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鈣鈦礦行業(yè)處于0->1的成長初期：2022上半年以來，國內頻出鈣鈦礦產業(yè)的積極信號，寧德、騰訊等汽車及互聯(lián)網行業(yè)的頭部機構入股鈣鈦礦項目，鈣鈦礦-晶硅疊層效率也突破了31%，證實其疊層效率遠超晶硅電池的優(yōu)勢。在TOPCon、HJT、XBC等電池技術爭相擴大產能的產業(yè)環(huán)境下，多個鈣鈦礦的大尺寸中試線項目落地，見證其從2009年提出概念，到13年后廠商躍躍欲試的快速發(fā)展階段，同時2022/7纖納光電出貨全球首款鈣鈦礦商用組件，也標志著鈣鈦礦組件商業(yè)化探路的開端。

鈣鈦礦：產業(yè)化潛質？以史為鑒，期待未來的3-5年

復盤歷史，光伏市場需求由政策驅動向市場驅動轉型，實現(xiàn)外驅向內驅發(fā)展

(1).政策驅動期：國內PERC產能、光伏裝機量高速發(fā)展。在PERC發(fā)展初期，國外主導核心技術和產能，而國內光伏產業(yè)的發(fā)展，主要受歐美市場需求驅動。2012年，在歐債危機和“雙反”調查的影響下，全球光伏產業(yè)陷入低谷，同年，國家“863‖專項啟動，對PERC電池效率、量產規(guī)模等作出指示，標志國內PERC正式進入產業(yè)化階段。2013-2014年，為應對光伏產業(yè)發(fā)展初期的高成本，國家推出多項補貼政策扶持企業(yè)，吸引大批新興參與者布局，光伏需求回暖。2015年，在“光伏領跑者計劃”刺激下，積極推動技術轉型，財政支持先進技術研發(fā)，PERC產能全球領先。2016-2017年，“十三五”規(guī)劃刺激下，搶裝潮迅速推高需求節(jié)奏，同時產能超預期擴張，供需關系偏向過剩，同期HJT、TOPCon、鈣鈦礦等開始出現(xiàn)中試線。PERC發(fā)展初期多受政策驅動，國內廠商主要引進國外成熟先進技術和設備，主要是產業(yè)規(guī)?；厔?，而產能擴張后周期中，疊加電池技術進步，促進新舊產能替換、新技術的萌芽。

(2).市場驅動期：補貼退潮，“平價上網”造就光伏產業(yè)第二增長曲線。2018年，“531‖新政明確光伏產業(yè)“平價上網”，政策扶持收緊、補貼退坡，光伏企業(yè)加速技術革新，加速落后產能和技術出局，光伏產業(yè)由規(guī)模化向高質量、高效益發(fā)展，“降本增效”興起，技術呈多元化“萌芽期”。2019-2020年，平價上網臨近，光伏技術多點突破，其中HJT產能出現(xiàn)大規(guī)模規(guī)劃并有更多中試產線開工。隨著硅料、輔材、設備等技術迭代，PERC電池成本優(yōu)勢顯現(xiàn)，進入爆發(fā)式發(fā)展階段。2021年至今，PERC持續(xù)擴張，N型技術效率提升凸顯性價比，N型路線投產開始白熱化，加速進入商業(yè)化，TOPCon投建積極，HJT逐步發(fā)力，鈣鈦礦技術突破并出現(xiàn)小規(guī)模投產探路。在碳中和、節(jié)能減排的全球共識下，光伏需求迅速攀升，產業(yè)受資本市場關注度攀升。

借鑒PERC、異質結電池量產進程，鈣鈦礦處于商業(yè)化前瞻階段

參考PERC電池發(fā)展歷程，鈣鈦礦電池處于“試產期”。PERC電池發(fā)展至今有3個重要時間節(jié)點：2012年，晶澳科技首先進行PERC電池小批量試產，效率達到20.3%；2015年，PERC電池量產平均效率超BSF電池技術瓶頸，頭部企業(yè)實現(xiàn)批量化穩(wěn)定生產，產能首次達到世界首位，次年正式開啟產業(yè)化量產；2017年，PERC電池進入爆發(fā)期，成為國內最主流的光伏電池技術，高利潤驅動產能高速擴張，至2019年市場份額達到國內第一，核心設備脫離對國外技術的依賴，實現(xiàn)國產替代。而目前，鈣鈦礦太陽能電池企業(yè)仍處布局、投產中試線和產能規(guī)劃階段，參考PERC電池頭部企業(yè)晶澳科技，自試產至規(guī)模化量產大約需要3年時間。疊加PERC電池核心設備實現(xiàn)國產替代時間，實現(xiàn)規(guī)模量產大約還需要5年時間，但鈣鈦礦設備相較PERC時代的國產自主可控程度更高，時間有望縮至3-5年。

對標3年前異質結電池進程，鈣鈦礦電池或等待3年進入量產。異質結電池起步略早于鈣鈦礦電池，國內廠商中，晉能科技首先于2017年布局并投產100MW異質結中試線，次年，中智電力、鈞石能源、國家電投等企業(yè)跟進布局。隨著先發(fā)企業(yè)的試產成功，2019-2020年，通威股份、愛康科技等20余家企業(yè)宣布總計超52GW產能規(guī)劃，部分企業(yè)啟動GW級異質結產線。2021年，異質結電池已建產能超5GW，量產平均效率超24%。截止目前，異質結電池產能規(guī)劃規(guī)模已超190GW，降本路徑清晰，有望進入下一發(fā)展階段。

從產能進程角度來看，鈣鈦礦太陽能電池目前仍處于試產籌備階段。2020-2021年，協(xié)鑫光電、纖納光電等頭部企業(yè)已投產百兆瓦級鈣鈦礦中試線，2022年，寧德時代、仁爍光能等跟進啟動中試線。目前鈣鈦礦參與企業(yè)少、規(guī)模小，與2018-2019年的異質結電池產業(yè)化進展較相似，至今間隔約3年實現(xiàn)規(guī)模量產，因此對標異質結電池的發(fā)展歷史，疊加海內外光伏裝機需求持續(xù)旺盛，或留給新技術更多的驗證窗口，進入規(guī)模量產階段仍可期待3年時間。


國內鈣鈦礦的技術儲備豐富，產學研聯(lián)動，逐步開啟商業(yè)化探路

薄膜電池里面為什么看好鈣鈦礦？經濟性高于其他薄膜電池，學術/產業(yè)界推動鈣鈦礦電池研究。以CIGS薄膜電池為例，2015年凱盛科技在蚌埠投資100億元建設1.5GW量產線，2017年杭州錦江集團斥資12億元建設150MW量產線，均遠高于纖納光電對鈣鈦礦電池約11億/GW的單位投資，同樣砷化鎵、碲化鎘等薄膜電池成本也顯著高于鈣鈦礦電池。鈣鈦礦的經濟性優(yōu)勢，極大推動產業(yè)和科研院所布局，根據(jù)智慧芽專利數(shù)據(jù)庫對“鈣鈦礦+太陽能/光伏”的有效或審查中專利的檢索，國內領先企業(yè)為纖納光電，擁有300+個相關專利，協(xié)鑫、隆基、天合、通威等頭部企業(yè)也紛紛搶占研發(fā)先機。領先科研院所為中科院體系內各研究所，專利個數(shù)高達240個，蘇州大學、電子科技大學等院校在鈣鈦礦電池的實驗室研究也走在前列。

鈣鈦礦-晶硅疊層電池為主要研發(fā)方向，HJT+鈣鈦礦疊層產業(yè)化前景可期。在智慧芽數(shù)據(jù)庫約180篇鈣鈦礦疊層電池專利中，70%是鈣鈦礦疊晶硅電池，以研究不同結構、材料、制備方法提升電池效率、穩(wěn)定性，便于工業(yè)化生產為主。而其中又有約1/3的專利為異質結鈣鈦礦疊層，其余部分由未限定晶硅電池類型和少量的PERC+TOPCon構成。HJT電池對短波段的光吸收較差，與鈣鈦礦疊層效率會有更大提升，且有天然的復合層，結構上更適合疊層電池。HJT+鈣鈦礦疊層產業(yè)化進度最快的為華晟新能源，已完成HJT+鈣鈦礦疊層中試線并實現(xiàn)M6大面積鈣鈦礦疊層制備，協(xié)鑫光電以及隆基、通威、愛旭、阿特斯等頭部企業(yè)各自有相關專利布局，纖納光電曾在2021年底與三峽科研院聯(lián)合開發(fā)PERC+鈣鈦礦四端子疊層組件，效率達26.63%，但在HJT疊層上還未公布相關動作。

鈣鈦礦產業(yè)開啟商業(yè)化探路，規(guī)劃產能合計超27GW。盡管瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院EPFL、牛津光伏、日本松下集團等海外機構的研發(fā)成果領先，但國內鈣鈦礦的技術轉化速度領先，且技術儲備和資本等因素都具備的情況下，鈣鈦礦產業(yè)化可以迅速實現(xiàn)從0到1的飛躍。纖納光電等頭部廠商已接近或開啟商業(yè)化探路階段。

協(xié)鑫光電：最早聚焦于鈣鈦礦的團隊，騰訊創(chuàng)投和寧德時代參股，實現(xiàn)45*65cm尺寸17%的實驗室效率，擁有43項授權和審查中的發(fā)明專利及35項實用新型專利，100MW量產線22年投產。

纖納光電：與協(xié)鑫光電有著類似的發(fā)展路徑，產業(yè)化進度最快，在2022年7月實現(xiàn)alpha組件量產并出貨給地面光伏電站使用，實現(xiàn)了全球首款鈣鈦礦組件商業(yè)化應用，開啟商業(yè)化探路。

極電光能：背靠長城控股集團，預計年內完成150MW試制線，進度追平協(xié)鑫光電。




各種高效電池技術市場規(guī)模及格局

01TOPCon

根據(jù)TOPCon電池制備過程，TOPCon制造與設備國內廠商主要有捷佳偉創(chuàng)、聆達股份、帝科股份、金辰股份、奧特維等。國外太陽能電池生產設備核心廠商主要包括Rena Technologies（德國濕法化學表面處理設備制造商，2022年8月退出中國并將其太陽能業(yè)務以5千萬歐元價格出售給濕化學設備制造商普達特科技有限公司）、Meyer Burger（瑞士光伏組件制造商）、ASYS Group（德國亞系集團為光伏組件制造商）、Singulus（德國光伏、半導體和光盤制造設備制造商）和YAC（日本光伏電池片清洗制絨設備企業(yè)）等。


擁有TOPCon電池技術的廠商主要有中來股份、天合光能、晶科能源、晶澳科技、捷泰科技（已被“鈞達股份”收購為全資子公司）、江蘇潤陽、隆基股份、愛旭股份、通威股份、東方日升、阿特斯等。

TOPCon產能主要來自于新增投產和PERC產線改造，隨著設備國產化、材料與工藝成熟度提升。根據(jù)市場融資情況來看，TOPCon將在2022-2024年迎來密集擴產期。中信證券預計，2025年TOPCon設備投資將超240億元，四年合計投資超700億元。

02HIT/HJT

根據(jù)不完全統(tǒng)計，目前HJT國內規(guī)劃產能超60GW，新老電池片廠商均有開始布局。制備HJT電池流程中所需的國內外設備提供商與TOPCon設備廠重合度較高，主要包括邁為股份、捷佳偉創(chuàng)、金辰股份、RENA、YAC等。

HJT電池生產廠商主要包括安徽華晟、明陽智能、金剛玻璃、愛康科技、潤陽集團等已紛紛開始布局，歷史包袱較輕。傳統(tǒng)電池片廠商中，通威太陽能（金堂）、晶澳科技、東方日升、阿特斯、天合光能等也已相繼進入，加速從PERC向HJT的轉型。

HJT電池整體發(fā)展仍在實驗室優(yōu)化到商業(yè)化量產的驗證階段。根據(jù)公開市場消息，整體進最快的是安徽華晟，該公司目前已率先將微晶工藝與銀包銅工藝用于產品量產，已向全球超過20個國家和地區(qū)的客戶交付超過300MW異質結產品。根據(jù)公司公告，公司一期、二期異質結電池以及組件項目已全面投入運營，實現(xiàn)高效硅異質結太陽能電池與組件產能各2.7GW。疊加近期宣布疊加的4.8GW擴產計劃，華晟2023年合計HJT電池產能將至少突破7.5GW。

據(jù)《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖》（2021年版）預測，到2030年，HJT電池在光伏電池市場的占比將從2021年的不足3%增長到30%左右。結合前瞻產業(yè)研究院對光伏組件市場規(guī)模的預測，2021年-2030年間，HJT電池的年市場規(guī)模的增長量將超過1900億元，年均市場規(guī)模在1000億元左右。

03IBC

隨著技術的不斷革新，N型高效單晶硅電池優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，具有優(yōu)異的光利用率的IBC叉指背接觸太陽能電池結構被認為是高效晶硅太陽能電池研發(fā)的必要條件。由于IBC可與多種技術相疊加，疊加時增量主要是掩膜開槽等簡單步驟，因此TOPCon、HJT技術不斷向前推進客觀上也有利于IBC技術的產業(yè)化。

然而，不管是IBC技術鼻祖SunPower公司還是其他IBC太陽電池生產供應商均面臨生產成本高的問題，這就使IBC的市場比較局限，如何降低成本是IBC電池面臨的主要問題。

根據(jù)公開信息，目前P型IBC電池轉化率可達24.5%，N型為25.5%。目前市場中N型和P型IBC都有研發(fā)，但均未量產。N型國內尚無有規(guī)模生產線，因此較難計算成本。

根據(jù)華鑫證券預測，初步估計改良后P型IBC電池與PERC/TOPCon成本較為接近，龍頭企業(yè)規(guī)模化采購，降低投資成本，預計每GW投資額約在1.9-2.1億元。預計到2025年全球光伏電池產能將達到864GW，其中P型電池產線產能占到70%，N型電池產能占到30%。

若龍頭企業(yè)（隆基綠能）能夠將P型IBC產線順利調試出貨，其產能有望快速擴張，預計2025年P型IBC產能將達到97GW，占到P型產線的16%，占到光伏電池總產能的11.2%。

04鈣鈦礦疊層電池

在理論極限轉換效率上，HJT和TOPCon極限效率分別為27.5%、28.7%，但是相比之下，鈣鈦礦電池單層電池、晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層電池、三節(jié)層電池的理論轉換極值分別可達到31%、35%、45%，轉換效率隨著鈣鈦礦材料的疊加使用，轉換效率不斷提升至新的高度。如果在鈣鈦礦中摻雜新型材料，鈣鈦礦電池的轉換效率最高可達到50%，約為目前晶硅電池轉換效率兩倍以上。

中國鈣鈦礦電池上游包括原材料和設備，原材料主要有鈣鈦礦、TCO玻璃、吸光材料等；設備包括涂布機、清洗機、鍍膜設備、激光設備、輔助設備等；中游為鈣鈦礦電池提供商；下游應用于光伏產業(yè)、LED、金屬空氣電池、催化劑、磁制冷材料、氣敏材料等。

其中，中游設計鈣鈦礦電池生產及設備制造的企業(yè)包括大族激光、捷佳偉創(chuàng)、京山輕機、萬潤股份、隆基綠能、纖納光電、協(xié)鑫集成、通威股份、安徽華晟等。


根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會CPIA數(shù)據(jù)，預計2022年鈣鈦礦電池新增產能將達0.4GW，2030年將達161GW。2022年鈣鈦礦電池滲透率為0.1%，2030年將增長至30%。

原標題：顛覆與被顛覆：鈣鈦礦 VS PERC VS 異質結