钙钛矿电池2：电池及设备市场空间几何？

行业报告|行业专题研究 证券研究报告 2022年11月16日 机械设备 钙钛矿电池2：电池及设备市场空间几何？ 分析师李鲁靖SAC执业证书编号：S1110519050003 作者： 联系人张钰莹 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 摘要 钙钛矿太阳能电池： 钙钛矿太阳能电池，采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物作为吸光层。钙钛矿指代一大类具有与此类矿物相同晶体结构的化合物，把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。其化学成分简写为AMX3，其中A通常代表有机分子，M代表金属（如铅或锡），X代表卤素（如碘或氯）。截止2022年8月公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高光电转换效率已达到25.6％，钙钛矿与晶硅叠层电池的效率已经超过30%。 增效：在理论极限上，晶硅太阳能电池、PERC单晶硅电池、HJT电池、TOPCon电池的极限转换效率为29.40%、 24.50%、27.50%、28.70%。单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结电池理论效率达45%。 降本：1）制备成本方面，硅料价格的持续上涨使得下游电池和组件厂商利润承压均出现一定程度的下滑。而PSCs制作过程无需硅料，制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺。2）设备投资额方面，钙钛矿实现1GW产能需要的投资金额约为5亿元左右，是晶硅的1/2左右，比起投资更高的第二代GaAs薄膜太阳能电池，成本更是只有1/10。 钙钛矿电池：设备市场空间几何？ 协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能、仁烁光能、万度光能、大正微纳、众能光电、合特光电、金昌鑫磊鑫半导体、宁德时代等均在布局钙钛矿相关产能。我们统计测算得到，22/26年钙钛矿组件产能预计分别为0.87GW/24GW，2023年有望形成＞1GW钙钛矿组件产能。 2026年钙钛矿电池组件产能约24GW，其中BIPV用钙钛矿电池约15GW，对应市场规模409亿。建议关注：钙钛矿设备：捷佳伟创、京山轻机、帝尔激光、杰普特等。 风险提示：光伏装机不及预期；电池片技术路径变化风险；钙钛矿电池量产速度低于预期等。 1.钙钛矿电池制备： PVD设备→涂布设备→激光设备→封装设备 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3 1.1钙钛矿电池制备 从协鑫光电公布的工艺流程图，整个工艺需要9步，主要设备包括PVD设备、涂布设备、激光设备、封装设备。 其中，涂布设备难度更大。因为钙钛矿是把卤化物溶液涂在玻璃或者是硅片上，溶液结晶，形成光伏的吸光材料；目前没有任何的生产活动，需要这样的结晶工艺。PVD设备不仅应用在钙钛矿电池，晶硅电池的生产也需要，其他的行业生产也有可能会用到PVD技术。激光设备需求更为明确。 输入：缓冲层靶材 输入：背电极靶材 图：钙钛矿电池制备流程 输入：FTO玻璃， 缓冲层靶材 PVD设备阳极缓冲层阴极缓冲层背电极 钙钛矿组件 涂布设备 激光设备 输入：钙钛矿溶液钙钛矿涂布 激光P1激光P2激光P3激光P4 资料来源：协鑫光电，赶碳号科技公众号，天风证券研究所 4 输入：背板玻璃，POE胶膜，连接盒 封装设备 资料来源：各公司官网，各公司公告，爱企查，各公司公众号，湘潭在线公众号，天风证券研究所 5 1.2.1钙钛矿电池制备：镀膜设备 镀膜设备：用于制备阳极缓冲层、阴极缓冲层、背电极。国内钙钛矿电池镀膜设备商如下： 设备商 时间 相关产品 概要 四盛科技 2020 真空沉积（PVD）系统设备 中标华能钙钛矿中试研发项目真空沉积（PVD）系统设备采购 京山轻机晟成光伏） 202206 钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备 钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产，成功应用于多个客户端 - 钙钛矿PVD镀膜设备 公司可提供PVD镀膜设备、团簇型多腔蒸镀设备 - ALD设备 布局ALD设备 捷佳伟创 202210 钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备、钙钛矿共蒸法真空镀膜设备 在获得某央企研究院的钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备，及某国家科学院的反应式等离子镀膜设备后，自主研发的钙钛矿共蒸法真空镀膜设备（PVD）也顺利的再次取得订单，公司成功中标了某全球 头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目 弗斯迈 - 真空溅射镀膜设备 可提供钙钛矿光伏整线解决方案，在钙钛矿镀膜环节，公司拥有真空溅射镀膜设备 湖南红太阳 光电科技 202207 钙钛矿用PVD及ALD镀膜设备 首台钙钛矿电池用PVD及ALD镀膜设备发货 德国莱宝 - PVD设备 公司可提供pvd设备 宏大真空 202201 跑道式双腔同时成膜四室机 真空镀膜全领域解决方案供应商，22年初世界首台跑道式双腔同时成膜四室机即将出厂 合肥欣奕华 202211 Inline钙钛矿真空镀膜机 用于钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备Inline钙钛矿真空镀膜机已交付国内钙钛矿电池产业知名公司投入生产 众能光电 202112 钙钛矿PVD设备 钙钛矿PVD设备出货量30台套 科晶智达 - 旋转涂层机、蒸镀仪 提供钙钛矿太阳能电池制备的全套方案，在钙钛矿镀膜环节配有旋转涂层机、蒸镀仪等设备 表：钙钛矿电池镀膜设备供应商 （ 资料来源：捷佳伟创公众号，wind，天风证券研究所 6 1.2.1钙钛矿电池制备：镀膜设备 镀膜设备：用于制备阳极缓冲层、阴极缓冲层、背电极。国内钙钛矿电池镀膜设备商如下： 表：钙钛矿电池镀膜设备供应商 设备商 时间 产品 进展情况 捷佳伟创 202110 RPD 中标首个钙钛矿中试设备采购订单，中标的钙钛矿设备为反应式等离子体镀膜设备（RPD），RPD设备比传统的PVD设备，优势在于可以减少对钙钛矿电池的轰击损害，有利于提高转换效率和良率 202110 RPD5500A 量产设备RPD5500A已完成量产优化升级，助力客户满产运行，量产效率指标处于行业领先水平 202207 RPD 钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备“立式反应式等离子体镀膜设备”(RPD)通过厂内验收，将发运给客户投入生产 日本住友 - RPD设备 授权捷佳伟创销售制造RPD设备 资料来源：各公司官网，各公司公众号，联得装备公司公告，天风证券研究所 7 1.2.2钙钛矿电池制备：涂布设备 涂布设备：主要用于制作钙钛矿吸光层。其中狭缝涂布作为一种精密的涂布技术，其工作原理是涂布液在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。相比其它涂布方式，具有很多优点，如涂布速度快、精度高、湿厚均匀等；由于涂布系统封闭，在涂布过程中能防止污染物进入，浆料利用率高、能够保持浆料性质稳定，可同时进行多层涂布。 国内钙钛矿电池涂布设备商主要如下： 表：钙钛矿电池涂布设备供应商 设备商 产品 进展情况 德沪涂膜 狭缝涂布设备 德沪涂膜成为全球第一条100MW钙钛矿电池量产试验线首台套核心涂膜设备供应商，并顺利通过验收 上海德沪开发的全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备系统验收成功目前德沪涂膜是最大的钙钛矿电池制造用核心狭缝涂布设备供应商，在国内钙钛矿电池和平板 显示领域市场占有率达70%以上 大正微纳 狭缝涂布设备 公司拥有DieGate狭缝涂布机mini系列等狭缝涂布设备 众能光电 高精度涂布机 公司开发有一系列相关的高端装备，包括：喷雾热解镀膜机、玻璃切割机、高精度涂布机、激光刻蚀机、真空蒸镀机、磁控溅射机、PECVD和SALD等 黎元新能源 自动喷涂机设备 公司拥有自动喷涂机设备 弗斯迈 狭缝涂布设备 可提供钙钛矿光伏整线解决方案，公司拥有狭缝涂布设备 协鑫光电 刮涂设备 公司拥有应用于制备钙钛矿电池的刮涂设备专利 日本东丽 狭缝喷嘴涂布机 公司拥有狭缝喷嘴涂布机 资料来源：杰普特官网，各公司公告，弗斯迈官网，wind，天风证券研究所 8 1.2.3钙钛矿电池制备：激光设备 激光设备：激光刻蚀机在钙钛矿太阳能电池中的作用是对P1、P2、P3进行激光划线，阻断导通，从而形成单独的模块，其中一般理解为P1为FTO导电玻璃，P2为ITO或钙钛矿层，P3为镀金材料或镀银材料，也有一些项目组采用碳粉材料。国内钙钛矿电池激光设备商主要如下： 表：钙钛矿电池激光设备供应商 设备商 时间 进展情况 迈为股份 2019 钙钛矿激光技术研究项目立项 2020 钙钛矿激光技术研究项目进入样机阶段 202104 应客户要求定制并交付单结钙钛矿电池设备，进入单结的、大面积的钙钛矿电池领域，未来会布局单结钙钛矿、异质结、钙钛矿异质结叠层，看好钙钛矿异质结叠层电池 帝尔激光 2022 公司开展钙钛矿电池的相关研发并取得订单 2022 公司激光设备在钙钛矿太阳能电池TCO层、氧化物层、电极层的生产过程中均有应用，目前已有小批量订单已完成交付 杰普特 2021 杰普特在柔性钙钛矿薄膜切割领域取得重大突破，为江苏大正微纳科技有限公司定制的全球首套柔性钙钛矿膜切设备，通过验收并正式投入生产使用 202209 钙钛矿激光设备推出二代产品方案，涵盖P1-P3薄膜划切工艺段及P4清边工艺四台设备及前后小型自动化设备 大族激光 202208 在钙钛矿技术领域自主研发了钙钛矿激光刻划设备，已实现量产销售，和行业头部客户一直保持合作关系 德龙激光 2022 推出了针对钙钛矿薄膜太阳能电池生产整段设备（包括P0层激光打标设备，P1、P2、P3激光划线设备，P4激光清边设备及其中一系列自动化设备），目前设备已投入客户量产线使用，率先实现百兆瓦级规模化量产 弗斯迈 - 可提供钙钛矿光伏整线解决方案，公司拥有激光划线设备 资料来源：京山轻机公司公告，中国光学公众号，众能光电公众号，光伏领跑者创新论坛公众号，天风证券研究所 9 1.2.4钙钛矿电池制备：封装设备 封装设备：封装层压成光伏组件的关键设备。 目前，常见的钙钛矿太阳能的电池封装技术有两种：第一种封装技术是使用蒸发金属喷射器和焊接金属带将电流从电池传导到外部，并将金属带的边缘密封，器件位于封闭空腔中心。第二种封装技术是利用透明的ITO电极将钙钛矿与金属电极分离，确保电极与PSCs之间有一定的横向间隙，封装的一边直接是ITO电极，进而可以更好的密封整个器件。这两种都是“封边”式封装技术。 国内钙钛矿电池封装设备商主要如下： 表：钙钛矿电池封装设备供应商 设备商 相关产品 时间 进展情况 京山轻机 / 202208 公司和华中科技大学签订协议光伏原子镀膜技术合作，光伏原子镀膜技术在钙钛矿电池方向也有诸多应用，如Al2O3薄膜作为钙钛矿电池及叠层组件的封装防潮层保护壳，以及制备钙钛矿电池的SnO2、TCO等功能薄膜层等 弗斯迈 精确裁切覆膜设备、贴胶带设备 202111 公司提供钙钛矿组件自动化产线整体解决方案，拥有精确裁切覆膜设备、贴胶带设备 众能光电 层压机、等离子增强化学气相沉 积系统（PLAD） - 公司拥有层压机、等离子增强化学气相沉积系统（PLAD）设备可以用于封装 2.市场空间测算： 2026年钙钛矿电池组件产能约24GW，其中BIPV 用钙钛矿电池约15GW，对应市场规模409亿 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明10 资料来源：国家统计局，中国建筑业协会，住房和城乡建设部，中国电力网，能源界，CPIA公众号，房天下公众号，索比光伏网，全球光伏公众号，天风证券研究所 11 2.1钙钛矿电池应用：2026年BIPV用钙钛矿电池市场空间约265.25亿 假设22年-26年建筑业房屋竣工面积增速为2%/3%/1%/1%/1%， 根据2021年全国建筑业企业房屋竣工面积构成占比计算不同类型建筑的房屋竣工面积；假设住宅房屋、厂房及建筑物、公共机构建筑的容积率分别为2/0.7/1，幕墙立面面积为竣工面积的17.92%，据此计算各种建筑类型的光伏可安装面积； 假设22年-26年各建筑类型光伏覆盖率逐年