追风逐光系列三：钙钛矿电池如何引领光伏技术迭代

报告要点 相比晶硅，钙钛矿转化效率天花板更高，量产成本更低。钙钛矿单节/叠层电池理论转化效率达到33%和45%，相比晶硅电池具备更高的天花板；成本方面，我们预计钙钛矿单节组件远期成本在0.5~0. 6元/W，明显低于晶硅组 件，可以显著降低光伏发电度电成本，是未来光伏技术的重点发展方向。目 前钙钛矿电池产业化应用还在早期阶段，但是晶硅和非晶硅企业纷纷入局， 各路资本也相继进入，产业化进程受到市场广泛关注。 钙钛矿目前还处于早期阶段，需要解决稳定性及工艺问题实现规模化量产。 目前钙钛矿产业化还处于前期，企业产线还在小试/中试阶段，寿命（稳定 性）和转化效率是钙钛矿产业化的主要阻力，需要各膜层材料以及工艺的相 互配合提高产品稳定性。其中，阻水阻气材料、提高稳定性的添加剂、钝化 膜层以及相关设备是产业化推进的重要核心，上述环节的突破会解决行业矛盾 ，加速产业化推进，分布式光伏以及2C端产品的包容性会率先成为钙钛 矿电池的应用场景。 资料来源：Wind，聚源 《暖风起，锂电产业蓄势中》(2024/11/13) 《24Q3锂电材料行业趋势：量价抵抗逐步显现，当前如何看待行业拐点？》(2024/11/12)《绿电反转需关注碳排放双控政策进展——电力行业24Q3总结》(2024/11/12)《攻守兼备，海内外电网投资增势持续——电网行业24Q3总结》(2024/11/12)《储能企业出海迎来收获期——储能行业24Q3总结》(2024/11/12)《碳市场趋势跟踪（202410）：全国碳市场履约临近，碳价站稳百元》(2024/11/8)《可再生能源替代行动指导意见出台，中国将坚定推动能源转型》(2024/11/6)《《关于做好2023、2024年度发电行业全国碳排放权交易配额分配及清缴相关工作的通知》点评：明确发电行业碳配额结转政策，履约周期变成“一年一履约”》(2024/10/25)《光伏协会呼吁组件良性中标，底价竞争囚徒困境或打破》(2024/10/24)《碳市场月报（202409）：钢铁、水泥、电解铝三大行业纳入全国碳市场，市场活跃度有望进一步提升》(2024/10/15) 相比单节电池，叠层电池效率更高，硅钙四端叠产业化更快，硅钙两端叠是中期解决方案，全钙钛矿叠层是终极方案。钙钛矿效率需要持续提升，除材料性能推进外，叠层电池的提效作用更为明显。四端叠电池工艺相对简单，且叠加的钙钛矿层可以为晶硅电池实现效率增益，可能率先实现产业化应用， 四端叠技术也可能是TOPCON电池提效的不错手段；两端叠电池工艺复 杂但是电池结构简化，更适合HJT类型电池的叠加，但也有较多企业开 始 尝 试TOPCON的两端叠电池技术。全钙钛电池由于更高的转化效率和低 成本，可能是钙钛矿电池的终极解决方案。 非晶硅企业拓荒钙钛矿，晶硅企业随后入局，或出现企业整合。以协鑫光电、纤纳光电、极电光能、宁德时代等为代表的非晶硅企业是钙钛矿电池的 拓荒者，他们加速了钙钛矿电池的产业发展，也希望通过这一新技术入局光 伏行业；而传统晶硅企业发展钙钛矿在时间线上略晚，他们更重视两端叠技 术的发展对晶硅电池带来的提效作用。非晶硅企业在资金上处于劣势，加速 四端叠钙钛矿电池发展是不错的战略选择，可以加速现金循环；晶硅企业也 会期待叠层电池对晶硅电池提效降本的作用，因此可能会采取收购的方式快 速吸收优秀非晶硅钙钛矿企业，从而加速行业整合。 叠层电池是晶硅及非晶硅企业协作的交集。虽然晶硅和钙钛矿在技术上是竞争关系，非晶硅企业与晶硅企业有竞争和合作的因素在，但是可见的未来 中，合作关系更为明显，因为实现钙钛矿的产业化应用是两者共同的目标。 风险提示：1、光伏行业竞争加剧，盈利压力下会减缓新技术的发展； 2、钙钛矿技术无法突破稳定性问题，达不到晶硅光伏度电成本的水平。 内容目录 一、光伏钙钛矿发展空间广阔........................................................................................................................4 1.1钙钛矿简介..............................................................................................................................................41.2相比晶硅，钙钛矿效率和成本空间更为广阔.............................................................................................61.3钙钛矿的材料稳定性是产业化的最大阻碍.................................................................................................7 二、钙钛矿赶超晶硅路径................................................................................................................................9 2.1晶硅与钙钛矿LCOE的对比 .....................................................................................................................92.2钙钛矿寿命提升路径..............................................................................................................................102.3钙钛矿效率提升方式...............................................................................................................................11 三、钙钛矿可能会改变光伏竞争格局..........................................................................................................15 3.1钙钛矿的参与者及进展...........................................................................................................................153.2两类参与者的博弈方式以及可能的结果..................................................................................................17 4.2建议.......................................................................................................................................................18 风险提示..........................................................................................................................................................18 图表目录 图表1：主要光伏电池技术转化效率演进................................................................................................................................................................4图表2：钙钛矿材料分子结构ABX3.........................................................................................................................................................................5图表3：钙钛矿电池的结构........................................................................................................................................................................................5图表4：钙钛矿电池结构............................................................................................................................................................................................6图表5：晶硅电池效率已经接近极限........................................................................................................................................................................6图表6：钙钛矿与晶硅电池对比................................................................................................................................................................................7图表7：影响钙钛矿稳定性的因素............................................................................................................................................................................7图表8：钙钛矿电池寿命较短....................................................................................................................................................................................8图表9：钙钛矿转化效率与面积呈现反向相关....................................................