钙钛矿行业深度之二：效率持续提升、GW线逐步落地，钙钛矿产业曙光渐近

电新首席证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn 证券分析师：郭亚男执业证书：S0600523070003guoyn@dwzq.com.cn 证券分析师：徐铖嵘执业证书：S0600524080007xucr@dwzq.com.cn 摘要 ◆光伏产能过剩价格低位，供给侧+新技术破局。光伏需求增速放缓，整体进入平稳增长阶段。中国光伏装机占全球约50%、多年高增后预计25年高位企稳；海外贡献较多增量。N型电池量产效率25%-26%，当前实验室效率达27.81%，接近理论极限，钙钛矿电池上限高，理论转换效率33.7%，目前单结效率已达27%，且提效快，潜力充足。钙钛矿效率持续提升，GW级产线逐步落地。钙钛矿头部组件厂效率陆续突破18%：极电光能1.2*0.6m单节组件效率18.2%，并通过IEC61215/IEC61730测试；协鑫光电1m×2m量产效率破19%。GW级产线陆续建设，预计25年相继投产，量产效率可达20%+。单结钙钛矿仍有渗透空间，叠层钙钛矿或引领下一代技术。单结产业化后成本可降至8毛以下，LCOE性价比下仍有渗透空间；叠层组件效率可达30%+，当前4端子效率达26.36%，晶硅+钙钛矿叠层或脱颖而出。 ◆百MW中试线运行成熟，GW线逐步落地。2022年-2023年钙钛矿行业初步显露市场，百MW中试线密集落地。经过2年多稳定运行+小规模出货，钙钛矿迈向GW线逐步落地投产；行业已有京东方+极电光能两条GW单线投产，预计25H2纤纳光电、协鑫光电、宁德时代等GW线有望投产落地，26年仁烁光能等厂商亦有望跟进GW线投产。技术上单结钙钛矿依靠差异化求存、叠层组件依靠效率突围光伏主力市场。目前晶硅大厂倾向选择钙钛矿/晶硅叠层的路线，全钙钛矿路 线 更适合初创企业。效 率 上单结量产稳步推进至19%-20%，叠层瞄准27%+。稳定性方面头部钙钛矿厂均通过IEC61215及61730测试，并逐步建立户外电站。预计27年随国家级项目结项+户外电站观测3年+，稳定性争议或有定论。 ◆市场前景广阔，设备+材料率先受益。钙钛矿工艺流程较短，易于扩大生产。当前百MW量产成本约1-1.5元/W，玻璃等封装材料占比30%+；预计GW级有望降至8毛/W以内。设备端镀膜设备价值量最高，占据投资绝大比例。百MW级线的设备总投资额约1.2亿元，其中镀膜：涂布：激光：封装设备比例约50%：25%：15%：10%；后续GW级设备投资预计约7-10亿元/GW。我们预计钙钛矿产能2030年有望达百GW+，组件市场近400亿，设备逐步受益。下游市场渗透率逐步提升，预计分布式场景2030年有望率先提升至5.6%渗透率，地面市场逐步拓展。预计2030年钙钛矿组件产量有望约45GW，对应玻璃市场空间122.8亿元、封装材料市场46.5亿元、靶材市场49.8亿元。预计2035整体市场有望130GW,对应的玻璃市场310.6亿元、封装材料市场117.5亿元、靶材市场125.9亿元，CAGR达78%，空间广阔。 ◆投资建议：钙钛矿效率潜力高成本低、25年GW线逐步落地，降本增效促进下，钙钛矿有望成为下一代光伏电池技术方向，重点关注：1）钙钛矿组件：推荐隆基绿能、天合光能、晶澳科技、晶科能源、阿特斯、协鑫科技，关注聚石化学、杭州柯林等；2）设备：曼恩斯特、关注捷佳伟创、京山轻机、大族激光、帝尔激光、德龙激光、杰普特、奥来德等；3）封装：福斯特、海优新材，关注赛伍技术；4）TCO玻璃：关注金晶科技、耀皮玻璃。 ◆风险提示：竞争加剧，政策超预期变化，可再生能源装机不及预期，原材料供给不足等 Part1:钙钛矿提效速度快，光电潜力充足 Part2:百MW中试线运行成熟，GW线逐步落地 Part3:市场前景广阔，设备+材料率先受益 Part4:投资建议 PART1钙钛矿提效速度快，光电潜力充足 光伏：全球需求增速放缓，国内高位企稳。 ◆需求增速放缓，整体进入平稳增长阶段。中国光伏装机占全球约50%、多年高增后预计25年高位企稳；美国、欧洲持续增长，海外贡献较多增量。我们预计2025年全球新增光伏装机约610GW，同增约13%；预计26年随国内装机稳定，全球将保持5-15%增长。 晶硅电池量产成熟，即将到达效率极限 ◆晶硅电池理论效率极限为29.4%，目前最高效率已达到27.81%。晶硅太阳能电池被俄歇复合限制在理论效率为29.4%,考虑到现实中的光学损失与电学损失，最终可以达到的效率上限预计约27-28%。当前实验室转换效率突破27.81%（HIBC），TOPCon电池实验室达27.02%， ◆晶硅电池量产成熟，效率即将接近极限。晶硅电池经过40余年的发展，当前N型电池量产效率达25-26%，逐步接近单结晶硅极限。 数据来源：PVinfoLink、东吴证券研究所 钙钛矿效率提升显著，光电潜力充足 ◆量产潜力足，单结效率上限可达30%以上。根据Shockley-Queisser极限，单结太阳能电池吸光材料的禁带宽度在1.34eV时，其理论光电转换效率可达最高的33.7%，典型的甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿带隙为1.55eV，接近最优带隙，单结效率上限可达30%以上。目前钙钛矿最高单结效率已达27%，接近晶硅电池实验室记录。 ◆钙钛矿提效快，叠层记录持续突破。钙钛矿电池具备光电损失小、带隙可调节特点，叠加叠层技术，可实现接近两倍晶硅电池效率，潜力充足。近20年发展已在实验室效率端追赶晶硅数十年发展，提效速度快。 数据来源：NREL、东吴证券研究所 新技术带来新变化，或推动行业破局 ◆钙钛矿效率持续提升，GW级产线逐步落地。钙钛矿头部组件厂效率陆续突破18%：极电光能1.2*0.6m单节组件效率18.2%，并通过IEC61215/IEC61730测试；协鑫光电1m×2m量产效率破19%。GW级产线陆续建设，预计25年相继投产，量产效率可达20%+。 ◆单结钙钛矿仍有渗透空间，叠层钙钛矿或引领下一代技术。1）单结：23年来晶硅价格大幅下行虽压缩单结钙钛矿空间，但由于钙钛矿存在弱光发电+低温系数等优势（发电量增加10%+），叠加产业化后成本可降至8毛以下，LCOE性价比下仍有渗透空间；2）叠层：叠层组件量产效率可达30%+，当前4端子效率达26.36%，晶硅+钙钛矿叠层或脱颖而出。 PART2钙钛矿：百MW中试线运行成熟，GW线逐步落地 钙钛矿：光电材料新秀，提效快、成本低 ◆钙钛矿为一类化合物统称（ABX3），具备组分可调、带隙可调，量产成本低等优势，自结构提出以来实验室级量产效率快速提升，具备充足的光电竞争潜力。1839年德国矿物学家GustavRose发现了矿物质钛酸钙CaTiO3。后来ABO3型氧化物的简单钙钛矿被广泛研究，于是人们以“perovskite”一词来描述庞大的钙钛矿家族及其衍生化合物。 数据来源：中国知网、东吴证券研究所 对比：钙钛矿优势多，产业化潜力十足 ◆1）效率上限更高。钙钛矿电池具备高光吸收系数、受温差影响小，光电损失少，单结钙钛矿电池效率上限超30%，双结叠层效率上限更有望接近45%，而晶硅电池效率难以突破30%。 ◆2）潜在量产成本更低。钙钛矿电池产能投资约5-7亿元/GW，未来成熟后有进一步下降空间；GW级量产组件成本小于1元/W，有望向0.5元/W靠拢，可实现全口径平价上网，而晶硅电池成本较高。 ◆3）具备高弱光效应。钙钛矿材料在可见光范围吸收系数可以达到105cm-1，具备高光捕获能力；并且电池带隙，接近弱光下电池最高效率所需带隙，因此在阴雨天气和日出日落等弱光环境均能工作。 ◆4）下游应用领域广阔。钙钛矿电池在分布式光伏市场具备竞争力，可广泛应用于BIPV幕墙和屋顶，此外也是光伏车顶的优良材料。 钙钛矿材料稳定性存在担忧，产业化受制 ◆离子晶体结构，钙钛矿材料具备不稳定性。钙钛矿自身的不稳定性可分为：1）物理不稳定性，即材料本身分解能较低，离子容易发生扩散，温度或者组分的差异会导致钙钛矿材料发生成分偏析或者相分离，影响钙钛矿层的光电性能和长期稳定性；2）化学不稳定性，即钙钛矿具有离子键合特性，并且组成离子均为离子势较小的“软”离子,且含有较易分解的有机铵离子,这使得钙钛矿体系形成能较小、缺陷密度较高、各组分反应活性大，容易与环境中的水分子、空气发生反应，光照下发生相分离，同时大量缺陷的存在也使得离子迁移很容易发生，是钙钛矿太阳能电池存在“迟滞”现象的重要原因，离子迁移的累积会造成钙钛矿晶体结构的崩塌，极大地损害器件的长期稳定性。 产能：百MW运行稳定，GW线逐步落地 ◆钙钛矿百MW中试线运行2年+，25年GW线逐步落地。2022年-2023年钙钛矿行业初步显露市场，百MW中试线密集落地。经过2年多稳定运行+小规模出货，钙钛矿迈向GW线逐步落地投产；行业已有京东方+极电光能两条GW单线投产，预计25H2纤纳光电、协鑫光电、宁德时代等GW线有望投产落地，26年仁烁光能等厂商亦有望跟进GW线投产。 技术：单结针对差异化市场，叠层突围主力市场 ◆晶硅产能过剩压制单结钙钛矿性价比，单结钙钛矿依靠差异化求存、叠层组件依靠效率突围光伏主力市场。晶硅组件量产技术成熟，在产能过剩背景下行业亏损销售、导致技术具备极致性价比（TW级产能、价格0.6元+/W、组件效率23%+）。相较下，钙钛矿由于量产规模较小，技术竞争上存在劣势（百MW单线产能、成本1-1.5元/W、组件效率18%+）。 ◆单结钙钛矿：1）弱光发电可带来发电量优势；2）推出差异化市场产品，如柔性、玻璃幕墙等。叠层钙钛矿：依靠叠层效率优势与晶硅主力市场竞争，预计25H2量产27%+叠层产品有望推出市场，领先主流效率4%+，赚取效率溢价。 技术：2端子叠层技术难度高，4端子更具量产能力 ◆钙钛矿具备带隙、组分可调整等优点，因此可调制不同带隙的配方与晶硅等底电池搭配制作叠层电池。1）2端子：两结叠层电池为主要应用方向，钙钛矿/晶硅叠层目前效率最高。叠层的结数越多，理论上可以获得更高的效率，但是考虑到成本，目前两结叠层电池为主要应用方向；钙钛矿/晶硅叠层效率可达32%+。 ◆2）4端子：但两端子叠层技术难度更高，短期量产难度较大。协鑫光电等运用4端子叠层技术实现电压匹配，量产可行性更高，预计25H2有望推向市场。 数据来源：中国知网、东吴证券研究所 路线：初创企业从单结向叠层拓展，大厂深挖叠层 ◆单结or叠层、钙钛矿/晶硅or钙钛矿/钙钛矿叠层，是当前量产技术路线主要区别。目前工业界出于稳定性、效率成本的考虑，基本比较认同：单结结构方面采用平面反式结构，叠层方式上采用两端叠层。在技术路线上的差异主要表现在做单结还是叠层电池，如果做叠层，是做钙钛矿/晶硅叠层，还是全钙钛矿叠层。 ◆不同技术路线各有优劣，目前晶硅大厂倾向选择钙钛矿/晶硅叠层的路线，全钙钛矿路线比较适合初创企业。1）效率上，钙钛矿/晶硅叠层发展最快，效率最高；2）光电损失上，单结电池损失最小；3）稳定性上，全钙钛矿电池稳定性最差；4）成本上，全钙钛矿电池成本度电最低；5）主流厂商选择路线：量产阶段，单结和叠层电池厂商数量相近，战略规划阶段，大部分厂商选择叠层电池，在叠层电池中，晶硅大厂为发挥技术优势，首选钙钛矿/晶硅叠层。仁烁光能独树一帜选择全钙钛矿叠层，为初创企业技术路线选择提供参考。 效率：单结量产稳步推进，叠层瞄准27%+ ◆单结效率稳步提升，4端子叠层量产可行性高、瞄准27%+量产效率。钙钛矿中试线落地以来单结量产效率稳步提升，平均保持约年均1pct组件效率提升。以协鑫光电单结量产效率为例，公司21年2平米百MW线投产效率约10%，22年、23年分别提升至14%、18%；24年单结认证效率达19%+，预计25年底部单结效率有望达20%+。 ◆小面积叠层效率持续提高，量产高效叠层组件25H2有望面世。24年4月协鑫光电叠层组件打破记录实现1.71㎡、稳态效率