鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)格局全解析

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)格局全解析隨著TOPCon、HJT、IBC等技術(shù)逐步成熟，逼近其光電轉(zhuǎn)換效率理論極限，業(yè)界開始尋找新一代太陽能技術(shù)。鈣鈦礦太陽能電池實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率迅猛增長，疊層電池的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超越硅基太陽能技術(shù)。近日，經(jīng)中國計(jì)量院第三方測(cè)試認(rèn)證，北京曜能科技有限公司自主研發(fā)的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá)到32.44%，時(shí)隔三個(gè)月再次刷新國內(nèi)轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄。隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速和技術(shù)進(jìn)步，鈣鈦礦組件未來的生產(chǎn)成本有望大幅降低，屆時(shí)鈣鈦礦組件的產(chǎn)品競爭力將顯著提升，市場份額也將不斷提升。

據(jù)現(xiàn)有鈣鈦礦產(chǎn)線規(guī)劃測(cè)算，2023、2024年的產(chǎn)能增速將達(dá)近80%、256%，實(shí)現(xiàn)低基數(shù)的高增長彈性，產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)能將于2024年落地近2GW，具備電池技術(shù)迭代的革命性意義。鈣鈦礦帶隙寬度可調(diào)，可制備高效疊層電池。鈣鈦礦可制備2結(jié)、3結(jié)及以上的疊層電池，其中2結(jié)疊層電池有鈣鈦礦-鈣鈦礦和鈣鈦礦-晶硅疊層電池兩種，轉(zhuǎn)換效率可提高到40%左右，3結(jié)及以上鈣鈦礦疊層電池的理論轉(zhuǎn)換效率更是能達(dá)到50%左右。通過與HJT疊層進(jìn)一步提升光電轉(zhuǎn)換效率，有望成為未來產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)發(fā)展方向。太陽能電池技術(shù)路線圖：資料來源：NREL鈣鈦礦電池行業(yè)概覽鈣鈦礦電池命名取自俄羅斯礦物學(xué)家Perovski的名字，結(jié)構(gòu)為ABX3以及與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)。鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代高效薄膜電池的代表，具有高效率、低成本、高柔性等優(yōu)勢(shì)，是未來光伏BIPV、電動(dòng)汽車移動(dòng)發(fā)電電源領(lǐng)域的明星材料。鈣鈦礦電池材料成本低，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝流程短，生產(chǎn)能耗低。以1GW產(chǎn)能投資來對(duì)比，晶硅的硅料、硅片、電池、組件全部加起來，需要大約9億、接近10億元的投資規(guī)模，而鈣鈦礦1GW的產(chǎn)能投資，在達(dá)到一定成熟度后，約為5億元左右，是晶硅的1/2。鈣鈦礦電池材料：資料來源：索比光伏網(wǎng)鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈明顯短于晶硅電池產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)協(xié)鑫納米的披露，100兆瓦的單一工廠，從玻璃、膠膜、靶材、化工原料進(jìn)入，到組件成型，總共只需45分鐘。而對(duì)于晶硅來說，硅料、硅片、電池、組件需要四個(gè)以上不同工廠生產(chǎn)加工，倘若所有環(huán)節(jié)無縫對(duì)接，一片組件完工大概也要三天左右時(shí)間，用時(shí)差異很大。資料來源：能鏡鈣鈦礦太陽能電池的組件生產(chǎn)流程：沉積透明導(dǎo)電層（TCO）、沉積電子傳輸層（ETL）、沉積鈣鈦礦層、沉積空穴傳輸層（HTL）、背電池制備、組件封裝，較晶硅類太陽能電池制備大幅簡化。鈣鈦礦太陽能電池由多個(gè)功能薄膜疊加而成，所以制備鈣鈦礦太陽能電池的基本方法是在基底上一層層累置薄膜。工藝包括薄膜制備、激光刻蝕、封裝三大步，關(guān)鍵在實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量薄膜制備。鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈顯著縮短：資料來源：SOLORMAGAZINE，浙商證券鈣鈦礦電池市場格局國際上著名的鈣鈦礦電池研發(fā)企業(yè)有牛津光伏（OxfordPV）和松下公司（Panasonic）等。國內(nèi)本土鈣鈦礦設(shè)備廠商訂單部分已成功交付，生產(chǎn)廠商效率不斷突破，融資進(jìn)展順利，已陸續(xù)布局中試線。2020年上海光伏展上，協(xié)鑫、愛旭和賽維展出了鈣鈦礦疊層電池相關(guān)產(chǎn)品。2021年安徽華晟完成了異質(zhì)結(jié)/鈣鈦礦疊層電池中試開發(fā)；隆基公布異質(zhì)結(jié)-鈣鈦礦疊層電池專利，該疊層電池包括底電池、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層以及透明導(dǎo)電層。泰州錦能新能源在湖南常德規(guī)劃鈣鈦礦銅銦鎵硒疊層電池項(xiàng)目，南京大學(xué)在全鈣鈦礦疊層電池效率高達(dá)26.4%。據(jù)PV-Tech不完全統(tǒng)計(jì)，2021年共有17家企業(yè)參與鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)的投資/融資，共計(jì)6項(xiàng)投資項(xiàng)目，總投資/融資金額超85億元。國內(nèi)PSCs生產(chǎn)主要廠商協(xié)鑫光電、纖納光電、極電光能均已完成超億元融資。協(xié)鑫光電生產(chǎn)的1mx2m的全球最大尺寸鈣達(dá)礦組件已經(jīng)下線，投建的全球首條100MW量產(chǎn)線已在昆山完成廠房和主要硬件建設(shè)2022年投入量產(chǎn)。極電光能756cm2大尺寸鈣鈦礦光伏組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18.2%。產(chǎn)業(yè)布局方面，150MW試制線項(xiàng)目正式投產(chǎn)：2023年啟動(dòng)首條GW級(jí)產(chǎn)線，2026建成10GW產(chǎn)能。纖納光電2022年初建成投產(chǎn)全球首條100MW鈣鈦礦規(guī)?；a(chǎn)線，2月開建了全球首個(gè)鈣鈦礦集中式光伏地面電站，電站裝機(jī)規(guī)模為12MW。并七次刷新小組件世界紀(jì)錄。無限光能獲數(shù)千萬元天使輪融資，融資資金將用于大尺寸鈣鈦礦太陽能電池模組試驗(yàn)線的建設(shè)、擴(kuò)充研發(fā)及量產(chǎn)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，預(yù)計(jì)將在三季度完成試驗(yàn)線建設(shè)，2022年實(shí)現(xiàn)大尺寸電池模組批量下線。聆達(dá)股份全資子公司金寨嘉悅新能源科技有限公司規(guī)劃建設(shè)10GW高效光伏電池產(chǎn)能，項(xiàng)目分三期建設(shè)，一期已建成投產(chǎn)3GW高效PERC晶硅電池項(xiàng)目；二期規(guī)劃投資建設(shè)5GW210兼容182TOPCon電池智能工廠；三期擬建設(shè)HJT異質(zhì)結(jié)疊加鈣鈦礦電池項(xiàng)目。寶馨科技與蘇州大學(xué)合作開發(fā)鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池以及生產(chǎn)。計(jì)劃在未來2年內(nèi)完成“100MW級(jí)鈣鈦礦電池或鈣鈦礦-HJT疊層電池產(chǎn)線”的工藝規(guī)劃、技術(shù)路徑設(shè)計(jì)以及產(chǎn)線整體建設(shè)，未來3年內(nèi)完成GW級(jí)穩(wěn)定量產(chǎn)。

天合光能正在開展鈣鈦礦/晶硅兩端疊層太陽池的設(shè)計(jì)、制備研究。進(jìn)展或階段性成果包括參與國家重點(diǎn)研究技術(shù)，聚焦高效N型TOPCon/鈣鈦礦疊層電池及高效HJT/鈣鈦礦疊層電池的研究，完成鈣鈦礦調(diào)研報(bào)告、完成穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)搭建。擬達(dá)到目標(biāo)：鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層太陽電池效率大于29%

產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)布局企業(yè)還包括亞瑪頓、金辰股份、羅博特科、隆基綠能、寧德時(shí)代、東方日升、通威股份、晶科能源、中來股份、金風(fēng)科技、杰普特、拓日新能、杭蕭鋼構(gòu)、金晶科技、隆華科技、萬潤股份、西子潔能等。鈣鈦礦電池設(shè)備鈣鈦礦電池設(shè)備研發(fā)，助力鈣鈦礦電池成熟商用鈣鈦礦電池原料用量少，不稀缺，其關(guān)鍵技術(shù)壁壘將建立在設(shè)備端。從設(shè)備端來看，鈣鈦礦太陽能電池的制備主要工藝為涂布及PVD，生產(chǎn)流程比晶硅類大幅簡化，目前處于設(shè)備工藝驗(yàn)證階段。國產(chǎn)設(shè)備廠商德滬涂膜、眾能光電、捷佳偉創(chuàng)、晟成光電（京山輕機(jī)子公司）、邁為股份、帝爾激光等積極布局鈣鈦礦電池設(shè)備研發(fā)。德滬涂膜深耕狹縫涂布設(shè)備，供應(yīng)協(xié)鑫100MW量產(chǎn)線；眾能光電已對(duì)外銷售刮涂/涂布一體機(jī)、磁控濺射、熱蒸發(fā)鍍、ALD和激光刻蝕機(jī)等工藝單機(jī)以及光伏組件整線近100臺(tái)套；2022年6月，晟成光伏鈣鈦礦電池團(tuán)簇型多腔式蒸鍍?cè)O(shè)備量產(chǎn)，成功應(yīng)用多個(gè)客戶端；2022年7月，捷佳偉創(chuàng)鈣鈦礦電池RPD設(shè)備出廠發(fā)貨；邁為股份、帝爾激光積極推進(jìn)鈣鈦礦激光設(shè)備。隨著學(xué)術(shù)界不斷刷新鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率，初創(chuàng)企業(yè)如雨后春筍，傳統(tǒng)巨頭也準(zhǔn)備加深護(hù)城河，鈣鈦礦電池已經(jīng)來到商業(yè)化的前夜。各家企業(yè)著力解決大尺寸面積，高性能高穩(wěn)定性鈣鈦礦電池組件制造問題。中信證券研究所認(rèn)為，鈣鈦礦未來發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)在于：1）提升疊層電池器件中鈣鈦礦頂電池的穩(wěn)定性和大面積制備成為了技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵所在，也是疊層電池邁向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)；2）鈣鈦礦光電器件裝備的研發(fā)，激光、蒸鍍、磁控和SALD設(shè)備