钙钛矿产业化进程加速

近日,经国家光伏产业计量测试中心认证,广东脉络能源科技有限公司研发的钙钛矿室内光伏电池光电转换效率在1000luxU30光源照射下达到44.72%,为当前世界最高值。这是继2022年获得大面积柔性钙钛矿室内光伏组件孔径面积效率29.69%、刚性室内光伏组件34.94%(有效面积效率36%)的世界最高认证效率之后的又一突破。

业内人士表示,当前钙钛矿电池整体仍处于产业化初期,从量上看,当前扩产规模较小,但设备厂商提前与钙钛矿电池厂商进行合作研发、验证,将充分受益后续钙钛矿电池扩产放量,设备需求释放。此外,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。

事件驱动 国产钙钛矿电池转换效率再破纪录

2月15日,广东脉络能源科技有限公司宣布,经国家光伏产业计量测试中心认证,研发的钙钛矿室内光伏电池光电转换效率在1000luxU30光源照射下达到44.72%,为当前世界最高值。脉络能源表示,这是继2022年获得大面积柔性钙钛矿室内光伏组件孔径面积效率29.69%、刚性室内光伏组件34.94%(有效面积效率36%)的世界最高认证效率之后的又一突破。公司官网显示,脉络能源于去年11月完成数千万元天使轮融资,目前公司正在进行100MW大面积钙钛矿光伏组件生产线设计,并计划在年底完成生产线建设。

此外,我国科学家提出钙钛矿电池新结构方案。中国科学技术大学教授徐集贤团队与合作者针对钙钛矿太阳电池中长期普遍存在的“钝化-传输”矛盾问题,提出了一种命名为PIC(多孔绝缘接触)的新型结构和突破方案,基于严格的模型仿真和实验给出了PIC方案的设计原理和概念验证,实现了p-i-n反式结构器件稳态认证效率的世界纪录,并在多种基底和钙钛矿组分中展现了普遍的适用性,相关研究成果于2月17日发表在《科学》杂志上。

在钙钛矿太阳能电池中,异质结接触问题带来的非辐射复合损失已被证明是主要的性能限制因素,由于“钝化—传输”矛盾问题的存在,超薄钝化层纳米级别的厚度变化都会引起填充因子和电流密度的降低。研究团队提炼出的PIC接触结构方案,不依赖传统纳米级钝化层和遂穿传输,而直接使用百纳米级厚度的多孔绝缘层,迫使载流子通过局部开孔区域进行传输,同时降低接触面积。

团队通过PIC生长方式从常规 “层+岛”模式向“岛状”模式的转变,成功利用低温低成本的溶液法实现了这种纳米结构的制备,并首次实现了空穴界面复合速度从60厘米/秒下降至10厘米/秒,以及25.5%的单结最高效率。这种性能的大幅改善在多种带隙和组分的钙钛矿中都普遍存在,展现了PIC广泛的应用前景。

行业前景 钙钛矿组件市场需求空间广阔

钙钛矿电池通过十几年的发展,实验室效率提升迅速,单结、晶硅叠层及全钙钛矿叠层效率已达到25.7%,32.5%,29%,为产业化提供了坚实的理论支撑。同时,业界对于钙钛矿的基础性认知已比较全面,众多高校科研背景的初创企业如雨后春笋般不断涌现,光伏大企业也纷纷加大钙钛矿的布局和储备。招商证券预计2023年钙钛矿行业规模有望达到GW级别,到2024-2025年有望有多家企业GW级产线陆续落地。

2025年钙钛矿组件市场空间达37.5亿元,2030年达950亿元。按照各家厂商发布的量产规划,2023年合计钙钛矿组件产能1.25GW,2025年7.4GW,预计组件市场空间约37.5亿元,2030年钙钛矿组件产能预计142GW,对应市场空间约950亿元,2022-2030CAGR达128%。

此外,钙钛矿需求高增带动设备及原材料需求空间广阔,预计2030年设备及原材料空间达239亿元、490亿元。若2030年钙钛矿组件产量为95GW,产能对应设备市场空间为239亿元,其中镀膜、激光、涂布、封装设备为别为120亿元、60亿元、36亿元、24亿元;对应钙钛矿材料市场空间28亿元,玻璃市场空间259亿元(FTO玻璃182亿元,背板玻璃77亿元),封装材料市场空间98亿元 (POE胶膜及丁基胶各49亿元),靶材市场空间105亿元,玻璃及靶材因单位成本占比较高,价值量空间较大。

从需求端来看,光伏装机需求向好叠加渗透率高增,钙钛矿组件市场空间广阔。假设2023年、2025年、2030年全球光伏装机分别为375GW、585GW、1319GW,组件在地面电站渗透率由2023年的零逐步提升至2030年的3.0%,2025年、2030年全球地面电站钙钛矿需求分别为2.3GW、25.0GW;在分布式中的渗透率由2023年的0.2%提升至2030年的9.4%,2025年、2030年全球分布式钙钛矿需求分别2.3GW、70.5GW,2025年、2030年整体市场空间为 2.6GW、95.5GW,2022-2030CAGR达146%,市场空间广阔。

投资思路 设备、材料类企业率先受益

光大证券指出,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,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。阿石创为国内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。

长江证券认为,当前钙钛矿电池整体仍处于产业化初期,从量上看,当前扩产规模较小,但设备厂商提前与钙钛矿电池厂商进行合作研发、验证,将充分受益后续钙钛矿电池扩产放量,设备需求释放。对钙钛矿电池设备厂商梳理看,目前各个环节均已有设备出货。部分厂商致力于形成钙钛矿电池设备整线交付能力,而部分厂商在单个环节形成较强竞争优势,市占率较高。

对于具体投资标的,长江证券建议关注镀膜环节:京山轻机、捷佳伟创、微导纳米、奥来德;激光环节:德龙激光、杰普特、帝尔激光、大族激光;布局钙钛矿电池生产:宝馨科技、宁德时代等。

国泰君安指出,钙钛矿电池较晶硅提效降本效果显著,近年来技术和商业化进展快速,2023年预计有GW级产线落地;其产业链与传统晶硅电池有较大差异,有望带来超百亿设备市场。推荐布局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;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;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;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。

编辑:newshoo