钙钛矿行业深度效率持续提升、GW线逐步落地，钙钛矿产业曙光渐近-东吴证券

2◆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。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。数据来源：CPIA、东吴证券研究所图表：光伏年度装机情况及预测（GW）2019A2020A2021A2022A2023A2024E2025E中国30485587216277290同比-32%60%14%59%147%28%欧洲172030456070同比48%17%53%50%33%17%16%美国131924203150同比25%44%25%-16%53%61%10%中东4245815同比21%-50%66%42%52%88%87%印度7312141024同比-11%-57%275%17%-27%135%29%巴西236111316同比120%50%82%77%25%20%25%日本664554越南5131112其他332636526080103同比60%-22%40%44%15%33%29%全球119140172240404538610全球同比12%18%23%40%68%33%13% 2026E2027E2028E2552502605%-12%-2%4%819311213415%20%20%5058667615%15%15%2837394132%5%5%3136373816%3%3%2025262725%4%4%5667234512814716124%15%10%6416887505%7%9% 晶硅电池量产成熟，即将到达效率极限晶硅电池量产成熟，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、东吴证券研究所图：隆基绿能发布27.81晶硅效率世界记录图：光伏电池量产效率不断提升23.50%25.40%25.60%26.00%21.00%22.00%23.00%24.00%25.00%26.00%27.00%28.00%20242024-2030年各种电池技术平均转换效率变化PERC P型单晶电池 23.60%23.70%23.70%23.70%23.70%25.70%26.00%26.20%26.40%26.60%25.90%26.20%26.50%26.70%26.90%26.30%26.60%26.90%27.20%27.40%20252026202720282030趋势（%）TOPCon单晶电池异质结电池XBC电池 钙钛矿效率提升显著，光电潜力充足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、东吴证券研究所图表：光伏电池效率进展路线图 图表：隆基晶硅钙钛矿电池刷新记录 新技术带来新变化，或推动行业破局新技术带来新变化，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。数据来源：极电光能，协鑫光电、东吴证券研究所图表：钙钛矿效率不断提升，产能迈向GW时代 8 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：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、东吴证券研究所图：传统钙钛（CaTiO3）外观（上）与主流钙钛矿结构（下） 10 对比：钙钛矿优势多，产业化潜力十足对比：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105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。数据来源：众能光电，东吴证券研究所图：钙钛矿电池与晶硅电池对比比较内容晶硅发展时间50年技术体系第一代晶体效率上限27-29%实验室效率26.81%使用寿命(T80)25年带隙宽度1.1eV吸光范围400-1200nm器件厚度>150um弱光效应差，阴雨天气和日出日落基本不工作温度效应高，受温度影响较大(大10倍)综合成本全口径平价上网还需努力柔性电池难以制备为柔性电池 11cm-1，具备高光捕获能力；并且电池带钙钛矿10年第三代薄膜30-33%27.3%10-20年1.17~2.8eV调节350-800nm500nm好，阴雨天气和日出日落能工作低，适合极端低温和高温低，可全口径实现平价上网易制备为柔性电池 钙钛矿材料稳定性存在担忧，产业化受制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。数据来源：X-MOL、中国知网、东吴证券研究所图：太阳能电池综合金三角，钙钛矿寿命或是其短板图：钙钛矿离子晶体结构，结构稳定性不如晶硅原子晶体效率成本寿命钙钛矿晶硅晶硅：0.75$/W钙钛矿：0.35$/W晶硅：26.7%钙钛矿：25.5%晶硅：25年以上钙钛矿：0.3年（T80约4000小时）水分氧气光照温度传输层和电极材料影响 12钙钛矿材料钙钛矿分解钙钛矿晶体结构转变钙钛矿晶体缺陷增多器件性能减弱……离子迁移钙钛矿电池