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降本提效是光伏行業(yè)的永恒主題。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能電池的發(fā)展已歷經(jīng)三代，晶硅、薄膜、新型太陽能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池的代表。

近來鈣鈦礦技術(shù)被資本市場頻繁關(guān)注。鈣鈦礦作為新一代薄膜太陽能電池，其理論極限效率高達(dá)45%，目前實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)突破30%。鈣鈦礦電池相對晶硅電池具有耗材少、成本低、產(chǎn)業(yè)鏈緊湊、總投資少的優(yōu)點(diǎn)。


隨著產(chǎn)業(yè)鏈不斷進(jìn)步，技術(shù)成熟，鈣鈦礦電池有望成為光伏電池下一代主流技術(shù)，推動(dòng)光伏行業(yè)提效降本、打開遠(yuǎn)期市場空間的下一代太陽能電池技術(shù)。預(yù)計(jì)未來10年鈣鈦礦太陽能電池滲透率從0增長至30%，空間巨大。

在多家企業(yè)的持續(xù)推進(jìn)背景下，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的前景越來越明朗。機(jī)構(gòu)認(rèn)為在鈣鈦礦規(guī)?；M(jìn)程中優(yōu)先關(guān)注設(shè)備的投資機(jī)會(huì)。

鈣鈦礦電池成本優(yōu)勢突出

鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型材料作為吸光層的新型化合物薄膜太陽能電池，鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽能電池的核心。鈣鈦礦并不是專指一種含鈣和鈦的某種化合物，而是一類具有ABX3結(jié)構(gòu)的晶體材料的總稱。

ABX3結(jié)構(gòu)的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替換，可選的材質(zhì)種類眾多。量產(chǎn)中鈣鈦礦層材料多采用有機(jī)無機(jī)雜化化合物，且厚度非常?。?.1-0.5um)，相比晶硅電池（130-170um）耗材更少且成本低廉。



由于鈣鈦礦材料帶隙可調(diào)、光吸收系數(shù)較高，且對雜質(zhì)不敏感，其在弱光下仍具有突出的光電轉(zhuǎn)換效率，相比而言，晶硅弱光下發(fā)電效率極低，這也是鈣鈦礦光伏與傳統(tǒng)硅基光伏一個(gè)顯著區(qū)別。

僅經(jīng)過13年發(fā)展，鈣鈦礦電池效率就從3.8%提升至25.7%，鈣鈦礦電池極限轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢突出，遠(yuǎn)高于晶硅、HJT、TOPCon，且鈣鈦礦電池理論極限效率（ 31%）高于晶硅電池（29.4%）。


此外，鈣鈦礦電池可與多種類型電池疊層以進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率，晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層效率可達(dá)35%，三節(jié)層電池理論極限則可躍升至45%，目如果在鈣鈦礦中摻雜新型材料，其轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)50%。

總的來說，鈣鈦礦電池優(yōu)勢眾多，不僅工藝流程短（45分鐘），且僅在單一工廠即可完成組件，且鈣鈦礦電池產(chǎn)能投資額僅為晶硅的一半，此外鈣鈦礦原材料對雜質(zhì)不敏感，容易獲得，用量少，且能耗也較低，成本優(yōu)勢明顯。


綜合成本方面，相比于晶硅，鈣鈦礦也有很大優(yōu)勢，單瓦僅需5毛錢。單片組件成本結(jié)構(gòu)中，鈣鈦礦占比約為5%，玻璃、靶材等占2/3，單瓦總成本約為5毛到6毛錢，是晶硅電池極限成本的50%。

鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是電池生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，其中鍍膜設(shè)備是鈣鈦礦光電電池生產(chǎn)的核心設(shè)備，中游主要是電池生產(chǎn)商，下游是如BIPV、光伏電站等的應(yīng)用場景。

鈣鈦礦的制備工藝相較于硅基光伏更為簡單，工藝流程也相對簡單。當(dāng)前鈣鈦礦制備設(shè)備的工藝尚處于驗(yàn)證階段。從產(chǎn)業(yè)角度來看鈣鈦礦電池制備設(shè)備廠商多是訂單先行或是采取與其他生產(chǎn)廠商合作模式。

鈣鈦礦光伏電池的制備中，ETL(電子傳輸層)、HTL(空穴傳輸層)與鈣鈦礦吸光層是制備工藝中的核心環(huán)節(jié)，其中，鈣鈦礦吸光層的制備是最核心的環(huán)節(jié)。

鈣鈦礦光伏電池下游應(yīng)用場景較為廣闊，目前光伏電池的應(yīng)用場景如BIPV、集中式光伏電站皆是鈣鈦礦光伏電池的終端場景。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速

2009-2019年，鈣鈦礦僅用了十年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了晶硅太陽能電池用六十多年時(shí)間才完成的由技術(shù)誕生到實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率突破25%的提升。

2020年以來，學(xué)術(shù)界繼續(xù)探索提升技術(shù)穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換效率的機(jī)理研究，多項(xiàng)技術(shù)的突破使得鈣鈦礦具備走出實(shí)驗(yàn)室、走向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。

2022年，國內(nèi)圍繞鈣鈦礦領(lǐng)域的政策文件、產(chǎn)業(yè)落地、投融資活動(dòng)更為活躍。政策方面，多項(xiàng)國家部委頂層設(shè)計(jì)文件強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)鈣鈦礦等可再生能源前沿技術(shù)攻關(guān)；產(chǎn)業(yè)進(jìn)展方面，業(yè)內(nèi)耕耘多年的頭部領(lǐng)軍企業(yè)如協(xié)鑫光電、纖納光電均已于今年中率先開始百兆瓦量產(chǎn)中試線的生產(chǎn)調(diào)試工作。極電光能、萬度光能等新進(jìn)企業(yè)也于今年三季度開始百兆瓦量產(chǎn)中試線的設(shè)備進(jìn)場。


隨著多家的持續(xù)推進(jìn)，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的前景越來越明朗。中金公司預(yù)計(jì)2023年上半年將是相關(guān)企業(yè)量產(chǎn)配方、設(shè)備驗(yàn)證的關(guān)鍵期。若成功，企業(yè)預(yù)計(jì)將會(huì)開始吉瓦級的產(chǎn)線建設(shè)。

目前鈣鈦礦組件處于從0到1的產(chǎn)業(yè)化初期，企業(yè)在電池結(jié)構(gòu)、材料體系、制備工藝、生產(chǎn)設(shè)備上各顯神通進(jìn)行路線驗(yàn)證，力圖突破穩(wěn)定性、大面積制備、效率三角難題。

2022年7月，纖納光電用于工商業(yè)分布式光伏的鈣鈦礦組件出貨，這標(biāo)志著鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入落地階段，同時(shí)央企積極參與布局。銀河證券表示，目前在建及規(guī)劃產(chǎn)能近30GW，十四五期間在建及規(guī)劃產(chǎn)能有望到達(dá)50-75GW。

值得注意的是，目前鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化效率在16-18%。市場預(yù)計(jì)，到2023年中試組件效率將有可能達(dá)到19%左右。展望遠(yuǎn)期，單結(jié)鈣鈦礦組件通過規(guī)模效應(yīng)和主輔材國產(chǎn)化，有望最終實(shí)現(xiàn)效率25%，度電成本0.255元/度，較晶硅電池的極限低11%，從而提高鈣鈦礦技術(shù)競爭力，打開電站市場空間。

鈣鈦礦電池具備輕薄、透光性強(qiáng)、短波長吸光能力強(qiáng)、弱光效應(yīng)好、可在柔性基材上制備的優(yōu)點(diǎn)?；谶@些特征，鈣鈦礦電池與晶硅電池存在差異化應(yīng)用場景，其中BIPV（光伏建筑一體化）和CIPV（車載光伏）領(lǐng)域應(yīng)用潛力最大。

根據(jù)中泰證券測算，2025年鈣鈦礦電池在BIPV領(lǐng)域的裝機(jī)量可達(dá)35GW，對應(yīng)市場空間1472億元。

優(yōu)先關(guān)注設(shè)備、材料環(huán)節(jié)

鈣鈦礦電池被認(rèn)為是下一代太陽能電池，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著鈣鈦礦電池技術(shù)發(fā)展日益成熟，有望進(jìn)入量產(chǎn)階段，迎來爆發(fā)式增長。

銀河證券建議關(guān)注鈣鈦礦規(guī)模化進(jìn)程中設(shè)備投資機(jī)會(huì)，十四五期間十四五期間在建及規(guī)劃產(chǎn)能有望到達(dá)50-75GW，設(shè)備需求預(yù)計(jì)175-263億元。建議關(guān)注價(jià)值量大的PVD/RPD設(shè)備、確定性需求強(qiáng)且主流電池片環(huán)節(jié)滲透率提升的激光設(shè)備廠商、蒸鍍設(shè)備。

中泰證券等機(jī)構(gòu)除設(shè)備外，還看好材料環(huán)節(jié)的TCO玻璃。TCO玻璃是鈣鈦礦電池的核心材料，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)隨著后續(xù)鈣鈦礦電池的商業(yè)化步伐加快，TCO玻璃需求將大幅度增長。

①設(shè)備企業(yè)：捷佳偉創(chuàng)：RPD和磁控濺射設(shè)備；京山輕機(jī)：蒸鍍設(shè)備（用于電極層、鈣鈦礦層沉積）；杰普特、帝爾激光、德龍激光：3道激光刻線及激光清邊；西子潔能：參股眾能光電10%，眾能光電為鈣鈦礦設(shè)備頭部標(biāo)的。

②材料企業(yè)。金晶科技：TCO導(dǎo)電玻璃（TCO玻璃占鈣鈦礦電池組件成本達(dá)30%左右，在晶硅電池組件中光伏玻璃僅占7%左右成本）。

原標(biāo)題： 鈣鈦礦電池，光伏領(lǐng)域的顛覆者？