鈣鈦礦電池制備及設(shè)備市場空間幾何

鈣鈦礦太陽能電池：鈣鈦礦太陽能電池，采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機無機雜化的金屬鹵化物作為吸光層。鈣鈦礦指代一大類具有與此類礦物相同晶體結(jié)構(gòu)的化合物，把結(jié)構(gòu)與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)。其化學(xué)成分簡寫為AMX3，其中A通常代表有機分子，M代表金屬（如鉛或錫），X代表鹵素（如碘或氯）。截止2022年8月公開發(fā)表的單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池世界最高光電轉(zhuǎn)換效率已達到25.6％，鈣鈦礦與晶硅疊層電池的效率已經(jīng)超過30%。

增效：在理論極限上，晶硅太陽能電池、PERC單晶硅電池、HJT電池、TOPCon電池的極限轉(zhuǎn)換效率為29.40%、24.50%、27.50%、28.70%。單結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達31%，多結(jié)電池理論效率達45%。

降本：1）制備成本方面，硅料價格的持續(xù)上漲使得下游電池和組件廠商利潤承壓均出現(xiàn)一定程度的下滑。而PSCs制作過程無需硅料，制作金屬鹵化物鈣鈦礦所需原材料儲量豐富，價格低廉，且前驅(qū)液的配制不涉及任何復(fù)雜工藝。2）設(shè)備投資額方面，鈣鈦礦實現(xiàn)1GW產(chǎn)能需要的投資金額約為5億元左右，是晶硅的1/2左右，比起投資更高的第二代GaAs薄膜太陽能電池，成本更是只有1/10。

鈣鈦礦電池：設(shè)備市場空間幾何？

協(xié)鑫光電、纖納光電、極電光能、無限光能、仁爍光能、萬度光能、大正微納、眾能光電、合特光電、金昌鑫磊鑫半導(dǎo)體、寧德時代等均在布局鈣鈦礦相關(guān)產(chǎn)能。我們統(tǒng)計測算得到，22/26年鈣鈦礦組件產(chǎn)能預(yù)計分別為0.87GW/24GW，2023年有望形成＞1GW鈣鈦礦組件產(chǎn)能。

2026年鈣鈦礦電池組件產(chǎn)能約24GW，其中BIPV用鈣鈦礦電池約15GW，對應(yīng)市場規(guī)模409億。

建議關(guān)注：鈣鈦礦設(shè)備：捷佳偉創(chuàng)、京山輕機、帝爾激光、杰普特等。風(fēng)險提示：光伏裝機不及預(yù)期；電池片技術(shù)路徑變化風(fēng)險；鈣鈦礦電池量產(chǎn)速度低于預(yù)期等。

正文

1.鈣鈦礦電池制備：PVD設(shè)備→涂布設(shè)備→激光設(shè)備→封裝設(shè)備1.1 鈣鈦礦電池制備從協(xié)鑫光電公布的工藝流程圖上看，整個工藝需要9步，主要設(shè)備包括PVD設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備。其中，涂布設(shè)備難度更大。因為鈣鈦礦是把鹵化物溶液涂在玻璃或者是硅片上，溶液結(jié)晶，形成光伏的吸光材料；目前沒有任何的生產(chǎn)活動，需要這樣的結(jié)晶工藝。PVD設(shè)備不僅應(yīng)用在鈣鈦礦電池，晶硅電池的生產(chǎn)也需要，其他的行業(yè)生產(chǎn)也有可能會用到PVD技術(shù)。激光設(shè)備需求更為明確。

1.2.1鈣鈦礦電池制備：鍍膜設(shè)備鍍膜設(shè)備：用于制備陽極緩沖層、陰極緩沖層、背電極。國內(nèi)鈣鈦礦電池鍍膜設(shè)備商如下：

1.2.2鈣鈦礦電池制備：涂布設(shè)備涂布設(shè)備：主要用于制作鈣鈦礦吸光層。其中狹縫涂布作為一種精密的涂布技術(shù)，其工作原理是涂布液在一定壓力一定流量下沿著涂布模具的縫隙擠壓噴出而轉(zhuǎn)移到基材上。相比其它涂布方式，具有很多優(yōu)點，如涂布速度快、精度高、濕厚均勻等；由于涂布系統(tǒng)封閉，在涂布過程中能防止污染物進入，漿料利用率高、能夠保持漿料性質(zhì)穩(wěn)定，可同時進行多層涂布。國內(nèi)鈣鈦礦電池涂布設(shè)備商主要如下：

1.2.3鈣鈦礦電池制備：激光設(shè)備激光設(shè)備：激光刻蝕機在鈣鈦礦太陽能電池中的作用是對P1、P2、P3進行激光劃線，阻斷導(dǎo)通，從而形成單獨的模塊，其中一般理解為P1為FTO導(dǎo)電玻璃，P2為ITO或鈣鈦礦層，P3為鍍金材料或鍍銀材料，也有一些項目組采用碳粉材料。國內(nèi)鈣鈦礦電池激光設(shè)備商主要如下：

1.2.4鈣鈦礦電池制備：封裝設(shè)備封裝設(shè)備：封裝層壓成光伏組件的關(guān)鍵設(shè)備。目前，常見的鈣鈦礦太陽能的電池封裝技術(shù)有兩種：第一種封裝技術(shù)是使用蒸發(fā)金屬噴射器和焊接金屬帶將電流從電池傳導(dǎo)到外部，并將金屬帶的邊緣密封，器件位于封閉空腔中心。第二種封裝技術(shù)是利用透明的ITO電極將鈣鈦礦與金屬電極分離，確保電極與PSCs之間有一定的橫向間隙，封裝的一邊直接是ITO電極，進而可以更好的密封整個器件。這兩種都是“封邊”式封裝技術(shù)。 國內(nèi)鈣鈦礦電池封裝設(shè)備商主要如下：

2.市場空間測算：2026年鈣鈦礦電池組件產(chǎn)能約24GW，其中BIPV用鈣鈦礦電池約15GW，對應(yīng)市場規(guī)模409億2.1鈣鈦礦電池應(yīng)用：2026年BIPV用鈣鈦礦電池市場空間約265.25億

假設(shè)22年-26年建筑業(yè)房屋竣工面積增速為2%/3%/1%/1%/1%，

根據(jù)2021年全國建筑業(yè)企業(yè)房屋竣工面積構(gòu)成占比計算不同類型建筑的房屋竣工面積；假設(shè)住宅房屋、廠房及建筑物、公共機構(gòu)建筑的容積率分別為2/0.7/1，幕墻立面面積為竣工面積的17.92%，據(jù)此計算各種建筑類型的光伏可安裝面積；

假設(shè)22年-26年各建筑類型光伏覆蓋率逐年提升，并假定每平方瓦數(shù)為200w/平方米；假設(shè)每瓦單價以每年7%的速率下降；

我們預(yù)計22年-26年鈣鈦礦電池在BIPV領(lǐng)域的市場規(guī)模為12/30/108/178/409億。

2.2鈣鈦礦電池市場規(guī)模：自下而上梳理根據(jù)各家已公開鈣鈦礦產(chǎn)能情況，統(tǒng)計下表：

根據(jù)各家已公開鈣鈦礦產(chǎn)能規(guī)劃情況，預(yù)測如下： 2022年鈣鈦礦組件產(chǎn)能約為0.87GW，2023年鈣鈦礦組件產(chǎn)能有望＞1GW，我們測算2026年鈣鈦礦組件產(chǎn)能預(yù)計24GW。假設(shè)22/26年鈣鈦礦設(shè)備單GW投資額分別為15/7億，對應(yīng)市場規(guī)模為13/168億。

3. 投資建議目前，國內(nèi)鈣鈦礦電池廠商包括專攻鈣鈦礦領(lǐng)域的極電光能、合特光電、無限光能等，傳統(tǒng)電池片廠商布局鈣鈦礦領(lǐng)域的有東方日升、泰州錦能，跨界布局的有寧德時代等。

鈣鈦礦設(shè)備呈現(xiàn)持續(xù)出貨的態(tài)勢，包括捷佳偉創(chuàng)、京山輕機控股的晟成光伏、帝爾激光、邁為股份等，技術(shù)迭代帶來了設(shè)備公司的發(fā)展機遇，多家布局鈣鈦礦較早的主流設(shè)備廠商今年以來陸續(xù)發(fā)運設(shè)備，應(yīng)用于鈣鈦礦電池產(chǎn)線，產(chǎn)業(yè)端布局初現(xiàn)，行業(yè)熱度再次被點燃。 2020年愛旭股份注冊一種大面積鈣鈦礦太陽能電池及制備方法專利； 晟成光伏的團簇型多腔式蒸鍍設(shè)備，具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)，設(shè)備整體配置上料腔、傳輸腔及工藝腔，傳輸腔內(nèi)配置有自主開發(fā)的真空機械手臂，用于實現(xiàn)各腔室間的基材傳輸，工藝腔可蒸鍍多樣性的鈣鈦礦材料。目前PVD鍍膜設(shè)備占鈣鈦礦整線的價值比例大概在50%左右。目前主要開發(fā)的設(shè)備還有真空干燥設(shè)備和前段的清洗設(shè)備。

鈣鈦礦電池所需的材料包括封裝材料和電極材料，其中TCO玻璃是最核心的材料，從成本構(gòu)成來看，玻璃及其他封裝材料占比32%；電極材料（靶材）占比約37%。TCO玻璃即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，通過在平板玻璃表面鍍上一層透明的導(dǎo)電氧化薄膜，使得玻璃具有透光和導(dǎo)電的作用，從而能夠有效地收集光生載流子，而不能引入不必要的串聯(lián)電阻，其膜材料主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。

風(fēng)險提示1）光伏裝機不及預(yù)期：鈣鈦礦電池主要用于光伏電站建設(shè)，若未來光伏裝機量下滑，則會對鈣鈦礦電池需求造成不利影響。 2）電池片技術(shù)路徑變化風(fēng)險：HJT、TOPCon、IBC等電池路線仍未確定，鈣鈦礦仍處于實驗室效率突破階段，未達量產(chǎn)條件。 3）鈣鈦礦電池量產(chǎn)速度低于預(yù)期：鈣鈦礦電池目前仍處于商業(yè)化的初步階段，目前電池仍然存在穩(wěn)定性的問題，后續(xù)仍需技術(shù)方面進一步優(yōu)化，因此量產(chǎn)速度有可能低于預(yù)期。

審核編輯：郭婷