來源:中銀證券 作者:陶波箭阶、葉善庭
鈣鈦礦:吸引力份帮?提效空間較高,應用場景豐富蚂芹,成長初期
鈣鈦礦行業(yè)處于 0->1 的成長初期:2022 上半年以來谱聂,國內頻出鈣鈦礦產業(yè)的積極信號,寧德榨厚、騰訊等汽車及互聯(lián)網行業(yè)的頭部機構入股鈣鈦礦項目桐装,鈣鈦礦-晶硅疊層效率也突破了 31%,證實其疊層效率遠超晶硅電池的優(yōu)勢蒂禽。在 TOPCon害切、HJT、XBC 等電池技術爭相擴大產能的產業(yè)環(huán)境下逢勾,多個鈣鈦礦的大尺寸中試線項目落地牡整,見證其從 2009 年提出概念,到 13 年后廠商躍躍欲試的快速發(fā)展階段溺拱,同時 2022/7 纖納光電出貨全球首款鈣鈦礦商用組件逃贝,也標志著鈣鈦礦組件商業(yè)化探路的開端。
特點一:轉換效率領先優(yōu)勢獲實驗室證實迫摔,鈣鈦礦吸光層為提效的核心
鈣鈦礦型材料特點 1:易于合成沐扳,穩(wěn)定的鈣鈦礦相決定電池穩(wěn)定性。鈣鈦礦型材料為與礦物鈣鈦氧化物 ABX3 化學結構類似的離子晶體的統(tǒng)稱句占,易于實驗室合成沪摄,可避免材料的稀缺性漲價。據 X 陰離子劃分纱烘,ABO3 無機氧化物鈣鈦礦在可見光下的光電效應較差杨拐;而主流的 ABX3 為鹵化物鈣鈦礦,其中 A 為有機陽離子(如甲胺凹炸、甲脒等)或無機陽離子(如銫)戏阅;B 為二價金屬陽離子(如鉛或鍺);X 為鹵素陰離子运诺。根據八面體籠的旋轉形態(tài)做法,分為立方、四方幢垮、正交等鈣鈦礦相反饲,而穩(wěn)定的鈣鈦礦相對于電池穩(wěn)定性至關重要,立方相為理想形態(tài)邓刻。同時可改變不同的 A 位陽離子堵闪,通過離子半徑算出的容忍因子α,如 APbI3 鈣鈦礦的α在 0.8-1 時锦是,形成穩(wěn)定的鈣鈦礦相涤玷,提升穩(wěn)定性、轉換效率漓琢。
鈣鈦礦型材料的特點 2:光電特性優(yōu)秀称几,帶隙可調決定吸收更寬的光譜捏梯。由于鈣鈦礦的成分選擇具有靈活性,A疫稿、B 和 X 位離子可以被多種元素取代培他,提供了較寬的帶隙可調性。根據 Schockely-Queisser 極限曲線遗座,單結太陽能電池光吸收材料的最佳帶隙為 1.4 eV舀凛。鈣鈦礦作為直接帶隙材料(例如CH3NH3PbI3,帶隙 1.5 eV)途蒋,在可見光全波段范圍內具備全光譜吸收能力猛遍,且Nano Energy 提到鈣鈦礦材料在 300–800 nm 波長范圍的可見光譜上,具有約 1× 105cm?1 量級的高吸收系數碎绎,比傳統(tǒng)單晶硅大一個數量級螃壤,因此 100 納米厚的鈣鈦礦薄膜,就可以吸收硅薄膜微米厚度才能吸收的光筋帖。
鈣鈦礦組件由多個功能層堆疊而成奸晴,吸光層是提效的核心。晶硅電池和鈣鈦礦組件的本質工作原理都是通過空穴和電子的擴散形成內電場日麸,不同點在于:A. 晶硅電池是直接形成 P-N 結:P-N 結的勢壘電容與 P 型/N 型半導體的摻雜濃度和溫度有關寄啼,且勢壘厚度較薄,容易發(fā)生雪崩擊穿代箭,從而承受的反向電壓有限诬簇,且感光靈敏度較小人薯;B. 鈣鈦礦組件是 P-i-N 結:P-i-N 結因為有 i 層-本征半導體(即鈣鈦礦層)的存在芜既,勢壘厚度很大, 能承受很大的反向電壓吸辑,且能吸收大量的光子并轉換為載流子庵锰。同時,i 層選用的鈣鈦礦材料充分吸收不同波長的太陽光串飘,對藍/綠光的吸收強于晶硅電池陪孩,其高結晶度極大減小載流子復合。
鈣鈦礦單結組件的研發(fā)效率已接近 26%钳砰,平均每年至少提升 0.5%盅妹,極限為 31%。自 2009 年提出技術至今许话,鈣鈦礦單結電池的實驗室效率從 3.8%提升到 25.8%羔俭,13 年間平均每年提升 1.69%,而 2018-2022 年則平均每年提升 0.5%稍途。相比 PERC雷猪、TOPCon睛竣、IBC 等技術在 90 年代已經實現 20%以上的實驗室轉 換效率晰房,鈣鈦礦發(fā)展速度極快求摇。據德國 ISHF 實驗室數據,PERC 電池理想條件下極限效率為 24.5%殊者,單面 TOPCon 工藝的理論效率在 24.9%-27%之間与境,雙面 TOPCon 工藝達 28.7%,HJT 工藝的理論機械轉換效率是 27.5%猖吴,晶硅電池理論極限效率為 29.43%摔刁,而作為薄膜電池的鈣鈦礦光伏組件的單結理論效率為 31%,遠超晶硅電池海蔽,是未來鈣鈦礦-晶硅疊層電池轉換效率達到 50%以上的重要推力共屈。
特點二:一體化工廠降低生產成本,鈣鈦礦材料具備成本優(yōu)勢
相比晶硅電池党窜,鈣鈦礦工序大大縮短拗引,單 GW 產能投資額更低。根據協(xié)鑫光電的數據茧淮,晶硅電池的制備椿烂,從硅料到組件至少經過 4 道工序,單位制程需要 3 天以上着阿,同時還需要大量人力伍配、運輸成本 等;而鈣鈦礦組件在單一工廠完成生產茁帚,原材料經過加工后直接成組件跨峡,沒有傳統(tǒng)的“電池片”工序,大大縮短制程耗時娶痕,單位制程耗時僅需約 45 分鐘拦举。從單 GW 產能投資額來看,與晶硅電池相比完憨,硅料+硅片+PERC電池+組件合計需要約 10 億元投資淡厦,而目前的鈣鈦礦 10MW 中試線投資額為 0.7-0.8 億元,達到量產成熟度之后巫庵,單GW 產能僅需 5 億元投資額旋乙,約晶硅電池單 GW 產能投資額的 1/2。
降本途徑分析 2-發(fā)電量:鈣鈦礦組件理論壽命可達 30 年右冻,控制衰減率能做到更低的度電成本:據楊文侃《鈣鈦礦系列光伏組件的度電成本分析》測算装蓬,壽命25年的鈣鈦礦組件若線性衰減小于 0.6%,度電成本低于晶硅組件纱扭。
鈣鈦礦溫度系數絕對值比晶硅低 2 個數量級牍帚,不易受溫度影響:從溫度系數量化來看儡遮,晶硅組件約為-0.3,即溫度每上升 1 度暗赶,功率會下降 0.3%鄙币,例如在實際應用場景,出廠效率 20%蹂随,當溫度升到 75 度十嘿,效率大約就只剩16-17%。而鈣鈦礦的溫度系數為-0.001岳锁,非常接近于 0绩衷,因此它效 率幾乎不受溫度影響,實際發(fā)電效率顯著高于晶硅激率。
由于電路結構不同咳燕,鈣鈦礦組件比晶硅組件受遮擋的負面影響小,發(fā)電量平均高 5%:晶硅組件一般由 60 或 72 片獨立電池片串聯(lián)形成鉴吞,當受到局部遮擋或損壞時征拆,會出現熱斑效應。而鈣鈦礦組件屬于薄膜電池舀蚕,通過工藝在整個面板上實現電路結構执鲜,電路之間互相連接,在受到同樣遮擋時發(fā)電量影響比晶硅小很多厢申,根據楊文侃《鈣鈦礦系列光伏組件的度電成本分析》測算鲜伶,遮擋條件下鈣鈦礦組件比晶硅發(fā)電量高 4.05%-6.05%,度電成本降低 0.018-0.034 元/kWh钧饥。
特點三:輕薄且適應柔性基底惨侍,下游應用場景豐富
鈣鈦礦組件適應多元化的剛性/柔性基底。盡管晶硅電池可通過柔性材料封裝制成柔性組件嫩誉,但晶硅電池片容易斷裂箱充,對封裝技術和封裝材料性能要求非常高,因此薄膜電池更適合應用到柔性組件上尚憔。而由于 CIGS 等薄膜電池的制備溫度較高镰吆,平板柔性電池通常使用的 PET 或 PEN 基底承受溫度一般不超 150℃,疊加柔性組件的卷對卷印刷工藝與鈣鈦礦制備兼容跑慕,因此鈣鈦礦組件更具備柔性應用空間万皿。鑒于鈣鈦礦組件更輕薄、設計更友好的特點核行,廠家可按客需定制模塊的形狀牢硅、顏色和尺寸,并安裝在屋頂、車頂减余、玻璃幕墻等任何空閑區(qū)域综苔,疊加模塊顏色可調,完美解決光伏在建材應用的美學問題位岔。鈣鈦礦材料的柔性如筛、輕薄、顏色可調赃承、高電壓等特性使其具備廣泛應用各場景的潛力妙黍。
特點四:鈣鈦礦多結疊層效率可達晶硅電池的 2 倍,疊層技術取決于界面復合層
鈣鈦礦-晶硅疊層電池研發(fā)效率已突破 31.3%瞧剖。鈣鈦礦帶隙寬度可調,可制備高效疊層電池灌滤,相比于單個 PN 結的鈣鈦礦太陽能組件名娶,多結的 PSCs 光譜吸收效果更好、效率更高誉芙,但成本也更高健娄。鈣鈦礦可制備 2 結、3 結及以上的疊層電池尿笔,鈣鈦礦 2 結疊層電池理論轉換效率達 35%翁焦,而 3 結疊層效率可達 45%以上,如果摻雜新型材料临颈,甚至能達 50%茎倘,約為目前晶硅材料的 2 倍。
2 結疊層電池有鈣鈦礦-鈣鈦礦蚂青、鈣鈦礦-晶硅疊層電池兩種租江。鈣鈦礦-晶硅疊層電池即將鈣鈦礦 組件與硅電池按能隙從大到小的順序從外向里疊合起來,讓短波長的光被最外側的寬帶隙鈣鈦 礦太陽能組件吸收孝承,波長較長的光能夠透射進去讓窄帶隙的硅太陽能電池吸收献丑,可最大限度地 將光能變成電能,目前獲得了最廣泛的研究侠姑,最新效率已突破 31.3%创橄。
全鈣鈦礦(鈣鈦礦-鈣鈦礦)疊層具備潛力,一體式疊層為主流結構莽红。根據結構不同妥畏,疊層鈣鈦礦組件分為一體式結構和分離式結構,依據輸出端子數量的不同船老,又可分為兩端子和四端子結構咖熟。四端子結構能實現較高的實驗室效率,但四端子疊層電池中的光學耦合疊層需要使用光學分光鏡,成本過于高昂馍管,而機械堆疊式需要三層透明電極郭赐,會降低電池轉換效率。相比之下确沸,一體式鈣鈦礦疊層結構簡單捌锭,設備和工藝相對成熟,適合產業(yè)化境愕。南京大學譚海仁團隊實現了 小面積全鈣鈦礦疊層電池 28%的實驗室效率秋降,成立仁爍光能并開啟全鈣鈦礦疊層電池的產業(yè)化。
面臨挑戰(zhàn):大面積組件的制備難度停楞、穩(wěn)定性不足别逐、降低材料的毒性
相比晶硅電池,鈣鈦礦組件缺陷實際影響程度有限羔漂,同時為實現產業(yè)化敢智,學術界和產業(yè)界針對缺陷不斷研究改良方法,已有一定成果:
大面積制備的難度:發(fā)展狹縫涂布等多種制備新工藝匹说。實驗室制備的高轉換效率組件晚号,基本是在 1cm2 的極小面積薄膜上實現,大多使用旋涂法卫驯,但該工藝的轉速很高殃忠,難以沉積大面積、連續(xù)的鈣鈦礦薄膜毫痢。取而代之的是狹縫涂布法趾始,還有軟膜覆蓋沉積法(SCD)、板壓法矿卑、氣固反應法喉恋、刮涂法等能放大尺寸的工藝。解決此問題關鍵點在于工藝改良母廷。2022 年 4 月轻黑,極電光能在 300cm2 的大尺寸鈣鈦礦光伏組件上,創(chuàng)造了該尺寸面積下 18.2%光電轉換效率的新世界紀錄琴昆。2022 年 7 月氓鄙,微納科技成為全球首家量產 40*60cm 柔性鈣鈦礦組件廠商,承諾效率達到 21%业舍;同時抖拦,纖納光電實現出貨 5000 片 1245× 635× 6.4mm 鈣鈦礦組件供省內工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站使用,證實大面積鈣鈦礦組件問題逐漸得到改善舷暮。
不穩(wěn)定性:嘗試兼容更多種材料态罪,封裝為核心改良環(huán)節(jié)噩茄,穩(wěn)定性已逐步增強。為改善鈣鈦礦組件的不穩(wěn)定性复颈,業(yè)界聚焦于封裝技術和材料結構的替換绩聘。鈣鈦礦材料對水汽極度敏感,易產生不可逆轉的降解圾董,因此室溫環(huán)境下組件效率會隨時間增長而衰減钱淳。但鈣鈦礦可容忍 1%級別的雜質,對缺陷雜質容忍度遠高于晶硅几谐,可選用更多類型材料增強穩(wěn)定性恳瞄。同時,2020 年昆山協(xié)鑫光電圍繞封裝進行實驗坊欢,發(fā)現封裝不佳的組件很快就衰減漩践,但良好封裝的組件,在雙 85(85℃聪蔬、85%RH)條件下肄绢,2000 個小時內沒有任何衰減。
含毒性:無鉛化為鈣鈦礦材料研究的重要方向无价。由于含鉛鈣鈦礦更適合低溫制備,光電效應較好床重,因此鈣鈦礦組件大多含具備毒性的鉛琳柱,會對外部環(huán)境造成污染。實際上晶硅組件的焊帶通常含銅箔涂鉛拙徽,每一塊標準尺寸的晶硅組件里約含 18 克鉛刨沦,而同樣尺寸的鈣鈦礦組件含鉛量不超 2 克,因此鈣鈦礦組件的含鉛量只有晶硅的 1/10膘怕。同時想诅,鈣鈦礦材料的優(yōu)點之一是可以對材料成分進行設計,有利于采用低毒的元素替代鉛岛心,目前大量研究工作采用來自該族的 Ge来破、Sn 以及來自周期表中的 Bi 和 Sb 等環(huán)境友好元素來替代鉛。
鈣鈦礦:技術突破對國產設備商的意義忘古?延長產品生命周期
組件結構由多個功能層鋪設而成徘禁,多種制備工藝并存
鈣鈦礦組件主要有 3 類結構框架,反式平面結構適合產業(yè)化髓堪。常見的 3 類“三明治”結構為介孔結構和平面結構(分為正式平面送朱、反式平面,區(qū)別:鈣鈦礦底層材料對鈣鈦礦內的電子或空穴的提取能力不同干旁,P 型半導體主要傳遞空穴驶沼,N 型半導體主要傳遞電子)。1. 正式(n-i-p)平面結構(效率更高):轉換效率比反式結構高,具有較高的 Voc 和 Jsc 值佛缕,但空穴傳輸層在核心的鈣鈦礦層上面碉伙,在選材的溫度耐受性和性能平衡上還不能很好的匹配,且遲滯效應比反式結構明顯(遲滯效應降低電池測試的準確性和電池性能)鸣谒;2. 正式(n-i-p)介孔結構(優(yōu)化版本牌鹊,使鈣鈦礦層更穩(wěn)定):與正式平面結構類似,介孔層的摻雜能改善鈣鈦礦層和電子傳輸層的接觸沟奸,提升電子的提取能力己倾,但介孔層需要 450° C 高溫燒結,不能和柔性襯底結合扶取,不適宜投入量產蔫迅。3. 反式(p-i-n)平面結構(主流結構):比正式結構的工藝更簡便價廉、低溫成膜芜田、更適合與傳統(tǒng)光 伏電池結合疊層器件等具藐,同時因為反式 (p-i-n) 結構中,空穴層選材的擴散長度/系數比電子層的短/低蜈沛,更有利于電荷的平衡抽取庞溜,從而抑制遲滯效應。由于適合疊層結構延伸及產業(yè)化碑定、工藝成本低流码,為目前的主流結構。但面臨轉換效率較低延刘、電子傳輸層用材昂貴和熱穩(wěn)定性差等限制漫试。
以協(xié)鑫納米的發(fā)明專利《一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法》為例,涉及正式介孔結構碘赖,使用勻膠機(實驗室級別)驾荣、PVD(磁控濺射、蒸鍍)普泡,鈣鈦礦層選用涂布機播掷,與反式結構的制備方案類似。
鈣鈦礦層:大面積制備難度較高劫哼,狹縫涂布工藝為主流
鈣鈦礦層的制備分 4 種反應原理和 2 大類工藝叮趴。作為鈣鈦礦組件的核心層,鈣鈦礦層及上下電荷收集層界面的制備至關重要权烧,薄膜厚度丰躺、大面積均勻性、成膜速度控制為重要技術指標励邓。目前鈣鈦礦層的制備從反應原理上分為 4 種肄琉,即一步溶液法丧爸、兩步溶液法、雙源氣相蒸發(fā)法洋训、氣相輔助溶液法带超。
狹縫涂布為鈣鈦礦層的主流大面積制備工藝。從工藝角度劃分妙散,適應大面積沉積鈣鈦礦薄膜的有濕法涂布昨宋、印刷等 2 大類工藝,其中狹縫涂布工藝具備制程可控性較強诅慧、材料利用率高等特點紧除,成為目前鈣鈦礦層的主流制備工藝;而絲網印刷工藝適用于全印刷型鈣鈦礦組件的制備班聂。
第一類-濕法涂布工藝:根據涂布頭分為狹縫涂布工藝竿靠、刮刀涂布工藝等。
狹縫涂布(主流選擇):非接觸式涂布技術霍衫,在玻璃/金屬/聚合物等基材上將特制油墨沉積形成 超薄均勻涂層候引,涂層厚度取決于施加到基材上的油墨量除以涂布面積,硬件核心在于狹縫涂布頭的耐腐蝕性敦跌、狹縫精度及油墨流動控制澄干。特點是印刷速度快、成膜均勻柠傍、材料利用率高傻寂、運行成本低、適用油墨的粘度廣等携兵。除了光學薄膜外,也用在鋰電池隔膜搂誉、液晶面板等精密涂布徐紧。
刮刀涂布:與過量的油墨接觸,通過調整刮刀與基底的距離來調整厚度炭懊,同時也與油墨的濃度并级、基底移動速度相關。特點是能兼容流動性弱的油墨侮腹,提高濃度迈窗、減小干燥負荷,涂布速度較快栋灿。同時涂布面較平整惑妥,不隨原表面的凹凸而起伏。
第二類-印刷工藝:分為噴墨印刷法浴瞭、噴涂法示荠、絲網印刷法漓蜗、凸板印刷法、凹版印刷法等节立。
絲網印刷(全印刷型鈣鈦礦組件的量產工藝):特點是生產成本極低(資本支出和運行成本)螃恕、 高吞吐量。同時是制造微米級厚度介孔支架的有效方法患并,但介孔層結構需要 400 攝氏度高溫制備膳几,面臨容易破壞鈣鈦礦層的挑戰(zhàn)。據 Swansea 大學研究發(fā)現破溺,可以通過絲網印刷將鈣鈦礦組件印在建筑物鋼頂上启疙,而國內的萬度光能將投建全絲網印刷工藝生產的 200MW 介觀鈣鈦礦組件產線。
噴墨印刷:與器件無接觸的印刷技術唐片,和打印機原理類似丙猬,打印機頭和油墨相連,壓力脈沖控制油墨的吞吐量费韭。特點是材料利用率較高茧球,能夠精準靈活控制打印形狀、厚度等星持,技術的關鍵 挑戰(zhàn)在于油墨高吞吐量的時候能否保持印刷的精度抢埋,以及能否找到兼容的動態(tài)粘度、密度和表面張力的油墨督暂。由于印刷速度受限于噴嘴數量揪垄,噴墨印刷的速度較其他沉積薄膜工藝慢。
噴涂:同樣為非接觸型印刷技術逻翁,通過改變油墨的成分饥努、濃度、噴嘴角度八回、移動速度等酷愧,達到控制鈣鈦礦薄膜厚度及高吞吐量操作的目的。特點是材料損耗較低撼烹,能夠高吞吐量處理濒垫,但挑戰(zhàn)在于晶體生長厚度的變化、溶液去濕以及由表面張力驅動的薄膜覆蓋不均等远燕。
凸版印刷久泞、凹版印刷:在鈣鈦礦組件研發(fā)中使用較少。
狹縫涂布工藝從平板顯示奖放、鋰電池極片領域沿用至鈣鈦礦淡藻,技術應用經驗豐富。(1) 平板顯示面板也由不同功能薄膜組成酿边,其中柔性 OLED 的結構和鈣鈦礦組件最為接近剖宪,核心 PI 導電膜使用狹縫涂布工藝制備竟恩,此外液晶面板的光學膜也使用狹縫涂布工藝制備,平板顯示面板領域已有大面積使用狹縫涂布工藝的經驗雨晃;(2) 鋰電池的極片涂布是卷對卷工藝伸坑,將漿料快速均勻地涂覆在正負極集流體, 因為事關鋰電池的容量躺刷、安全性等念脯,因此對涂層的膜厚、均勻性弯淘、尺寸精度等要求均非常嚴格绿店。因此,業(yè)界對狹縫涂布工藝在技術原理的掌握和應用經驗上已較為成熟庐橙,更多在精度假勿、設備控制、漿 料配方上追求精益求精态鳖,能夠在鈣鈦礦膜層上沿用转培。大面積鈣鈦礦層的制備難點在于,沒能達到實驗室級別的均勻度浆竭。實驗室通常采取旋涂法浸须,利用旋轉的離心力將膜厚制備均勻,形成高效率的小面積鈣鈦礦組件邦泄,但旋涂法的漿料使用率較低删窒,大尺寸的生產成本較高,且不適宜產業(yè)化顺囊。目前換用高精度控制的狹縫涂布工藝很撩,無法將膜層做到實驗室里的均勻效果,而且尺寸放大后容易形成凹凸不平的表面端辛、內部含氣泡等诵捏,因此大面積鈣鈦礦組件的難度更多在于工藝而非設備,量產效率與實驗室效果還有較大距離杀蝌,也是業(yè)界積極突破的方向。
鈣鈦礦企業(yè)主要選擇狹縫涂布工藝路線屋孕。我們對國內部分領先鈣鈦礦企業(yè)的公開專利進行統(tǒng)計咖播,在鈣鈦礦層制備工藝的選擇上,主要是狹縫涂布和蒸鍍 PVD硕纯,而協(xié)鑫光電铣佛、纖納光電等在刮涂、噴涂上也有嘗試布局握帘,此外 CVD袜晌、絲網印刷工藝屬于少數選擇方向蓄氧。
國產 PVD 設備商率先受益宪塔。盡管產業(yè)實驗室、科研院所前期主要使用進口設備進行研發(fā),而根據已公開信息啤握,目前國內部分含鈣鈦礦用 PVD 的設備商已進入出貨驗證或完成驗證階段,如(1)捷佳偉創(chuàng)向某領先鈣鈦礦廠商出貨了―立式反應式等離子體鍍膜設備”(RPD)酒唉,并于 22/07 再次中標量產型 RPD 訂單墙基;(2)京山輕機旗下晟成光伏的團簇型多腔式蒸鍍設備已量產,并成功應用于多個客戶端添谊;(3)眾 能光電截至 21 年底的鈣鈦礦 PVD 設備出貨量達 30 臺套财喳;(4)湖南紅太陽的首臺鈣鈦礦電池用 PVD 及 ALD 鍍膜設備發(fā)貨,成功中標龍頭客戶鈣鈦礦電池項目斩狱。(5)合肥欣奕華的蒸鍍事業(yè)部有對真空蒸發(fā)法制備鈣鈦礦電池薄膜的研究耳高。其中,不乏有已在 HJT 布局有 PVD 的捷佳偉創(chuàng)所踊、湖南紅太陽等泌枪,隨著鈣鈦礦產線的逐步落地,國產設備商有望持續(xù)受益污筷。
P1-P4 層:主要使用激光刻蝕設備工闺,國產激光設備商躍躍欲試
P1-P3 用激光劃刻,P4 用激光清邊瓣蛀。鈣鈦礦用激光設備主要使用納秒/皮秒/飛秒脈寬等波段的綠光激光或紅外光纖光源進行刻蝕劃線尾烛,被切割處很快被加熱至汽化溫度蒸發(fā)形成線槽,目的是阻斷電流導通踢周,形成多個單獨的電池模塊萤考,串聯(lián)電池,增大電壓黎撤。激光刻蝕激光的工藝精度乒柳、對薄膜材料的損傷、缺陷控制侄灭、刻劃斷面的粗糙度均對電池效率彭铐、壽命具有重大影響。
國產激光設備商早已布局亏傅,競爭較活躍摊谢。國產激光設備商在鈣鈦礦領域早有技術布局,如(1)眾能光電截至 21 年底已出貨鈣鈦礦激光劃線刻蝕設備 50 臺套醉装;(2)大族激光表示其鈣鈦礦激光刻劃設備在 2015 年已實現量產銷售辕芳,并和相關客戶一直保持合作關系;(3)杰普特與大正微納科技共同研發(fā)出柔性鈣鈦礦激光膜切設備宵睦,通過驗收并正式投入生產使用记罚。而傳統(tǒng)光伏設備商也積極布局鈣鈦礦用激光設備墅诡,如(4)邁為股份 2021 年為客戶定制的單結大面積鈣鈦礦電池激光設備已交付,鈣鈦礦設備仍處于研發(fā)階段桐智;(5)帝爾激光公告將交付用于鈣鈦礦電池的激光設備末早,應用于 TCO 層、鈣鈦礦層酵使、電極層荐吉。國內鈣鈦礦激光設備的參與者較多,已有眾能光電口渔、杰普特等步入商業(yè)化階段的國產設備商样屠。
封裝:決定鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和壽命
主要有 2 代封裝技術。鈣鈦礦電池的各功能膜層材料缺脉,對暴露大氣中的水蒸氣痪欲、氧氣、紫外光攻礼、壓力等比較敏感业踢,鈣鈦礦材料很快分解,同時組成鈣鈦礦晶體的有機小分子會從晶體逃逸甚宜,引發(fā)鈣鈦礦晶體的分解种洛,使用壽命比設計值要低得多,因此封裝工藝能夠將鈣鈦礦組件與大氣環(huán)境隔離映情,防止被雜質污染和腐蝕拔泪,是提升鈣鈦礦組件使用壽命的關鍵環(huán)節(jié)。據長光所 Light 中心介紹阱墩,目前主要有 2 代封裝工藝:一代:通過蒸發(fā)金屬噴射器和焊接金屬帶谍臀,將電流從電池傳導到外部,并將金屬帶的邊緣密封局该,器件位于封閉空腔中心抡杈。二代:利用透明 ITO 電極將鈣鈦礦與金屬電極分離,確保電極與鈣鈦礦組件之間有間隙涉佑,而直接利用 ITO 電極進行封裝加梁,對鈣鈦礦組件的密封效果更佳。
鈣鈦礦電池封裝涉及 PVD淮超、CVD踢故、層壓機等設備。據協(xié)鑫光電公開的某類實用新型專利顯示惹苗,其鈣鈦礦電池的封裝工藝包括兩個封裝層工序,(1)第一封裝層由致密的金屬化合物組成耸峭,包括阻擋氧氣桩蓉、鈣鈦礦電池揮發(fā)的有機小分子等的水氣阻隔層淋纲,均勻覆蓋在鈣鈦礦太陽能電池表面,厚度在納米級院究;第一封裝層可采用 CVD洽瞬、PVD、ALD 中任意一種方式业汰。(2)第二封裝層采用熱熔膠膜伙窃,包括 EVA 膜或 POE 膜,厚度為微米或毫米級样漆;第二封裝層可采用成熟的晶硅組件封裝方式为障,但封裝核心在于熱熔膠膜的適用溫度,由于市場上的 EVA 膜配方更多適用于晶硅光伏組件放祟,使用溫度在 130-150 ° C鳍怨,對于鈣鈦礦材料而言溫度過高,容易揮發(fā)的有機小分子在真空和加熱的雙重作用下更容易脫離晶體結構巾妖,降低鈣鈦礦層的活性估横,而降低溫度又會弱化封裝效果。(3)背板與第二封裝層相連牵梗;采用層壓機台筷。
國產設備商蓄勢待發(fā),靜待技術進步推動產線規(guī)劃落地
國產設備商具備提供定制化鈣鈦礦設備的能力仓脓,競爭格局未定型售微。從不同膜層所需設備來看,(1)激光設備為通用性較高的設備凸窖,其他電池技術路線的激光設備較容易復用到鈣鈦礦電池上望星,便于國產激光設備商布局。(2)PVD 有較多設備商布局天证,競爭多樣化浸萤,其中金屬電極層的蒸鍍設備技術難度可控,有布局真空技術的廠商也較容易進入哀买;RPD 的技術難度與 PVD 相當顷锰,但受限于日本住友的專利 壟斷且成本較高,目前僅捷佳偉創(chuàng)擁有技術專利授權亡问。在建立中試線初期官紫,為保證鈣鈦礦產成品與設計性能/穩(wěn)定性一致的情況下,(3)涂布機更多使用 nTact 和東麗工程等進口設備州藕,國內已有上海德 滬涂膜等領軍企業(yè)束世。(4)封裝環(huán)節(jié)國內已有弗斯邁等合作企業(yè),晶硅光伏組件領域的成熟封裝設備商也有望受益。
鈣鈦礦:產業(yè)化潛質毁涉?以史為鑒沉帮,期待未來的 3-5 年
復盤歷史,光伏市場需求由政策驅動向市場驅動轉型贫堰,實現外驅向內驅發(fā)展
(1). 政策驅動期:國內 PERC 產能穆壕、光伏裝機量高速發(fā)展。在 PERC 發(fā)展初期其屏,國外主導核心技術和產能喇勋,而國內光伏產業(yè)的發(fā)展,主要受歐美市場需求驅動偎行。2012 年判逊,在歐債危機和“雙反” 調查的影響下,全球光伏產業(yè)陷入低谷猬笑,同年舀鼎,國家“863‖專項啟動,對 PERC 電池效率呜颓、量產規(guī)模等作出指示园桑,標志國內 PERC 正式進入產業(yè)化階段。2013-2014 年候摹,為應對光伏產業(yè)發(fā)展初期的高成本塔端,國家推出多項補貼政策扶持企業(yè),吸引大批新興參與者布局她添,光伏需求回暖媒湖。2015 年,在 “光伏領跑者計劃”刺激下屎洒,積極推動技術轉型舒贼,財政支持先進技術研發(fā),PERC 產能全球領先虑稼。2016-2017 年琳钉,“十三五”規(guī)劃刺激下,搶裝潮迅速推高需求節(jié)奏蛛倦,同時產能超預期擴張歌懒,供需關系偏向過剩,同期 HJT溯壶、TOPCon及皂、鈣鈦礦等開始出現中試線。PERC 發(fā)展初期多受政策驅動且改,國內廠商主要引進國外成熟先進技術和設備验烧,主要是產業(yè)規(guī)陌宀担化趨勢,而產能擴張后周期中碍拆,疊加電池技術進步笋庄,促進新舊產能替換、新技術的萌芽倔监。
(2). 市場驅動期:補貼退潮,“平價上網”造就光伏產業(yè)第二增長曲線计侯。2018 年帝畸,“531‖新政明確光伏產業(yè)“平價上網”,政策扶持收緊傻当、補貼退坡邀安,光伏企業(yè)加速技術革新,加速落后產能和 技術出局堤型,光伏產業(yè)由規(guī)难锶常化向高質量、高效益發(fā)展教物,“降本增效”興起乌骇,技術呈多元化“萌芽期”。2019-2020 年糊争,平價上網臨近序摔,光伏技術多點突破,其中 HJT 產能出現大規(guī)模規(guī)劃并有更多中試產線開工婴鞭。隨著硅料柱悬、輔材、設備等技術迭代未斑,PERC 電池成本優(yōu)勢顯現咕宿,進入爆發(fā)式發(fā)展階段。2021 年至今蜡秽,PERC 持續(xù)擴張府阀,N 型技術效率提升凸顯性價比,N 型路線投產開始白熱化载城,加速進入商業(yè)化肌似,TOPCon 投建積極,HJT 逐步發(fā)力诉瓦,鈣鈦礦技術突破并出現小規(guī)模投產探路川队。在碳中和、節(jié)能減排的全球共識下睬澡,光伏需求迅速攀升固额,產業(yè)受資本市場關注度攀升眠蚂。
借鑒 PERC、異質結電池量產進程斗躏,鈣鈦礦處于商業(yè)化前瞻階段
參考 PERC 電池發(fā)展歷程逝慧,鈣鈦礦電池處于“試產期”。PERC 電池發(fā)展至今有 3 個重要時間節(jié)點:2012 年父森,晶澳科技首先進行 PERC 電池小批量試產保跨,效率達到 20.3%;2015 年秽烫,PERC 電池量產平均效率超 BSF 電池技術瓶頸强媚,頭部企業(yè)實現批量化穩(wěn)定生產,產能首次達到世界首位耙窥,次年正式開啟產業(yè)化量產捞幅;2017 年,PERC 電池進入爆發(fā)期还皮,成為國內最主流的光伏電池技術闲窃,高利潤驅動產能高速擴張,至 2019 年市場份額達到國內第一效岂,核心設備脫離對國外技術的依賴骇诈,實現國產替代。而目前槐滔,鈣鈦礦太陽能電池企業(yè)仍處布局勃痴、投產中試線和產能規(guī)劃階段,參考 PERC 電池頭部企業(yè)晶澳科技热康,自試產至規(guī)呐嫔辏化量產大約需要 3 年時間。疊加 PERC 電池核心設備實現國產替代時間姐军,實現規(guī)模量產大約還需要 5 年時間铁材,但鈣鈦礦設備相較 PERC 時代的國產自主可控程度更高,時間有望縮至 3-5 年奕锌。對標 3 年前異質結電池進程著觉,鈣鈦礦電池或等待 3 年進入量產。異質結電池起步略早于鈣鈦礦電池惊暴, 國內廠商中饼丘,晉能科技首先于 2017 年布局并投產 100MW 異質結中試線,次年辽话,中智電力肄鸽、鈞石能源、 國家電投等企業(yè)跟進布局啄灭。隨著先發(fā)企業(yè)的試產成功囊喜,2019-2020 年率敞,通威股份馋顶、愛康科技等 20 余家企業(yè)宣布總計超 52GW 產能規(guī)劃试旬,部分企業(yè)啟動 GW 級異質結產線。2021 年廷蓉,異質結電池已建產能 超 5GW,量產平均效率超 24%攒暇。截止目前,異質結電池產能規(guī)劃規(guī)模已超 190GW田度,降本路徑清晰镇饺,有望進入下一發(fā)展階段戏喊。從產能進程角度來看户克,鈣鈦礦太陽能電池目前仍處于試產籌備階段输僻。2020-2021 年春庇,協(xié)鑫光電猜逮、纖納光電等頭部企業(yè)已投產百兆瓦級鈣鈦礦中試線,2022 年煞陵,寧德時代照菱、 仁爍光能等跟進啟動中試線。目前鈣鈦礦參與企業(yè)少航邢、規(guī)模小耕赘,與 2018-2019 年的異質結電池產業(yè)化 進展較相似,至今間隔約 3 年實現規(guī)模量產膳殷,因此對標異質結電池的發(fā)展歷史操骡,疊加海內外光伏裝機需求持續(xù)旺盛,或留給新技術更多的驗證窗口赚窃,進入規(guī)模量產階段仍可期待 3 年時間册招。
國內鈣鈦礦的技術儲備豐富,產學研聯(lián)動勒极,逐步開啟商業(yè)化探路
薄膜電池里面為什么看好鈣鈦礦是掰?經濟性高于其他薄膜電池,學術/產業(yè)界推動鈣鈦礦電池研究辱匿。以 CIGS 薄膜電池為例冀惭,2015 年凱盛科技在蚌埠投資 100 億元建設 1.5GW 量產線,2017 年杭州錦江集團 斥資 12 億元建設 150MW 量產線掀鹅,均遠高于纖納光電對鈣鈦礦電池約 11 億/GW 的單位投資散休,同樣砷化鎵、碲化鎘等薄膜電池成本也顯著高于鈣鈦礦電池出蛾。鈣鈦礦的經濟性優(yōu)勢促讶,極大推動產業(yè)和科研 院所布局,根據智慧芽專利數據庫對 “鈣鈦礦+太陽能/光伏”的有效或審查中專利的檢索掏躬,國內領先企業(yè)為纖納光電侮捷,擁有 100+個相關專利,協(xié)鑫续疲、隆基偶画、天合堵生、通威等頭部企業(yè)也紛紛搶占研發(fā)先 機。領先科研院所為中科院體系內各研究所祟期,專利個數高達 240 個钾士,蘇州大學、電子科技大學等院 校在鈣鈦礦電池的實驗室研究也走在前列希弟。
鈣鈦礦-晶硅疊層電池為主要研發(fā)方向应揉,HJT+鈣鈦礦疊層產業(yè)化前景可期。在智慧芽數據庫約 180 篇鈣鈦礦疊層電池專利中洞枷,70%是鈣鈦礦疊晶硅電池诺舔,以研究不同結構、材料备畦、制備方法提升電池效率低飒、穩(wěn)定性,便于工業(yè)化生產為主懂盐。而其中又有約 1/3 的專利為異質結鈣鈦礦疊層逸嘀,其余部分由未限定晶硅電池類型和少量的 PERC+TOPCon 構成。HJT 電池對短波段的光吸收較差允粤,與鈣鈦礦疊層效率會有更大提升,且有天然的復合層翼岁,結構上更適合疊層電池类垫。HJT+鈣鈦礦疊層產業(yè)化進度最快的為華晟新能源,已完成 HJT+鈣鈦礦疊層中試線并實現 M6 大面積鈣鈦礦疊層制備琅坡,協(xié)鑫光電以及隆基悉患、通威、愛旭榆俺、阿特斯等頭部企業(yè)各自有相關專利布局售躁,纖納光電曾在 2021 年底與三峽科研院聯(lián)合開發(fā) PERC+鈣鈦礦四端子疊層組件,效率達 26.63%扯殴,但在 HJT 疊層上還未公布相關動作缰鹏。
鈣鈦礦產業(yè)開啟商業(yè)化探路,規(guī)劃產能合計超 27GW鬓惶。盡管瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院 EPFL榄路、牛津光伏、 日本松下集團等海外機構的研發(fā)成果領先庞炕,但國內鈣鈦礦的技術轉化速度領先心篡,且技術儲備和資本等因素都具備的情況下,鈣鈦礦產業(yè)化可以迅速實現從 0 到 1 的飛躍盒俏。協(xié)鑫光電蔼说、纖納光電和極電光能等頭部廠商已接近或開啟商業(yè)化探路階段仿竣。
協(xié)鑫光電:最早聚焦于鈣鈦礦的團隊,騰訊創(chuàng)投和寧德時代參股唐绍,實現 45*65cm 尺寸 17%的實驗室效率氢觉,擁有 43 項授權和審查中的發(fā)明專利及 35 項實用新型專利,100MW 量產線 22 年投產症杏。
纖納光電:與協(xié)鑫光電有著類似的發(fā)展路徑装获,產業(yè)化進度最快,在 2022 年 7 月實現 alpha 組件量產并出貨給地面光伏電站使用厉颤,實現了全球首款鈣鈦礦組件商業(yè)化應用穴豫,開啟商業(yè)化探路。
極電光能:背靠長城控股集團逼友,預計年內完成 150MW 試制線精肃,進度追平協(xié)鑫光電。
鈣鈦礦:需求預期帜乞?設備先行司抱,展望百億元設備市場
測算一、按照現有鈣鈦礦組件產能規(guī)劃落地節(jié)奏進行測算:2027 年或合計達百億元設備市場黎烈。按照協(xié)鑫光電习柠、纖納光電、極電光能等 11 家公告有確切產能規(guī)劃的廠商進行落地節(jié)奏測算照棋,同時按照纖納光電资溃、極電光能、鑫磊半導等產線的平均單 GW 投資額為對標參照烈炭,估算單 GW 的鈣鈦礦設備投 資額在 8 億元左右走柠,2022-2027 年有望合計新增落地產能達到 16GW,對應 108 億元的鈣鈦礦設備市場卫道。
測算二括者、按照鈣鈦礦組件占據分布式光伏市場份額的邏輯測算:2029 年或合計達百億元設備市場。光伏裝機增量能見度較高秒勿,新技術或贏取驗證窗口脂挥。據國家能源局數據顯示,2022 上半年國內的光 伏新增裝機 30.88GW吹兴,同比+137.4%静熊;光伏產品出口總額約 259 億美元,同比+113%瘸利。同時受益于歐美亩咪、印度、巴西等海外市場的光伏需求持續(xù)上調,海內外裝機給予國內光伏廠商較大的增量窗口纲缠,同時 有望向新技術提供驗證窗口溯剑。中期來看,“雙碳”政策背景下蚜枢,據國內各省/市/區(qū)的“十四五”能源規(guī)劃目標缸逃,到 2025 年的光伏新增裝機量達 475GW 以上(分布式+集中式等)。在“十四五”龐大的光伏裝機規(guī)劃下厂抽,鈣鈦礦的產線投建有望獲得產品驗證機會需频,并取得一定份額。鈣鈦礦組件已送往工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站筷凤、手機/平板電腦等分布式應用場景昭殉。(1)據鈣鈦礦光伏領軍企業(yè)纖納光電首批α組件的發(fā)貨儀式,其首次發(fā)貨的 5000 片將用于省內工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站藐守。(2)而大正微納的柔性鈣鈦礦組件已獲得國內一線手機廠的測試訂單挪丢,且與國家能源集團簽訂試點項 目并和鎮(zhèn)江諫壁電廠簽訂合作協(xié)議。鈣鈦礦在分布式“光伏+‖應用方面獲得下游應用端的驗證卢厂,符合鈣鈦礦組件的特定場景驅動需求乾蓬。
假設分布式光伏的市場占比在 55%以上。據國家能源局慎恒,2022 年 1-6 月國內光伏新增 30.88GW任内,其中分布式占比 63%。相比 2021 全年的分布式光伏占比 53%提升 10 個百分點庸灶,隨著全國疫情防控逐步改善腐熊,下游集中式光伏裝機節(jié)奏或步向正常化甚至加速氨筑,而分布式光伏頻獲政策支持推動,我們預估分布式光伏占比在 55%以上的常態(tài)化水平畸居。同時預計 2030 年鈣鈦礦組件能占據分布式市場的 10%瑰齐。
測算三:按下游“光伏+”分布式應用市場空間測算,2025 年將迎來 120+億元鈣鈦礦設備市場栅洁。(1)鈣鈦礦組件優(yōu)先聚焦 BIPV 和 BAPV 市場仔醒。需求端方面,鈣鈦礦組件的顏色可調劳诽、可柔性序评,適用在 BIPV 上;據 2022 年 7 月住建部發(fā)布《關于城鄉(xiāng)建設領域碳達峰實施方案的通知》定歧,到 2025 年新建公共機構建筑辽廊、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%,BAPV 將提供較大的發(fā)展空間官地。供應端方面酿傍, 纖納光電已出貨 5000 片鈣鈦礦組件用于工商業(yè)分布式光伏烙懦,極電光能計劃建設全球首條 GW 級鈣鈦礦組件及 BIPV 產品生產線,BIPV 工程相關公司杭蕭鋼構計劃 2022 年底投產異質結/鈣鈦礦疊層電池中試線赤炒。未來 BIPV 和 BAPV 市場的爆發(fā)是鈣鈦礦電池需求端的重要驅動因素氯析。
(2)新能源車頂將是鈣鈦礦電池應用新方向,車企入局市場空間廣莺褒。輕薄柔性的鈣鈦礦電池安裝在汽車頂掩缓,利用太陽能為汽車電池補充電量。鈣鈦礦頭部廠商極電光能即為長城控股投資設立遵岩;2022 年 6 月韓國現代汽車集團與 UNIST 的研究團隊共同開發(fā)新型鈣鈦礦太陽能電池你辣,現代還曾推出搭載硅太 陽能電池板的車頂,但在載重量和效率沒有改善的情況下旷余,其應用進展緩慢绢记,相比之下鈣鈦礦更輕薄,需要攻克的是效率和壽命問題正卧;寧德時代為許多新能源汽車的鋰電池供應商蠢熄,2022 年 5 月參與協(xié)鑫光電 B 輪融資,且正在搭建自己的鈣鈦礦中試線茅早。據中國汽車工業(yè)協(xié)會敞冤,2021 年我國新能源汽車銷量 352.1 萬輛,同比增長 157.6%肘论,這個萬億市場未來仍有倍數級增長空間崭甩,若能證明鈣鈦礦電池用于汽車頂的實用性,將會大大催化鈣鈦礦產業(yè)化加速悉砌。
假設:1. 房屋竣工面積每年保持穩(wěn)定有愚,增長率在-2%-2%之間;2. 房屋分為住宅和工商業(yè)及其他建筑符晃,假設二者比例保持為 2021 年的 66%和 34%叔抡。(光伏可應用部分分為住宅屋頂、工商業(yè)及其他建筑屋頂绒双、工商業(yè)及其他建筑外墻躬源;) 3. 假設屋頂面積 = 竣工面積/建筑層數,設定住宅平均層數為 6还织,工商業(yè)及其他建筑平均層數為 2拆座;4. 假設建筑外墻 + 窗戶的面積 = 工商業(yè)及其他建筑竣工面積 * 40% 5. 按照住建部等對于光伏屋頂的激勵政策,假設住宅屋頂光伏建筑覆蓋率從 1%逐漸增長到 2030 年的 50%冠息,工商業(yè)及其他建筑屋頂光伏建筑覆蓋率從 5%逐漸增長到 2030 年的 80%挪凑,工商業(yè)及其 他建筑外墻光伏建筑覆蓋率從 1%逐漸增長到 2030 年的 10%;6. 設定每平米裝機規(guī)模約 200W;7. 2022-2030 全球新能源汽車增長率從 50%逐漸下降到 15%岖赋;8. 2022-2030 光伏車頂覆蓋率從 0.1%增長到 20%檬果;9. 平均每輛新能源汽車車頂可裝機面積為 1 平米 200W;10. 目前鈣鈦礦產線投資額約 10 億元/GW唐断,假設設備投資占比 80%选脊,隨著量產成熟下降至 5 億元。
西子潔能
余熱鍋爐領先企業(yè)脸甘,參股平臺型鈣鈦礦設備公司
西子潔能以余熱鍋爐產品為核心恳啥,延伸節(jié)能環(huán)保設備和能源利用整體解決方案。公司原為杭鍋股份丹诀,為客戶提供余熱鍋爐钝的、節(jié)能環(huán)保設備和能源利用整體解決方案。是我國規(guī)模最大铆遭、品種最全的余熱鍋爐研究港揉、開發(fā)和制造基地,產品設計水平哮霹、制造工藝和市占率均位居行業(yè)前列宰孙,同時為余熱利用設備標委會主任委員和秘書處單位,承擔國家標準和行業(yè)標準的編制和修訂墅轩,技術領先優(yōu)勢明顯坚哲。21 年新增訂單 90 億元,同比+44.7%付昧,其中近 40%為余熱鍋爐新增訂單御欢。鑒于國內工業(yè)余熱資源豐富,而余熱利用率不足 50%严齿,在節(jié)能減排目標驅動下升碱,公司緊抓傳統(tǒng)余熱鍋爐升級改造、增量節(jié)能環(huán)保設備需求的機遇骄闺,有望推動余熱鍋爐訂單持續(xù)增長是酣。
入股平臺型鈣鈦礦裝備公司眾能光電,布局光伏設備領域蹦漠。西子潔能主要股東為西子電梯集團椭员、金潤香港和杭州市實業(yè)投資集團(杭州市國資委车海、浙江省財政廳控股)笛园,其全資子公司浙江國新投資 戰(zhàn)略投資杭州眾能光電并持有 10%股權。核心團隊來源于清華大學和華中科技大學侍芝,專業(yè)從事鈣鈦礦太陽能光伏組件以及相關裝備的研發(fā)和產業(yè)化研铆,自成立以來已完成三次鈣鈦礦太陽能組件效率認證,達到國際先進水平,在建鈣鈦礦太陽能光伏組件生產線產能達到 200MW/年棵红。截至 2021 年已對外銷售刮涂/涂布一體機凶赁、磁控濺射、熱蒸發(fā)鍍逆甜、ALD 和激光刻蝕機等工藝單機以及鈣鈦礦光伏組件整線近 100 臺套虱肄,市占率領跑行業(yè)。
費用率較低交煞,研發(fā)投入持續(xù)增長咏窿。公司 2019-2021 管理費用率有一定增長,主要系工資薪金和差旅費增加熬鸟。而銷售費用率增長亦為公司增強產品銷售能力所致虫喝。在研發(fā)上公司持續(xù)加大投入,余熱鍋爐產品總體技術水平在國內處于領先水平秸铣,研發(fā)人員和研發(fā)費用率均逐年上升俊揣。公司參與的盾構裝備自主設計制造關鍵技術及產業(yè)化獲國家科學技術進步獎一等獎;水泥窯純低溫余熱發(fā)電成套工藝技術及裝備獲國家科學技術進步獎二等獎朱泞;自主研發(fā)了“適用于光熱與儲熱系統(tǒng)的大功率熔鹽吸熱器 與熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)”并榮獲國家能源領域首臺(套)重大技術裝備乐太;與浙江大學、西南交通大學 共同研發(fā)新能源項目淡班。
捷佳偉創(chuàng)
光伏電池設備:PERC+TOPCon+HJT+XBC+鈣鈦礦足曹,布局多成長曲線
捷佳偉創(chuàng)引領光伏電池工藝設備,覆蓋自動化配套設備杀佑,外延半導體領域江刚。公司作為太陽能電池設備龍頭,提供滿足下游客戶不同技術需求的設備解決方案卤连,包括 PERC驴荡、TOPCon、HJT燥筷、HBC箩祥、IBC、 鈣鈦礦等肆氓。在 PERC袍祖、TOPCon、HJT 路線都具備整線設備交付能力谢揪,同時對新一代技術路線推出了具備降本/增效優(yōu)勢的差異化產品蕉陋,TOPCon 路線核心設備 PE-Poly 和硼擴散設備已成功交付客戶量產運行,有效提升效率和良率拨扶;HJT 路線管式 PECVD 已進入工藝匹配和量產化定型凳鬓;鈣鈦礦用 RPD 已出機領先廠商并獲得重復訂單茁肠。除主營電池片設備,公司順應產品技術發(fā)展路徑向半導體設備領域延伸缩举,全資子公司創(chuàng)微微電子自主開發(fā)了 6 寸垦梆、8 寸、12 寸濕法刻蝕清洗設備仅孩。公司圍繞降本增效目標托猩,在設備端通過研發(fā)創(chuàng)新不斷推出適應于市場和客戶需求的新產品。
獲獨家專利授權研發(fā) RPD 設備责名,推進鈣鈦礦整線設備衷屋。2022 年 7 月,公司首臺套量產型鈣鈦礦電池核心裝備——“立式反應式等離子體鍍膜設備” (RPD)通過廠內驗收也控,發(fā)往鈣鈦礦產業(yè)化技術開發(fā)企業(yè)客戶投入生產尔粮,并再次中標某領先公司的鈣鈦礦電池量產線鍍膜設備訂單。RPD 設備是鈣鈦礦電池制備的核心設備之一用省,公司 2018 年獲得日本住友中國大陸地區(qū)唯一銷售制造授權激靡,并引進臺灣博士技術團隊,在原有住友技術上二次開發(fā)败民,具有多項自主知識產權和極高的技術壁壘娩纱。為進一步布局鈣鈦礦技術平臺,捷佳偉創(chuàng)正在穩(wěn)步研發(fā)鈣鈦礦整線設備坡驹。
成本管理能力優(yōu)秀磨豁,積極鑄造技術壁壘。公司 2017-2021 的期間費用率整體呈下降趨勢四爹,控費能力優(yōu)秀顾翼,與主流的晶硅太陽能電池生產企業(yè)建立了長期合作關系,形成標準化奈泪、流程化的制造管理體系适贸。公司每年投入約 5%的研發(fā)費用,研發(fā)人員數量增加至近 700 人涝桅。截止 2021 年底拜姿,公司已取得專利 428 項,其中發(fā)明專利 45 項冯遂。2021 年蕊肥,公司獲得“深圳市知識產權優(yōu)勢單位”、“廣東省知識產權 示范企業(yè)”蛤肌,一種低壓擴散爐爐門封閉裝臵獲得“中國專利優(yōu)秀獎”壁却。由江蘇大學、天合光能寻定、常州大學和常州捷佳創(chuàng)協(xié)同創(chuàng)新儒洛、聯(lián)合攻關的“高效低成本晶硅太陽能電池表界面制造關鍵技術及應用”項目榮獲“國家技術發(fā)明獎二等獎”。
京山輕機
光伏組件+電池片裝備驅動增長狼速,傳統(tǒng)瓦楞裝備保持領先
聚焦于光伏和瓦楞包裝兩大領域琅锻。全資子公司晟成光伏深耕光伏行業(yè)智能化裝備,由組件環(huán)節(jié)向上 延伸至電池片等環(huán)節(jié)儿戏,涵蓋 HJT肴泥、TOPCon、鈣鈦礦多種技術路線勤驾,包括制絨耻宋、刻蝕等自動化設備和 清洗、蒸鍍等工藝設備身州,業(yè)務覆蓋隆基雁巾、晶科、晶澳等國內外所有主流光伏企業(yè)值港,出口 20 多個國家地區(qū)岔霞。此外,公司是國內最早從事智能瓦楞紙箱包裝的設備商绕鸯,產品線齊全阵厨,技術積淀深厚,建有國家級技術中心鹃壤、湖北省包裝機械工程中心惫谤、博士后科研工作站,產品服務覆蓋 60 多個國家和地區(qū)珠洗,為全球超過 400 家客戶服務溜歪。
綁定鈣鈦礦頭部企業(yè),率先出貨鈣鈦礦蒸鍍設備许蓖,研發(fā) ALD 技術痹愚。2021 年初,晟成光伏投資 10 億 新建智能裝備制造中心蛔糯,用于新增高端光伏組件設備生產線以及建立制備異質結和鈣鈦礦疊層電池核心設備研發(fā)機構拯腮,同年 5 月,與鈣鈦礦頭部廠商協(xié)鑫光電簽訂“鈣鈦礦疊層電池技術合作開發(fā)協(xié)議”蚁飒。經過長時間研發(fā)及實驗數據驗證动壤,2022 年 6 月,晟成光伏鈣鈦礦電池團簇型多腔式蒸鍍設備實現量產淮逻,并成功應用于多個客戶端琼懊。該設備具備完全自主知識產權,是用于鈣鈦礦電池制備過程中鈣鈦礦材料及金屬電極材料的蒸鍍設備爬早。2022 年 8 月掩纺,晟成光伏與華中科技大學簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議共同開發(fā) ALD 技術伏嬉,可用于制備鈣鈦礦電池的 SnO2、TCO 等功能薄膜層炼注。
杰 普 特
MOPA 激光器+激光設備制造商怕翘,定制交付全球首套柔性鈣鈦礦膜切設備
國產 MOPA 激光器+激光裝備廠商,不斷拓寬下游應用場景方数。公司主要產品為激光器+激光裝備辞镇,下游應用于半導體、消費電子询烤、鋰電池和光伏領域忙甩。公司是中國首家商業(yè)化批量生產 MOPA 脈沖光纖激光器的廠商,2021 年為光伏領域客戶研發(fā)出用于 PERC 開槽旷酗、硅片裂片和光伏玻璃鉆孔的 MOPA 脈沖激光器揉罗,為新能源領域研發(fā)出適用于動力電池電芯制造的極片切割的 MOPA 脈沖激光器。在激光裝備領域公司應用差異化競爭策略星嗜,研發(fā)出智能光譜檢測機和激光調阻機炸涝,激光調阻機系列產品服務于風華高科、順絡電子馍资、國巨股份等知名被動元器件廠家筒主,全球市場占有率較高。2021 年激光器銷量 3.3 萬臺鸟蟹,同比+63.14%乌妙;激光裝備銷量 789 臺,同比+96.59%建钥,業(yè)績穩(wěn)步增長藤韵。
領先布局鈣鈦礦激光設備,交付全球首套柔性鈣鈦礦膜切設備熊经。2021 年 8 月泽艘,杰普特在柔性鈣鈦礦薄膜切割領域取得重大突破,為大正微納定制的全球首套柔性鈣鈦礦膜切設備通過驗收投入使用镐依,生產效率和成品效果均達到預期匹涮,為柔性鈣鈦礦薄膜量產儲備了技術經驗和工藝基礎。大正微納是國內柔性鈣鈦礦薄膜太陽能電池精密制造的領軍企業(yè)槐壳,首席科學家宮坂力教授為鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)明人然低,2022 年 7 月實現量產 40cm*60cm 柔性鈣鈦礦組件,承諾效率 21%课妙。杰普特在第三代光伏激光設備研發(fā)中占得先機拘挖,有望取得更大的市場發(fā)展空間。
費用率保持穩(wěn)定翎钳,研發(fā)投入加大挑画。公司 2019-2021 的期間費用率整體較為穩(wěn)定轩从,研發(fā)費用率 2017-2021 增長近 5 個百分點,研發(fā)人員數量增加至 622 人猎肄。截止 2021 年底融沟,公司共獲得知識產權 422 項,其中發(fā)明專利 65 項叶素、實用新型專利 228 項。在核心產品 MOPA 激光器上不斷提升工藝水平波媒,提高功率降低成本屹请;在激光設備上開發(fā)了高功率藍激光焊接高反材料工藝,國內首次將藍激光焊接紫銅及銅合金工藝導入被動元件行業(yè)腮鹦,生產效率提升 5 倍癣臭;研發(fā)了標準焊接機、電感繞線設備拍嵌、電感剝漆設備遭赂、VR/AR 眼鏡模組測試機等一系列高端裝備。