光伏赛道 / 钙钛矿 · 2023年2月3日 0

钙钛矿电池再获里程碑式进展!2023或成产业化关键元年,激光设备有望率先收益(附股) 钙钛矿概念股,光伏概念股

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前言:如同两年前横空出世的异质结电池一样,今年将会是钙钛矿电池爆发的一年,而从过去几年的趋势来看,新能源始终是大的投资机会,或许赛道不再具有普遍优势,但不可否认的是新技术依然是这个赛道最确定的机会,所以本篇来说说钙钛矿的相关机会。

特别说明:
有看官对我各种系列觉得好奇,想问问我是如何分类的。这里统一回复下:

对于任何的题材实际都要经历四个阶段,分别是:萌芽、成长、爆发和衰退。我不同的系列实际对应的就是不同的阶段。

萌芽阶段:依赖于专业深度和人脉广度,像21年6月和大家全网首次分享「元宇宙」题材就是如此,限于规则关系,这部分内容我分享的很少,如果时机成熟,可以多分享一下。

成长阶段:依赖于资金厚度和政策力度,像连续2年的年度总结中我都谈到的储能就是如此。这是我分享的主要内容,也就是「前瞻系列」的由来。

爆发阶段:依赖于市场氛围和专业深度,像去年初和今年末爆发的数字经济概念就是如此,爆发阶段的确是大家已经熟悉的赛道,但赛道能不能挖掘出新意,决定了你的收获,像去年数字经济,我率先分享了温控赛道,这就是「风口系列」的由来

衰退阶段:潮起就有潮落,这阶段或许还比较火,但问题就明显了,国内的投研圈也是报喜不报忧的多,有的也会被掩埋,我会尽我所能给大家做「吹哨人」。

本篇目录
1.事件背景
2.钙钛矿赛道如何选择标的?
3.认识钙钛矿电池
4.行业现状
5.产业链
6.激光设备
7.相关上市公司
8.独家核心提示

一,事件背景
德国柏林亥姆霍兹中心(HZB)领导的科学家为钙钛矿材料开发了一种添加剂,该添加剂可以起到“缓冲”的作用,保护脆弱的钙钛矿晶体免受温度变化带来的压力。市场人士指出,目前为止的研究表明,通过元素工程设计晶体结构稳定的钙钛矿材料,并结合界面工程实现太阳能(000591)电池结构设计的优化,杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性问题是有望完全解决的。预计2026年产能有望达到37GW,5年增幅约41倍。

二,钙钛矿赛道如何选择标的?
其实并不难,按图索骥,当年异质结电池炒作的时候就是炒和传统P型电池不一样的地方,钙钛矿也是一样的。

根据中金公司的整理,吸光材料由晶硅变为钙钛矿,会省去晶硅产业链上游硅料、硅片、以及中游电池到组件的串焊环节,投资机会集中于保留下来的电池制备、组件封装两大环节。这两大环节当前相关生产制造公司以非上市公司为主,而相关生产设备和制造辅材则有上市公司活跃其中。设备层面的话,钙钛矿层为主要核心工序,激光设备为主要确定工序。接下来我详细说

三,认识钙钛矿电池
1.定义
钙钛矿电池是使用具有钙钛复合氧化物晶体结构的化合物作为吸光半导体材料的第三代光伏电池技术。

2.性能

光伏技术迭代以降本和增效为主线,而钙钛矿的效率和成本优势明显,钙钛矿电池是第三代薄膜电池的代表技术路线,理论转换效率上限高于晶硅电池,通过与HJT 等晶硅电池叠层后能够进一步提高效率,同时钙钛矿电池的设备成本和材料成本均较晶硅电池低超 50%。

钙钛矿电池的理论效率上限高于晶硅电池。钙钛矿电池的转换效率上限为31%,分别较PERC单晶电池/HJT 电池/TOPCon电池高6.5/3.5/2.3pct。通过与晶硅电池叠层,钙钛矿电池能够进一步提升效率上限,多结电池理论效率可达 45%。

钙钛矿是效率提升最为迅速的光伏电池技术。2009 年钙钛矿初次发明时转换效率仅为 3.8%,在经过 13 年的发展后钙钛矿电池转换效率已经达到 25.7%,二/四端子钙钛矿晶硅叠层电池分别实现了 29.8%/26.63%的转换效率,是转换效率提升速度最快的光伏电池技术。 

四,行业现状

1.钙钛矿电池的产业化效率有望快速提升。

纤纳光电 100WM 钙钛矿电池产线已投产,协鑫光电 100MW 钙钛矿组件已下线,极电光能 150MW钙钛矿电池产线已于 2022 年 12 月投产。国内钙钛矿光伏组件产业化仍处于较为初期的阶段,钙钛矿组件的产业化效率仅为 16%左右,随着大面积影响效率等问题逐渐得到解决,预计 2023 年钙钛矿组件的产业化效率将超过 18%并持续提升。

2.钙钛矿电池的设备投资和单位成本低于晶硅电池

相较于晶硅电池,钙钛矿组件具有综合成本优势。随着未来产能提升,钙钛矿组件成本有望进一步降低至 0.3-0.4 元/W,较目前 PERC 电池的 2 元/W 的组件成本有明显优势。

1)钙钛矿电池原材料来源丰富且廉价。
2)钙钛矿电池单位原材料用量少于晶硅电池。
3)钙钛矿材料纯度要求低于晶硅电池,能耗成本更低。
4)钙钛矿设备投资仅为晶硅电池的 50%。

3.钙钛矿产业化于 2022 年启动,国内产能接近 350MW。

近年来国内能源行业头部企业以及科研院校纷纷开始探索钙钛矿技术,推动钙钛矿的产业化进展。极电光能、协鑫光电等企业自 2021 年开始探索规模化商业量产生产钙钛矿组件,在 2022 年完成产线试验并开始投产。根据不完全统计,截至 2022 年 12 月国内共有近 350MW 大面积钙钛矿产线实现或接近量产。

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五,产业链

钙钛矿产线工艺主要包括镀膜、涂布/印刷、刻蚀和封装等环节。目前钙钛矿的生产技术路线尚未标准化,不同钙钛矿厂商往往会采用不同的工艺和技术路线,但大部分工艺路线都包括镀膜、涂布/印刷、刻蚀和封装这四个主要的工艺环节。钙钛矿产线主要包括 PVD、涂布、激光和封装四种设备。

PVD 设备是钙钛矿产线中价值量最高的设备类型,占比约 50%。虽然目前钙钛矿的技术路线尚未实现标准化,不同技术路线之间使用 PVD设备和涂布设备的数量和比例不同,但是总体来看,PVD/涂布/激光/封装设备的价值量占比分别约为 50%/20%/20%/10%。

六,激光设备

前面说过,激光划线和清边是钙钛矿制备过程中的必须工序。所以,单独对激光射笔的串联是钙钛矿降低电阻的主要应用方式,在形成钙钛矿电池的串联结构时需要对不同的功能层在不同的位置进行划线。功能层的划线可以通过掩膜版、化学蚀刻、机械或者激光划线完成。激光划线可以产生更细的划线区域,目前激光划线已逐渐取代其他划线方法成为主要的划线方法,同时激光设备还可以应用于钙钛矿的膜层清除工序环节。

1.技术工艺
1)激光划线 P1 工艺:通过激光设备分割底部的 TCO 衬底。
2)激光划线 P2 工艺:划开空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层。
3)激光划线 P3 工艺:去除部分功能层以分割相邻子电池的正极。

2.行业现状
1)激光设备在钙钛矿产线中的价值量占比约 20%。钙钛矿对激光刻蚀有更高的精度要求。以碲化镉和铜铟镓硒薄膜电池为例,对激光刻蚀的精度要求分别为 3-5 微米和 2 微米,但钙钛矿则需要 0.3-0.5 微米精度的激光设备,薄膜电池的激光刻蚀设备无法直接应用于钙钛矿电池生产,目前激光设备厂商正在与钙钛矿生产商合作开发激光设备。

2)钙钛矿光伏产线激光设备价值量约为 1 亿元/GW。目前百兆瓦级别钙钛矿光伏产线中激光设备价值量约为 1000 万元,钙钛矿产能提升将提高激光设备保持同一精度的难度,同时生产商的经验将随着激光设备出货量的提升而改善,我们预计在这两个因素的共同影响下 GW 级产线的激光设备价值量约为 1 亿元/GW。 

3.市场前景

激光设备作为标准配置,将伴随钙钛矿产能快速扩张同步放量。考虑到钙钛矿激光设备已趋于成熟,未来将随钙钛矿产线投资额下降,预计其将在钙钛矿设备投资额中保持 20%的占比。基于以上假设,国泰君安预计 2023-2025 年国内新增激光设备市场规模为 1.2/4.8/10 亿元。              

七,投资策略及相关上市公司

1.投资策略

钙钛矿激光设备尚处于成长期,能够率先推出产品的公司将取得先机。关注激光设备的降本需求,具有产业链优势的将快速抢占市场。具有以下特征的企业能够率先实现降本:

1)能够自产激光器等元器件,激光器是钙钛矿激光设备的核心部件,价值量占比 40%-60%,自产激光器有利于激光设备厂商降本。

2)毛利率较高,高精度激光设备行业整体技术要求较高,且大部分细分行业市场规模有限,设备厂商议价能力较强,行业整体毛利率较高。考虑到钙钛矿激光设备市场空间较大,在相对激烈的竞争环境中设备厂商将会通过适当降低毛利率以提升市占率,在这种情况下毛利率高的厂商的潜在降价幅度更大,有望取得价格优势。 

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