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《N型电池产业化超预期 机构扎堆调研光伏辅料和设备》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2022-06-27

  • 无限“风光”，引无数机构竞折腰。

    据记者统计，5月份以来，机构继续“逐光”而行，调研了17家光伏产业链上市公司。但与以往青睐龙头公司不同，机构开始往产业链细分的光伏辅料、设备等中小公司“扎堆”，恒星科技、美畅股份、高测股份等金刚线公司，海优新材、赛伍技术等胶膜背板公司被“踏破门槛”。

    记者采访多位业内人士获悉，在硅片扩产和薄片化、降本增效等需求下，金刚线等光伏辅料迎来新的市场需求，产业开启新一轮增长。N型电池产业化进程加速，薄片化需求超预期，给金刚线等光伏辅料带来增量想象空间。

    机构扎堆调研金刚线

    在机构调研的17家光伏产业链公司中，4家是金刚线公司，不仅占比明显较高，还几乎包含了这个领域的主要供应商。其中，高测股份获得387家机构调研，美畅股份获得254家机构调研，岱勒新材获得130家机构调研，恒星科技获得54家机构调研。

    “综合来看，下游产能扩张、硅片薄片化、金刚石缺货等三大因素导致金刚线供应偏紧。”对于市场青睐金刚线，《全球光伏》分析师曹松杰在接受记者采访时表示，自2019年起，光伏硅片电池厂商开启持续扩产，金刚线的需求端市场逐步恢复。硅料价格高企迫使全行业向硅片薄片化演进，金刚线变得更细也更容易断，消耗量增加进一步拉动金刚线市场需求。多方因素作用下，金刚线进入高景气周期。

    产业链多家上市公司订单充足。比如，恒星科技就在投资者关系平台披露，公司金刚线产品总产能规划为4600万公里/年，目前已具备年产2400万公里的产能。公司产品订单充足，产销平衡。公司预计金刚线未来市场空间广阔。

    细线化成为金刚线确定的发展方向。高测股份披露，公司已经实现40微米及38微米线型金刚线批量销售，36微米线型在积极推广，正积极开展35微米及以下线型的研发测试。恒星科技披露，公司的金刚线产品出货以38线（即38微米）、39线、40线为主，35线、36线已开发并在客户端试用，后期将根据市场试用情况陆续增加出货量。美畅股份披露，目前公司36微米、38微米金刚线的出货占比已经接近80%。

    “N型电池产业化进程加速，薄片化需求超预期，给金刚线带来增量想象空间。”一家金刚线生产商认为，需求增长让金刚线景气度提升，但相关公司在此时被关注的触发因素是N型电池，尤其是HJT产业化进程超预期，让投资者意识到金刚线还有更大的增量空间。记者了解到，HJT是最有利于薄片化的电池结构和工艺，由此催生出“更细、更耐磨”的金刚线新需求。

    旺盛需求下，扩产成为行业主旋律。除了恒星科技积极扩产，高测股份也表示，今年一季度公司金刚线“单机十二线”技改活动已全部完成，金刚线年产能预计2500万公里以上。美畅股份披露，到6月底，公司用于硅切片的电镀金刚石生产线将达到695条，7月份有效产能将达到900万公里。

    光伏辅料公司受关注

    与之前频频关注隆基绿能、通威股份等大企业不同，近期机构对光伏的关注点淡出电池组件，聚焦到了胶膜、光伏支架、背板、光伏电站用变压器等光伏辅料领域。业内人士认为，需求旺盛是光伏辅料受关注的主要因素。

    统计显示，5月份以来，机构调研的光伏辅料公司包括海优新材、中信博、赛伍技术、伊戈尔、科士达、亚玛顿等公司。其中，海优新材合计获得24家机构调研、赛伍技术获得51家机构调研。

    “我们预判今年双玻组件增长速度较快，透明EVA胶膜和EPE型POE胶膜的配比供货量相应会有较快增长。同时，随着TOPCON组件逐步进入产业化阶段，未来单层POE胶膜以及EPE型POE胶膜的需求量会相应增加。”对于机构的“兴趣浓厚”，海优新材的投资者活动记录似乎给出了答案。

    胶膜旺盛需求下，相关公司订单饱满、积极扩产。赛伍技术披露，4月、5月，下游客户需求保持增长。公司胶膜产能扩产在加速爬坡，预计二季度胶膜出货量环比增长稳定。公司胶膜现有产能月均2000万平方米以上，可转债募投项目完成后月产能将达到3000万平方米。在背板业务上，公司4月、5月满产满销，环比略有增长。

    双面发电之下，光伏跟踪支架成为刚需。曹松杰介绍，双面发电需要用到跟踪技术，在发电量增益和系统成本上找到最佳平衡，以降低度电成本。在海外，地面电站增长催热了跟踪器市场。全球领先的光伏跟踪器供应商Soltec披露，其单轴跟踪器业务部门Soltec Industrial在2021年第四季度实现营收2.232亿欧元，同比增长529%。

    国内光伏跟踪支架市场具有较大增长空间。中信博表示，与国外主要市场渗透率达到50%以上不同，国内光伏跟踪支架渗透率不到10%，预计2022年国内跟踪支架渗透量将有所上升，主要应用场景是西北风光大基地项目等；预计2022年国内有约3GW以上的跟踪系统市场规模。

    有机构预测，到2025年，全球跟踪支架市场将达到630亿元左右。其中，中国市场将达到106.6亿元。

    值得一提的是，上海证券报在年初发表的《光伏行业：技术革新看电池 投资机遇抓辅料》一文中提及，2022年光伏辅料的投资机遇相对更多，在装机量持续提升下，光伏胶膜、光伏背板、边框密封胶、低温银浆等光伏辅材都具有相当的成长性，相关公司值得关注。

    此外，晶盛机电、奥特维等光伏设备公司也受到机构关注。

  • 原文来源：http://www.nengyuanjie.net/article/58867.html
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    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2023-04-11
    • 1.钙钛矿电池效率、成本优势兼备 降本增效背景下，光伏电池持续迭代 降本增效驱动下，光伏电池基本经历了三个发展阶段： 第一阶段：晶硅电池，主要包括单晶硅电池和多晶硅电池两类，目前已实现商业化，但单晶硅电池生产成本高、制备工艺复 杂、能耗高且会造成环境污染。 第二阶段：薄膜电池，主要包括非硅基薄膜电池、多晶硅薄膜电池、铜铟镓硒和砷化镓薄膜电池等，比硅基电池更能容忍较 高的缺陷密度，在高温下能量转换效率衰减更小，弱光环境仍可以工作，但生产成本高、需要稀缺元素。 第三阶段：新型电池，主要包括染料敏化电池、钙钛矿电池和有机太阳电池等，具有能耗低、成本低、环境友好、原料丰富、 制备工艺简单等优势。 电池结构简洁，钙钛矿层是光电转换核心 反式结构是主流应用，正式结构可以低温制备。钙钛矿电池的基本结构可分为 正式结构（演化自染料敏化电池）、反式结构（演化自有机太阳电池），正式 结构最大优势在于电子传输层可以低温制备，反式结构制备工艺简单、成本较 低，目前反式结构是主流应用。根据阳极结构的不同，正式结构电池可分为平 面型和介孔型，两者基本结构几乎一致，自下而上分别为TCO玻璃、电子传输 层（ETL）、活性钙钛矿层、空穴传输层（HTL）和金属电极，差别在于，介 孔型比平面型多了一层厚度为几百纳米的半导体多孔层。 钙钛矿层是光电转换的核心。钙钛矿层吸收光子产生电子-空穴对，由于钙钛矿 材料的激子束缚能很小，在室温下就能分离为自由的载流子，并分别被传输层 材料传输出去、再被电极收集，形成电流做功，完成整个光电转换过程。 钙钛矿电池理论转换效率更高 晶硅电池转换效率提升空间有限。根据前瞻产业研究院数据，晶硅电池理论极限效率为29.43%，TOPCon电池理论极限效率为 27.5%，HJT电池理论极限效率为28.2%-28.7%；目前TOPCon量产效率已达24.6%，HJT平均量产效率已超24%，晶硅电池量产 效率提升空间有限，未来十年内或触及瓶颈。 钙钛矿电池转换效率快速提升、空间更大。用于光伏电池的钙钛矿材料，其A位通常是某种有机基团，B位是金属阳离子X位 是卤族阴离子，共同构成有机无机杂化钙钛矿，以CH3NH3PbI3为例，Pb和6个I组成一个[PbI6]八面体，8个[PbI6]八面体组成 网络架构，CH3NH3+位于网络最中间，起到平衡作用。受益于特殊物相结构，有机无机杂化材料不仅能使半径差别悬殊的离 子稳定共存，还赋予了诸多优异的电化学性能，包括窄禁带宽度、高吸收系数、高载流子迁移率和扩散长度等，这些特性使 得极薄的钙钛矿膜层可以充分利用太阳光谱。另外，钙钛矿材料对杂质的容忍度极高，避免了晶硅常见的LID、PID和LeTID 等光照/升温导致的效率衰减。钙钛矿电池转换效率提升快，且理论转换效率较高，单结可达31%，超过晶硅电池极限，2结叠 层可达40%左右，3结叠层可达50%左右。 2. 行业扩产加速，各环节优化空间大 近年产业化加速，2025年或将步入成熟阶段 从行业产线规模、项目进展来看，2022年是钙钛矿产业化元年，我们预计，2023年-2024年扩产加速，或将出现更多百MW级 产线投产、部分GW级产线招标，2025年将步入成熟商业化阶段。 材料方案尚未定型，优化空间较大 TCO玻璃：最下面是基材，目前刚性板以白玻为主，柔性板可以用软性塑胶板；基材上面是FTO（掺氟氧化锡）或ITO（氧化 铟锡）。 ITO：白玻上的附着效果更好，ITO导电玻璃做能量匹配时，空穴传输层需要用spiro，其他材料难以匹配；另外，铟的含量较 少，长远不合理。 FTO：难以制备均匀膜层，更佳的方案是直接向玻璃厂商购买FTO玻璃，玻璃厂商在熔炼过程中直接附着FTO膜，均匀度更好。 背电极：学术端，多采用金、银；产业端，多采用铜、合金或金属氧化物。 金：常见电极材料，价格昂贵，且蒸发沉积中仅少部分制备成电极，大量浪费。 银/铝：相比金电极，具备成本优势，但易与钙钛矿膜生产卤化物，影响电极导电性，降低电荷收集效率。 碳电极：满足导电性要求，能够极大程度削弱水、氧气、太阳光等对钙钛矿层的影响，进而提高电池稳定性；可利用丝网印刷 /喷墨打印制备，成本低、易于大面积制备。 设备方案是性能与成本的平衡 设备方案尚未定型，存在较大优化空间。目前钙钛矿成膜路线尚未标准化，存在多种选择方案。器件结构、材料组分、工艺 方案均会影响设备选择，小面积制备阶段，可行性是设备方案的重要决定因素，大面积量产阶段，设备方案将取决于性能与 成本的平衡。 以反式结构为例，成膜工序通常包括，溅射PVD镀TCO（ITO）→溅射PVD镀空穴传输层（氧化镍）→狭缝涂布钙钛矿层（多 种材料方案） → ALD/RPD镀电子传输层（氧化锡）→蒸镀铜电极，激光工序通常包括，P1（刻蚀，TCO层）→P2（刻蚀，缓 冲层/钙钛矿层）→ P3（刻蚀，缓冲层/钙钛矿层/电极）→ P4（清边）。 目前整线价值超1亿元/百MW，2025年有望减半。以协鑫光电100MW产线为例，主要设备包括溅射PVD（空穴传输层/TCO）、 RPD（电子传输层）、蒸镀（金属电极）、涂布（钙钛矿层）、激光、封装及其他设备，整线价值量约1.2亿元。目前钙钛矿 设备以定制为主，叠加涂布、蒸镀及镀膜设备国产化程度有限，投资成本较高，随着规模化与国产化的持续发展，2025年单 GW整线价值量有望降至5亿元。 狭缝涂布是主流方案，德沪涂膜市占率超70% 狭缝涂布是钙钛矿层的主流方案。产业端，狭缝涂布目前是钙钛矿层的主流方案，学术端，狭缝涂布也能制备空穴传输层。 产业化应用的原因：相比其他溶液法，1）狭缝涂布可通过控制系统调整狭缝宽度、移动速度和输液速度，膜层质量调控更 加精细；2）无接触式液膜制备技术，避免基底不平产生的刮擦；3）前驱液密封在储液罐中，沉积过程中前驱液浓度不变。 相比镀膜，狭缝涂布具有高效率、低成本、规模化等优势。 狭缝涂布行业集中度高，国产化有望加速。目前钙钛矿涂布设备主要供应商是美国nTact、日本东丽，刀头等核心部件国外 垄断。德沪涂膜是美国nTact代理商，截止2022年底国内钙钛矿狭缝涂布设备市占率达70%以上，2020年起成功供货全球首条 100MW钙钛矿量产试验线。德沪涂膜目前在常州建设钙钛矿产业化创新中心和设备制造基地，2023年有望投入运营，有望 实现设备自主化。另外，狭缝涂布广泛应用于锂电、LCD、集成电路等领域，涂布模头设计因场景而已，钙钛矿电池和LCD 的涂布要求较为接近，集成电路对涂布工艺的要求更为严格。随着钙钛矿电池逐步放量，LCD、锂电、半导体等涂布设备制 造商或将布局钙钛矿领域，钙钛矿狭缝涂布设备有望加速国产化。 激光方案相对确定，基本实现国产化 第二、三道激光刻蚀最难，体现在划线位置、能量控制及飞屑处理。钙钛矿电池制备过程中，除了钙钛矿层，第二道、第三 道激光刻蚀的技术难度最大，主要难点在于划线位置把控、激光能量控制以及飞屑处理。划线位置方面，激光位置及间隙要求 严格；能量控制方面，激光刻蚀深度要求严格，需要控制激光脉冲频率；飞屑问题方面，激光划线将会产生碎屑飞溅，需将碎 屑处理干净，并保证膜层平整度。 3.全钙钛矿是最终方案，TCO/靶材/设备是降本关键 产业化瓶颈：大面积制备 大面积制备是商业化前提，钙钛矿层是最大短板。光伏降本增效背景下，大尺寸电池已成为趋势，然而随着面积增大，钙钛 矿电池的转换效率下降较为明显。主要原因包括：1）各层薄膜的非均匀大面积沉积；2）P2划线边缘处的钙钛矿退化；3）电 池子单元连接中的死区；4）组件串联电阻增加、并联电阻减小。钙钛矿电池大面积制备面临诸多难题，其中最主要的是钙钛 矿薄膜制备。 各方案均存在局限性，后续优化空间较大。旋涂法常用于制备小面积钙钛矿，可通过调整旋涂仪的转速来控制膜层厚度，成 膜稳定且较为均匀，但在大面积制备中，旋涂法的材料利用率较低，难以结合卷对卷大面积制备工艺。目前，大面积钙钛矿薄 膜制备方法主要包括狭缝涂布法、刮涂法、喷涂法及喷墨打印法等，但均存在局限性，标准化方案尚未确定，材料、设备等环 节需要同步优化。 产业化瓶颈：稳定性 稳定性是最大瓶颈，短期难以突破。根据《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》（潘莹，2022年）目前钙钛矿电池持 续光照时间最长约10000h，若按平均日照时长4h计算，理论寿命仅6.8年，相比晶硅电池25年的理论寿命，差距较大。稳定性 是钙钛矿电池的最大瓶颈，目前尚无良好解决方案。 方向：叠层电池助力进一步增效 两端器件已成为主流。通过将宽带隙电池和窄带隙电池串联，能够充分利用全光谱范围内的光子，减少能量损失，是突破单 节电池效率极限的重要方法。钙钛矿叠层电池主要分为两端器件和四端器件，其中两端器件仅需要一个透明电极，有利于减 少寄生吸收，同时封装成本更低，已成为主流叠层路线。 四端器件：独立制备两个子电池，然后堆叠，相互之间只有光学耦合作用；优点是子电池独立制备，可分别采用最优工艺； 不足是对电极要求较高，四个电极得有三个是透明电极。 两端器件：在底电池上直接生长钙钛矿电池，中间通过复合层或隧道结实现串联；优点是仅需一个宽光谱透明电极，且封装 成本更低；不足是传统绒面结构的晶硅底电池提升了顶电池的制备难度，引入蒸镀设备、投资成本提升。 方向：TCO、靶材、设备是降本关键 TCO、靶材及折旧构成主要成本。TCO玻璃及封装材料成本占比约34%；其次是靶材（传输层/金属电极）成本占比约31%； 钙钛矿材料用量较少，成本占比仅3.1%；折旧成本占比约16%；能耗成本占比约13%。 工艺优化与组分选择是靶材降本的主要方式。靶材是传输层和金属电极的基础材料，通过制备工艺的选择与优化，提升靶材 利用率，能够降低材料成本，也能通过材料选择实现降本，目前空穴传输层、电子传输层、金属电极的低成本材料分别是无 机半导体、ZnO、铜或合金。 规模化、国产化及方案优化是设备降本的主要方式。一方面，随着钙钛矿电池加速放量，规模化及国产化是设备降价的关键 动力，其中蒸镀和涂布设备降价空间较大。另一方面，钙钛矿电池制备方案尚未标准化，随着大面积、稳定性等问题逐步解 决，投资成本有望成为设备方案的重要决定因素，其中钙钛矿层、空穴传输层和顶电极降本空间较大。 4.电池、设备、材料环节投资分析 电池：关注商业化、低成本趋势 纤纳光电：成立于2015年，总部位于杭州，是全球首家实现钙钛矿组件量产的公司，全球首条百MW级钙钛矿产线于2022 年初建成，5月发布全球首款钙钛矿商用组件α，7月首批α组价正式出货，目前公司正在规划GW级产线。公司已完成D轮融 资，本轮融资由招银国际和杭开集团领投，资金将主要用于钙钛矿前沿技术的开发和GW级产线扩建，加快布局钙钛矿商 业化第二阶段。公司α组件具有经济性、稳定耐用和光电性能优异三大优势，2023年1月顺利通过IEC61215、IEC61730稳定 性全体系认证，纤纳光电成为全球首个、且目前唯一完整通过这两项稳定性全体系测试的钙钛矿机构。
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  • 《钙钛矿光伏电池产业化提速 多家A股公司已深度布局》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-03-11
    • 我国钙钛矿光伏电池科研领域传来喜讯。近日，华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队在《科学》（Science）发表了最新研究成果，据悉，该研究发现了钙钛矿光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应，提出石墨烯-聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法。业界普遍认为，该研究成果将为钙钛矿太阳能电池的产业化应用提供全新解决方案。 发展前景广阔 相较于晶硅电池，钙钛矿光伏电池具有转化效率高、成本低、轻量化等优势，是极具应用前景的新型光伏技术，但器件的不稳定性是限制其产业化的首要挑战。为提升钙钛矿材料稳定性，业内此前尝试过设计控制材料表面分子结构等多种方法，但仍难满足实际应用需求。 据了解，华东理工大学科研团队制备的太阳能电池在模拟日常使用的强光高温环境下，持续工作3670小时（约153天）后，仍能保持97%的发电效率。 在业内人士看来，钙钛矿电池被业内视作下一代光伏技术，此次技术突破显著提升了其在光照、高温等条件下的稳定性，为大规模商业化应用奠定了基础。 在今年全国两会期间，也有多位代表委员特别关注钙钛矿产业。 “我们正站在光伏产业第三次技术革命的起点。”全国人大代表、金晶（集团）有限公司（以下简称“金晶集团”）董事长王刚在接受《证券日报》记者采访时表示，钙钛矿电池的柔性化、弱光发电特性使其可广泛应用于建筑一体化（BIPV）、分布式光伏等领域，将钙钛矿光伏产业链纳入国家和省级“十五五”规划，是巩固我国在全球绿色能源产业主导权的关键举措。 全国人大代表、天合光能股份有限公司（以下简称“天合光能”）董事长高纪凡在接受采访时表示，未来五年，光伏行业将以TOPCon技术为主导，HJT和BC技术作为辅助。在此基础上，通过与钙钛矿电池的叠层技术，有望进一步提升光伏电池的效率、生命周期和竞争力。 稳定性有待提升 出于对钙钛矿光伏电池前景的看好，目前已有多家上市公司对钙钛矿光伏相关产业链进行了布局。 中国核能电力股份有限公司（以下简称“中国核电”）就在2023年投资成立了中核光电科技（上海）有限公司（以下简称“中核光电”），专注于钙钛矿太阳能电池技术的研发和制造业务。目前，公司大尺寸钙钛矿刚性、柔性产品技术指标位居行业领先水平，并已正式推出商业级产品。 京东方科技集团股份有限公司（以下简称“京东方”）于2023年11月份宣布启动钙钛矿光伏项目，并于2024年成立全资孙公司合肥京东方光能科技有限公司，致力于钙钛矿光伏技术的研发与产业化。 王刚告诉记者，TCO导电膜玻璃是钙钛矿电池的核心辅料，约占钙钛矿电池总成本的34%。金晶集团经过近二十年的研发投入，实现了从设备制造到产品设计、量产的全链条自主可控，攻克了大尺寸镀膜均匀性、高导电性高迁移率、高透光率与低电阻值难以兼得等技术瓶颈。 资料显示，2023年，金晶集团第三条TCO玻璃生产线投产，年产能突破4500万平方米，使我国钙钛矿核心材料国产化率提升至95%以上，并成功配套国内外钙钛矿光伏头部企业。 除此之外，包括宁德时代新能源科技股份有限公司、通威股份有限公司等在内的多家企业也已积极布局钙钛矿电池的研发和生产。 “从当前的研究进展来看，钙钛矿光伏电池有可能成为未来光伏产业的重要组成部分。然而，钙钛矿电池量产还面临稳定性、大面积制备、循环寿命、工艺一致性、成本等挑战，需要进一步加强研发和产业化。”北京奥优国际文化传媒有限公司董事长张玥在接受《证券日报》记者采访表示，建议业内加强基础研究，提高钙钛矿光伏电池的性能和稳定性，并推进工艺优化和规模化生产，降低成本。 在高纪凡看来，钙钛矿电池的稳定性问题仍是当前的关键挑战，天合光能正通过光伏科学与技术全国重点实验室与全球高校合作，推动新一代光伏技术的基础性研究、前沿性研究和专题研究。
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