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《2024钙钛矿电池行业发展潜力、制备现状、商业化难点及主要设备厂商梳理分析报告（45页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024钙钛矿电池行业发展潜力、制备现状、商业化难点及主要设备厂商梳理分析报告（45页）.pdf（45页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、2023 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 1 钙钛矿电池：第三代太阳能电池代表，多重优势助力快速发展钙钛矿电池：第三代太阳能电池代表，多重优势助力快速发展.6 1.1 钙钛矿电池概述.6 1.2 为什么选择钙钛矿电池？.8 1.3 叠层潜力巨大，晶硅叠层+钙钛矿叠层双向并行.13 2 钙钛矿电池制备：镀膜、涂布、激光、封装四大核心设备钙钛矿电池制备：镀膜、涂布、激光、封装四大核心设备.16 2.1 生产流程简单，所需设备仅有四类.16 2.2 电极层制备：PVD，CVD 技术.17 2.3 传输层制备：PVD 与 RPD 结合.18 2.4 钙钛矿层制备：湿法经济性显著，干法成膜效果2、好.20 2.5 激光环节：P0-P4共 5个小环节，对设备精度要求高.23 2.6 钙钛矿设备空间测算.24 3 钙钛矿电池商业化难点及解决方案梳理钙钛矿电池商业化难点及解决方案梳理.25 3.1 钙钛矿电池稳定性有待提高，目前寿命较短.25 3.2 大尺寸钙钛矿效率较低，制备难度大.28 3.3 钙钛矿降本之路漫长，哪些环节有望助力降本？.29 4 钙钛矿主要设备厂商梳理：百花齐放，各有所长钙钛矿主要设备厂商梳理：百花齐放，各有所长.33 4.1 镀膜设备.33 4.2 涂布设备.39 4.3 激光设备.41 图表目录图表目录 图 1：太阳能电池发展历程.6 图 2：钙钛矿结构及电荷传导图3、.7 图 3：钙钛矿三种常见结构.8 图 4：钙钛矿材料带隙可调.9 图 5：钙钛矿晶体结构.10 图 6：钙钛矿晶体平面结构.10 图 7：钙钛矿电池弱光性能对比.10 图 8：钙钛矿组件在较低效率拥有与晶硅组件相同发电量.11 图 9：各类电池转换效率发展历史（蓝色为晶硅电池，黄色为钙钛矿电池，橙色为钙钛矿叠层电池）.12 图 10：钙钛矿电池与晶硅电池对比.13 图 11：钙钛矿/晶硅叠层电池分光吸收原理.14 图 12：钙钛矿及晶硅电池发电原理.14 图 13：叠层电池带隙差能有效减少热损失.15 图 14：异质结叠层电池结构.15 图 15：TOPCon 叠层电池结构及效率.16 图4、 16：钙钛矿生产流程及所需设备.17 图 17：CVD 工艺流程.18 图 18：磁控溅射工艺图解.19 图 19：RPD 镀膜原理.20 图 20：RPD 工作环境.20 图 21：四种湿法工艺.21 图 22：狭缝涂布制备钙钛矿薄膜流程.21 图 23：蒸发镀膜工艺详解.22 图 24：钙钛矿层蒸镀法.22 图 25：双源蒸镀.22 图 26：激光工艺 P1-P4 图解.23 图 27：激光划线后死区图示.24 图 28：钙钛矿设备市场空间预测.25 图 29：钙钛矿材料在水环境下的分解路径.26 图 30：钙钛矿光照反应.26 图 31：钙钛矿电池稳定性解决方案.27 图 32：间隙封5、装.28 图 33：单层/多层封装.28 图 34：聚合物封装层制备条件.28 图 35：钙钛矿电池效率会因面积增大而显著下降.29 图 36：材料和生产规模将显著影响成本.30 图 37：钙钛矿组件成本拆分.30 图 38：材料价格不变的前提下，效率越高，单瓦价格越低.31 图 39：京山轻机营业收入及增长率.34 图 40：京山轻机归母净利润及增长率.34 图 41：捷佳伟创五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜设备成功交付.35 图 42：捷佳伟创营业收入及增长率.36 图 43：捷佳伟创归母净利润及增长率.36 图 44：微导纳米营业收入及增长率.37 图 45：微导纳米归母净利润及增长率.36、7 图 46：湖南红太阳 PVD 镀膜设备.37 图 47：奥来德营业收入及增长率.39 图 48：奥来德归母净利润及增长率.39 图 49：德沪涂膜钙钛矿产业规划.40 图 50：曼恩斯特狭缝涂布设备.41 图 51：曼恩斯特营业收入及增长率.41 图 52：曼恩斯特归母净利润及增长率.41 图 53：杰普特钙钛矿激光设备.42 图 54：杰普特营业收入及增长率.43 图 55：杰普特归母净利润及增长率.43 图 56：德龙激光营业收入及增长率.44 图 57：德龙激光归母净利润及增长率.44 图 58：大族激光营业收入及增长率.45 图 59：大族激光归母净利润及增长率.45 图 60：帝7、尔激光钙钛矿激光刻膜设备.45 图 61：帝尔激光营业收入及增长率.46 图 62：帝尔激光归母净利润及增长率.46 表 1：激光 P1-P4 环节具体作用.23 表 2：100MW 钙钛矿产线所需设备及价值.24 表 3：各类薄膜沉积法特点对比.29 表 4：钙钛矿核心材料及总成本测算.31 表 5：钙钛矿组件与 TOPCon 组件电站成本测算.32 表 6：钙钛矿镀膜设备主要厂商梳理.33 表 7：京山轻机钙钛矿整线产品.34 表 8：微导纳米钙钛矿产品.36 表 9：奥来德钙钛矿相关在研项目.38 表 10：钙钛矿涂布设备主要厂商梳理.39 表 11：钙钛矿激光设备主要厂商梳理.42 表8、 12：德龙激光用于光伏行业的产品.43 1 钙钛矿电池：第三代太阳能电池代表，多重优势助力快速发展钙钛矿电池：第三代太阳能电池代表，多重优势助力快速发展 1.1 钙钛矿电池概述钙钛矿电池概述 钙钛矿属于第三代太阳能电池。钙钛矿属于第三代太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。第三代太阳能电池主要指具有高转换效率的一些新概念电池,如染料敏化电池、量子点电池以及有机太阳能电池等，也称作新概念太阳能电池。从光伏电池发展历程来看，第一代是以硅材料为基本材料的太阳能电池，是过去及9、目前最成熟的主流商业电池，量产技术十分成熟；第二代是薄膜电池，以铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)电池为代表，但其制备过程复杂，难度较高，所需金属材料均为稀有金属，储量较少，商业价值较低，因此发展速度较慢。金属卤化物钙钛矿（MHPs）作为一种极具前景的光伏材料，在过去的几十年里受到了广泛的关注。“钙钛矿”一词源于俄罗斯著名矿物学家 LevPerovski（1792-1856），一般指与 CaTiO3 具有相同晶体结构的材料。许多无机金属氧化物如 BaTiO3、PbTiO3、SrTiO3、BiFeO3 等均被发现具有类似钙钛矿结构。基于上述，钙钛矿化合物通常被称为金属氧化物。传统意义上的钙10、钛矿材料由于不具备良好的半导体性能而无法应用于光伏电池。但金属卤化物钙钛矿不同于氧化物钙钛矿，它具有卤化物阴离子而非氧化物阴离子，显示了用于光伏所需的优异半导体性质。钙钛矿电池从特性上具备第一代晶硅电池稳定高效低成本的优点以及第二代无机物薄膜电池理论效率高且制备流程简单的优点，使用低成本原材料换取更高的理论效率，推动光伏行业提效降本、打开远期市场空间的下一代太阳能电池技术。图图 1：太阳能电池发展历程：太阳能电池发展历程 资料来源：东方富海，财信证券 钙钛矿太阳能电池与传统光伏电池拥有类似的层级结构。钙钛矿太阳能电池与传统光伏电池拥有类似的层级结构。主要由五层组成，包括透明导电基底、电子传输层11、（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）、金属电极。1）透明导电基底：主要作用为承载其他材料和收集光电子。透明导电基底一般采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）或者氟掺杂的氧化锡导电玻璃（FTO）制成，本质是高可见光透过率、低电阻率的透明电极。作为其他材料的载体，光线由此射入，将收集到的光电子传送至外电路。2）电子传输层（ETL）：主要负责传输电子并抑制电子回流。由致密 TiO2 和介孔 TiO2两层材料组成。其中，致密 TiO2 用于阻止导电基底与钙钛矿的直接接触，避免空穴向导电基底传输；介孔 TiO2 为钙钛矿生长提供框架与支撑，形成多孔 TiO2/钙钛矿混合层，用于传输电子。制备环节中，先12、将 ETL 材料涂布在基底上，随后进行高温处理，以形成良好的电子传输通道。3）钙钛矿吸光层：主要负责吸收太阳光并转化为电荷载流子。钙钛矿材料通常采用有机铅卤化物或者全无机铅卤化物等材料，典型代表为碘化铅甲胺（MAPbI3，MA=CH3NH3+）。这些材料能吸收太阳光，产生光电子，实现光电转换。4）空穴传输层（HTL）：主要负责提取和传输光生空穴并抑制空穴回流。常用的 HTL材料包括 Spiro-OMeTAD 等。制备环节中，先将 HTL 材料涂布在电子传输层（ETL）上，随后进行热处理或光处理，以形成良好的空穴传输通道，用于提取与传输光生空穴。5）金属电极：主要负责传输电荷并连接外电路。通过在13、空穴传输层外面蒸镀一层金、银或铝制成，作用是提高电极的导电性能，用于传输电荷并连接外电路。制备环节中，采用真空蒸发或溅射等方法将金属材料沉积在 HTL 上，形成透明、导电的电极膜。随后进行热处理或光处理，以优化电极性能并提高电池的光电转换效率。图图 2：钙钛矿结构及电荷传导图：钙钛矿结构及电荷传导图 资料来源：全球光伏，财信证券 单结钙钛矿电池根据电子传输层的形貌结构，可分为介孔结构和平面结构两种类型，单结钙钛矿电池根据电子传输层的形貌结构，可分为介孔结构和平面结构两种类型，其中平面结构又分为正反式两种。其中平面结构又分为正反式两种。从结构特点来看，介孔结构是最早诞生的钙钛矿电池结构，其主要特14、点在于采用二氧化钛作为介孔骨架，实现电子的转移运输，具有成膜均匀光滑、光电转换效果好等优点。介孔能够扩大 TCO 与钙钛矿的接触面积，有利于电荷提取，提高转换效率，但制造介孔需要 450以上的高温，且会由于紫外光引起的表面吸附氧的解吸附而导致电池不稳定，因此使用较少。根据电子传输层位置分类，平面钙钛矿太阳能电池结构又可以分为正式结构（n-i-p）和反式结构（p-i-n）两种类型，其中 n 代表电子传输层（ETL），i 代表钙钛矿吸光层，p代表空穴传输层（HTL）。正式平面结构与介孔结构较为类似，但不存在介孔电子传输层，制备工艺更为简单。但正式结构的空穴传输层在核心的钙钛矿层上面，所以在选材的温15、度耐受性和性能平衡上，尚存在较多难点，且迟滞效应比反式结构明显，当前多存在于实验室研究领域。反式结构比正式结构的工艺更简便价廉、低温成膜、更适合与传统光伏电池结合叠层器件等。同时因为反式（p-i-n）结构的空穴层选材，更有利于抑制迟滞效应。但效率低于正式结构 2%左右，以及电子传输层用材偏贵和热稳定性差。基于成本，稳定性等因素考虑，目前商业化主流的钙钛矿电池结构是反式结构。图图 3：钙钛矿三种常见结构：钙钛矿三种常见结构 资料来源：全球光伏，财信证券 1.2 为什么选择钙钛矿电池？为什么选择钙钛矿电池？钙钛矿晶体结构稳定，原材料廉价易得。钙钛矿晶体结构稳定，原材料廉价易得。广义的钙钛矿其实是指16、具有 ABX3型的化学组成的化合物，A 位通常是有机或无机阳离子，B 位是金属阳离子，X 位则是卤族阴离子，共同构成有机无机杂化钙钛矿，且 A，B，X 离子分别可选择一种或多种配方体系，A 离子一般可选择甲胺（CH3NH3+，即 MA+）、甲脒（NH2-HC=NH2+，即 FA+）和 Cs+等一价阳离子。B 可选择的有亚铅离子（Pb2+）、亚锡离子（Sn2+）和亚锗离子（Ge2+）等二价阳离子，X 可选择的有碘离子（I-），溴离子（Br-）和氯离子（Cl-）等卤素阴离子。ABX3钙钛矿结构中，其中 B与 X 形成正八面体对称结构,位于八面体的中心，A 分布在八面体组成的中心形成立方体，晶体结构17、稳定。且由于金属卤化物钙钛矿所需的碳、氮、氢、铅、碘是自然界常见元素，均非稀有金属等高价材料，所以钙钛矿电池原材料可以说是廉价易得。带隙可调整，适合用作叠层电池。带隙可调整，适合用作叠层电池。由于 ABX3是一种人工设计的材料，因此钙钛矿电池可以通过改变替换 ABX3 结构中的部分离子配方，从而调控钙钛矿材料的带隙，使其更接近单结太阳能电池的理想值（33%）。带隙调节直接影响钙钛矿太阳能电池的性能，如光电转换效率、开路电压、填充因子等，钙钛矿太阳能电池的带隙通常调节在 1.23eV之间。一般来说，对于较小的带隙材料（如 CH3NH3PbI3），可以通过引入杂质离子（如Cl-、Br-等）来调节带18、隙；对于较大的带隙材料（如 CsPbBr3），可以通过温度处理来实现带隙调节。通常情况下，带隙较小的钙钛矿太阳能电池（如 CH3NH3PbI3）具有较高的光电转换效率，但开路电压较低；带隙较大的太阳能电池（如 CsPbBr3）则具有较高的开路电压，但光电转换效率较低。同时，带隙可调也使得钙钛矿电池适合作为叠层电池的顶层，与底层电池吸收不同波段的光谱。图图 4：钙钛矿材料带隙可调：钙钛矿材料带隙可调 资料来源：索比光伏网，财信证券 光谱响应范围广，理论效率高于晶硅电池。光谱响应范围广，理论效率高于晶硅电池。叠层电池对太阳光光谱响应范围更宽，光能的吸收更高，因此具有更高的转换效率，双结和三结电池理19、论效率分别达到 46%和50%。最常用的纯碘的钙钛矿材料（MABPI3），带隙约为1.55eV，对应的吸收带边为800nm，可吸收整个可见光谱内的光子，且吸收系数高。而传统硅晶电池，由于硅的带隙为 1.12eV，因此单晶硅电池理论效率上限为 29.4%，远低于钙钛矿电池理论值。图图 5：钙钛矿晶体结构：钙钛矿晶体结构 图图 6：钙钛矿晶体平面结构：钙钛矿晶体平面结构 资料来源：高效稳定卤化物钙钛矿太阳能电池的进展与挑战（何坤等，2023），财信证券 资料来源：高效稳定钙钛矿及钙钛矿/硅叠层太阳能电池制备及性能研究（陶俊雷，2022），财信证券 弱光效应优秀，同环境下发电量多于晶硅电池。弱光效应20、优秀，同环境下发电量多于晶硅电池。冬季是一年中获得太阳辐射最少的季节，且雾霾天气较多，容易造成阳光遮挡，光伏电站长期处在辐照度显著低于标准光照的弱光环境中，组件的弱光发电性能对最终发电表现非常重要。根据极电光能发布的数据，经户外实证测试，在 200W/m、400W/m、600W/m 的太阳辐射度下，钙钛矿组件的发电量要显著高于晶体硅组件。随着辐照度的降低，钙钛矿组件的相对效率逐渐升高，当光照强度达到 600W/800W/的时候，钙钛矿组件的相对效率达到最高，为标准光照下的 111%。晶硅组件辐照度在 700-1000W/区间内，组件效率与标准光强下的效率相当，当辐照度低于 100W/时，其组件21、效率仅为标准条件下的 96%左右，而钙钛矿组件即使在辐照度低于 100W/时，组件效率仍然为标准条件下的 104%。从极电自建的户外电站最新的实证数据来看，钙钛矿组件阵列每天早晨比同地区晶硅组件阵列平均早启动约 25 分钟，晚上晚关断约 20 分钟，每天工作时长多出 45 分钟左右，这也直观地展示了钙钛矿组件优秀的弱光发电性能带来的实际增益。相较于冬季同相较于冬季同等条件下的晶硅组件，弱光发电增益能力可为钙钛矿组件带来约等条件下的晶硅组件，弱光发电增益能力可为钙钛矿组件带来约9.3%的额外发电。的额外发电。图图 7：钙钛矿电池弱光性能对比：钙钛矿电池弱光性能对比 资料来源：极电光能，财信证券 22、userid:93117,docid:161597,date:2024-05-11, 图图 8：钙钛矿组件在较低效率拥有与晶硅组件相同发电量：钙钛矿组件在较低效率拥有与晶硅组件相同发电量 资料来源：Temperature Coefficients of Perovskite Photovoltaics for Energy Yield Calculations（Taylor Mootet et al.,2021），财信证券 相较于其他类型光伏电池，钙钛矿太阳能电池发展迅速。相较于其他类型光伏电池，钙钛矿太阳能电池发展迅速。2009 年，日本科学家宫坂力（Tsutomu Miyasaka）首次选23、用有机-无机杂化的钙钛矿材料碘化铅甲胺（CH3NH3PbI3）和溴化铅甲胺（CH3NH3PbBr3）作为新型光敏化剂，取代染料敏化太阳能电池中的染料，制备出全球第一个具有光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件，并分别获得了3.8%和 3.1%的 PCE，开启了钙钛矿太阳能电池从无到有的一步。在短短十余年时间内，钙钛矿电池效率节节高攀，2022年已逼近硅晶电池效率，2023年钙钛矿电池实验室效率更上一层楼，单结钙钛矿效率达到 26.1%，组件量产效率达到 18%。长远来看，钙钛矿太阳能电池有望逐步赶超硅晶电池并超越其极限效率，在未来成为新一代太阳能电池的主力军。图图 9：各类电池转换效率发展历史（蓝24、色为晶硅电池，黄色为钙钛矿电池，橙色为钙钛矿叠层电池）：各类电池转换效率发展历史（蓝色为晶硅电池，黄色为钙钛矿电池，橙色为钙钛矿叠层电池）资料来源：NREL，财信证券 钙钛矿相较传统晶硅电池拥有成本和理论效率的优势，但在稳定性方面有欠缺。效率方面，根据 NREL 统计，截止 2024 年 1 月底，单结钙钛矿电池最高效率为 26.1%，单晶硅电池最高效率为 27.6%，但钙钛矿电池还有叠层电池等发展路径，在理论效率上明显优于晶硅电池。成本方面，钙钛矿电池理论单瓦成本也显著低于晶硅电池。稳定性方面，晶硅电池稳定性极佳，拥有 25 年以上寿命，大多能使用 30 年，而钙钛矿电池由于技术尚未成熟，目25、前光照工作稳定性达到 10000 小时的报道十分稀少，基于光热敏感材料的很多新型光伏技术都要求将持续光照老化实验做到 10000 小时，才有可能保证足够的户外使用寿命，所以钙钛矿稳定性是目前商业化最大难点。图图 10：钙钛矿电池与晶硅电池对比：钙钛矿电池与晶硅电池对比 资料来源：光远股份，NREL，财信证券 1.3 叠层潜力巨大，晶硅叠层叠层潜力巨大，晶硅叠层+钙钛矿叠层双向并行钙钛矿叠层双向并行 高理论效率且契合当下产能结构是叠层电池最大的优势。高理论效率且契合当下产能结构是叠层电池最大的优势。单结晶硅太阳电池的转换效率正在接近 29.4的肖克利奎伊瑟极限(ShockleyQueisser 26、limit)，提高单结晶硅太阳电池的转换效率在当下及未来将变得非常困难，结合当下晶硅电池产业化程度极为成熟的背景，叠层电池应运而生，原理是通过使用具有不同带隙的吸收材料来吸收不同能量的光子。钙钛矿太阳电池对光的吸收能力强，光谱吸收范围广，可以吸收全光谱可见光。钙钛矿太阳电池与晶硅太阳电池的串联叠层，将充分吸收太阳光，突破单结电池的效率极限。自 2015 年钙钛矿/晶硅叠层太阳电池首次被提出，其能量转换效率从初始的 13.7快速提升到目前的 33.9。钙钛矿/晶硅叠层电池的物理本质是一种半导体串联器件，能够满足光伏行业对太阳电池效率的不断追求和长久发展。图图 11：钙钛矿：钙钛矿/晶硅叠层电池分27、光吸收原理晶硅叠层电池分光吸收原理 资料来源：钙钛矿/晶硅异质结叠层太阳电池（沈文忠，高超，李正平著.2023.10），财信证券 图图 12：钙钛矿及晶硅电池发电原理：钙钛矿及晶硅电池发电原理 资料来源：德沪涂膜，财信证券 带隙不同的叠层电池能充分减少热损失，反式钙钛矿更适合叠层。带隙不同的叠层电池能充分减少热损失，反式钙钛矿更适合叠层。两端钙钛矿晶硅叠层电池的工作原理是利用宽带隙钙钛矿材料在顶部吸收部分可见光和短波光，透过顶电池的部分可见光和长波光被硅底电池材料吸收，减少短波光子的热损失，充分利用太阳光谱，提高光伏器件的转换效率。另外，n-i-p 型的正式钙钛矿电池在叠层电池中由于没有发现拥28、有高透过性的空穴传输材料，电流损失较大，效率提升困难。因此叠层电池一般使用 p-i-n 型的反式钙钛矿电池。图图 13：叠层电池带隙差能有效减少热损失：叠层电池带隙差能有效减少热损失 资料来源：两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究进展（韩晓静等，2022），财信证券 异质结叠层钙钛矿：异质结叠层钙钛矿：钙钛矿电池能吸收高能量的紫外和蓝绿可见光。而异质结电池可吸收钙钛矿材料无法吸收的红外光。异质结电池本身理论效率略高于 TOPCon，且低温制造、具有透明导电氧化物(TCO)层，可与钙钛矿叠层完美适配，改造难度小，同时 HJT本身为对称结构可以兼容正式和反式钙钛矿电池。因此钙钛矿/晶硅异质结叠层太阳电29、池是目前两结太阳电池领域中被产业界最为看好的。图图 14：异质结叠层电池结构：异质结叠层电池结构 资料来源：全球光伏，财信证券 TOPCon 叠层钙钛矿：叠层钙钛矿：TOPCon 正面的氮化硅与氧化铝不导电，且无 TCO 层，需要进行结构改造，加入中间复合叠层，工艺复杂程度较高。但 TOPCon 产业化成熟度高，技术成熟，产线投建及制造成本低，在性质上具备优秀的高温稳定性，能为顶层结构提供更多选择。从产业化角度来看，基于当下异质结投建及制造成本较高，TOPCon 相对异质结在叠层电池方面并无明显劣势，二者在未来数年有望同步发展。图图 15：TOPCon 叠层电池结构及效率叠层电池结构及效率 资30、料来源：全球光伏，财信证券 2 钙钛矿电池制备：镀膜、涂布、激光、封装四大核心设备钙钛矿电池制备：镀膜、涂布、激光、封装四大核心设备 2.1 生产流程简单，所需设备仅有四类生产流程简单，所需设备仅有四类 镀膜、涂布、激光、封装设备可覆盖钙钛矿全环节。镀膜、涂布、激光、封装设备可覆盖钙钛矿全环节。根据协鑫光电 100MW 产线，生产钙钛矿的具体流程分别为：输入 FTO 玻璃并用 PVD 设备镀阳极缓冲层激光 P1 划线钙钛矿涂布结晶PVD 第二道设备镀阴极缓冲层激光 P2 划线PVD 再镀背电极激光 P3 划线进行激光 P4 刻画封装。从制备流程上看，仅需镀膜、涂布、激光、封装设备四类设备即可覆31、盖钙钛矿所有环节。图图 16：钙钛矿生产流程及所需设备：钙钛矿生产流程及所需设备 资料来源：德沪涂膜，协鑫光电，财信证券 2.2 电极层制备：电极层制备：PVD，CVD 技术技术 TCO 镀膜玻璃一般作为钙钛矿电池的顶电极。镀膜玻璃一般作为钙钛矿电池的顶电极。TCO 镀膜导电玻璃主要应用于第二带光伏电池碲化镉薄膜电池及第三代光伏电池钙钛矿电池，由于非晶硅薄膜太阳能电池的半导体层几乎没有横向导电性能，必须使用TCO玻璃作为前电级来有效地收集电池电流，所以 TCO 是钙钛矿电池不可或缺的组成部分。钙钛矿单结电池基于透明玻璃板制作，底层需要用能透光的透明电极，因此可以直接使用透明导电氧化物（TCO）32、镀膜玻璃作为基板，即表面镀有 TCO 膜层的玻璃板。TCO 玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜的玻璃深加工品，实现对可见光的高透过率和高的导电率，其产业已经非常成熟，在国内外均有供应商。其主要材料一般采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）或者氟掺杂的氧化锡导电玻璃（FTO）。TCO 玻璃具体的导电材料不同，制作方法也有差异：1）ITO，为掺锡氧化铟薄膜（In2O3:Sn），产品技术成熟，透光性、导电性良好，缺点在于需要稀有金属铟，采用 PVD 方式制作 2）FTO，为掺氟的二氧化锡薄膜（SnO2：F），导电性稍差，但胜在材料价格低，多用于薄膜电池，可以采用 33、PVD 制作，但目前产业化主要采用 CVD 的方法 3）AZO，为掺铝氧化锌（ZnO：Al）,具备良好的透光性及导电性，且价格便宜，但当下量产难度较大，工艺流程尚存在一些问题，因此并未成为主流工艺，主要采用 PVD方法制作。我国我国 TCO 玻璃处于起步阶段，一般选用玻璃处于起步阶段，一般选用 FTO 作为膜层材料，因此一般使用作为膜层材料，因此一般使用 CVD方式制备。方式制备。在线化学气相沉积法（CVD）镀膜一般是在浮法产线锡槽冷端或退火窑前端安装镀膜设备，以连续生产的高温（400700）、洁净、快速拉引的玻璃带为载体，通过原料气体（前驱体）在高温玻璃表面发生化学反应合成镀膜膜层，再经过退34、火冷却形成质地坚硬的膜层。CVD 工作原理是以热能、等离子体放电等形式的能量使气态前驱体（TCO）在固体（玻璃）表面发生化学反应并沉积在固体表面形成薄膜。图图 17：CVD 工艺流程工艺流程 资料来源：在线Low-E&TCO镀膜玻璃工艺（孟庆瑞等，2022），财信证券 2.3 传输层制备：传输层制备：PVD 与与 RPD 结合结合 空穴传输层的产业化制作，空穴传输层的产业化制作，PVD较好。较好。由于产业化制作钙钛矿电池的稳定性要求高，采用 p-i-n 的反式结构是当下的常规选择，而空穴传输层采用稳定性较高的无机材料相对适合，如氧化镍 NiO 等，因此 PVD 较适合。以 NiOx 为代表的无35、机 P 型半导体是理想的空穴传输材料，使用溶液法涂覆 NiOx 薄膜时需高温退火，膜质量对合成条件较为敏感，因而不利于大批量的生产。而 PVD 磁控溅射可在空气环境中沉积 NiOx，氧气氛围中溅射的 Ni 原子与氧反应，在基底上形成 NiOx 薄膜，溅射的 NiOx 膜通常具有良好的结晶取向，因此可使用成本低廉，技术成熟的 PVD 工艺沉积无机空穴传输层。图图 18：磁控溅射工艺图解：磁控溅射工艺图解 资料来源：汇成真空招股书，财信证券 电子传输层的产业化制作，电子传输层的产业化制作，RPD 较好。较好。由于目前产业化的钙钛矿电池以 p-i-n 的反式结构为主，反式结构中电子传输层是在钙钛矿层36、上进行制作，因此需要防止镀膜环节时可能产生的对钙钛矿层的损伤。RPD 设备精度高，成膜质量好，能够有效防止对衬底的损伤。也有技术是先用 RPD 或 ALD 制备一个很薄的阻隔层，再用溅射 PVD 做传输层。有探索使用溶液涂布法的方式，但目前产业化条件尚不具备。有探索使用溶液涂布法的方式，但目前产业化条件尚不具备。然而涂布法在制备空穴传输层方面需要高温退火，成膜质量难以控制，在电子传输层则无法控制对钙钛矿层的损伤，有使用带有 C60 的复合材料成功的案例，但不具备普遍性。更重要的是，采用现有的大面积薄膜制备技术（例如狭缝涂布法、喷涂法和喷墨打印法），基于溶液法制备纳米级厚度的薄膜，容易出现大量由37、气泡、难溶颗粒或表面不浸润区等引起的针孔等微孔洞型物理缺陷，无法在大面积范围内实现均匀的覆盖。因此在传输层制备环节使用涂布法虽然能实现理论上的降本，但实际上还有很长的路要走。图图 19：RPD 镀膜原理镀膜原理 图图 20：RPD 工作环境工作环境 资料来源：捷佳伟创官网，财信证券 资料来源：捷佳伟创官网，财信证券 2.4 钙钛矿层制备：湿法经济性显著，干法成膜效果好钙钛矿层制备：湿法经济性显著，干法成膜效果好 钙钛矿吸光层的制备是钙钛矿电池的核心环节。钙钛矿吸光层的制备是钙钛矿电池的核心环节。钙钛矿层镀膜阶段，需要精准控制钙钛矿层的厚度和平整度，成膜和结晶的物理和化学一致性好坏决定了面板的发38、电效能。目前主要包含干法和湿法两种类型的工艺，各有优势，由于处于产业化前期，因此制备路线并不统一。钙钛矿层湿法工艺包括刮刀涂布法、狭缝涂布法、喷墨打印法和喷涂法，目前狭缝钙钛矿层湿法工艺包括刮刀涂布法、狭缝涂布法、喷墨打印法和喷涂法，目前狭缝涂布最优。刮刀涂布法涂布最优。刮刀涂布法是一种利用刮刀与基底的相对运动，通过刮板将前驱体溶液分散到预制备基底上的一种液相制膜方法。这种方法以刮刀拖动溶液在衬底上快速移动成膜，所制备的膜层厚度由溶液浓度、刮板与基底缝隙宽度和刮涂的速度决定。狭缝涂布法狭缝涂布法是将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物熔液涂布于纸、布、塑料薄膜等上，在一定压力下，将溶液沿着模具缝隙39、压出并转移到基材上的涂布技术，狭缝涂布通过控制系统狭缝宽度、移动速度和输液速度的调整，对薄膜质量进行更精细化的调控。喷墨打印法喷墨打印法和喷喷涂法涂法是通过在喷头内部施加压力的方法将钙钛矿前驱体溶液从喷头内挤出并在基底上成膜的技术，喷涂法常用的喷头有高压气喷头和超声喷头等，而喷墨打印法是利用喷头压电材料形变将溶液挤出。相对其他三种方法，狭缝涂布更有利于控制钙钛矿层大面积制备的均匀性，是目前相对其他三种方法，狭缝涂布更有利于控制钙钛矿层大面积制备的均匀性，是目前主流的钙钛矿量产涂布工艺。主流的钙钛矿量产涂布工艺。溶液涂布法原料利用率高，速度快，成本低，设备兼容度高，从产业化角度来看是目前较为理想40、的选择。狭缝涂布的材料利用率可以达到 90%以上。在使用狭缝涂布法大面积制备钙钛矿薄膜的过程中，涂布厚度和均匀性要求极高，需要设备和工艺的完美结合，十分考验设备厂商的技术能力，优秀厂商容易形成较高的技术壁垒。图图 21：四种湿法工艺：四种湿法工艺 资料来源：两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究进展（韩晓静等，2022），财信证券 图图 22：狭缝涂布制备钙钛矿薄膜流程：狭缝涂布制备钙钛矿薄膜流程 资料来源：钙钛矿薄膜结晶调控及大面积光伏模组性能研究（袁世豪等，2023），财信证券 钙钛矿层干法工艺主要以蒸发镀膜为主，难度较大，但成膜效果优秀。钙钛矿层干法工艺主要以蒸发镀膜为主，难度较大，但成膜效果41、优秀。真空蒸镀为钙钛矿层制作主要干法工艺。蒸镀法为在真空腔室内，通过电阻加热、电子轰击等方法使钙钛矿层材料靶材受热蒸发，材料气体逸散到基片的表面沉积形成薄膜。相比于湿法工艺，气相沉积法可以通过控制蒸发源精确调控钙钛矿中各组分的化学计量比，从而保证薄膜的均匀性。但是干法工艺对真空环境要求极高，需要较长的抽真空时间，且材料利用率低（不足 25%）。蒸镀法目前主要受限于高成本，推进速度较慢，不过由于不使用分子泵等高真空设备，成本依旧低于常见的物理气相沉积法，如磁控溅射等。图图 23：蒸发镀膜工艺详解：蒸发镀膜工艺详解 图图 24：钙钛矿层蒸镀法：钙钛矿层蒸镀法 资料来源：汇成真空招股书，财信证券 资42、料来源：Interfacial modification for high-efficiency vapor-phase-deposited perovskite solar cells based on a metal oxide buffer layerJ.The journal of physical chemistry letters（Perez-del-Rey D et al.,2018），财信证券 蒸发镀膜可分单源蒸发镀膜可分单源/双源双源/多源等方式，多源蒸镀有望成为新发展方向。多源等方式，多源蒸镀有望成为新发展方向。单源真空蒸镀制备工艺相对简便，产业化难度较低，但由于蒸发速率较43、快容易导致薄膜的晶体质量不高，过快的膜料蒸发速率对于精确调控膜层的厚度及实现高结晶度的钙钛矿晶体带来诸多困难。双源和多源真空蒸镀工艺具有相似之处，通过优化真空装备系统及改进蒸镀工艺，已经基本克服了无机前驱体残留和碘甲胺蒸汽分子沉积速率难以控制的问题。多源真空蒸镀还能够实现多元素及多组分掺杂，从而提升钙钛矿薄膜的光伏性能，在今后的真空蒸镀大面积钙钛矿活性层薄膜领域极具潜力。图图 25：双源蒸镀：双源蒸镀 资料来源：两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究进展（韩晓静等，2022），财信证券 2.5 激光环节：激光环节：P0-P4 共共 5 个小环节，对设备精度要求高个小环节，对设备精度要求高 钙钛矿电池44、制备中的激光工艺主要分为激光划线和激光清边工艺，共钙钛矿电池制备中的激光工艺主要分为激光划线和激光清边工艺，共 4 次激光加工。次激光加工。P0 环节是激光打标，从 P1 开始是 3 次平行激光划线（P1-P3），使材料气化并形成槽线，将整面膜层分割成一个个相互串联的宽约 4-12mm 的子电池，从而形成阻断电流导通的单独模块，以实现增大电压和串联电池的效果。P4 则是激光清边环节，目的是对电池片边缘进行清理，将靠玻璃边缘约 10mm 宽度的膜层清除，形成绝缘区域，作为后段封装区域。图图 26：激光工艺：激光工艺 P1-P4 图解图解 资料来源：深圳光远智能装备，财信证券 表表 1：激光：激光45、 P1-P4 环节具体作用环节具体作用 工序工序名称名称 作用作用 P1 在透明导电电极 TCO 沉积后，空穴传输层沉积前，进行激光划线，以形成彼此独立的条形导电电极，同时作为后续 P2、P3划线的定位点。P2 在电子传输层沉积后，底电极沉积前，进行激光划线，对电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层进行刻蚀，将TCO 层裸露出来，从而让下一步沉积的背电极与 TCO 层直接接触，让子电池之间正负极相连。P3 在完成制备金属电极层后，对背电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层进行刻蚀，让子电池之间分离开来。P4 清除电池边缘的沉积膜，属于封装前的清理工作 资料来源：深圳光远智能装备，上海乐天钙钛光电，财46、信证券 死区是激光划线后的产物，激光划线的核心技术指标是将死区做到最小。死区是激光划线后的产物，激光划线的核心技术指标是将死区做到最小。激光划线工艺将钙钛矿模组分割成多个相互串联的子电池。每个子电池中都存在 P1、P2、P3 线，P1 线最外侧到 P3 线最外侧的区域是不能发电的，俗称死区。剩下的区域是有效发电区。死区宽度越大，电池中发电无效区占比越大，子电池的效率也就越低，因此，钙钛矿光伏电池激光划线工序，其中一个核心技术指标就是将死区做到最小。除产品本身设计线宽对死区宽度有影响外，线与线的间距需尽量做小，但是 P1/P2/P3 线之间，不可相交或并线，因此激光设备加工系统的控制精度越高，死47、区越小，对钙钛矿电池的效率影响越小。图图 27：激光划线后死区图示：激光划线后死区图示 资料来源：Effect of Laser Scribing on Coating,Drying,and Crystallization of Absorber Layer of Perovskite Solar Cells（Chaopeng Huang et al.,2023），上海乐天钙钛光电，财信证券 2.6 钙钛矿设备空间测算钙钛矿设备空间测算 当前钙钛矿设备投资较高，当前钙钛矿设备投资较高，GW 级产线建成后有望实现明显降本。级产线建成后有望实现明显降本。由于目前钙钛矿设备仍处于探索期，以定制化需求48、、试验性需求为主，设备产能也较小，目前 100MW 线设备投资额 1 亿元左右，换算至 GW 产线相当于投资额 10 亿。根据协鑫光电产线设计，其 100MW 大面积钙钛矿光伏组件生产线主要包括 2 台涂布机，3 台镀膜设备（2 台 PVD设备和 1 台 RPD）以及 4 台激光机，预计每台涂布机、PVD 设备、RPD 设备、激光设备的价格分别为 1500、1000、2000、400 万元，另有封装设备 1 台，价值量 1200 万元，因此 目 前 每100MW的 总 设 备 金 额 为0.98亿 元，价 值 量 占 比 分 别 为20.4%/30.6%/20.4%/16.3%/12.2%。我49、们预计实现 GW 级量产后，由于规模效应和产线优化，设备投资有望实现明显下降。表表 2：100MW 钙钛矿产线所需设备及价值钙钛矿产线所需设备及价值 PVD 涂布机涂布机 RPD 激光激光 封装封装 单价（万元）1000 1500 2000 400 1200 台数 2 2 1 4 1 总价 2000 3000 2000 1600 1200 价值占比 20.41%30.61%20.41%16.33%12.24%资料来源：第一财经，协鑫光电，财信证券 中性预测下，中性预测下，2026 年钙钛矿设备市场空间有望达到年钙钛矿设备市场空间有望达到 112 亿元。亿元。目前钙钛矿经济性有 待提高，我们预计50、单 GW 设备投资额有望逐步下降。我们认为 2024 年在技术或效率上实现明显超预期的可能性不会很大，因此在乐观、中性、悲观估计下分别新增2.5GW、2GW、1.5GW 产能，对应 25、20、15 亿元设备市场空间。我们结合中商情报网的预测数据，预测 2025 年在乐观、中性、悲观估计下分别新增 5GW、4GW、3GW 产能，对应 42.5、34、22.5 亿元设备市场空间；2026 年在乐观、中性、悲观估计下分别新增 22GW、16GW、12GW 产能，对应 154、112、84 亿元设备市场空间。图图 28：钙钛矿设备市场空间预测：钙钛矿设备市场空间预测 资料来源：中商产业研究院，第一财51、经，协鑫光电，财信证券测算 3 钙钛矿电池商业化难点及解决方案梳理钙钛矿电池商业化难点及解决方案梳理 3.1 钙钛矿电池稳定性有待提高，目前寿命较短钙钛矿电池稳定性有待提高，目前寿命较短 钙钛矿吸光层在多种环境下均会发生分解反应。钙钛矿吸光层在多种环境下均会发生分解反应。水解：水解：传统的钙钛矿材料本身具有很强的吸湿性，能够吸收其周围环境中存在的水分子，当空气湿度达到一定程度后，过多的水分子便会使得钙钛矿材料分解，降低器件性能。钙钛矿材料中含有易水解的阳离子，例如铅离子（Pb2+），容易被水分解，且碘化氢易溶于水使溶液呈酸性，钙钛矿材料会逐步分解，导致钙钛矿材料结构崩溃。0204060801052、012014016018020232024E2025E2026E钙钛矿设备市场空间（亿元）(乐观)钙钛矿设备市场空间（亿元）(中性)钙钛矿设备市场空间（亿元）(悲观)图图 29：钙钛矿材料在水环境下的分解路径：钙钛矿材料在水环境下的分解路径 资料来源：钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势（金胜利等，2023），财信证券 高温：高温：温度对钙钛矿材料稳定性的影响涉及到材料的热分解、晶体结构转变、相界和晶界变化等。CH3NH3PbI3 在 100下加热 20 min 会分解成 PbI2、CH3NH2 和 HI，CH3NH2 和 HI 挥发后剩余 PbI2 固体。光照：光照：相对于水、氧和53、温度等因素，光照对钙钛矿材料稳定性的影响难以避免且更为复杂，包括光照引起钙钛矿材料的分解、材料的相变和材料内部的相分离等。但在个别情况下，光照也能促进钙钛矿材料内部缺陷的修复，起到提高材料稳定性的作用，但目前并没有方法能够控制相关反应。图图 30：钙钛矿光照反应：钙钛矿光照反应 资料来源：钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势（金胜利等，2023），财信证券 图图 31：钙钛矿电池稳定性解决方案：钙钛矿电池稳定性解决方案 资料来源：钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势（金胜利等，2023），财信证券 钙钛矿稳定性的主要解决方案有两种，一种是材料改性，一种是更为优秀的封装技钙钛54、矿稳定性的主要解决方案有两种，一种是材料改性，一种是更为优秀的封装技术。术。材料改性：材料改性：经过多年探索，目前主要有 3 类方案混合阳离子和卤化物阴离子钙钛矿材料；有机聚合物或无机物掺杂的钙钛矿复合材料；二维-三维钙钛矿复合材料，三种方法均能有效提高钙钛矿结构稳定性，实现数千小时的稳态结构，然而当下钙钛矿电池衰减速率并非线性，更长时间的稳定性仍需验证。封装技术：封装技术：间隙封装：间隙封装始终采用覆盖层（例如玻璃、聚合物板）和边缘密封，以避免氧气和水分从侧面渗透。可以在盖玻片下方放置干燥剂，以吸收可能渗透到封装装置中的水蒸气，进而减少钙钛矿水解的发生，但少量干燥剂的效果相对有限。无间隙封装55、：封装胶始终粘在光伏器件上，光伏器件与封装材料之间没有间隙，以抑制钙钛矿组件的挥发。与多层封装相比，单层封装在制造和与太阳能电池集成方面简单，因此在商业化角度备受关注，是目前可选择的降本渠道之一。多层封装：多层分装是无间隙封装的衍生，结构基于堆叠多个无机或有机层，使每一层补充和增强整体结构的性能。有机层始终具有良好的加工性，并显示出良好的厚度均匀性。无机层具有良好的阻隔性能和良好的运行稳定性。采用紫外线固化粘合剂（UVCA）和石蜡作为密封剂，玻璃作为盖子。由于封装剂与钙钛矿电池在非间隙封装中直接接触，应考虑拉伸应力以避免分层，防止水分和氧气从裂缝进入。图图 32：间隙封装：间隙封装 图图 3356、：单层：单层/多层封装多层封装 资料来源：Encapsulation:The path to commercialization of stable perovskite solar cell（Qian-Qian Chu et al.,2023），财信证券 资料来源：Encapsulation:The path to commercialization of stable perovskite solar cell（Qian-Qian Chu et al.,2023），财信证券 封装材料：钙钛矿封装材料需要具有优异的绝缘性、热塑性和一定的机械强度。致密的包装层能有效隔离空气中的水和氧，并能以低57、成本实现大面积包装。常见的包装材料包括聚异丁烯、聚乙烯、热塑性聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯和环化全氟聚合物。图图 34：聚合物封装层制备条件：聚合物封装层制备条件 资料来源：Development of encapsulation strategies towards the commercialization of perovskite solar cells（S Ma et al.,2022），财信证券 3.2 大尺寸钙钛矿效率较低，制备难度大大尺寸钙钛矿效率较低，制备难度大 大尺寸钙钛矿会明显降低效率，目前高效率钙钛矿组件主要为实验室小尺寸。大尺寸钙钛矿会明显降低效率，目前高效率钙钛矿组件主要58、为实验室小尺寸。目前钙钛矿电池实验室效率进展迅速，但大多为 1cm 以下的小面积薄膜，随着组件面积放大，电池效率下降显著高于其他类型电池。钙钛矿电池大面积效率损失严重的主要原因有两点，一是钙钛矿薄膜的大面积制备工艺不成熟，难度较大，出现膜层不够均匀等问题导致成膜质量差；二是大面积薄膜组件进行激光划线后易产生电阻损耗、并产生死区。透明导电层（TCO）钙钛矿层 盖板 干燥剂 透明导电层（TCO）钙钛矿层 盖板 密封剂 玻璃/聚合物/复合材料（单层封装）透明导电层（TCO）钙钛矿层 （多层封装）透明导电层（TCO）钙钛矿层 密封剂 盖板 图图 35：钙钛矿电池效率会因面积增大而显著下降：钙钛矿电池效59、率会因面积增大而显著下降 资料来源：大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展（杨志春等，2021），财信证券 目前钙钛矿层主要采用的狭缝涂布法和蒸镀法有各自问题尚待解决。目前钙钛矿层主要采用的狭缝涂布法和蒸镀法有各自问题尚待解决。狭缝涂布法的主要问题是尚未有效解决钙钛矿的成核结晶问题，由于钙钛矿的晶体结构特性，随着制备面积的增大，表面干燥速度由于涂布时间的不同导致差异，如果不能有效控制整个表面进行完全干燥，则会产生结晶导致表面出现缝隙或气泡，从而影响电池的稳定性能。蒸镀法同样存在一些大规模产业化应用的问题，一是成本问题，蒸镀作为真空沉积方式，靶材利用率低，生产速率相对较慢，同时需要更频繁的清洗；二是60、钙钛矿层材料可选范围较多，蒸镀需要根据不同的材料进行较为复杂的设备参数调整和测试，兼容性差；三是由于结晶大小和反应不彻底等因素，导致内部电阻升高，成品组件效率下降。表表 3：各类薄膜沉积法特点对比：各类薄膜沉积法特点对比 沉积方法沉积方法 优点优点 缺点缺点 刮刀涂布法 可大面积制备，设备要求低，维护简单 材料利用率低 狭缝涂布法 可大面积制备，可连续生产，材料利用率高 对设备精度要求高 喷涂法 可大面积制备，设备成本低 材料利用率低，易造成腔室污染 喷墨打印法 可大面积制备，原料利用率高 生产效率较低，喷墨头的维护与更换复杂 软覆盖沉积法 可大面积制备 材料利用率低，生产效率较低 气相沉积法61、 可大面积制备，成膜质量好 材料利用率低，生产效率较低 资料来源：大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展（杨志春等，2021），财信证券 3.3 钙钛矿降本之路漫长，哪些环节有望助力降本？钙钛矿降本之路漫长，哪些环节有望助力降本？钙钛矿理论成本较低，但目前处于产业化初期，实际成本明显高于理论值。钙钛矿理论成本较低，但目前处于产业化初期，实际成本明显高于理论值。根据 Pavel ulk 于 2022 年发表的论文 Design and Cost Analysis of 100 MW Perovskite Solar Panel Manufacturing Process in Different L62、ocations中阐述，中国制造的钙钛矿组件成本为0.25-0.27$/W，折合人民币 2 元/W 左右，明显低于钙钛矿 0.6 元/W 的理论成本，23 年 9 月极电光能表示目前公司中试线成本在 1.6-1.7 元/W 左右，依然明显高于晶硅电池。但目前钙钛矿主要以百兆瓦产线为主，在规模化及材料使用方面均有较明显的降本空间，在寻找到合适材料并实现 GW 级产线时，成本会有较好改善。图图 36：材料和生产规模将显著影响成本：材料和生产规模将显著影响成本 资料来源：Design and Cost Analysis of 100 MW Perovskite Solar Panel Manufac63、turing Process in Different Locations（Pavel ulk et al.,2022），财信证券 TCO 玻璃是材料端降本关键。玻璃是材料端降本关键。在目前钙钛矿组件成本结构中，电极材料占比 37%，钙钛矿材料占比 5%，玻璃及其他封装材料占比 32%。我们认为，未来可能的降本将主要出现在海外占比高的 TCO 玻璃，以及 PVD 镀膜利用率较低的靶材方面。TCO 玻璃在钙钛矿电池的成本占比约三分之一，如果算上背板玻璃则将达到 50%左右，占比超晶硅电池数倍。目前，全球 TCO 玻璃的工艺主要掌握在海外公司手中，高品质的太阳能 TCO玻璃基本被日本的旭硝子、板硝64、子垄断，供给受限，采购成本还高。国内企业主要以金晶科技（600586）、耀皮玻璃（600819）和旗滨集团（601636）为主，但供给量依然较少，TCO 玻璃国产化之路仍旧漫长。图图 37：钙钛矿组件成本拆分：钙钛矿组件成本拆分 资料来源：中商产业研究院，财信证券 钙钛矿核心成本目前的总价格在理想情况下能达到钙钛矿核心成本目前的总价格在理想情况下能达到 1 元元/W 以下，效率提升将实现显以下，效率提升将实现显电极材料电极材料37%能源动力能源动力14%固定资产折旧固定资产折旧9%钙钛矿钙钛矿5%人工成本人工成本3%玻璃及其他封玻璃及其他封装材料装材料32%钙钛矿组件成本结构钙钛矿组件成本结构65、 著降本。著降本。根据 Wenguang Liu 于 2023 年发表的论文Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cells，在理想情况下，中国国内钙钛矿核心材料价格为 180 元/平米（人工与能源费用假设为 45 元/平米），根据 2024年 2 月极电光能发布的消息，极电光能在 810cm 钙钛矿光伏组件上实现了 20.7%的稳态效率。所以当下理想状态的钙钛矿的组件成本应为 0.87 元左右。根据我们测算，效率提升至 22%、25%、28%时，单瓦理66、想成本有望降至 0.82、0.72、0.64 元/W，同时，我们认为在产业化进度逐步推进，规模效应以及技术提升将使钙钛矿实际成本逐步接近理想成本。表表 4：钙钛矿核心材料及总成本测算：钙钛矿核心材料及总成本测算 价格价格 A（￥（￥/）价格价格 B（/）价格价格 B（/）价格价格 B（/）价格价格 B（/）钙钛矿层 10.00 1.75 1.090 0.065 0.07-13.1 界面层 25.00 0.79-3.84 4.574 0.202 40.71-95.76 TCO 玻璃 40.00 11.8-23.7 8.298 8.298 55.81 背电极 10.00 0.03-2.97 0.067、13 0.001 1.82 封装 50.00 10.54 8.460 8.460 8.35 合计 180.00 24.91-42.80 22.435 17.026 106.76-174.84 产线规模 100MW 100MW 100MW 100MW 100MW 资料来源：Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cells（Wenguang Liu et al.,2023），财信证券 注：价格A为中国国内价格，价格B海外为不同地区价格 图图 38：材料价格不68、变的前提下，效率越高，单瓦价格越低：材料价格不变的前提下，效率越高，单瓦价格越低 资料来源：Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cells（Wenguang Liu et al.,2023），极电光能，中商产业研究院，财信证券 当下钙钛矿组件应用光伏电站的投建成本尚高于主流的当下钙钛矿组件应用光伏电站的投建成本尚高于主流的 TOPCon 组件较多，降本提组件较多，降本提0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.801869、%20%22%25%28%理想成本（元/W）预测实际成本（元/W）效后有望逐步缩减差距。效后有望逐步缩减差距。根据我们测算，如果 TOPCon 组件价格采用 2024 年 3 月 7 日的最新报价，其余费用采用文献钙钛矿光伏组件在集中式光伏电站中的应用前景分析中的测算，则电站投建成本为 2.79 元/W。而钙钛矿光伏组件价格采用 180 元/平米成本以及 20%的组件效率做计算，其余费用同样采用上述文献中的测算，则电站投建成本为 3.22元/W。假设未来钙钛矿组件生产成本能达到 160 元/平米，组件效率能达到 23%，则电站投建成本能够与 TOPCon 组件电站相似。我们认为，2023 年下70、半年以来晶硅电池组件价格持续走低，对电站投建成本的下降起到了明显的作用，但目前 TOPCon 组件已基本没有下降空间，而异质结组件价格高出 TOPCon 组件 20%以上，经济性稍弱，且晶硅组件效率提升难度较大，因此晶硅组件电站投建成本下降空间较小。而钙钛矿电池目前处于产业化初期，且理论效率远超晶硅电池，后续降本和提效空间均值得期待，相信在不久的未来钙钛矿电站投建成本能够降至晶硅电池成本之下。表表 5：钙钛矿组件与：钙钛矿组件与 TOPCon 组件电站成本测算组件电站成本测算 费用类别费用类别 单价单价（元（元/W）备注备注 费用类别费用类别 单价单价（元（元/W）备注备注 单价单价（元（元/71、W）备注备注 光伏场区及升压站主要设备 TOPCon光伏组件 0.96 TOPCon 组件价格采用 2024年 3月 7日PV Infolink 报价 光伏场区及升压站主要设备 钙钛矿光伏组件 0.9 生产成本为 180元/平米，组件光电转化效率为 20%0.70 生产成本为 160元/平米，组件光电转化效率为 23%光伏支架 0.3 光伏支架 0.41 0.35 逆变器 0.15 逆变器 0.15 0.15 箱变 0.12 箱变 0.12 0.12 电缆 0.25 铝芯 电缆 0.34 铝芯 0.29 效率提升导致费用下降 光伏场区土建及设备安装 0.65 光伏场区土建及设备安装 0.89 72、0.75 效率提升导致所需土地面积减少 围栏与道路 0.02 围栏与道路 0.06 0.05 环评与水保措施 0.0167 环评与水保措施 0.0167 0.0167 升压站 0.1 升压站 0.1 0.1 送出路线 0.0967 暂定 20km，含对侧 送出路线 0.0967 暂定 20km，含对侧 0.0967 暂定 20km，含对侧 前期费用 0.033 含部分清补 前期费用 0.033 含部分清补 0.033 含部分清补 项目建设管理费 0.033 项目建设管理费 0.033 0.033 其他 0.061 征地及关系费 其他 0.066 征地及关系费 0.066 征地及关系费 成本合计73、 2.79 成本合计 3.22 2.75 资料来源：钙钛矿光伏组件在集中式光伏电站中的应用前景分析（上官炫烁等，2022），Key bottlenecks and distinct contradictions in fast commercialization of perovskite solar cells（Wenguang Liu et al.,2023），太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析（潘莹等，2022），PV InfoLink，极电光能，光晶能源，正点光伏，财信证券测算 4 钙钛矿主要设备厂商梳理：百花齐放，各有所长钙钛矿主要设备厂商梳理：百花齐放，各有所长 4.1 镀膜设备74、镀膜设备 国内光伏镀膜厂商较早布局钙钛矿，目前均有订单和实际交付产品。国内光伏镀膜厂商较早布局钙钛矿，目前均有订单和实际交付产品。京山轻机、捷佳伟创、微导纳米、湖南红太阳等企业常年深耕光伏领域镀膜设备，具备各自优势领域，拥有深厚技术积累，均较早布局钙钛矿，有望抢占先发优势，巩固在晶硅电池设备中的优势地位。截止至今，上述公司均有钙钛矿镀膜设备订单并实现出货。表表 6：钙钛矿镀膜设备主要厂商梳理：钙钛矿镀膜设备主要厂商梳理 企业名称企业名称 相关产品相关产品 布局情况布局情况 京山轻机 整线产品，PVD 镀膜设备，团簇型多腔蒸镀设备，ITO 玻璃清洗机等 具备成熟的钙钛矿实验线整线供应能力，并已成75、功获得钙钛矿实验线整线订单，技术储备丰富，覆盖 PVD、ALD、蒸镀等多种技术路线。除了镀膜设备之外，京山轻机还能够提供产线上的玻璃清洗机、钙钛矿干燥设备、组件封装设备等。捷佳伟创 整线产品，PVD 镀膜设备，RPD 镀膜设备，真空蒸镀设备，狭缝涂布设备等 具备钙钛矿及钙钛矿叠层 MW 级量产型整线装备的研发和供应能力，并已向十余家光伏头部企业和行业新兴企业及研究机构提供钙钛矿装备及服务。PVD、RPD 镀膜设备及五合一团簇式钙钛矿叠层镀膜设备实现出货 微导纳米 夸父（KF）系列原子层沉积系统，后羿（HY）系列ALD/PEALD/PECVD 薄膜沉积系统 已获得国内客户百兆瓦级量产设备订单，百76、兆瓦钙钛矿 ALD 设备在 24年 3月初顺利出货 湖南红太阳 PVD 及 ALD 镀膜设备 2022年实现 PVD 及 ALD 镀膜设备发货 奥来德 真空蒸镀设备 2022年 11月，奥来德发布公告拟使用超募资金 4900万元投资建设钙钛矿蒸镀设备开发项目及低成本有机钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发项目，目前仍在研发中 资料来源：各公司官网，各公司公告，财信证券 京山轻机：包装机械及光伏组件设备龙头，在镀膜及封装领域均有优势。京山轻机：包装机械及光伏组件设备龙头，在镀膜及封装领域均有优势。成立于 1957 年，主业涵盖包装机械、非标自动化和新能源等多领域的智能装备。在钙钛矿领域，公司依托77、子公司晟成光伏，投入大量资金建设钙钛矿太阳能电池实验中心，搭建了一条完整的钙钛矿实验线，主要用于验证设备与产品的生产工艺。目前公司已具备了成熟的钙钛矿实验线整线供应能力，并已成功获得钙钛矿实验线整线订单。同时，公司在镀膜领域技术储备丰富，覆盖 PVD、ALD、蒸镀等多种技术路线。子公司晟成光伏近年来积极推进产学研结合，与华中科技大学、南开大学等众多高校课题组建立校企合作关系，围绕钙钛矿电池等新兴工艺和前沿领域进行深入研发 表表 7：京山轻机钙钛矿整线产品：京山轻机钙钛矿整线产品 类型类型 整线设备整线设备 规格规格 GW 级钙钛矿量产装备 核心工艺设备包括：玻璃清洗设备、背玻清洗设备，空穴层 78、PVD镀膜设备，透明导电层 PVD 镀膜设备，超声波滚压焊接机，丁基胶涂覆机，汇流带贴敷机，封装整线设备等。生产线满足长（20002300mm）宽（10001200mm）的钙钛矿电池生产需求，可根据钙钛矿电池规格调整。MW 级钙钛矿高效电池制造整体解决方案 整线工艺设备包含：玻璃清洗机、立式 PVD(NiO/ITO/Cu 等)、激光划线（P1/P4）、激光划线（P2/P3）、手套箱配液区、涂布干燥结晶一体机（双工站涂布机 PVK/ETL）、空间原子层沉积（SnO2）、半自动层压机、PL/EL/IV 测试机等。整线配备 MES 系统智能管理。生产线满足长（4001200mm）宽（300600mm79、）的钙钛矿电池生产需求，可根据钙钛矿电池规格调整。钙钛矿/叠层电池实验线 整线工艺设备包含：超声波清洗机、等离子体处理设备、三腔PVD(NiO/ITO/Cu 等)、激光划线（P1P4）、手套箱配液区、涂布干燥结晶一体机（双工站涂布机 PVK/ETL）、团簇多功能蒸镀机（PVK/ETL）、半自动丝网印刷机、半自动层压机、PL/EL/IV测试机等。生产线满足长（25210mm）宽（25210mm）的钙钛矿及叠层电池生产需求，可根据钙钛矿电池规格调整。钙钛矿组件自动封装线 整线工艺设备包含：上玻璃机、超声波汇流条焊接机、贴导电胶带机、美容纸贴敷机、丁基胶涂敷机、胶膜裁切铺设机、双玻合片机、堆栈机、层80、压机、接线盒焊接机、固化线、自动化传输设备、测试区（包含 IV、EL、绝缘耐压测试设备）、分档机等。生产线满足长（20002300mm）宽（9001200mm）的组件生产需求，可根据组件规格调整。资料来源：京山轻机公告，财信证券 盈利能力逐步回暖，营收连续盈利能力逐步回暖，营收连续 7 年实现正增长。年实现正增长。京山轻机 2022 年营收 48.68 亿元，同比+19.14%，归母净利润 3.02 亿元，同比+107.04%。23 年前三季度营收 49.54 亿元，同比+59.40%，归母净利润 2.98 亿元，同比+48.40%。23 年前三季度净利率 6.87%，连续5 年提升，盈利能力81、逐步修复。图图 39：京山轻机营业收入及增长率：京山轻机营业收入及增长率 图图 40：京山轻机归母净利润及增长率：京山轻机归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 捷佳伟创：光伏镀膜设备龙头较早布局钙钛矿，有望优势延续。捷佳伟创：光伏镀膜设备龙头较早布局钙钛矿，有望优势延续。公司成立于 2003 年，在光伏设备领域深耕多年，在镀膜领域拥有深厚技术积累，具0%10%20%30%40%50%60%70%01,0002,0003,0004,0005,0006,000营业总收入营业总收入同比增长率(%)-600%-400%-200%0%200%400%(60082、)(400)(200)0200400归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)备钙钛矿及钙钛矿叠层 MW 级量产型整线装备的研发和供应能力，并已向十余家光伏头部企业和行业新兴企业及研究机构提供钙钛矿装备及服务。国内唯一一家能够提供 RPD 设备的厂商，竞争格局优秀。公司在 2018 年取得日本住友重工 RPD 设备在中国大陆地区的独家授权，且后续持续开发了透光导电膜独家设计，有高技术壁垒，且为独家供应，没有明显竞争风险。公司 23 年 10 月表示公司顺利出货大面积钙钛矿薄膜立式量产设备，包括用于钙钛矿的RPD和PVD设备，且此前公司的RPD设备已在该客户的钙钛矿研发线上投入83、使用，助力客户在钙钛矿组件上实现了超过 19%的第三方认证转换效率。公司五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜设备，持续助力客户降本增效，且在 9 月 24 日官宣已实现顺利出货。图图 41：捷佳伟创五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜设备成功交付：捷佳伟创五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜设备成功交付 资料来源：捷佳伟创官网，财信证券 TOPCon 设备龙头实力尽显，业绩持续向好。设备龙头实力尽显，业绩持续向好。捷佳伟创 2022 年营收 60.05 亿元，同比+18.98%，归母净利润 10.47 亿元，同比+45.93%。23 年前三季度营收 64.05 亿元，同比+50.48%，归母净利润 12.23 84、亿元，同比+48.96%，营收及净利润均已超去年全年。2023Q1-3 公司综合毛利率为 27.89%，净利率为 19.16%，净利率已接近历史高点。图图 42：捷佳伟创营业收入及增长率：捷佳伟创营业收入及增长率 图图 43：捷佳伟创归母净利润及增长率：捷佳伟创归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 微导纳米：国产微导纳米：国产 ALD 镀膜设备龙头，精耕镀膜设备龙头，精耕 ALD 镀膜技术。镀膜技术。公司是国内 ALD 设备龙头，以原子层沉积（ALD）技术为核心，逐步开拓其他镀膜技术及应用。在钙钛矿领域成功研制推出匹配钙钛矿不同技术路线的三种 AL85、D 设备平台，自主研发的 ALD 设备在其同类产品中市场占有率稳居全球第一梯队。2024 年 3 月交付专用量产型 ALD 设备，主要应用于钙钛矿电池 SnO2 薄膜的制备。该设备克服了 ALD 工艺在钙钛矿环境需要的低温、无损、大面积均匀制备等工艺难点，设计大面积 ALD 反应腔体，实现了钙钛矿产业化工艺节拍要求。同时，重点优化的流场设计和前驱体区隔系统，满足了钙钛矿电池量产所需的膜厚均匀性等多项技术指标要求。2023 年 11 月，微导纳米首台钙钛矿晶硅叠层电池专用 ALD 量产设备获海外客户验收，帮助客户达成商业化电池（258.15cm）最新世界记录效率。表表 8：微导纳米钙钛矿产品：微86、导纳米钙钛矿产品 产品系列产品系列 产品图片产品图片 产品介绍产品介绍 夸父（KF）系列原子层沉积系统 采用先进反应腔体设计和薄膜沉积技术,可为 PERC、TOPCon、XBC、钙钛矿/异质结叠层电池等新兴太阳能电池表面钝化提供高质量超薄钝化膜的制备，确保电池光电转换效率的进一步提升。后羿（HY）系列ALD/PEALD/PECVD薄膜沉积系统 专用于钙钛矿/异质结叠层电池等新兴太阳能电池的非晶/微晶、掺杂层、阻水阻氧、致密保护层等薄膜材料。以工业产线模块化为核心设计思路，为客户提供高质量、高产能、高可靠性、低制备成本、低投资成本的先进薄膜设备解决方案。资料来源：微导纳米公告，财信证券 研发实力87、强劲，步入业绩成长期。研发实力强劲，步入业绩成长期。微导纳米 2022 年营收 6.85 亿元，同比+59.96%，归母净利润 0.54 亿元，同比+45.93%。23 年前三季度营收 10.22 亿元，同比+165.30%，归母净利润 1.55 亿元，同比+4864.47%，营收及净利润均已超去年全年，并有大幅增长。0%10%20%30%40%50%60%70%80%01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,000营业总收入营业总收入同比增长率(%)0%20%40%60%80%100%120%140%02004006008001,0001,2001,400归属母公司股88、东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)净利润大幅增长主要系公司已度过科技企业初期的重研发时期，来到了高增长的业绩兑现期。图图 44：微导纳米营业收入及增长率：微导纳米营业收入及增长率 图图 45：微导纳米归母净利润及增长率：微导纳米归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 湖南红太阳：央企背景，长年投身光伏镀膜技术。湖南红太阳：央企背景，长年投身光伏镀膜技术。公司是中国电子科技集团第 48 研究所全资子公司，依托国家光伏装备工程技术研究中心，公司始终致力于新一代高效太阳能电池技术的工艺攻关以及关键核心装备技术突破。在钙钛矿领域，红太阳光电已经89、掌握了低损伤磁控溅射技术与大面积原子层沉积技术，具备提供 100MW 级别量产解决方案的能力。早在 2022 年 8 月，公司首台钙钛矿用 PVD 及 ALD 镀膜设备已顺利发往某一线光伏企业。在同年 11 月，又有钙钛矿磁控溅射镀膜设备顺利发货。2023 年 12 月，公司宣布中标某龙头企业钙钛矿镀膜设备订单。图图 46：湖南红太阳：湖南红太阳 PVD 镀膜设备镀膜设备 资料来源：红太阳光电，财信证券 奥来德：奥来德：OLED 发光材料及蒸发源龙头，将优势技术拓展至钙钛矿应用。发光材料及蒸发源龙头，将优势技术拓展至钙钛矿应用。0%50%100%150%200%250%300%350%400%90、450%02004006008001,0001,200营业总收入营业总收入同比增长率(%)-1000%0%1000%2000%3000%4000%5000%6000%(50)050100150200归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)蒸镀机是真空镀膜最核心的生产设备，蒸发源设备是蒸镀机的核心。蒸镀机是真空镀膜最核心的生产设备，蒸发源设备是蒸镀机的核心。真空蒸镀设备由真空抽气系统和真空腔体组成，其中真空抽气系统由（超）高真空泵、低真空泵、排气管道和阀门等组成，真空腔体内配置蒸发源、晶振片及掩膜板等不可缺少的部件。真空腔体内设有多个放置有机材料的蒸发源并左右移动，用来加热有91、机材料使之气化蒸发并沉积至基板上成薄膜。蒸发源作为进行蒸镀的核心组件，其性能决定着蒸镀过程中的镀膜厚度和均匀度，可视作蒸镀设备的“心脏”。通过蒸发源技术的领先，公司积极拓展钙钛矿设备业务。目前钙钛矿层制备中，蒸镀法由于成本及效率问题导致应用并不广泛，公司主推采用线性蒸发源的蒸镀机能较好满足钙钛矿光伏电池的量产制备，可以提高钙钛矿光伏电池大面积制备的均匀性、批次稳定性、连续重复生产等能力。基于公司在蒸发源及蒸镀技术上深厚的技术积累，公司具备制作出低成本、高效率、高均一性的钙钛矿蒸镀设备的潜力，有望推动蒸镀在钙钛矿层制备中的运用。表表 9：奥来德钙钛矿相关在研项目：奥来德钙钛矿相关在研项目 项目名92、称项目名称 拟达到目标拟达到目标 技术水平技术水平 应用场景应用场景 低成本有机钙钛矿载流子传输材料和长寿命器件开发 材料物理化学性能稳定，材料能级与钙钛矿层能级匹配，并有效减少界面处复合中心，作为钙钛矿太阳能电池载流子层材料使用，保证钙钛矿器件的稳定性。载流子传输材料迁移率在10-3cm/V s，HOMO 能级在 5.4eV左右，LUMO 能级在 3.9eV左右，并根据钙钛矿层的能级要求进行调节。与钙钛矿层接触，提高电子空穴的提取，高效率传输载流子。钙钛矿结构型太阳能电池蒸镀设备的开发 与使用客户进行技术会议构建系统（蒸发源，蒸镀机）概念。要求膜厚均匀度在 5%以内。通过使用线性蒸发源提高材93、料利用率并缩短工艺时间，满足降低钙钛矿太阳能电池的制备成本的目标。资料来源：奥来德公告，财信证券 持续稳健经营，静待新领域及持续稳健经营，静待新领域及 OLED 行业带来增量。行业带来增量。奥来德 2022 年营收 4.59 亿元，同比+13.03%，归母净利润 1.13 亿元，同比-16.93%。23 年前三季度营收 4.15 亿元，同比+5.43%，归母净利润 0.98 亿元，同比+-12.65%。图图 47：奥来德营业收入及增长率：奥来德营业收入及增长率 图图 48：奥来德归母净利润及增长率：奥来德归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 4.294、 涂布设备涂布设备 钙钛矿涂布设备厂商目前较少，龙头德沪涂膜占据大部分份额。钙钛矿涂布设备厂商目前较少，龙头德沪涂膜占据大部分份额。德沪涂膜较早与协鑫光电合作，为全球第一条 100MW 钙钛矿提供了首台套设备，之后始终占据领先地位，龙头实力尽显。曼恩斯特为涂布模头龙头，依托在锂电领域的成功经验将涂布技术拓展至钙钛矿应用，我们认为充足的技术积累是公司的优势，可以期待公司在钙钛矿领域的表现。其余厂商如大正微纳，众能光电等也有涂布设备布局。表表 10：钙钛矿涂布设备主要厂商梳理：钙钛矿涂布设备主要厂商梳理 企业名称企业名称 相关产品相关产品 布局情况布局情况 德沪涂膜 狭缝涂布设备 2019年获科技95、部钙钛矿重大专项，2021年 12m量产狭缝涂布设备交付并通过验收，为全球第一条 100MW 钙钛矿首台套设备。2022年多条钙钛矿中试线交付，2023年成立了德沪钙钛矿研究院，同年 8月再度斩获 100MWs 钙钛矿量产线大尺寸高精密涂膜设备订单。钙钛矿狭缝涂布设备市占率超 80%。曼恩斯特 狭缝涂布设备，涂布模头 公司在钙钛矿太阳能电池领域的涂布设备涵盖 GW 级（23001200mm）、中试线（16001200mm、1200600mm）等产线以及实验室（330430mm、300400mm、300300mm）。其中，公司已有销售订单的基板尺寸包含 1200600mm、300400mm、3096、0300mm，部分销售订单已完成出货。资料来源：曼恩斯特公告，势银，德沪涂膜公众号，财信证券 德沪涂膜：钙钛矿涂布设备龙头，可与日本东丽、德沪涂膜：钙钛矿涂布设备龙头，可与日本东丽、DNS、中外炉等全球狭缝涂布设、中外炉等全球狭缝涂布设备巨头竞争。备巨头竞争。公司成立于 2016 年，从事精密成膜技术、核心装备制造及系统集成的研发、生产及销售，核心产品为“德沪三件套 CDA：涂膜（coater）、真空干燥（VCD）、退火（annuelling）”。在钙钛矿电池领域，德沪涂膜在 100MWs 大尺寸中试线核心涂膜设备的市占率达 80%以上（其余不到 20%大多为日本友商），且公司设备验收成功率 97、100%，表明了市场对公司产品的认可。德沪涂膜分获 2019 年、2022 年国家科技部单结钙钛矿、叠层钙钛矿重大科技专项，主持开发钙钛矿量产核心涂膜设备。近日，德沪涂膜设备（苏州）有限公司成-100%0%100%200%300%400%500%600%0100200300400500营业总收入营业总收入同比增长率(%)-1000%-500%0%500%1000%(50)050100150归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)功打入美国市场，首获钙钛矿电池制造设备订单。德沪计划在两年内将设备零部件国产化比例从原来的 60%多提高到 95%以上，以此降低设备成本，换取更为优98、秀的竞争力和客户体验。图图 49：德沪涂膜钙钛矿产业规划：德沪涂膜钙钛矿产业规划 资料来源：德沪涂膜，财信证券 曼恩斯特：国产涂布模头龙头，国际先进的涂布技术解决方案供应商。曼恩斯特：国产涂布模头龙头，国际先进的涂布技术解决方案供应商。公司成立于 2014 年，自成立以来定调以涂布技术研发、应用为核心，后成功打破涂布模头海外垄断，成为国内涂布模头第一股，并逐步横向拓展涂布技术应用领域。作为平台型的涂布技术企业，公司在钙钛矿单结及叠层的技术路线均有相应的技术布局及储备。基于狭缝式涂布技术优势，公司在钙钛矿领域已搭建了高标准的平板类涂布工程中心，并形成大尺寸钙钛矿产业化“配方-工艺-设备”协同研究99、的开发能力，通过自研的定制化涂布模头、高精密注射泵及全栈技术等关键技术，已完成大面积溶液薄膜均匀涂布及结晶一体化布局，可以用于制备钙钛矿层、传输层及修饰钝化层。在干燥工序方面，公司的钙钛矿涂布整机设备也搭载了自主研发的真空干燥预结晶系统。公司现已形成较为成熟的狭缝式涂布解决方案的供应能力，产品涵盖 GW 级、中试线及实验线等。具体而言，公司在钙钛矿太阳能电池领域的涂布设备涵盖 GW 级（23001200mm）、中试线（16001200mm、1200600mm）等产线以及实验室（330430mm、300400mm、300300mm）。其中，公司已有销售订单的基板尺寸包含 1200600mm、30100、0400mm、300300mm，部分销售订单已完成出货。钙钛矿创新中心 助推技术快、好、省产业化 整线方案：300*300mm 量产方案：100MW 核心工段及整线 Si/PSC 叠层方案：中试线 全自动整机集成能力 覆盖各种技术路线 工艺、设备技术开发 打样、流片 涂膜、干燥、激光、清洗 大面积工艺及设备研发 打样、流片 高通量：1000 片/小时 高通量工艺及设备研发 打样、流片 图图 50：曼恩斯特狭缝涂布设备：曼恩斯特狭缝涂布设备 资料来源：曼恩斯特官网，财信证券 涂布模头国产替代逻辑清晰，受益于新能源领域高景气度。涂布模头国产替代逻辑清晰，受益于新能源领域高景气度。捷佳伟创 2022101、 年营收60.05 亿元，同比+18.98%，归母净利润 10.47 亿元，同比+45.93%。23 年前三季度营收64.05 亿元，同比+50.48%，归母净利润 12.23 亿元，同比+48.96%，营收及净利润均已超去年全年。2023Q1-3 公司综合毛利率为 27.89%，净利率为 19.16%，净利率已接近历史高点。图图 51：曼恩斯特营业收入及增长率：曼恩斯特营业收入及增长率 图图 52：曼恩斯特归母净利润及增长率：曼恩斯特归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 4.3 激光设备激光设备 钙钛矿激光设备精度要求高，主要由传统激光龙头供给。102、钙钛矿激光设备精度要求高，主要由传统激光龙头供给。目前钙钛矿激光设备基于其精度要求，主要由主营业务为激光器或激光设备的公司供给，非激光领域公司短时间内竞争力难以与传统激光企业竞争。已实现出货的公司有杰普特、德龙激光等激光器龙头企业，也有帝尔激光、大族激光等激光设备龙头企业。0%50%100%150%200%250%300%0100200300400500600营业总收入营业总收入同比增长率(%)-100%0%100%200%300%400%500%600%050100150200250300归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)表表 11：钙钛矿激光设备主要厂商梳理：钙钛103、矿激光设备主要厂商梳理 企业名称企业名称 相关产品相关产品 布局情况布局情况 杰普特 激光刻划设备，激光清边设备，激光模切设备 公司已于 2021年 8月交付了首套柔性钙钛矿模切设备。2023年 4月，杰普特中标协鑫光电 100MW 钙钛矿激光刻划全套设备，公司开发的 1m*2m大尺寸钙钛矿 P1/P2/P3整套激光划线设备在客户端实现持续批量生产，其电池组件死区宽度可稳定控制在 150m内，居于行业内领先水平，获得头部客户的认可。德龙激光 激光刻划设备，激光清边设备，激光模切设备 公司钙钛矿电池生产的相关设备有前段 P0激光打标设备，P1、P2、P3激光划线设备，P4激光清边设备、传输&缓存104、线体、后段封装检测等一系列自动化设备，已于 2022年交付客户并投入使用。帝尔激光 激光设备 帝尔激光在钙钛矿 TCO 层、钙钛矿层、电极层均有相应的应用，2022年公司已有钙钛矿工艺设备订单的交付。大族激光 激光刻划设备 公司自主研发了钙钛矿激光刻划设备，已实现量产销售，与协鑫光电等行业头部客户一直保持合作关系。资料来源：各公司公告，各公司公众号，维科网，财信证券 杰普特：杰普特：MOPA 激光器龙头，唯一布局柔性钙钛矿模切设备。激光器龙头，唯一布局柔性钙钛矿模切设备。公司成立于 2006 年，国家级专精特新“小巨人”，主营业务包含激光器和主要用于集成电路和半导体光电相关器件精密检测及微加工105、的智能装备，是我国首家商用“脉宽可调高功率脉冲光纤激光器（MOPA 脉冲光纤激光器）”供应商。2019 年杰普特进入薄膜电池光伏电池行业，与客户合作验证柔性钙钛矿电池激光划线，率先使用超窄脉宽激光对产品进行工艺验证，获得较好结果；超窄脉宽激光相比纳秒激光有明显优势，并确立以皮秒光源作为钙钛矿光伏电池激光划线设备的主要光源。2021 年，公司上半年交付国内第一台柔性钙钛矿光伏电池中试机。2023 年，杰普特成功赢得了首个百兆瓦级别的订单，与钙钛矿光伏电池领军企业协鑫光电合作，为其打造100MW 钙钛矿光伏电池量产线激光划线全套设备。2023 年 7 月底，整套 100MW 钙钛矿激光划线设备已顺106、利交付。图图 53：杰普特钙钛矿激光设备：杰普特钙钛矿激光设备 资料来源：杰普特公众号，财信证券 MOPA 激光器龙头深耕光学设备，逐步剥离亏损业务。激光器龙头深耕光学设备，逐步剥离亏损业务。杰普特 2022 年营收 11.73 亿元，同比-2.17%，归母净利润 0.77 亿元，同比-16.00%。23 年前三季度营收 9.04 亿元，同比+12.10%，归母净利润 0.84 亿元，同比+64.12%。2023Q1-3 公司综合毛利率为 39.45%，相较去年全年+3.82pct，净利率为 9.24%，相较去年全年+2.76pct，在剥离亏损的钣金切割业务之后，公司盈利能力回升明显。图图 5107、4：杰普特营业收入及增长率：杰普特营业收入及增长率 图图 55：杰普特归母净利润及增长率：杰普特归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 德龙激光：精密激光加工设备领军者，布局钙钛矿打开空间。德龙激光：精密激光加工设备领军者，布局钙钛矿打开空间。苏州德龙激光成立于 2005 年，主营业务为高端工业应用精密激光加工设备及其核心器件激光器的研发、生产和销售。公司专注于激光精细微加工领域，凭借先进的激光器技术、高精度运动控制技术以及深厚的激光精细微加工工艺积淀，聚焦于泛半导体、新型电子及新能源等应用领域，为各种超薄、超硬、脆性、柔性及各种复合材料提供激光加工108、解决方案。在激光器领域，公司目前已拥有纳秒、超快（皮秒、飞秒）及可调脉宽系列固体激光器的核心技术和工业级量产的成熟产品。从激光器分类来看，固体激光器更加适用于精细微加工，固体激光器，尤其是短波长、短脉宽的紫外皮秒、紫外飞秒激光器，在目前新能源、半导体等领域的精细微加工领域应用最为广泛。钙钛矿激光环节对精度要求极高，是标准的精细微加工领域，也是公司的优势所在。表表 12：德龙激光用于光伏行业的产品：德龙激光用于光伏行业的产品 产品名称产品名称 图示图示 应用领域应用领域 钙钛矿薄膜太阳能电池激光综合加工设备 用于钙钛矿薄膜太阳能电池内部串联电路的蚀刻加工；设备集成多种激光源，可完成钙钛矿电池生产109、工序中的 P1/P2/P3划线，以及 P4清边加工。-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%02004006008001,0001,2001,400营业总收入营业总收入同比增长率(%)-100%-50%0%50%100%150%020406080100归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)飞秒激光器 应用于玻璃/陶瓷加工、精确孔径和电极结构加工、太阳能、航空材料加工、材料微加工、半导体、医疗、科学研究等领域。可调脉宽激光器 应用于玻璃/陶瓷切割及钻孔、精确孔径和电极结构加工、太阳能、航空材料加工、太阳能、医疗、材料微加工及科学研究等领域。资料来源：德龙激光110、公告，财信证券 业绩短期承压，研发费用较高。业绩短期承压，研发费用较高。德龙激光 2022 年营收 5.68 亿元，同比+3.48%，归母净利润 0.67 亿元，同比-23.16%。23 年前三季度营收 3.28 亿元，同比-8.21%，归母净利润-0.07 亿元，同比-120.81%。公司近期业绩承压，主要系研发费用增长明显。图图 56：德龙激光营业收入及增长率：德龙激光营业收入及增长率 图图 57：德龙激光归母净利润及增长率：德龙激光归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 大族激光：激光领域龙头，各应用领域均有布局。大族激光：激光领域龙头，各应用111、领域均有布局。大族激光成立于 1996 年，经过 27 年的积累，成为了一家专业从事智能制造装备及其关键器件的研发、生产和销售的高新技术企业，具备从基础器件、整机设备到工艺解决方案的垂直一体化优势，是全球领先的智能制造装备整体解决方案服务商。其主要产品涵盖通用元件及行业普及产品、行业专机产品、极限制造产品三大类。截止至 2023 年 H1，公司光伏设备业务实现营业收入 0.98 亿元，同比增长 46.96%，在手订单 4.30 亿元。今年上半年，大族激光 PECVD（等离子增强气相沉积设备）、扩散炉、退火炉等设备中标 TOPCON 电池行业客户批量订单。钙钛矿技术领域，凭借多年在薄膜电池领域的112、技术积累，大族激光自主研发了钙钛矿激光刻划设备，已实现量产销售，与协鑫光电等行业头部客户一直保持合作关系。激光龙头受行业周期影响较大，业绩短期承压。激光龙头受行业周期影响较大，业绩短期承压。大族激光 2022 年营收 149.61 亿元，同比-8.40%，归母净利润 12.10 亿元，同比-39.35%。23 年前三季度营收 93.87 亿元，同比-6.92%，归母净利润 6.32 亿元，同比-23.12%。激光器及激光设备行业近年价格战问题-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%0100200300400500600营业总收入营业总收入同比增长率(%)-200%-1113、00%0%100%200%300%400%(20)020406080100归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)较为严重，大族作为行业龙头短期业绩受行业影响较大。图图 58：大族激光营业收入及增长率：大族激光营业收入及增长率 图图 59：大族激光归母净利润及增长率：大族激光归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 帝尔激光：光伏领域激光设备龙头，深耕电池片环节激光设备。帝尔激光：光伏领域激光设备龙头，深耕电池片环节激光设备。帝尔激光成立于 2008 年，公司在微纳级激光精密加工领域深耕多年，是国内首次将激光技术导入光伏太阳能电池路114、线的国家高新技术企业，公司会继续深耕光伏，通过技术的开发和客户的共同研发来提升转换效率，解决行业痛点，同时也会拓展到半导体、面板显示和消费电子领域。公司此前也表示，一直保有钙钛矿激光技术储备，2022 年已有钙钛矿工艺设备订单交付。图图 60：帝尔激光钙钛矿激光刻膜设备：帝尔激光钙钛矿激光刻膜设备 资料来源：帝尔激光官网，财信证券 光伏激光龙头受益于下游需求增长，业绩持续向上。光伏激光龙头受益于下游需求增长，业绩持续向上。帝尔激光 2022 年营收 13.24 亿元，同比+5.37%，归母净利润 4.11 亿元，同比+7.92%。23 年前三季度营收 11.52 亿元，-20%-10%0%10115、%20%30%40%50%02,0004,0006,0008,00010,00012,00014,00016,00018,000营业总收入营业总收入同比增长率(%)-100%-50%0%50%100%150%05001,0001,5002,0002,500归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)同比+9.40%，归母净利润 3.40 亿元，同比+0.93%。图图 61：帝尔激光营业收入及增长率：帝尔激光营业收入及增长率 图图 62：帝尔激光归母净利润及增长率：帝尔激光归母净利润及增长率 资料来源：iFind，财信证券 资料来源：iFind，财信证券 0%20%40%60%80%100%120%140%02004006008001,0001,2001,400营业总收入营业总收入同比增长率(%)-100%-50%0%50%100%150%05001,0001,5002,0002,500归属母公司股东的净利润归属母公司股东的净利润同比增长率(%)