【研报】钙钛矿电池：光伏发展新方向，关注产业链动态变化---华西证券.pdf-solarbe文库

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【华西机械团队】毛冠锦S1120523020001 钙钛矿电池光伏发展新方向，关注产业链动态变化请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告 2023年2月26日光伏设备专题报告 1 摘要 n钙钛矿优势显著多方关注度日益提升，市场潜力大发展空间广阔 Ø钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有可调节的带隙，高吸收系数和长的载流子扩散长度等特性，是最有发展潜力的薄膜光伏技术。钙钛矿材料在太阳能电池领域取得了突破性的进展，通过改进钙钛矿材料配方、器件制造流程和高质量的成膜方法，小面积单节钙钛矿太阳能电池光电转换效率持续突破新高，钙钛矿领域的研究已进入规模化生产的探索阶段，代表企业有协鑫光电、纤纳光电、极电光能等。但目前钙钛矿电池的制备仍存在稳定性、铅污染及大面积制备效率尚低等。 Ø钙钛矿材料占总成本比例小，设备投资额有望进一步降低。协鑫光电产业，生产件成小，量产件成，低生产成。的产能 ¡¢ 料、 £、电池、件⁄¥ƒ§在 currency1 “而协鑫钙钛矿的第一的设备投资，能投资额。 n钙钛矿光伏电池的备，钙钛矿吸光是备的¡¢£节。⁄ ，钙钛矿吸光的备是最¡¢的£节。 Ø钙钛矿 ¥高效钙钛矿电池的«‹›件fi钙钛矿fl –†‡，· ¶， ¶，‚„¶， ”»和 ”取‰质量· 高。¿ 钙钛矿膜的大面积制备´，ˆ ˜¯制大面积膜· 性 ˘¶˙ ¨ ⁄和低膜的˚¸ ¶仍˝fi˛ˇ 。目前 ‹ 3 钙钛矿的研究，大面积通。 Ø空ƒ§currency1 （）¥ ˛Æfi ª 和有ª 化有Ł化Ø，Œ化ºØ，Ł化 ⁄和 æ化Ø ı ⁄、˛Æfi ˆ ıı、 ł 等⁄。 øfiŁ化，通 œ 、œß 制备 fi VD法制备。ø选择 ł 等有ª ，刮 fiœß 制备。 Ø电子§currency1 （）¥ø 有ª材料通蒸镀，ø Ł化，通气象沉积 ˆ VD R D设备、材料¡括ł 2、 Z¨ 、ı¨ 2 、 X 、 ¨ 2 3、富勒烯极衍生等。 Ø “«电‹¥非电极fi透明导电Ł化– ł ⁄，通使 ł 和Fł 。Fł 可耐 °高温， ‹ 烧ł 2 的场，比ˆ介孔–， ł 2 作电子传输–的器件。 ł 的透光性和导电性优 Fł ，但不耐高温，通低温和柔性器件。通 VD磁¯溅射制备。 Ø›电‹¥¡括电极和碳电极。电极通真空蒸镀、磁¯溅射镀制备；碳电极通法。 n设备fifl –†益，关注 ‡· ¶。下游企业加速局百兆瓦试，大面积制备已具备˛定基础，部分企业产已提上日程。产业发展处阶段，我们认设备企业有望率先受益，捷佳伟创、德龙激光、京山轻ª、大族激光等走在前列。关注他领域的、真空镀膜等设备公司可能在钙钛矿电池领域的动态。 n投资‚¥鉴行业处， ¢ 大ª ，我们行业。 n†益„的¥捷佳伟创、京山轻ª、德龙激光、大族激光、激光、、、、德、上 ⁄等 n”»提¥钙钛矿电池产业化进¶不及；行业加；下游行业气¶不及；公¡¢£有⁄。 2 目录钙钛矿电池行业概述一钙钛矿电池工艺与设备二钙钛矿电池产业链分析三四投资建议、受益标的及风险提示一、钙钛矿电池行业概述 3 4 钙钛矿电池第三代太阳能电池 n太阳能电池是指可以有效吸收太阳能，并将其转化为电能的半导体部件。目前太阳能电池已发展至第三代。1）硅晶太阳能电池以单晶硅、多晶硅为代表，是目前技术发展成熟且应用最广泛的太阳能电池，但仍存在单晶硅太阳能电池原料要求高及多晶硅太阳能电池生产工艺复杂等问题；2）化学薄膜太阳能电池主要以碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）为代表，相较晶硅电池所需材料少易于进入量产化阶段，但仍存在部分金属材料价格昂贵、材料纯要求高的问题；新型薄膜太阳能电池主要料化太阳能电池（ SSCs）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）量太阳能电池（ SCs）等，、成等，产的广泛 n钙钛矿化为CaT 3 的¡¢£以及⁄ 为CaT 3 ¥ƒ的金属§化¢ 发展currency1 ，“«¡ ‹成为化为A›fi 3 的 ¢£的术fl， –†‡¥ƒ，“«¡材料 ·高电¶、‚„” »‚ 、‰ 工¿成等 “«¡太阳能电池是用“«¡´的 ˆ金属˜化¢¯˘‡˙为¨ 材料的太阳能电池图表钙钛矿晶格结构图表太阳能电池分类及效率资料来源NREL，低成本制备⾼效率钙钛矿太阳能电池的研究（吕凤），华西证券研究所 5 钙钛矿电池第三代太阳能电池 n钙钛矿太阳能电池基本原理生˚ 应工˙ˆ¸ ‡‰以分为˝˛ˇ， ¨ ˇ（产生）、 »ˇ 、 ˇ（分为电）、„” ˇ 电 ˇ ‹ˇ˝˛ˇ ，电 ˇ电 Æ ª Æ ， ˇ Æ 阳，成电，电池ŁØŒº„ƒ成 ¿ ，成电” n常见高效钙钛矿太阳能电池结构是透明导电氧化物（FTO或ITO），电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）、金属电极（背电极）。 æ电 ÆŁ Æ ı，‰分为 ¥ƒ电池（ ł）Łø ¥ƒ电池 ł ； æ电 Æ的 œ¥ƒ，‰分为ß ¥ƒ †¥ƒ Ø介孔结构用T 2 ˙为ß 架，相较 †¥ƒ 果好、接触†积大、成膜均匀滑但于¸·工艺复杂、能耗高，或于大规模¸·量产 Ø正式（常规）结构无ß 电 Æ，¸·更简单灵活，减少了500℃高温煅烧T 2 的步骤，但相较ß ¥ƒ 略 Ø反式（倒置）结构ƒ成为˘电玻璃基地上先¸·HTL、“«¡¨ Æ、ETL及金属对电，¸·工艺简单、成膜温、成，是目前产化进的主”¥ƒ 图表钙钛矿电池结构及作用、特点图表钙钛矿电池发电原理示意图资料来源钙钛矿太阳能电池缺陷钝化技术的研究进展（钟东霞），钙钛矿太阳电池综述（施光辉等），晶体硅太阳能电池物理（陈哲艮），华西证券研究所钙钛矿电池结构作用及特点透明导电氧化物（FTO或ITO）起透光和导电作用，同时满足高透过率、高迁移率和低方阻的要求；透过率85以上，目前已成熟和应用电子传输层（ETL）具有较高电子迁移率，便于接收由钙钛矿层传输的电子，并将其传至光阳极中钙钛矿吸收层有机金属卤化物钙钛矿为核心，吸收材料属于直接带隙半导体，具有高效光吸收性能；钙钛矿层吸收光子产生激子，由于非常低的库仑力束缚，在室温下激子成由的电子和。空穴传输层（HTL）钙钛矿层接，传输金属电极目前应用于高效钙钛矿阳电电极的金和图表钙钛矿电池三种主要结构 6 钙钛矿电池第三代太阳能电池 n钙钛矿太阳能电池可为结电池结层电池。单¥电池相较于多¥叠Æ电池更，主要为 †ø ¥ƒ，目前在市场上广泛应用多¥叠Æ电池则主要 ˇ叠Æ方 ŁHJT、I›C等电池组¿，实现¨ 谱互补，‰以突破统晶硅电池理论限， ˚电池转换目前端叠Æ电池 ‹突破28 Ø钙钛矿晶硅层电池结构有。2 T叠Æ电池又称成一‡化¥ƒ，是在硅电池上生‚“«¡电池，用间Æ连接 ˛ 电池；4 T叠Æ电池又称为ˆ械堆叠¥ƒ，是将带隙较大的“«¡电池˙为顶电池，将带隙较小的晶硅电池˙为底电池， ˇ简单堆叠成叠Æ电池，顶电池底电池分别保留其 º ，ƒ成4˛终端¥ƒ 另Ø，还谱分的四端叠Æ 电池、ø射¥ƒ的四端叠、三端叠Æ等图表钙钛矿/晶硅叠层（2-T）电池效率进展图表在HJT电池表面涂覆一层做钙钛矿电池资料来源钙钛矿/晶硅叠层太阳电池关键材料与技术研究进展（李梓进），华西证券研究所图表钙钛矿/晶硅叠层太阳电池结构单位电池结构效率Eff 时间中心钙钛矿 ¡2¢£82⁄2¥£¥¥ ƒ§应用currency1 “«‹›钙钛矿 ¡fifl –†2¢£22⁄2¥£¥¥ ‡·光钙钛矿 ¡，2–2¢£522⁄2⁄£¥2 种类介绍图例机械堆叠的四端叠层电池（4-T） ¶ 将两个子电池独立制备后堆叠在一起，相互之间只有光学耦合作用‚ „”»层电电极有较高的要求，要求„电极中其中‰为透电极，¿光电极要具´在ˆ光˜¯˘˙的高透过，中¨ 电极要具´在˚¸光˜¯˘˙的高透过‚ ˝ ˛ˇ的 ˝ 子电的 ´ ，能用的 ‚„”»层电在作过中，子电以在 Æ率˝，˛ ª 电带隙的Ł ，Ø 电带隙为 ¥£Œº2 ，»层电能较高的效率‚ æ˝ 用„”ˇ Æ率电子ı 要，应ł，ø电成œ将ß高‚ 两端叠层电池（2-T） ¶ 在晶硅电池上直接生长钙钛矿电池，中间通过复合层或隧道结将两个子电池串起 ˝ „”»层电， ”»层电要 ˆ光˜透电极，有于降低造成œ‚ æ˝ ”»层电 Ł 首先串联电的电流由子电中较小的电流决定，，两个子电池有的电 ‚其次，电直接沉积在底电上，要求电 Æ能层的 ´ 能影响底电的性能，同时电表成为电的衬底，传统绒 ˇ的 ¡底电为 ´ 高性能钙钛矿电带来挑战‚ 7 钙钛矿电池优势显著极限效率和发电量高 n钙钛矿电池光电转化效理极高晶硅电池。 æ权威测试ˆƒ德国哈太阳能所（IS H）测，单晶硅太阳能电池理论限转换为24 5，HJT电池理论限转换为2 5，T C 电池理论限转换为28 单Æ“«¡电池理论限转换高，“«¡ “«¡ 限高 5，三 “«¡理论限45 “«¡电池转换限高主要原在于其带、“«¡材料带隙 ‰以及无组 Ø ˇ 的带隙 ¨ 的 ˇ少 A I 3-x › x ，¡¢的£化‰实现带隙 5⁄2 e¥连ƒ‰ Ø 可 ˇ §A、› ficurrency1量‰以 ı组分“«¡材料，对应“«¡材料的带隙及能“分«‹› 相ı， ˇ 对“«¡进fi组分 fl，‰实现带隙连ƒ fl， ‹–†了“«¡‰以广泛应用在发、 ˚ ‡等· æ上¶大 ¢理Ł‚„ ”»‰ ¿ 表用带隙为 2e¥的“«¡Ł 2e¥的晶硅¥¿，理论叠Æ 高4 图表钙钛矿带隙宽度适宜且可调图表不同太阳能电池理论极限转换效率对比资料来源交⼤，协鑫光电，⾼效钙钛矿太阳电池及其叠层电池研究进展（刘璋等），观研天下，华西证券研究所 0 10 20 30 40 50 晶体硅电池普通单晶硅电池 HJ T 电池 T OP C o n 电池钙钛矿单层电池晶硅 / 双节叠层钙钛矿电池三节层钙钛矿电池图表宽带隙钙钛矿半透明电池及晶硅叠层电池器件性能 8 钙钛矿电池优势显著极限效率和发电量高 n钙钛矿电池发电高主要原在于其´ˆ减˜¯、温 ¶、¨ ¶高且˘ 应好 Ø “«¡电池无 I 应ŁLI 应 I 应又称电 ˙˘ˆ减，电池¨Ł其接地金属 ˚间高电¸˙用 ˝现 ˛ˇ，大量电于电池¨表† 其表†化，最终˘ 组 LI 应是 ˆ减应，一发生于 ´硅¨¸˙的电池¨ 但 I、LI 应 ‰ “«¡的发电量电表，目前大多先进实 ‹ ‰以实现“«¡组连ƒ工˙currency1少 000小 ˆ减，电 00 产产Æ的用 ª 将 ˇ25 Ø 有相较晶硅 ˛量“，高温较晶硅组的温 ¶是 0 ŁØ，温 Œ上，º 0 “«¡的温 ¶为 0 00 ，接于0，实发电 ‰ 高于晶硅 Ø吸收高 ¨ ¶是在单及单 æ 的¨ “«¡Ææ 为，晶硅电池 ¨ ¶ı 0 3 -¥ ， “«¡¨ ¶ 0 5 -¥ ， ¶高，˘ 应¯，ª‚及 ł等˘ 转换更高图表钙钛矿温度系数接近于0图表不同半导体材料光吸收系数及波长关系资料来源信息维库电⼦市场⽹，界面，，华西证券研究所 9 钙钛矿电池优势显著成本低 n钙钛矿电池晶硅电池 ¡¢本、£⁄¢本¥ 。“«¡太阳能电池的¸耗 ‰减少，一‡化工ø大œ 生产成晶硅电池需要currency1少在四˛ ı的工ø分别Œ工硅料、硅¨、电池、组，单 ¸currency1少需要 ‚以上，ı 还需要大量的 ß、成等 æ 的æ，“«¡太阳能电池的生产”较为简单，ı需45分 ‰将玻璃、膜、材、化工原料等在一˛工øłŒ工成组大地缩短了¸耗，简化了”，价¿高，成熟期单G 投资成将 currency15亿元 “«¡材料占成比小，以电 00 产为其生产组成小于元/， 5 0G “别量产组成 currency10 5 0 6元/ 远于晶硅生产成元/ n钙钛矿电池⁄能 ¡ƒ§为晶硅⁄能 ¡ƒ的currency1半，¢本 currency1“« 。 æ 电，晶硅 G的产能（包currency1硅料、硅¨、电池、组）投资额在 0亿元ŁØ， “«¡的第一 00 的设·产投资在亿元ŁØ， G产能投资额规模化之约为5亿元图表钙钛矿电池流、资料来源华，协鑫光电，华西证券研究所电极材料 ¥ ƒ 钙钛矿 ¥ƒ 能§动currency1 ¥ƒ 定ƒ产“« ƒ ‹currency1成 ¥ƒ ›fi及他fl 材料 ¥–ƒ 图表 00 件构 10 钙钛矿电池优势显著应用范围广 n钙钛矿电池‹›fifl –†‡。钙钛矿电池可以fifl ·IP 。 Ø1）透光能¶，光高虽然统晶硅组较高转化，但在›I ¥场景应用，于组接照角、无法最佳照组转化 “«¡电池基于其˘ ˜能¯，能在˘ 更高电转换，安装要求，发电间更‚ ı 统晶硅组须 ˇ电池¨排«改£透， “«¡ 更高透 Ø‚）„”结构 »化‰ ¿在›I ¥· 应用涉及弧†等多种态 “«¡既‰以取刚˜基板，又‰ 用柔˜基板，易于Œ工成弯曲¯径更小的弧† 状 Ø ）„”´ »化 ¿›I ¥建筑对色彩要求较高，统晶硅组多为蓝色，色彩单， “«¡则‰ §颜色，满足市场对色彩的多样化需求 Øˆ）˜¯型¶ 统电池重量大，对建筑的支撑要求高，建造成高； “«¡电池重轻，建造应用成及难均较 n钙钛矿电池可fl ˘˙光¨ ˚。于“«¡ 高˘ ˜，较 ‚气仍‰维持稳†发电目前现代汽车、‚城汽车、斯拉等均 «局车顶 ˚ 图表光图表用资料来源能源⽹，华西证券研究所 11 钙钛矿电池小面积实验室效率进展飞速 n钙钛矿¸‚ ˝˛ˇ，型钙钛矿效 ¥ 展。 Ø 结钙钛矿电池2009 日科家首次 ˝，初始实为 8，20 韩国蔚山国立科技所首次突破20，截currency12022 currency125 6 Ø硅钙钛矿层太阳能电池20 8 牛津 ˚首次 ˝叠Æ 太阳能电池，为28，远高于当期单¥“«¡电池 2022 ，北京曜能科技限公司发团队发的小†积“ «¡叠Æ电池电 2 44，创国ł转换记录 Ø 钙钛矿层电池在2020 国能部国家‰ 生能实 ˝，为2 目前国ł 能团队所发的 “«¡叠Æ电池转换高 29 图表钙钛矿效率进展资料来源NREL，资料，华西证券研究所时间电池效率 2⁄⁄¢日œcurrency1 家单ˇ钙钛矿阳能电 3£8⁄ 2⁄¥¥韩国成均馆课题‹ 单ˇ钙钛矿阳能电 Œ£5⁄ 2⁄¥2‡· fl nry Snatith 单ˇ钙钛矿阳能电 ¥5£4⁄ 2⁄¥Œ瑞士洛桑联邦理院单ˇ钙钛矿阳能电 ¥¢£Œ⁄ 2⁄¥7 韩国蔚山国立currency1技“«所单ˇ钙钛矿阳能电 22£¥⁄ 2⁄¥8中国currency1 院半导体“«所课题‹单ˇ钙钛矿阳能电 23£7⁄ 2⁄¥8‡·光 ¡ 钙钛矿»层阳能电 28£⁄⁄ 2⁄¥¢韩国化技术“«所单ˇ钙钛矿阳能电 25£5⁄ 2⁄2⁄ 中心fiflZB† ¡ 钙钛矿»层阳能电 2¢£¥5 2⁄2⁄‡·光 ¡ 钙钛矿»层阳能电 2¢£52 2⁄2⁄ 美国能源部国家再生能源验室全钙钛矿»层电 23£¥⁄ 2⁄22中国currency1 院半导体所单ˇ钙钛矿阳能电 25£Œ⁄ 2⁄22 瑞士洛桑联邦理瑞士电子微技术中心 ¡ 钙钛矿»层阳能电 3¥£3⁄ 2⁄22南京谭海仁教授课题‹全钙钛矿»层电 28£⁄⁄ 2⁄22仁烁光能团队全钙钛矿»层电 2¢ 2⁄22普斯顿积钙钛矿»层电 2¥£7⁄ 2⁄22南京谭海仁教授课题‹ 积钙钛矿»层电 24£2⁄ 2⁄22北京曜能currency1技“发团队¡ 钙钛矿»层阳能电 32£44 2⁄23澳洲国立 fiANU† 串联¡-钙钛矿阳能电 3⁄£3 图表钙钛矿电池效率进展 12 钙钛矿电池产业化受限，已有部分解决方案稳定性 n目前钙钛矿电池⁄ 化的Æ 。ª 可为部原 Ł部原 1）部原主要是“«¡电池的¨ Æ易 §、Œ 或温 £化、照等 ‚）Ł部原包 Æ、电材料对“«¡稳†˜的 Ø 对“«¡材料稳†˜涉及材料分、晶‡¥ƒ转£、相晶 £化等 Ø光Ø对“«¡材料的分包方†，首先是照 §气 ı˙用 “«¡材料产生生电 Ł§气¥¿产生 §º ，其¯§化˜ 稳†˜Œ “«¡材料分；其次是持ƒ 照拉谱发生£化， “«¡材料¥ƒ发生£化 Ø传输层Œ电极º 的。在 ¥ƒ T 2 、等在照产生生化分 “«¡材料，且 ˜ ˙用，Œ “«¡分 Ł 化电材料金、、等， ˇ»˙用进入“«¡Æ 分 “«¡；ı ，“«¡材料的˜ »currency1金属电，造成电材料的造成 ˜能ˆ减 n Æ æ有 ‹ ı ） ł部稳†˜ ˇ 化“«¡材料、 Æ及电材料稳†˜， Œ Æ等；2）理化题组用步理法化“«¡表晶，将 currency1 5 2 ；）用¡ 装工艺¢£Ø部需满足化 ⁄˜、 ‚¥ƒ ƒ§ƒ§Ø 、 currency1 ˜等图表光钙钛矿材料分理图表钙钛矿太阳能电池性 ¡ 资料来源钙钛矿太阳能电池研究进展及化（等），华西证券研究所图表温度对钙钛矿材料 13 钙钛矿电池产业化受限，已有部分解决方案效率尚低 n目前钙钛矿电池⁄ 化 łø œ效的Æ 。 æ 大†积“«¡“膜¸·技术的进展«‹›fi等fl一 „ –，目前“膜太阳能电池†积Œ Œ一˛量“，电转化约 0 8 ª 有 ‹三ß原）“«¡“膜大†积¸·工艺多元化且成熟，˘“膜均匀较 † Œ，多；2）Ł ¥ƒ相的照†积减小， ˘ 组短电”‡ 减小；）大†积¸·进fi · 易产生电ƒ 耗、 ¶†积大 Ø目前 łø薄膜 œı ª 有布、狭缝布、喷、喷墨打印、气象沉淀等。在‚„«法存在„ ”膜æ 的问题，目前用»对˜的设“«¡前‡‰ 组分 ¸·大†积“«¡“膜；¿„法于大小 ´积 ˆ†˜大˘ ˜´积¶ 须多 ¯能保˘˙¨，原料用且部分，目前 ˇ ˚发˜¸ ˝ 入fl¸˚发 ¿„ ˛ Ø激光划线工艺将薄膜模组割为子电池。Œ˛电池 ˇ 一、 2、，其最Øcurrency1 最Ø为 ¶， ¶ 小，发电†积大，转化高目前 ˇŒ¢ Æ 高设· 、对·工艺实等减少†积图表¢£涂⁄¥ƒ¢涂§度currency1 度关系图表不同类“太阳能电池 «‹›器件面fi关系资料来源⼤面钙钛矿制备技术的研究进展（等），资料，华西证券研究所图表钙钛矿fl 示意图 14 钙钛矿电池产业化受限，已有部分解决方案Pb污染 n目前钙钛矿电池⁄ 化水溶铅污染的Æ 。“«¡电池的主要）¸·ˇ ¸ currency1 ，且为¸·较æ的“«¡“膜，¸ 的currency1量较高，留的化（ I 2 ）成 ⁄ ， ¸“«¡¥晶，ı ˙˘更多能“ ， ı Œ ˆ减；2）“«¡电池理当，其留的化入 ¢¨ 进入 ¢ ，相对于其Æ 活ª代入的，其˛ˇ˜高 0 以上 Ø碘化铅有水溶。晶硅fi 用量远高于“«¡fi 在晶硅组，用currency1 带，接是铜Ł„ ， currency1量 ˇ 0 ，一一Ø晶硅组的currency1约为 8Œ； “«¡组的currency1量足0 0 ， ˇ2Œ 但晶硅太阳能电池组的 ƒ£成§化， ¸于；“«¡ 的化 ¸于， ˝ 易造成 Ø目前无 æ钙钛矿完去铅化。目前多种 ¢ 工艺，在电池表†包˙透 ¢ 膜，º 电池化理当或地，或包 æ材料¨ ；及ł 成的ß 基¨ ı，将支架ł的 †化图表钙钛矿– † 0 ‡ 理图资料来源 ¡¢L，£⁄⼤¥，华西证券研究所图表· 钙钛矿材料¶‚„种”» 15 钙钛矿电池资本入驻叠加政策支持，关注度日益提升 n‚ ‚‚˛钙钛矿企频繁获¡本青睐 Ø2022 2 电ł成5亿元›øœß资，投资、杉国、I G资三家·投，川”投资等ˆƒ跟投，将用于 ł善电 00 大尺寸“«¡组产的工艺设·开发 Ø 电能ł成2 2亿元 e Aœß资，宣«2022 2 50 生产投产 2022 0 能ł成亿元 eAœß资，三fi资 ·投，用于 50 “«¡组量产落地 Ø2022 脉络能 ł成千万元‚ œß资，国æ思创·投， œß资主要用于试建设，继ƒ进fi更大尺寸、更高、更‚ ª的产Æ 发 n钙钛矿电池发展受国家政策支持。相政策陆ƒ˝台，为“«¡电池产化发展供 ß支持在2022 0 发« 的于促进 ˚产健康发展事项的知fl ˝突破高晶‡硅电池、高 “«¡电池等成产化技术图表2022‰钙钛矿主要 ¿ » 资料来源ƒ§ 研究currency1，华西证券研究所图表–´钙钛矿电池ˆ˜¯˘ 公司融资轮数金额主要投资企业纤纳光电D轮 - 招银国际、杭开集团协鑫光电B轮 5亿淡马锡投资、红杉中国、IDG资本、川流投资极电光能Pre A轮2.2亿碧桂园创投、九智资本、建银国际、云林基金、稳晟科技仁烁光能Pre-A轮数亿元三行资本、中科创星、苏高新创投、金浦智能、险峰长青、云启资本、中财基金无限光能轮数元资本、投资、碧桂园创投光晶能源轮3000 投资、创新、资本脉络能源轮数元国新创、创资本、国三新、高资本众能光电- - 资本曜能科技A轮数元高资本发布时间政策名称内容 2023 1 能电 ¡¢£⁄¥ ƒ§高currency1 “«技‹› Nfi电池、fl –† 电池、钙钛矿«叠层电池‡ƒ§技‹· ¶›‚„”» 能‰ 2022 10 ¿ § ´ˆ ˜ ¯˘ 通˙¥ ¨ ˚¸ ˝˛ˇ› „ › 高currency1晶体硅电池、高currency1钙钛矿电池‡ 本 »技‹› 电本 currency1 2022 8 科技峰中 ˇ Æ 2022-2030 ª¥ · 高currency1硅基电池、高currency1稳钙钛矿电池‡技‹›§ 中 ŁØ Œº 技‹· 高currency1 电池、高currency1稳钙钛矿电池‡技‹ 2022 8 电‰ æ 创新行 ¥ TOPCon、HJT、IBC‡晶体硅ı 能电池技‹ 钙钛矿、叠层电池 ł技‹ »›开智能 øœß 行 ¶ 2022 6 五”可再生能 „ ¥ 开新fi高currency1晶硅电池、钙钛矿电池‡ƒ§高currency1电池技‹ ¶ß ›· 大面积、高currency1率、高稳钙钛矿电池二、钙钛矿电池工艺与设备 16 17 钙钛矿电池生产流程及设备概述资料来源华，协鑫光电，华西证券研究所 PVD设备3台阳极†‡–·极†‡– 电极涂布设备1台钙钛矿激光设备4台激光P¥ 激光P2 激光P3 激光P4 封装设备输入FTO玻璃，缓冲层靶材输入缓冲层靶材输入背电极靶材输入钙钛矿涂布输入背板玻璃，POE胶膜，接线盒 n钙钛矿光¨电池的 œ ，ETL、HTL 钙钛矿吸光层是 œ工艺的核心环节。其，钙钛矿吸光层的 œ是最核心的环节。¡装是“«¡ ˚组生产Ł晶硅 ˚组生产相ı， „«是“«¡ ˚电池生产独的，主要用于“«¡ Æ的¸· n钙钛矿层高 “«¡电池的首要是“«¡¨ Æ œ，均匀， ¥晶，˙¨ ，晶粒尺寸晶粒取 £量均较高对于“«¡“膜的大†积¸·技术何fl¸大†积“膜均匀˜（æ约500 ） “膜的 ‡ 仍然是一˛挑战。目前主要于 A I 3 “«¡ 的，大†积用狭缝„«工艺 n空穴传输层（HTL）第一是无ˆ¢ ˆ金属化¿¢（ §化铜，化亚铜，§化镍（N ）硫氰化铜CuSCN）、一是¿¢ （ S、 TA等）是§化镍，用¿„、¿雾 ¸·或者是用 ¥ 法¸· 选择 TA等 ˆ¢，用„或是¿雾 ¸· n电子传输层（ETL）为 ˆ材料用蒸镀工艺，为金属§化 ¢，用气象´积工艺 ¥ 或R 设·、材料包 T 2、、 S 2 、 X 、I 2 3、富勒烯其衍生¢等 n非金属电极非金属电是透˘电§化Æ（TC ），用IT T T ‰以currency1500°高温，主要用于烧¥T 2 的场¿，比ß Æ，用T 2 ˙为电 Æ的 IT 的透 ˜ ˘电˜ 于 T ，但 currency1高温，用于温柔˜ 用 ¥ 磁fl溅射¸· n背电极包金属电碳电金属电用真蒸镀、磁fl 溅射镀¸·；碳电用„«法图表 00 ˙¨流及 ˚¸ 18 钙钛矿电池电子传输传输 P 和 P n电子传输层空穴传输层¥ 工艺路径，ª 包括P D（包括蒸镀磁控溅射）、反fi等离子沉淀（RPD）两工艺。 Ø蒸镀真蒸镀工艺是在装基¨的真抽成真，Œ 镀料其原或疯表†气化逸˝ 成蒸气”，入射currency1基¨表†，凝 ¥ 成态“膜该工艺‰实现大†积均匀´积“膜，且稳†˜好、良高，在认为是‰用于规模化生产“«¡电池的工艺 Ø磁控溅射应用于TC 、电 Æ、 Æ的¸· ‰实现准把握“膜æ ，但成高 Ø反fi等离子沉淀（RPD）用等 ‡枪产生§的等 ‡，其进入生‚腔在磁场˙用轰击材，温高生化成蒸汽实现“膜´积，´积果似于蒸镀该方 ‰镀凹槽、狭缝等复杂¥ƒ，镀Æ均匀˜好，£量高资料来源华“技，华西证券研究所图表˝˛ˇ示意图图表示意图图表示意图子 - 高高高纯ø高，沉底 ¯ ˘ 膜厚，性，膜力成膜高，沉底的 P 小制高温低温低温 ¡空高高高制制高高 ¢备 £高高高 ⁄¥ ƒ 成熟成熟日œ ， ¿ §currency1 膜力膜中¨厚„ 材用率 “金属电极 ´ 传输层电子传输层和透导电层传输层电子传输层图表三种˝˛ˇ 对比 19 钙钛矿电池钙钛矿 n钙钛矿吸光层是光收集层，⁄£电子-空穴。 n“«¡电池的电转换 “膜的电 ˜ “膜 œ的很大 n多种成膜方法断开发用于¸·高的“«¡“膜，的“«¡“膜¸·方法包一步法、步法、蒸发法、气相辅助¸ 法、„法卷对卷印刷技术、¿‰打印、狭缝„«等图表钙钛矿 ¥ 资料来源钙钛矿制备技术及其«⼤面太阳电池ƒ的‹›（fifl ），钙钛矿太阳能电池研究进展及化（等），华西证券研究所制备«‹ ›fi 旋涂法一fl‹ 在较常用的钙钛矿膜的 ´方 ‚ 常将P X 2 和 fl 3 fl 3 XfiX为、Br、 † 定的物的高¡˝的极性¢£fi⁄N，N¥ƒ§currency1§ “ fi «‹†、›¥fi˙flfi B–†、ƒ§currency1†‡fi «S·† †中，将¶物在定的温ø¯˘˙ ‚„”，以成»的钙钛矿前‰体¢ ‚¿ 将¢ 在衬底上， ´过ˆ˜¯理所的钙钛矿膜‚ 两fl‹ 将生成钙钛矿的 ˘前‰体的过为 ˙¿¨‚先将P X 2 «‹ «S· 高¡˝极性¢£中，¿ 将¢ 在currency1底上成P X 2 膜；¿˚将 ´的P 2 膜¸ «A ‹A 的 ˝˛¢ 中， ˇ在P 2 膜上 «A ‹A 的 ˝˛¢ ，ƒˇ 应 ´ 钙钛矿膜‚ 气相沉淀法 –† ‹ 沉积膜的 ˘常用方，用源发同时 P X 2 和 fl 3 fl 3 X¿¨ ‚ 发，在下其在衬底上沉积，¿ ‚其应成钙钛矿膜‚在源中，以过 ˘ 体的发率， ˘成的，¿˚ 钙钛矿的成 ‹成，均 ø较高的钙钛矿膜‚ ‡相· ¶‹ 将 P X 2 的膜作为钙钛矿前‰体于 fl 3 fl 3 X 中， ˇ 成钙钛矿膜‚ ‚„‹ ˘ 单的膜 ´方，先在导电currency1底上电子传输层的前‰¢ 并ˆ˜，次上 Æ作，再在电子传输层上层前‰¢ 并ˆ˜ 钙钛矿层，¿ 传输层¢ ª 传输， ´ 电极，钙钛矿阳电 ‚ ”»‰ ŁØ ˘非接材料 Œ º ŁØ技术，以的沉积的 æ ，其理currency1于的 Æ作将 ı 衬底‚ ¿ ‰ ⁄ ¥ ł łØø技术在œß 下高成、低成œ、 ´ 性钙钛矿阳电的 ˘很有前景的 ´ ‚ 图表 Æ 钙钛矿 ˚示意图 a）刮涂法；b）狭缝涂布法；c）丝网印刷；d）喷涂；e）喷墨打印；f）双源共蒸法；g）软膜覆盖法 20 钙钛矿电池钙钛矿 n 布fifl †，包括、线棒、狭缝布等。 łø钙钛矿 ⁄ 化目前采fl狭缝布技术。狭缝„«工艺‰ 于锂电池、燃料电池、晶‰ 等多· 的 ‡¸造狭缝„ «‰兼容卷对卷生产，是实现“«¡电池产化的重要方法 n„«产Æ壁垒主要在于ˆ械（ † 、直、粗糙等）、（、等）„« 果（†‡尺寸、Ø观等等技术标，对模 Ł” ı的‰化方、多种料 £ „料 ı„«的” 腔‡设、基于 ‹ 络及法实现„«†‡ ª 的 fl¸¶统等技术要求较高 Ø从fifl领域ˇ看 ı· ı应用场景„«模设需要的 ‰ ¶别 Ø从机械精 ˇ看“«¡电池 “膜晶‡ „«相当资料来源–†‡· ¶，华西证券研究所 ´ ˆ 子电池˜¯电池˘˙¨电池晶 ˚¸导 ˝˛ˇ 极极 „ ˜¯电池电极„ 钙钛矿电池晶 „ ˇ „ ł材类ł材类平板类平板类平板类 Æ «ª水平居多水平居多竖直向下竖直向下竖直向下中稍严稍严严格苛刻中稍严稍严严格苛刻 ‡ 中严格严格严格苛刻 Ł物中严格严格严格苛刻 „层ØŒº严格严格严格严格严格 „ «ª连续 ¨接连续 ¨接每片每片每片 † „层有无无无无高化腐蚀电化腐蚀化腐蚀化腐蚀化腐蚀 „ （´æ， ı） ¥⁄-¥2⁄¥-¥⁄¥⁄-5⁄5⁄-2⁄⁄¥⁄-5⁄ „ （´æ，） 5⁄⁄-¥Œ⁄⁄2⁄⁄-35⁄32⁄-¥¢5⁄32⁄-2¢4⁄3⁄⁄-Œ⁄⁄ 特非‡顿流体非‡顿流体非‡顿流体非‡顿流体非‡顿流体种类很多较ª较ª多较ª „层ł （ø ， œ ） 4⁄-¥5⁄5-¥5⁄£5-¥£5 ¥-¥⁄ 5-8⁄ ´ ˆ 子电池˜¯电池˘˙¨电池晶 ˚¸导 ˝˛ˇ 极极 „ ˜¯电池电极„ 钙钛矿电池晶 „ ˇ „ „ （）5⁄⁄-¥Œ⁄⁄2⁄⁄-35⁄32⁄-¥¢5⁄32⁄-2¢4⁄ 3⁄⁄-Œ⁄⁄ （œ ）≤5μm ≤¥μm ≤3μm ≤3μm ≤¥μm 直ß （œ ）≤5μm ≤¥μm ≤3μm ≤3μm ≤¥μm ≤Ra⁄£⁄25 ≤Ra⁄£⁄¥ ≤Ra⁄£⁄¥ ≤Ra⁄£⁄¥ ≤Ra⁄£⁄¥ 键尺寸公差 –⁄- –¥ –⁄ –⁄- –¥ –⁄- –¥ –⁄ 其他键形位公差¥-2级 ¥-2级 ¥-2级 ¥-2级 ¥-2级图表（ª ）涂⁄ 度图表（ª ）涂⁄ 用 Ł 21 钙钛矿电池钙钛矿 n高精密狭缝式布模头是布技术 ß新兴技术领域fifl发展而逐“兴起的⁄品。高 ‡狭缝 „«模是„«ˆ的最部，目前以进为主，国ł 斯等步实现进代狭缝„«法‰ ˇfl¸¶统进fi狭缝、ˇª 的 §，对“膜£量进fi更化 fl，相对其 „«工艺更容易fl¸ ı ，狭缝„«法‰将¸ ‡¡在，既能高¸ 用，又能保¸ 的统一减少对 ˙ 的 n狭缝布技术工˚原理„« 在一†¸ß一†”量 „«模缝隙 ¸¿˝转ˇcurrency1基材上 n狭缝布设œ的优点）„« 、高、”æ均匀、易fl¸；2）„«¶统¡ ，在„«ˇ ‰º ¢进入；）料用高，‰保持料˜£稳†，‰ı 进fi多Æ„«；4）应 ¡广，‰应 ı 料¢ currency1量 ¡；5）高‰£˜，大⁄量生产良95 n头部厂商皆搭建MW级别的试线，钙钛矿层的布结晶工艺的 ¢ 是目前钙钛矿光¨电池 ⁄的ª 。“ «¡“膜的¥晶˜良好助于其态‡ 、减少„” 的复¿大†积“«¡的主要难是何在¸ 成大量的¥晶，以镀膜的均匀˜目前用于¸·大†积“«¡“膜的„«工艺主要为¥‚ƒ气辅助狭缝„«工艺资料来源钙钛矿太阳能电池研究进展及化（等），–†‡· ¶，‚„⼤¥¥”，»‰ ⽹，华西证券研究所图表ª 涂⁄示意图图表Ø面fi钙钛矿 Œº对比制备«ª优currency1 缺点 ‚刀„ ‹易于积 ´，无杂设´ ¢ 用率低，敞开œß下¢ 均性较差狭缝„ ‹易于积 ´，成产效率高设´ ø要求高丝网‰ ‹易于积 ´，覆过单用率低，丝网 ø要求高 ”„‹易于积 ´，过单 ¢ 用率低，性差 ”»‰‹材料用率高，定化生产设´要求高，生产效率低，难以 ˇ 过软 ‹ 积 ´，无¢ 材料用率低，生产效率低 ‡相沉淀‹ 膜较高，准调生产效率低，成œ高 22 钙钛矿电池钙钛矿资料来源⼤面钙钛矿电池¿光层 ´技术研究进展（ˆ˜¯等），˘˙¨，华西证券研究所图表结晶 n钙钛矿电池的光电能钙钛矿吸收层的晶体，别是大†积“«¡电池上„˙均匀且§ » 的“ «¡“膜，结晶 ¶有 « 其密、子的大†积“«¡的主要难是何在¸ 成大量的¥晶fl¸凝¥的生成，以镀膜的均匀˜ 在§ fl¸¥晶ˇ的currency1 ，“于 «状¥ƒ生‚的 ‹ ， ˘ 的“«¡膜表†˝现表†˙¨ ł ，产生›电对 ˜能 fi n¥晶ˇ fl方法，包 Œ 辅助、ø¸ fl取、ƒ气法（气‡ –）、真 – †射相设·，包 ¥C /H¥C 、 ¥