随着钙钛矿技术走向成熟 产业发展空间广阔

　　近期，作为第三代光伏电池技术的钙钛矿受到了广泛关注，钙钛矿电池概念股在资本市场也炙手可热，宝鑫科技、奥联电子、京山轻机、中利、杭萧钢构、拓日新能、西子洁能等股价纷纷上涨。截至2月10日，宝馨科技股价涨至13.47元，当天涨幅达4.42%。奥联电子和京山轻机涨幅分别为3.50%和3.34%。中利、杭萧钢构、拓日新能、西子洁能涨幅均在1%左右。个别布局钙钛矿的个股在近两个月内股价已经翻倍，从整个板块来看，2023年初至2月10日，万得钙钛矿指数（8841634.WI）涨幅超过25%，远远超过光伏产业指数6%的涨幅。

　　作为一种技术驱动型的产业，光伏每一轮的技术迭代都会引发一轮新的革命，并对资本市场产生重大的影响。钙钛矿电池是什么？相比现在主流技术有何区别？又能否引领一轮新的光伏产业革命？

　　 钙钛矿电池的技术优势

　　钙钛矿电池概念股板块集体上涨主要源于市场对钙钛矿的看好。从化学角度来看，钙钛矿最初是指达酸钙( CaTi03 ) 这种矿物，后来将这种结构组成为ABX的化合物一律称为钙矿结构化合物。晶体结构如图所示，其中A位离子通常是稀土或者碱土具有较大离子半径的金属阳离子，B位离子一般为离子半径较小的金属阳离子, 通常为二价铅Pb2 , 锡Sn2 ，X一般为卤素阴离子氯Cl–, 溴Br–,碘I–以及它们的组合。

　　相比于目前最主流的晶硅电池，钙钛矿电池在光电转化效率、投资成本、实际发电时长以及应用场景上，都有全面的优势。例如在光吸收效率方面，钙钛矿材料在捕获光效率方面更加优异，可以实现对光的全部吸收，光吸收效率更高。同时，钙钛矿化合物也拥有更高的转化效率，目前钙钛矿三结叠层电池理论极限转换效为45%，远远高于其它的电池技术路线。

　　太阳能电池主要技术路线包括PERC、TOPCon、HJT、IBC及钙钛矿等。目前PERC技术为市场主流路线，但PERC电池的两场效率越来越迫近其理论极限的事实，已经说明电池技术正面临新的拐点。TOPCon和HJT是下一代高效电池技术路线的发展方向，而IBC和钙钛矿为未来技术，尚处于实验和验证阶段。但近期钙钛矿技术有了新的进展，处于从0到1的阶段，也让资本市场看到了这种技术未来的发展前景，相关概念股也迎来了一波热炒。提效降本是太阳能电池技术永恒的追求，钙钛矿电池在这两方面均表现不俗。

　　从成本方面来说，钙钛矿组件的成本低于单晶硅组件。钙钛矿组件的生产较为便捷，投入玻璃、胶膜、靶材和化工原料到单一工厂即可。而目前主流的单晶硅电池组件需要经过硅料、硅片、电池片四个环节，并交付于不同的工厂完成，耗时明显增加。而且钙钛矿电池所需原材料储量丰富，价格低廉，在当下硅料供需紧张的局面下，钙钛矿电池的原料成本显著低于晶硅电池。

　　此外，钙钛矿组件工艺较简洁，而且钙钛矿溶液的配制不涉及复杂工艺。如果按照成熟工艺的状态下计算，钙钛矿组件的成本约为0.5-0.6元/W，相比于现在晶硅组件制造成本约1元/W具有一定优势。

　　投资成本来看，按照电池量产的情况下，技术成熟的钙钛矿电池，1GW钙钛矿需要的投资金额约为5亿元，约为晶硅的一半左右。

　　从效率方面来说，钙钛矿材料特性决定了它具有优越的光电转化效率，单层钙钛矿电池理论极限转换效为31%，钙钛矿双结叠层电池理论极限转换效为35%，钙钛矿三结叠层电池理论极限转换效为45%，明显高于PERC、TOPCon、HJT、IBC的理论极限转换效率，有望成为未来光电技术的发展方向。但是从现阶段产业化效率情况来看，钙钛矿电池的效率还有很大的发展空间，协鑫光电预计在2023年12月完成100MW钙钛矿产线，目标效率达18%，纤纳光电目标在2023年达到21.5%的转换效率。

　　从应用场景来说，除开太阳能电池方面的应用，钙钛矿材料在分布式光伏市场也具有竞争力。钙钛矿材料具有较好的弱光性能，有利于在阴天弱光条件下吸收转化太阳能，是制作车顶光伏的优良材料，未来真正的有望实现“光电新能源车”。

　　此外，得益于钙钛矿电池材料轻薄、透光性强、吸光能力强、弱光性能好、可在柔性基材上制备的优点，它在BIPV领域也具有良好的应用。

　　 产业化在即，上游有望率先爆发

　　从太阳能电池的发展来看，第一代的晶硅太阳能电池是目前产业化数量最大的一种技术路线，第二代的化学薄膜太阳能电池虽然转化效率更高，但对于部分稀有金属的需求，使二代太阳能电池很难大规模推广。而以钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等为代表的第三代电池，在生产工艺、材料储量、制备成本方面的优势，受到全球学术界和产业的高度关注。特别是2022年，钙钛矿的实验室研究捷报频频，实验室效率一次次刷新世界纪录，成为光伏领域的热点话题，吸引了资本市场关注。高瓴、腾讯等投资机构不断加入，加快了钙钛矿行业的脚步，推动众多企业加速钙钛矿项目布局。协鑫光电、纤纳光电、合特光电、极电光能目前拥有MW级产线，处于领先阶段。其中协鑫光电和极电光能在未来两年内均有GW级产线计划，如果顺利进行，钙钛矿产能将成功迈入GW阶段。

　　国家政策的出台也为钙钛矿产业的发展提供了有力支持。2021年《“十四五”能源领域科技创新规划》提出“发展钙钛矿等先进光伏技术”，2022年科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2023年）》，提出“研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿等技术”。2023年1月3日，工业和信息化部等六部门共同发布《推动能源电子产业发展的指导意见》，明确提出“推动N型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力”。

　　回看近两年的光伏市场，行业环境复杂多变，硅料价格高涨导致产业链上下游价格博弈激烈，光伏制造企业的成本管控要求愈发严苛，欧美降本提效的诉求越发迫切。新技术钙钛矿的出现恰逢其时，优异的吸光性能和低廉的制造成本是改变现有问题的良药。在全球光伏装机向好的背景下，随着钙钛矿技术走向成熟，钙钛矿产业发展空间广阔，投资规模预计不断扩张，渗透率逐渐提高。

　　但是，产业化的角度来看，钙钛矿电池的量产效率与实验室效率还存在极大的差距。目前更多是产业化的初期，GW级的产能线量产效率相比镜柜电池仍有不小的差距，想要进入量产阶段还存在诸多问题。如：电池稳定性欠缺、使用寿命较短、薄且均匀的大面积钙钛矿层生产困难等，各大钙钛矿企业还处于研究改进阶段，且钙钛矿制造企业大部分没有上市，因此目前投资机会主要集中于钙钛矿产业链上游的原料商和设备商。

　　在原材料端，钙钛矿电池原材料主要包括钙钛矿、TCO玻璃（透明导电氧化物镀膜玻璃）、吸光材料等，其中TCO玻璃是钙钛矿电池的核心部件。根据分布式能源网的数据显示，在钙钛矿电池组件中，TCO玻璃的成本占比达到32%。此外，对于应用在钙钛矿电池的TCO玻璃的平整度、透光率、导电率要求严格，技术难度大，要求具备在线镀膜工艺。因此，TCO玻璃龙头企业在钙钛矿项目方面更有竞争力。

　　在生产设备方面，钙钛矿电池制作主要涉及设备包括涂布机、清洗机、镀膜设备、激光设备和封光设备等。不少设备商通过与钙钛矿电池制造企业合作，定制适合钙钛矿电池的设备。目前，利元亨涉及钙钛矿电池所需的激光类设备，与冯·阿登纳、上海森松等在异质结、钙钛矿等工艺展开深度合作。上海德沪与协鑫光电合作，制作用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备已验收成功。另外，京山轻机布局了多项设备，涉及的钙钛矿核心镀膜设备，包括技术比较成熟的团簇式的蒸镀设备和PVD溅射式设备，以及正在研发验证的ALD设备。还提供钙钛矿产线上的玻璃清洗机、钙钛矿干燥设备、组件封装设备等。

　　总体上看，尽管钙钛矿电池经过近几年来的研究发展，在转换效率、制作材料等方面取得了重大的突破，但是在产业化方面仍然处于从0到1的阶段，如何克服钙钛矿电池现有缺陷，大规模量产实现商业化应用是关键问题。新技术的商业化并非一朝一夕可以落地，对相关企业形成利润贡献更是需要等待一定的周期，对于处在成长期的钙钛矿行业来说，被热炒的钙钛矿电池概念股仍需保持较高的风险意识。

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