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國內(nèi)頭部券商稱，隨著各企業(yè)加速產(chǎn)線布局，預(yù)計(jì)到2025年全球薄膜電池產(chǎn)能將達(dá)40GW，國內(nèi)產(chǎn)能將超20GW。這個數(shù)字較2022年分別增長2.64倍、11.5倍。目前，全球薄膜電池產(chǎn)能約為11GW，國內(nèi)產(chǎn)能約1.6GW。
誕生于1976年的薄膜電池已歷經(jīng)逾40年沉浮，能否再次煥發(fā)生機(jī)重回光伏舞臺中央？
一、薄膜電池四十余載沉浮
薄膜電池主要分為硅基類（非晶硅、微晶硅等）、化合物類（鈣鈦礦、碲化鎘、銅銦鎵硒等）、有機(jī)質(zhì)類（有機(jī)太陽能電池等）。
1976年，RCA（Radio Corporationof America，美國無線電公司）實(shí)驗(yàn)室研制的硅基薄膜電池誕生。1976年至1980年，其實(shí)驗(yàn)室效率從2.4%快速提升至8%。
得益于材料用量少、節(jié)能降耗的低溫工藝技術(shù)以及簡潔的生產(chǎn)工序，薄膜電池迎來了第一個高光時刻。1988年，硅基薄膜電池的市場銷量份額一度達(dá)到30%。
然而，由于光致衰退效應(yīng)導(dǎo)致硅基薄膜電池效率難以繼續(xù)提升，再加上從一開始硅基薄膜電池的效率就低于晶硅電池（硅基薄膜電池效率為個位數(shù)時，晶硅電池效率已達(dá)20%），硅基薄膜電池競爭力自1990年開始一路下滑，一直到2004年，薄膜玻璃才再度迎來發(fā)展契機(jī)。
這一年，美國第一太陽能公司（First Solar，世界領(lǐng)先的太陽能光伏模塊制造商之一）成功推出化合物薄膜電池——碲化鎘，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2008年底，F(xiàn)irst Solar將薄膜電池成本降到了0.98美元/W。
其間自2005年開始，由于光伏需求井噴，多晶硅供不應(yīng)求價格飆升（從2005年的約70美元/公斤漲至2008年4月的463美元/kg），導(dǎo)致晶硅電池成本大增。2009年，薄膜電池市占率得以回升至近20%。
但市場風(fēng)云變幻，2008年后隨著多晶硅供需逐漸恢復(fù)平衡，價格斷崖式下跌，晶硅電池成本優(yōu)勢顯現(xiàn)，加上效率大幅領(lǐng)先，薄膜電池一度被逼近了“死胡同”。
2021 年，全球薄膜太陽能電池產(chǎn)能為10.7GW，產(chǎn)量約為8.28GW，薄膜組件市場占有率僅為 3.8%，同比再降 0.2個百分點(diǎn)。
二、薄膜電池為何重獲關(guān)注？
2022年以來，第三代薄膜電池技術(shù)——鈣鈦礦技術(shù)的發(fā)展令薄膜電池重獲市場關(guān)注，而我國BIPV的發(fā)展則加速了薄膜電池的應(yīng)用。
當(dāng)前，碲化鎘電池實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率、量產(chǎn)大組件最高轉(zhuǎn)換效率分別為22.1%、19.5%，銅銦鎵硒電池實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率、量產(chǎn)小組件最高轉(zhuǎn)換效率分別為23.4%、19.2%。
“鈣鈦礦薄膜電池理論轉(zhuǎn)化效率更高。”有業(yè)內(nèi)人士稱，尤其HJT+鈣鈦礦疊層電池可進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn)成本，未來具備較大發(fā)展空間。
鈣鈦礦疊層電池不斷創(chuàng)造“光伏發(fā)展新歷史”，新方法制備的組件穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)28.0%。成本方面，目前鈣鈦礦仍處于商業(yè)化早期，預(yù)計(jì)小批量階段其生產(chǎn)成本有望降至1元/W以下。
嘉實(shí)基金電新行業(yè)主分析師宋陽認(rèn)為，鈣鈦礦如果能夠?qū)崿F(xiàn)使用壽命和涂布工藝上的提升，那么薄膜電池的發(fā)展有望迎來新階段。
當(dāng)前我國薄膜電池應(yīng)用領(lǐng)域主要以BIPV幕墻為主。事實(shí)上，薄膜電池在BIPV領(lǐng)域，尤其是建筑物立面，比晶硅電池更加合適。這是因?yàn)樵贐IPV場景下，客戶對電池的“美觀”要求高于“實(shí)力”要求。
相較于晶硅電池組件100多微米的電池片厚度，薄膜電池組件厚度僅為0.3-2微米，在形狀多樣性、外觀均勻程度方面均優(yōu)于晶硅電池，設(shè)計(jì)應(yīng)用能力顯著增強(qiáng)。
同時，薄膜電池還具備顏色的多樣性。常見的晶硅電池多為藍(lán)色系，但薄膜電池可根據(jù)不同需求生產(chǎn)出各種顏色的組件，而且對比傳統(tǒng)黑色薄膜電池20.1%的發(fā)電效率，彩色薄膜電池采用周期性二氧化硅/氧化鋁等多層結(jié)構(gòu)反射特定波段的光，在保證顏色的同時電池效率也不會產(chǎn)生過多損耗，比如綠色鈣鈦礦電池的發(fā)電效率為18.6%，較黑色薄膜電池僅降低1.5個百分點(diǎn)。
此外，薄膜電池的透光性和弱光性也優(yōu)于晶硅電池，并且溫度系數(shù)也更低（工作溫度高于25℃時，每升高1℃晶硅電池、薄膜電池最大發(fā)電功率分別下降0.4%-0.45%、0.19%-0.21%），更加適用于城市建筑物。
光大證券認(rèn)為，未來薄膜電池的“主戰(zhàn)場”在公共設(shè)施和商業(yè)建筑領(lǐng)域外立面，BIPV將為薄膜電池提供良好發(fā)展契機(jī)，測算到2030年，該領(lǐng)域全國薄膜電池累計(jì)裝機(jī)空間將達(dá)38GW，市場空間超700億元。
三、薄膜電池產(chǎn)業(yè)能否煥發(fā)新生機(jī)？
不可否認(rèn)，當(dāng)前光伏下游主流市場仍由晶硅電池主導(dǎo)。據(jù)信達(dá)證券，2021年，晶硅電池市場占比高達(dá)約90%。
薄膜電池產(chǎn)業(yè)能否重新煥發(fā)生機(jī)，在光伏組件市場贏得更多份額？
拓日新能相關(guān)人士對第一財(cái)經(jīng)表示，目前晶硅電池PERC組件效率高于同面積薄膜電池組件，價格卻更低，并且具有更好的耐候性，客戶對于這種產(chǎn)品也最了解。薄膜電池需要能夠具有一定優(yōu)勢且不能存在明顯短板，才能夠擁有更多發(fā)展空間。
泰信現(xiàn)代服務(wù)業(yè)混合基金經(jīng)理黃潛軼也表示，國內(nèi)薄膜電池重新發(fā)展最需要解決的問題是綜合成本下降，主要可通過提升轉(zhuǎn)換效率、降低組件成本的下降，以及延長可使用壽命來實(shí)現(xiàn)。只有不斷提升綜合成本優(yōu)勢，才能獲得持續(xù)發(fā)展空間。
轉(zhuǎn)換效率方面，CPIA數(shù)據(jù)顯示，雖然碲化鎘（理論轉(zhuǎn)換效率32.8%）、銅銦鎵硒（理論轉(zhuǎn)換效率33.6%）等薄膜電池的理論轉(zhuǎn)換效率要優(yōu)于晶硅電池的29.4%，但量產(chǎn)組件轉(zhuǎn)換效率晶硅電池平均可達(dá)約23%，高于碲化鎘的15%-18%、銅銦鎵硒的15%-17%。
成本方面，明年硅料價格下降疊加N型電池量產(chǎn)效率提升，將再次拉大薄膜與晶硅電池的性價比差距。
因此宋陽預(yù)計(jì)，薄膜電池可能的發(fā)展路徑預(yù)期主要集中在新型薄膜電池技術(shù)路線上，該類技術(shù)以鈣鈦礦為代表。“在單結(jié)技術(shù)量產(chǎn)效率持續(xù)提升的前提下，疊層的發(fā)展也將加速，鈣鈦礦潛力值得關(guān)注。”
“薄膜電池將更多通過差異化競爭，比如發(fā)展建筑外立面等特定場景的建筑光伏一體化來獲得份額和發(fā)展，或者通過發(fā)展和晶硅電池的疊層技術(shù)來獲得協(xié)同發(fā)展。”黃潛軼稱，長期來看，綜合成本和轉(zhuǎn)化效率將決定晶硅電池和薄膜電池市場份額的變化。
四、哪些公司在布局薄膜電池？
現(xiàn)階段晶硅電池性價比優(yōu)勢仍顯著，而薄膜電池天然的高技術(shù)壁壘和非標(biāo)特性，決定了其對晶硅電池的替代將是一個漫長的過程。但東方證券稱，薄膜電池細(xì)分領(lǐng)域里的領(lǐng)軍企業(yè)仍具備長期成長性。
當(dāng)前我國布局鈣鈦礦電池的企業(yè)較多，碲化鎘、銅銦鎵錫薄膜電池主要由海外市場主導(dǎo)。有機(jī)械設(shè)備分析師稱，國內(nèi)公司主要選擇鈣鈦礦路線的原因是其效率高成本低，未來國內(nèi)碲化鎘、銅銦鎵硒的市場空間不是特別大。
1、鈣鈦礦相關(guān)企業(yè)
拓日新能是國內(nèi)最早一批研究非晶硅薄膜電池并將其產(chǎn)業(yè)化的公司，目前選擇的也是鈣鈦礦路線，正在進(jìn)行雜質(zhì)鈣鈦礦探測器和鈣鈦礦電池兩個項(xiàng)目。這是因?yàn)楸∧る姵丶夹g(shù)與鈣鈦礦技術(shù)類似，公司部分設(shè)備可以通用，工藝也有相似處。此外，拓日新能表示，碲化鎘含有劇毒元素，銅銦鎵硒中銦稀缺，估計(jì)未來難以成為主流技術(shù)，目前17%左右的效率存在一定局限性。
拓日新能稱，薄膜電池的主要壁壘在于工藝和設(shè)備上的結(jié)合，由于目前量產(chǎn)性能和耐候最佳的鈣鈦礦材料和工藝都處于探索期，所以在研發(fā)和生產(chǎn)過程中需要不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這對于企業(yè)的技術(shù)積累和研發(fā)能力考驗(yàn)較大。
協(xié)鑫光電新建的1m×2m尺寸鈣鈦礦組件為全球首條100MW量產(chǎn)線，已在昆山完成廠房和主要硬件建設(shè)，計(jì)劃2023年投入量產(chǎn)。
同時，光伏組件龍頭隆基綠能、天合光能分別處在密切跟蹤、擁有技術(shù)儲備階段；捷佳偉創(chuàng)近日在互動平臺表示，公司RPD設(shè)備即將發(fā)貨到客戶端鈣鈦礦中試線上。
2、碲化鎘相關(guān)企業(yè)
碲化鎘薄膜電池目前主要市場份額由First Solar把守，其市占率超90%。國內(nèi)從事碲化鎘電池業(yè)務(wù)的企業(yè)只有三家，分別是杭州龍焱能源科技、成都中建材光電材料和中山瑞科新能源。
2018年，成都中建材投產(chǎn)了世界第一條100MW大面積碲化鎘發(fā)電玻璃工業(yè)生產(chǎn)線。2021年，該生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化效率達(dá)到16.18%。
成都中建材光電材料由洛陽玻璃托管，托管期1年，后續(xù)擬根據(jù)新能源材料戰(zhàn)略布局需要，適時收購標(biāo)的公司的股權(quán)。
中山瑞科的控股股東為明陽智能。2021年底，中山瑞科碲化鎘薄膜光伏組件單塊功率突破 120W，并獲得UL（Underwriter Laboratories Inc. 美國保險(xiǎn)商試驗(yàn)所）機(jī)構(gòu)認(rèn)證。這是國內(nèi)碲化鎘薄膜組件最高效率，也標(biāo)志著國內(nèi)碲化鎘薄膜組件量產(chǎn)水平再上新臺階。
龍焱能源相關(guān)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率已從2014年的13.04%上升至2021年的16.48%。同時，經(jīng)過多次擴(kuò)張后，公司當(dāng)前碲化鎘產(chǎn)能約200MW。
3、銅銦鎵硒相關(guān)企業(yè)
銅銦鎵硒薄膜電池的發(fā)展更可謂一波三折。南開大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所教授孫云稱，在相關(guān)研究尚未明朗的情況下，部分項(xiàng)目急于求成，造成投資血本無歸。同時，在學(xué)術(shù)界，銅銦鎵硒電池也受到硅薄膜電池的擠壓。
當(dāng)前，主要從事銅銦鎵硒相關(guān)業(yè)務(wù)的上市公司少之又少。
洛陽玻璃在托管成都中建材的同時，還托管著聚焦銅銦鎵硒薄膜電池的凱盛光伏。
凱盛光伏產(chǎn)品技術(shù)主要來源于擁有國際銅銦鎵硒頂尖技術(shù)的德國AVANCIS公司。據(jù)悉，凱盛光伏銅銦鎵硒薄膜太陽能電池項(xiàng)目是攜手蚌埠市共同推進(jìn)實(shí)行的重大央企合略性新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，總投資100億元，規(guī)劃建設(shè)10條銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產(chǎn)線、形成1.5GW生產(chǎn)能力，全部建成后將成為國內(nèi)最大的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產(chǎn)基地。
此外，從事配電自動化設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)的北京科銳（002350.SZ）2022年8月在互動平臺表示，控股子公司普樂新能源持有安徽恒致銅銦鎵硒技術(shù)有限公司42.5%股權(quán)，公司持有安徽恒致20%股權(quán)，安徽恒致已納入公司合并報(bào)表范圍。
4、TCO輔材相關(guān)企業(yè)
除了電池廠商外，生產(chǎn)薄膜電池所需輔材的公司也值得關(guān)注。
TCO（Transparent conductive oxide，玻璃即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃）是鈣鈦礦、碲化鎘等薄膜電池上游關(guān)鍵輔件。由于TCO技術(shù)壁壘較高、設(shè)備專用性強(qiáng)，相關(guān)玻璃廠商投資較為謹(jǐn)慎。目前，國內(nèi)廠商金晶科技（600586.SH）和旗濱集團(tuán)（601636.SH）擁有較好的技術(shù)資金儲備。
金晶科技目前有2條在產(chǎn)的TCO在線鍍膜線，產(chǎn)能合計(jì)1100t/d；旗濱集團(tuán)與阿克瑪（在線鍍膜領(lǐng)軍企業(yè)）合作開發(fā)在線鍍膜技術(shù)，是我國較早量產(chǎn)在線TCO鍍膜玻璃的企業(yè)。
隨著國內(nèi)BIPV市場興起，以及國產(chǎn)鍍膜設(shè)備量產(chǎn)提速，華泰證券認(rèn)為TCO玻璃國產(chǎn)化有望實(shí)現(xiàn)從0到1的突破，并測算在“十四五”期間，全球TCO鍍膜玻璃市場有望達(dá)211億元，鈣鈦礦疊層電池應(yīng)用推廣下需求還有望進(jìn)一步增加。
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