今日视点：简报｜钙钛矿电池族谱、动向与机会

Z链刀锋研究组｜胡昌伟编辑｜LZ

2022年全球科学家密集发布“钙钛矿电池”理论成果，单片钙钛矿/TOPCon叠层器件效率达到27.6%，钙钛矿-硅叠层光伏电池达到31.3%，中国光伏产业20多家公司响应参与，这场新的技术革命正改变光伏生态。

(相关资料图)

异质结(HJT)【1】、TOPCon【2】是太阳能电池的第三阶段，钙钛矿-异质结、钙钛矿-TOPCon叠层电池【3】是第四阶段。

钙钛矿电池产业链短于晶硅电池产业链，据“协鑫纳米”披露，100兆瓦单一工厂从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需45分钟。晶硅则需要硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工，一片组件完工大概也要三天左右时间。【4】

钙钛矿单片组件成本仅为晶硅极限成本50%。在钙钛矿单片组件成本结构中，钙钛矿占比约5%，玻璃、靶材等占2/3，理论总成本约0.5-0.6 元。

一、钙钛矿电池设备供应链：

钙钛矿电池分为单结钙钛矿电池、多结钙钛矿电池、叠层电池。钙钛矿太阳能电池（PSCs）当前最高转换效率25.7%，理论转化效率可达31%【5】。单结PSCs指只有一个PN结的钙钛矿太阳电池，多结PSCs指有多个PN结的钙钛矿太阳电池，多结的PSCs光谱吸收效果更好、效率更高，但成本也更高。

供应链分为设备和应用。刀锋研究组对钙钛矿电池供应链进行了细致梳理，所得出的结论是当下重点仍处在设备层，而且从上游到下游广泛应用可能在3-5年时间。

第一个设备层是组件结构，中银证券研究团队认为在组件的正式平面、反式平面、介孔结构3类结构框中，反式平面结构更适合产业化。

1.原材料玻璃、靶材：

钙钛矿电池上游原材料中提供生产玻璃及封装材料，代表企业有亚玛顿【6】、AGC【7】，靶材企业有隆华科技【8】。

2.狭缝涂布机：

“狭缝涂布机”【9】是第一个重要设备。国内部分领先钙钛矿企业公开专利数据，主要是狭缝涂布和蒸镀PVD【10】，而协鑫光电【11】、纤纳光电【12】在刮涂、喷涂上也尝试布局，此外CVD、丝网印刷工艺属于少数选择方向。

当前狭缝涂布机以日韩设备为主，进口商主要有美国nTact、日本东丽工程、韩国三兴机械，国产设备商中主要是“德沪涂膜”【13】，这家尚未上市的公司2016年在上海成立，股东是持股80.94%的帝优精密、持股9.996%的青岛钙盈合伙企业及持股9.06%的DELTA EXIM FZC。

德沪涂膜开发的全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造的涂膜设备已经通过验收，技术位居全球头部。另一家提供涂布、刮涂一体机的众能光电，同样是一家未上市的公司。

由蒸镀、溅射镀、RPD构成PVD上下传输层贯穿全制程，PVD（Physical Vapor Deposition）为物理气相沉积技术，根据工艺制程的不同，主要分为真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀。

3.PVD设备：捷佳伟创、京山轻机、众能光电、湖南红太阳、合肥欣奕华

PVD在钙钛矿电池制备中属首选工艺。空穴传输层：PVD-溅射镀、PVD-RPD、涂布-刮刀涂布机；电子传输层：PVD-蒸镀、PVD-RPD、PVD-溅射镀、印刷-丝网印刷机；对电极层：PVD-蒸镀、PVD-溅射镀；TCO 玻璃：PVD-溅射镀、CVD。

在这个核心环节，国产PVD设备商是一个大板块。

捷佳伟创【14】已出货了―立式反应式等离子体镀膜设备”(RPD)，并在2022年7月再次中标量产型 RPD订单；京山轻机【15】控制的晟成光伏“团簇型多腔式蒸镀设备”已量产，众能光电已在2021年底钙钛矿PVD设备出货量已达30台套，湖南红太阳的首台钙钛矿电池用PVD及ALD镀膜设备中标龙头客户钙钛矿电池项目，合肥欣奕华有对真空蒸发法制备钙钛矿电池薄膜的研究。

4.激光设备：众能光电、大族激光、杰普特、迈为股份、帝尔激光

钙然矿电池生产后需要刻蚀和去除薄膜边缘清除，P1层采用纳秒级别的激光进行刻蚀，刻蚀FTO层，需保证激光刻蚀线宽、激光刻蚀线间距精确度，不伤及玻璃衬底；P2层采用皮秒或飞秒级别的激光刻蚀，刻蚀ITO或钙钛矿层，需保证激光刻蚀线宽、激光刻蚀线间距精确度，不伤及PI层的FTO；P3层采用皮秒或飞秒级别的激光刻蚀，刻蚀对电极层，需保证激光刻蚀干净、激光刻蚀线宽、激光刻蚀线间距精确度，不伤及P2层；P4层去除薄膜边缘区域，利用激光划线划分出无效区域后，对无效区域采用大功率、大光斑、低频红外激光进行清除。

在这个过程中，P1-P3用激光划刻，P4用激光清边。激光设备主要使用纳秒、皮秒、飞秒脉宽等波段绿光激光、红外光纤光源刻蚀划线。【16】

国产激光设备商仍然阵容强大，主要供应商有5家。

众能光电2021年已出货钙钛矿激光划线刻蚀设备50台套，大族激光【17】钙钛矿激光刻划设备2015年已实现量产销售，杰普特【18】与大正微纳科技共同研发出柔性钙钛矿激光膜切设备投入生产使用，传统光伏设备商迈为股份【19】2021年为客户定制的单结大面积钙钛矿电池激光设备已交付、钙钛矿设备处于研发阶段，帝尔激光【20】将交付用于TCO 层、钙钛矿层、电极层的钙钛矿电池激光设备。

在激光设备商方向，除众能光电未上市外，余下4家都是深沪上市公司。众能光电是一家2015年成立于杭州的光伏设备公司，有15个股东组成，8个自然人股东和7个机构股东，第一大股东杭州信客持股23.79%，次之是持股22.55%的自然人何小英。

据刀锋研究组所获得百度公开资料表明，众能光电核心团队来源于清华大学和华中科技大学，方向包括钙钛矿太阳能电池、石墨烯导电薄膜，开发了一系列钙钛矿光电器件装备，包括：喷雾热解镀膜机、玻璃切割机、高精度涂布机、激光刻蚀机、真空蒸镀机、磁控溅射机、PECVD和SALD，国内外合计拥有近30家客户，包括中国华能集团，目前已经完成A轮融资。

5.封装设备：

封装设备决定钙钛矿电池稳定性和寿命，主要有二代封装技术。一代通过蒸发金属喷射器和焊接金属带，将电流从电池传导到外部，并将金属带的边缘密封，器件位于封闭空腔中心。二代利用透明ITO电极将钙钛矿与金属电极分离，确保电极与钙钛矿组件之间有间隙。

钙钛矿电池封装涉及PVD、CVD、层压机设备。供应商是“弗斯迈”与钙钛矿电池组件龙头工厂达成合作，主要经营覆膜设备、贴胶带机。

弗斯迈是一家注册于江苏常州的智能制造公司，公司官网显示，其中之一产品是光伏组件全自动生产线、钙钛矿电池组件产线自动化解决方案。在2021年“第三届全球钙钛矿与叠层电池产业化论坛” 上，弗斯迈申报的精确裁切覆膜设备、贴胶带设备、钙钛矿电池组件自动化产线整体解决方案，获得2021年度钙钛矿光伏设备优秀供应商奖。

二、钙钛矿电池下游及产业动向：

2022年4月，极电光能【21】在300cm2 的大尺寸钙钛矿光伏组件上，创造了该尺寸面积下18.2%光电转换效率的新世界纪录。

2022年7月，微纳科技【22】成为全球首家量产40*60cm柔性钙钛矿组件厂商，承诺效率达到21%；同时，纤纳光电实现出货5000片1245× 635× 6.4mm钙钛矿组件供分布式钙钛矿电站使用，证实大面积钙钛矿组件问题逐渐得到改善。

中游钙钛矿光伏组件环节，目前国内外有十几家公司在布局钙钛矿光伏的产业化。海外公司主要包括英国的Oxford PV、波兰的Saule Technologies，国内主要包括纤纳光电、万度光能、极电光能，以及光伏巨头协鑫光电、隆基绿能【23】、宁德时代【24】。

协鑫光电、纤纳光电和极电光能已接近或开启商业化探路阶段。

协鑫光电是最早聚焦于钙钛矿的团队，腾讯创投和宁德时代参股，实现45*65cm尺寸17%的实验室效率，拥有43项授权和审查中的发明专利及35项实用新型专利，100MW量产线 2022年投产。

纤纳光电与协鑫光电有着类似的发展路径，产业化进度最快，在2022年7月实现alpha组件量产并出货给地面光伏电站使用，实现了全球首款钙钛矿组件商业化应用，开启商业化探路。极电光能背靠长城控股集团，预计2022年完成150MW试制线，进度追平协鑫光电。

下游主要应用于电动汽车移动发电电源、BIPV，代表公司森特股份【25】、杭萧钢构【26】。根据浙商证券的测试，钙钛矿太阳能电池应用于电动汽车移动发电电源到2030年的全球市场空间约299亿元，而应用于BIPV【27】所带来的市场增量将达千亿级别。

三、钙钛矿电池最佳公司组合：

刀锋研究小组认为平台型设备商及细分环节专业设备商最佳组合公司是捷佳伟创、西子洁能【28】、京山轻机、杰普特、帝尔激光、迈为股份。

西子洁能原为杭锅股份，主营产品余热锅炉+清洁环保能源装备，拥有规模最大、品种最全余热锅炉产品组合，2021年新增订单90亿元，同比+44.7%，其中近40%为余热锅炉新增订单。另外子公司浙江国新投资并持有刮涂/涂布一体机、磁控溅射、热蒸发镀、ALD和激光刻蚀机头部公司的杭州众能光电10%股份。

捷佳伟创是光伏电池片工艺设备和自动化设备供应商，是PERC及TOPCon工艺设备龙头，公司提供PERC【29】、TOPCon、HJT、XBC【20】、钙钛矿等多技术平台设备解决方案，具备PERC、TOPCon、HJT整线设备交付能力，在PERC核心工艺设备市场占有率均超50%，在TOPCon路线开发出独家PE-Poly ―三合一”设备。在HJT路线上中试线已出片，贯通4道工序，创新产品管式 PECVD 已进入工艺匹配和量产化定型阶段。此外，子公司创微微电子自主开发6吋、8吋、12吋湿法刻蚀清洗设备。

京山轻机业务聚焦在光伏组件+电池装备、瓦楞包装装备。布局有TOPCon二合一镀膜设备、HJT清洗设备、钙钛矿蒸镀设备，具备深厚光伏装备基因。子公司晟成光伏由组件环节向上延伸至电池片，涵盖 HJT、TOPCon、钙钛矿多种技术路线。

杰普特主营激光器及激光装备，包括AR/VR、锂电、钙钛矿光伏，其中公司与大正微纳共同研发有柔性钙钛矿激光膜切设备，具备产线配套经验。

帝尔激光是PERC激光设备龙头，与隆基深度合作，可应用于钙钛矿光伏电池，已交付 TOPCon和IBC工艺的激光转印设备量产整线样机，此外还覆盖HJT工艺的激光转印，所开发的LIA激光修复设备获得欧洲HJT客户量产型订单，TOPCon领域拥有激光硼掺杂、激光开膜、特殊浆料开槽技术储备。

迈为股份主营光伏HJT整线设备和丝印设备，为客户定制的单结钙钛矿电池激光设备已交付使用，同时在研钙钛矿设备。

大族激光主营PCB、光伏、LED封装领域激光设备，为全球激光设备市占率前三，自主研发的钙钛矿激光刻划设备已实现量产销售，大尺寸整线激光刻划设备已在钙钛矿头部企业交付，为“钙钛矿光伏技术创新联盟”创始单位之一。

参考与注解：

【1】HJT：相对于传统硅太阳电池同质结的结构，异质结电池的结两边采用不同的半导体材料，通常指晶体硅基体与非晶硅薄膜的组合。这种电池具备优异的表面钝化，电池具有较高的开路电压

【2】TOPCON：指在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构

【3】叠层电池：将禁带宽度不同的亚电池组成叠层太阳电池的技术，按亚电池数目可分为双结和多结电池，其可有效增加太阳电池对入射光的能量吸收，从而提高转换效率

【4】《协鑫纳米范斌：5年后，钙钛矿崛起》，来源：能镜

【5】《钙钛矿：下一代光伏新势力，渐成崛起之势》，来源：招商证券，作者：邱世梁

【6】亚玛顿：深圳证券交易所主板上市公司，代码：002623