW产线设备选型将会进一步确定产业化后的工艺及技术路线，是判断设备供应商技术水平及量产供应能力的良机。 哪些设备供应商将受益于钙钛矿投资机会？ 真空蒸镀法通用性带来的蒸镀设备投资占比提升，技术领先并具有先发优势的企业有望从中受益。推荐标的：布局PVD、蒸镀、ALD等核心镀膜设备，以及玻璃清洗机、干燥机、封装设备，进入客户端验证阶段的京山轻机；具备RPD设备领先优势，钙钛矿RPD设备、蒸镀设备订单落地的捷佳伟创；布局钙钛矿电池蒸镀设备以及钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件的奥来德。 激光工艺精度提升带来的现有激光设备升级，具备整线制备以及核心部件自制的激光企业有望从中受益。推荐标的：为客户定制的单结大面积钙钛矿电池激光设备2021年已交付的迈为股份；激光设备在钙钛矿太阳能电池多生产制程中均有应用且有小批量订单交付的帝尔激光。受益标的：杰普特、德龙激光和大族激光。 2.钙钛矿电池高效率+低成本，商业潜力大 在光伏产业链“降本增效”的驱使下，钙钛矿电池作为第三代太阳能电池应运而生。本节将从“增效”和“降本”两条主线说明钙钛矿电池的商业潜力。1）增效：单节、双节和三节钙钛矿电池的理论转换率上限分别达到31%、35%和45%，突破晶硅电池29.43%的上限。2）降本：一方面从拆分钙钛矿电池成本发现综合成本有望降至0.5-0.6元/W，是晶硅极限成本的50%；另一方面，钙钛矿电池效率的提升可以提高内部收益率，钙钛矿效率达22%（对应组件成本0.545元/W）时，光伏电站的25年资本金内部收益率达18.39%，而效率15%的钙钛矿内部收益率仅9.33%，效率20%的单晶硅内部收益率仅8.21%。 考虑到现阶段大尺寸与高效率冲突+寿命较短+原料毒性+制备工艺不成熟的产业化难点，我们认为短期钙钛矿电池通过拥抱晶硅电池在提升效率的同时绕开大面积制备的难题，表现形式为晶硅/钙钛矿叠层电池对现有晶硅电池体系的补充。 图2：钙钛矿电池高效率+低成本，商业潜力大 2.1.光伏电池历经三代，“降本增效”是核心驱动力 “降本增效”是光伏产业链发展的核心驱动力。进入2023年，TOPCon和HJT电池产能规划加速扩产，银包铜和电镀铜等技术助力HJT电池去银降本，我们看到技术的进步不断刷新实验室效率、也看到效率提升速度的放缓、以及晶硅电池作为第一代光伏电池距离效率的极限越来越近；但我们还看到钙钛矿电池作为第三代光伏电池发展速度十分迅猛，钙钛矿电池从2009年实验室3.8%效率提升至2022年的25.7%用时仅13年，对比晶硅电池从13.9%发展至26.7%用时约30年，随后时隔5年隆基才将效率提升至26.81%（2022年11月），钙钛矿电池发展速度之快被Science评选为2013年十大科学突破之一，这背后是更高的效率上限、更低的潜在制造成本和更具想象力的应用空间。 图3：钙钛矿电池较晶硅电池效率上限更高 图4：钙钛矿电池较晶硅电池发展速度更快 图5：光伏电池历经三代，“降本增效”是核心驱动力 数据来源： 间、电子工程、国泰君安证券研究 2.2.钙钛矿电池具备更高的效率极限 “钙钛矿”既无“钙”、也不含“钛”、更不是“矿”，但种类复杂。钙钛矿最早是在1839年被俄罗斯科学家发现，因存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO3）化合物而得名，但如今广义钙钛矿是指具有ABX型化学组成的化合物。其中A是大半径的阳离子（A=Pb, Na, Sn, Ca2+ 等），B是小半径的阳离子（B= Ti4+ , Mn4+ , Fe, Ta等），X为阴离子（X=F,Cl, Br, O等）。A位一般是有机阳离子，如甲铵离子，甲脒离子，占据了正方体的八个定点；B位一般是是二价金属例子，处于正方体的体心； + + + 3+ 5+ 2- X是卤素离子，占据面心，上述三者构成了近似立方体的晶体，这种有机-无机杂化的方式结合了有机材料和无机材料各自的性能优势。最常用的纯碘的钙钛矿材料（MAPbI），带隙约为1.55e V，