钙钛矿下一代光伏新势力渐成崛起之势

1、钙钛矿：最具潜力光电材料之一，性能优异应用广泛钙钛矿是一种分子通式为 ABX3 的晶体材料，呈八面体形状，结构特性优异。钙钛矿晶体的制备工艺简单，光电转换效率高，在光伏、LED 等领域应用广泛。结构特性优异的光电材料，光伏、LED 等领域潜力大钙钛矿是一种具有很强光-电转换效率的材料结构，应用广泛关注度高。钙钛矿（分子通式为 ABX3 的一类晶体材料），最早是 1839 年德国科学家 GustavRose 发现了元素组成为 CaTiO3 矿物，后来人们将具有这种晶体结构的物质统称为钙钛矿。在钙钛矿八面体结构中，A 是较大的阳离子，B 是较小的阳离子，X 是阴离子，每个 A 离子被 B 和 X

2、离子一起构成的八面体所包围。钙钛矿材料由于其光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代最具前景的光电材料之一。图 1：钙钛矿材料八面体结构示意图Nature Photonics，浙商证券研究所光伏领域是钙钛矿结构材料的主要应用领域之一。钙钛矿结构可设计性强，具有非常好的光伏性能，是光伏近年来的热门研究方向。在钙钛矿的 ABX3 结构中，A 是阳离子，如有机阳离子甲胺 CH3NH3+(MA+)、甲脒 NH2CH=NH2+（FA+）、金属阳离子铯 Cs+、铷 Rb+等；B 一般是二价金属阳离子，如铅离子 Pb2+、锡离子 Sn2+；X 一般是卤素阴离子，常为氯离子 Cl-、溴

3、离子 Br-、碘离子 I-等。图 2：钙钛矿太阳能电池结构及发电原理图 3： 有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池光伏性能优异科普中国，Nature Photonics，LED 领域是钙钛矿结构材料的另一重要应用领域，是下一代照明或显示器 LED 的重要发展路径。以卤素钙钛矿材料作为有源区的钙钛矿发光二极管（PeLEDs）近年来发展迅速。在典型的 PeLEDs“三明治”结构中，钙钛矿层位于 n 型电子传输层（ETL）与p 型空穴传输层（HTL）之间。首支室温 PeLEDs 于 2014 年问世，凭借发光光谱窄、色域广、制备成本低、效率高等优点被作为下一代显示和照明潜在应用技术之一，但由于高品质钙钛矿

4、薄膜重复制备难度大、光输出耦合效率低、铅污染等问题仍待解决，目前距离商业化应用尚有一定的距离。图 4：钙钛矿发光二极管具有“三明治”结构图 5：钙钛矿发光二极管色域广阔光电技术应用，资料来源：浙商证券研究所除了光伏、LED 领域之外，钙钛矿还在金属-空气电池、固体氧化物燃料电池、催化剂、磁制冷材料、自旋电子学器件、氧分离膜、气敏材料、多功能导电陶瓷材料等方面具有广泛的应用，是极具发展潜力的新兴材料。钙钛矿太阳能电池是第三代高效薄膜电池的代表当前太阳能电池发展包括三代：第一代：以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池，目前该技术已经发展成熟且应用最为广泛，但存在单晶硅太阳能电池对原料要求过高，以及

5、多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。第二代：薄膜太阳能电池，以 CdTe、GaAs 及 CIGS 为代表的的太阳能电池成为研究热点，该技术与晶硅电池相比，所需材料较少且容易大面积生产，成本方面优势较明显。第三代：基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池，如染料敏化太阳能电池（DSSCs）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点太阳能电池（QDSCs）等。图 6：钙钛矿电池是第三代高效薄膜类太阳能电池的代表资料来源：浙商证券研究所钙钛矿太阳能电池（PSCs）是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。PSCs 按照结构可分为介孔型和平面型。在介孔结构的钙钛矿

6、电池中，钙钛矿材料作为光敏化剂覆盖在多孔 TiO2 上，采用正置异质结结构；在平面结构的钙钛矿电池中，钙钛矿既是光吸收层，又是电子和空穴传输层，较介孔型结构不需要多孔金属氧化物股价，从而简化制备工艺。平面型钙钛矿太阳能电池分为正置和倒置。图 7：钙钛矿太阳能电池分为介孔型和平面型网易新闻，钙钛矿太阳能电池各层作用：玻璃：太阳光透过玻璃照射进来；透明前电极（TCO）：FTO 或 ITO 导电层，镀在玻璃上作为电池的光阳极；电子传输层（ETL）：通常为 TiO2 或 SnO2，覆盖在 TCO 表面，起到了将电子从钙钛矿传输到光阳极以及阻止空穴从钙钛矿传输到光阳极的作用；介孔层：存在于介孔结构中，是

7、钙钛矿的支架；钙钛矿层：是光吸收层，吸收光并产生电子空穴对；空穴传输层（HTL）：将空穴从钙钛矿传输到金属对电极中，并同时阻止电子传输到金属对电极中；金属对电极：作为电池的光阴极。钙钛矿太阳能电池的工作原理：在光照条件下，钙钛矿化合物能够吸收光子，在吸收光子后其价带电子会跃迁至导带，导带电子随后被注入到 TiO2 的导带，然后被传输到FTO，与此同时空穴传输至有机空穴传输层（HTL），从而电子-空穴对分离，在接通外电路时，电子与空穴的移动产生电流。有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池禁带宽度约为 1.5eV，消光系数高，几百纳米厚的薄膜即可充分吸收 800nm 以下的太阳光。图 8：钙钛矿太阳能电池

8、结构及工作原理示意图图 9：钙钛矿太阳能电池 SEM 照片化工管理，化工管理，核心亮点：高效率、低成本优势，稳定、环保、大面积制备问题正突破钙钛矿太阳能电池（PSCs）是第三代高效薄膜电池的代表，凭借良好的吸光性、电荷传输速率、巨大的开发潜力，实现了高效率、高柔性、低成本，被誉为“光伏领域的新希望”。钙钛矿太阳能电池还可通过与 HJT 叠层进一步提升光电转换效率，是未来产业化的重点发展方向。钙钛矿太阳能电池产业化进程中最主要的问题在于解决稳定性问题、大面积制备问题和环保性问题。效率：理论极值高于晶硅，可制叠层电池、产业化意义重大PSCs 光电转换效率提升速度明显高于晶硅类。钙钛矿太阳能电池（P

9、SCs）用了 10年左右的时间将转换效率从最初的 3.8%，提高至 25.7%（截至 2021 年 12 月 26 日），而这一进程晶硅类太阳能电池花费了四五十年。图 10：钙钛矿太阳能电池效率提升快（数据截至 2021 年 12 月 26 日）NREL，单结 PSCs 当前最高转换效率达 25.7%，理论转化效率可达 31%。单结 PSCs 指只有一个 PN 结的钙钛矿太阳能电池，多结 PSCs 指有多个 PN 结的钙钛矿太阳能电池，多结的 PSCs 光谱吸收效果更好、效率更高，但成本也更高。理论上单结 PSCs 最高光电转换效率可达 31%，多结 PSCs 最高光电转换效率可达 47%，显

10、著高于晶体硅太阳能电池的 29.4%。钙钛矿太阳能电池世界记录保持单位更新时间表 1：各类型钙钛矿太阳能电池世界纪录及保持单位（截至 2021 年 12 月 26 日）钙钛矿太阳能电池最高认证光电转化效率 25.7%韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）2021 年 12 月 23 日钙钛矿/硅叠层太阳能电池最高认证光电转化效率 29.8%德国柏林亥姆霍兹研究中心（HZB）2021 年 11 月 22 日钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池最高认证光电转化效率29.2%欧洲薄膜太阳能电池研究联盟（Solliance）2021 年 11 月 2 日钙钛矿光伏组件最高认证稳态效率 21.4%/19.3

11、2cm中国纤纳光电2021 年 10 月 27 日钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池最高光电转化效率 24.7%/JET认证 24.2% (1.05cm2)钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池最高光电转化效率 25.6%（0.0491cm2）中国南京大学谭海仁团队2020 年 10 月 5 日中国南京大学谭海仁团队2020 年 10 月 5 日二维钙钛矿太阳能电池（n10）最高效率 21.07%(0.159cm2) 华中科技大学邵明&张新亮团队2021 年 10 月 14 日柔性钙钛矿太阳能电池最高效率 21.75%柔性钙钛矿太阳能电池最高效率 21.75%2021 年 10 月 3 日全球光伏，图 11：

12、各类太阳能电池实验室及产业化光电转化效率比较实验室最高光电转换效率产业化光电转换效率30%25%20%15%10%5%0% 太阳能杂志，钙钛矿带隙宽度可调，可制备高效叠层电池。钙钛矿可制备 2 结、3 结及以上的叠层电池，其中 2 结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，转换效率可提高到 40%左右，3 结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到 50%左右。图 12：太阳能电池产业化进程迭代历史SPIC，浙商证券研究所HJT、TOPCon 是太阳能电池产业化发展到第三阶段的代表，而钙钛矿-异质结、钙钛矿-TOPCon 叠层电池是第四阶段的支柱。虽然当前市场的主流技术路径仍是

13、 PERC，未来 2-3 年 PERC 可能仍为市场主流，但其产线扩张已进入尾声。随着异质结（HJT）、TOPCon 设备的成熟，太阳能电池将逐步进入第三阶段和第四阶段。图 13：HJT 电池结构图 14：TOPCon 电池结构北极星太阳能光伏网，光伏测试网，钙钛矿与硅异质结具有良好的叠层电池匹配度，可形成较单结 PSCs 效率更高的叠层电池。根据禁带宽度从小到大、光谱波段由长到短，可依次将不同材料从底向顶罗列起来，形成叠层电池。硅异质结电池具有 1.1eV 的窄带隙，非常适合作为底电池，与之相匹配的顶电池带隙在1.6-1.9eV 之间。钙钛矿通过调整元素成分，可以获得一个从1.5-2.2eV

14、可调控的禁带宽度，当调节至合适带隙，与硅异质结底电池可形成高效率的两端叠层电池。图 15：钙钛矿-硅异质结叠层电池结构图图 16：硅-异质结叠层产品示意图南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，浙商证券研究所Almaden，钙钛矿-硅异质结叠层电池具备高效率、低成本优势，理论极限效率有望达 43%以上。硅异质结电池在单晶硅电池高转换效率的基础上，有效降低了成本，是目前硅电池研究领域的主流方向。钙钛矿-硅异质结叠层电池能更加合理地利用全光谱范围内的光子，减少能量损失，是突破单结电池效率极限的重要方法，根据 ACS Publications，钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池的极限效率在 44%-45%，

15、在单结钙钛矿太阳能电池 31%的基础上有显著提升。表 2：钙钛矿叠层电池组件效率上升 22%，每瓦成本却值上升了 6%组件功率（W）组件成本（元）每瓦成本（元/W）更新时间晶硅单结11假设晶硅单结组件的成本极1限是 1 元/W晶硅-钙钛矿叠层1.221.3假设组件效率从 22%上升到1.0627%资料来源：协鑫光电，浙商证券研究所当前钙钛矿-硅异质结叠层电池实验室效率世界记录已达 29.2%。2021 年 11 月，荷兰应用科学研究组织（TNO）、EnergyVille 和 Eindhoven 理工大学的研究人员通过结合 17.8%效率的透明双面钙钛矿光伏电池和松下研制的效率为 11.4%的高

16、效背接触硅异质结电池，实现了 29.2%的转换效率，创造了新的世界纪录。图 17：钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池效率记录达 29.2%Solliance，TOPCon 与钙钛矿叠层是另一种钙钛矿/硅叠层电池路线。目前国际上基于隧穿氧化硅钝化解除（TOPCon）底电池的钙钛矿/晶体硅叠层太阳电池的最高效率是 28.2%，由中国科学院宁波材料技术与工程研究所硅基太阳能及宽禁带半导体团体与浙江省能源集团联合研发，该器件采用了与产业化相兼容的黑硅纳米绒面和 TOPCon 结构的设计。图 18：钙钛矿/晶体硅叠层电池效率的进展资料来源：中科院宁波材料所，注：蓝色五角星代表中科院宁波材料所成本：组件成本有

17、望较晶硅大幅降低，原材料易得能耗较低PSCs 产业链显著缩短，原材料到组件仅需 45 分钟。晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时 3 天。协鑫纳米披露，钙钛矿太阳能电池的生产流程简单，可在 45 分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。图 19：钙钛矿太阳能电池产业链显著缩短SOLOR MAGAZINE，PSCs 产能投资是晶硅的二分之一，1GW 仅为 5 亿元。协鑫光电总经理范斌指出，晶硅 1GW 的产能（硅料、硅片、电池、组件）投资在 11.6 亿；而协鑫纳米钙钛矿的第一条 100MW 设备产线投资在

18、1 亿元，未来如规模量产后将进一步降低。类型1GW 产能投资额（亿元）备注表 3：预计钙钛矿太阳能电池单位产能投入是晶硅电池的 1/2 左右硅料3.451GW 对应 3000 吨硅料硅片4-晶硅电池1.5PERC合计9.6-组件0.65-CIGS、CdTeTurn-key 线50参考中建材泰州项目钙钛矿全部5从化工原料到组件协鑫纳米，索比光伏网，预测PSCs 原材料纯度要求低且十分易得，用量亦低于晶硅类。钙钛矿太阳能电池的原材料均为基础化工材料，不含稀有元素。晶硅类太阳能电池对硅料纯度要求需达 99.9999%，而钙钛矿材料对杂质不敏感，纯度在 90%左右的钙钛矿材料即可制成转换效率在 20%

19、以上的太阳能电池，95%纯度的钙钛矿即可满足生产使用需求，原材料更加易得。晶硅类太阳能电池的生产每年约需要 50 万吨硅料，而若全部替换为钙钛矿太阳能电池，大约只需要 1000 吨钙钛矿原料，因此 PSCs 不存在原材料瓶颈。图 20：钙钛矿太阳能电池单位原材料投入显著低于晶硅类资料来源：协鑫纳米，浙商证券研究所PSCs 可低温溶液制备，单瓦能耗仅为晶硅的 1/10。钙钛矿太阳能电池只需通过简单的旋涂、喷涂、刮涂等溶液工艺实现成膜，整个生产过程温度不超过 150，较晶硅材料制备所需的最高工艺温度 1700极大降低了生产能耗。制造 1 瓦单晶组件的能耗大约为1.52KWh，而每瓦钙钛矿组件的生产

20、能耗仅为 0.12KWh，单瓦能耗仅占晶硅的 1/10。图 21：钙钛矿太阳能电池可低温溶液制备图 22：钙钛矿太阳能电池组件单瓦能耗仅为晶硅的 1/101,8001,6001,4001,2001,0008006004002000最高工艺温度（）1,700150晶硅钙钛矿1.00.20.0单瓦能耗（KWh）1.520.12晶硅钙钛矿协鑫纳米，协鑫纳米，PSCs 组件单 W 成本约 0.5 元，仅为晶硅极限成本的 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，理论总成本约为 0.5-0.6 元，仅为晶硅极限成本的 50%。53

21、9321437图 23：电池片成本占晶硅组件成本的 60%图 24：钙钛矿成本仅占钙钛矿组件成本的 5%电池片EVA背板晶硅组件的制造成本结构钙钛矿钙钛矿组件的制造成本结构铝边框玻璃 焊带 汇流条接线盒助焊剂+其他辅材+人工人工成本固定资产折旧能源动力电极材料玻璃及其他封装材料10 28785960全球光伏，协鑫纳米，稳定性、大面积制备、环保性待突破，是制约产业化的最重要因素稳定性是制约钙钛矿太阳能电池产业化的重要因素。钙钛矿太阳能电池作为历史上发展最快的光伏技术，在效率及成本端均较晶硅类电池有优势，但主要缺点是寿命短（稳定性低）。目前钙钛矿太阳能电池的 T80 寿命（效率下降到初始值的 80

22、%）约 4000 小时，距当前主流光伏技术的 25 年寿命相差甚远。从原因来看，钙钛矿太阳能电池不稳定的原因可以分为吸湿性、热不稳定性、离子迁移等内在因素，和紫外线、光照等外在因素。图 25：太阳能电池金三角Journal of Semiconductors，浙商证券研究所由于钙钛矿材料的可设计性，研发人员提出了各种应对方案解决稳定性问题。针对热稳定性和化学稳定性，发展了全无机钙钛矿材料；针对水和高湿度不稳定性，引进了长链有机分子，发展了二维钙钛矿材料等；常用的锂盐掺杂的 Spiro 空穴传输层的稳定性比钙钛矿层还要低，因此提出了采用高稳定的无机材料替代有机功能层材料的解决方案；为应对扩散和离

23、子迁移，提出了发展表面阻挡层、封装、“零维”钙钛矿材料等方案。图 26： 钙钛矿不稳定的原因图 27：钙钛矿太阳能电池稳定性的进展备注衰减情况连续工作时间 工作环境时长（小时）2016 年 标准光源12000无衰减衰减低于巴掌大小的钙钛矿组件没有任何晶硅能做2019 年70 18005%到85，2020 年2020 年85%RH晶硅IEC612152000无衰减-没有任何晶硅能做9000无衰减到PCCP，协鑫纳米，目前 PSCs 大面积模块的效率仍远低于小面积，是制约产业化的另一难题。小面积电池与大面积模块之间存在显著的效率差距的原因主要有：（1）溶液处理法下大面积薄膜的覆盖率、均匀性、平整度

24、控制难度更高；（2）尺寸增大时，钙钛矿层的缺陷也增加，对光诱导载流子的提取和传输产生负面影响；（3）透明电极的电阻随面积增大而近似线性增加，使电池的串联电阻增加，性能下降。高质量均匀大面积薄膜的制备方法有待突破。溶液旋涂法是实验室制备 PSCs 的常用方法，虽然操作简单、成膜速度快、重复性好，但无法满足钙钛矿太阳能电池大规模工业化生产所需要的大面积、低成本等制造要求。目前常用制备大面积钙钛矿生产工艺主要有刮涂法、狭缝涂布法、喷涂印刷、气相辅助沉积技术卷对卷法等。目前大面积钙钛矿太阳能电池的光电转换效率与旋涂法相比仍存在差距。图 28：各种涂层技术制备的 PSCs 在随面积增大效率均有所降低AD

25、VANCED SCIENCE NEWS，浙商证券研究所含铅钙钛矿存在环境污染风险，也是产业化待解决的问题。在典型的有机金属卤化物钙钛矿电池中含有铅元素，而铅元素一旦泄露会产生严重的环境污染问题，因此铅元素在国际许多国家和地区都被列为禁止使用的材料，与此同时，含铅钙钛矿电池的回收也是重要的研究课题。研究者们在努力向无铅化钙钛矿探索，但相应会带来电池转换效率的降低。较晶硅行业用铅量来说，钙钛矿太阳能电池用铅量实际更低。虽然硅片不含铅，但晶硅电池的焊带是铜箔涂铅的。每一个标准尺寸的晶硅组件中大概有 18 克左右的铅，而同样尺寸的钙钛矿组件含铅量不超过 2 克，仅为晶硅的 1/10。根据 RoHS 标

26、准，晶硅组件中的铅含量不能超过 0.1%，而钙钛矿组件中的铅含量不足 0.01%，相对于晶硅电池更加环保。图 29：晶硅太阳能电池的焊带中铅含量较高资料来源：索比光伏网，协鑫光电，浙商证券研究所产业化：研发端国产领航突破不断，产业端落地进度加速钙钛矿太阳能电池的制备主要工艺为涂布及 PVD，生产流程比晶硅类大幅简化，目前处于设备工艺验证阶段。产学研结合，我国钙钛矿领域蓬勃发展全球领先。学术方面，我国钙钛矿太阳能电池研发团队齐发力，产研结合探索最具竞争力和性价比的技术路线，专利申请数占全球 68%；产业端，本土钙钛矿设备厂商订单先行，部分已成功交付，本土钙钛矿太阳能电池生产厂商效率不断突破，融资

27、进展顺利，已纷纷布局中试线。学术端：学术研究中国领先，产业进程动力十足学术方面，钙钛矿太阳能电池专利申请量呈爆发增长，68%来自中国。截至 2019 年12 月，中国的钙钛矿太阳能电池专利申请总量高达 2282 个，属于第一集团，远远高于专利申请总量在 200-300 件之间的日本、韩国和美国。图 30：2009-2020 年 PSCs 专利申请量提升迅速图 31：钙钛矿太阳能电池的大部分专利申请都来自中国1,08307798657 680534304412 14 31 841,2001,0008006004002000专利家族数（个）2,5002282专利家族数/个336 296 23074

28、35 32 2211 10 102,0001,5001,00050002009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年资料来源：高技术通讯，浙商证券研究所资料来源：高技术通讯，浙商证券研究所中国专利申请热情高涨的主要原因在于政策引导和地方扶持。近年来，我国与太阳能技术有关的研发部书包括 863 计划、973 计划、国家自然科学基金、重点研发计划等项目，很大程度上引导和激发了科研机构的研究热情。根据高新技术企业认定管理办法，企业申请成为高新技术企业必须要满足知识产权数量和质量的相关规定，各地方积极出台促科技发展办法鼓励专利申

29、请，一系列资助催生了大批新兴光伏企业。产业化端：各大厂家已在钙钛矿设备、电池、材料、检测端纷纷布局PSCs 制备过程较晶硅类电池更简单，当前处于设备工艺验证阶段。钙钛矿太阳能电池的组件生产流程：沉积透明导电层（TCO）、沉积电子传输层（ETL）、沉积钙钛矿层、沉积空穴传输层（HTL）、背电池制备、组件封装，较晶硅类太阳能电池制备大幅简化。图 32：钙钛矿太阳能电池制备过程较晶硅类大幅简化各公司公告、新闻，整理PSCs 生产过程与晶硅唯一相同的环节是封装。钙钛矿组件的生产过程中，除了钙钛矿层之外，所有缓冲层和电极都可由 PVD 工艺制作完成，与 HJT 有一定的相似性，但与面板行业相似性更明显。

30、涂布是 PSCs 独有环节，主要用于钙钛矿层的印刷。图 33：钙钛矿太阳能电池生产的主要设备为钙钛矿印刷设备及真空镀膜设备公开资料，整理产业方面，钙钛矿设备订单先行，厂商交付顺利。PSCs 主要设备厂商迈为股份、晟成光伏、捷佳伟创、杰普特、德沪涂膜均已收获设备订单，部分厂商已经顺利交付量产。生产领域重要玩家融资过亿，中试线逐步建设。PSCs 生产主要厂商协鑫光电、纤纳光电、极电光能均已完成超亿元融资，协鑫光电已投建全球首条 100MW 大面积组件中试线，极电光能也已开始建设 150MW 试验线，纤纳光电七次刷新小组件世界纪录，产业化发展欣欣向荣。表 4：钙钛矿领域主要玩家及进展类型股票代码公司

31、名称钙钛矿领域进展PSCs 设备300751.SZ迈为股份为客户定制的单结钙钛矿电池激光设备已交付，未来会布局真空设备。000821.SZ京山轻机京山轻机子公司晟成光伏和协鑫光电进行的联合技术开发，合作建设第一个 100MW 钙钛矿电池及组件生产线，晟成光伏进行设备制造。002218.SZ拓日新能钙钛矿研发项目处于原有设备改造、使用寿命以及封装等技术试验阶段。公司优势在于生产设备自研、自我更新改造，在产品量产化阶段时设备的折旧摊销低，成本有一定优势。688599.SH天合光能参与国家重点研究技术，聚焦高效 N 型 TOPCon/钙钛矿叠层电池，完成钙钛矿调研报告、完成稳定性测试系统搭建。300

32、724.SZ捷佳伟创近期中标了首个钙钛矿中试设备采购订单。688025.SH杰普特首套柔性钙钛矿膜切设备已成功交付。未上市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核心涂膜设备系统验收成功，是我国首个超越日、德、韩国厂商可提供高品质量产电子级精密狭缝涂布设备的本土公司。未上市弗斯迈开发的钙钛矿组件自动化产线已与钙钛矿电池组件龙头工厂达成合作。PSCs 原材料002623.SZ亚玛顿纤纳光电与亚玛顿签署合作协议，未来双方将在钙钛矿太阳能电池玻璃定制、BIPV 组件、TCO 玻璃等多个方面展开多维度合作。未上市AGC 大连有 44 年的 TCO 导电玻璃生产经验，产品广泛应用于薄膜太阳能

33、电站项目与BIPV 项目。PSCs 检测未上市光焱科技从事钙钛矿太阳能电池测试的台湾企业。PSCs电池002506.SZ协鑫集成公司与行业内具有先进技术优势的企业共同设立异质结-钙钛矿叠层电池研发中心，全面布局高效光伏电池-钙钛矿叠层电池及工艺设备技术研发、BIPV、特种组件研发。300750.SZ宁德时代公司在钙钛矿太阳能电池材料领域有专利布局，并积极关注钙钛矿太阳能电池材料领域下游行业发展情况002202.SZ金风科技2019 年 3 月 15 日，金风科技与牛津光伏有限公司（Oxford PVTM）联合宣布，金风科技以战略投资者身份领投牛津光伏D 轮融资，投资金额 2100 万英镑。60

34、1012.SH隆基股份在钙钛矿、叠层等新型电池等技术方面储备了大量研发成果。600438.SH通威股份产学研合作，加强对钙钛矿、叠层电池/组件的跟进、研究和开发。002459.SZ晶澳科技对N 型电池、钙钛矿等电池技术加大研发投入力度，技术储备不断完善。300118.SZ东方日升正在进行异质结钙钛矿叠层电池开发项目。A21219.SH晶科能源已建立大面积钙钛矿电池及组件的研发线，与国内外知名高校建立了产学研合作。300393.SZ中来股份公司有涉足钙钛矿晶硅叠层电池技术的研究，目前正在研发中。300125.SZ聆达股份建设 10GW 高效光伏电池产能，项目第三期拟建设 HJT 异质结叠加钙钛矿

35、电池产线。未上市三峡集团2019 年 4 月 26 日，长江三峡集团旗下三峡资本联合中国三峡新能源与纤纳光电宣布，三峡资本以战略投资者身份注资纤纳光电，投资金额 5000 万人民币。未上市纤纳光电在先进光伏材料研究、钙钛矿光电转换效率方面 7 次刷新世界纪录，并获得全球首个钙钛矿稳定性认证及稳定性多倍加严认证。未上市协鑫光电协鑫光电投建了全球首条 100MW 大面积钙钛矿光伏组件中试线，目标尺寸达 1*2 米，组件效率达到 18以上，成本低于晶硅 70，寿命超过 25 年。未上市极电光能计划于 2021 年第三季度开始建设 150MW 试制线，预计在 2022 年中期平米级尺寸的钙钛矿光伏组件

36、产品将正式面世。未上市众能光电公司的 64cm2 和 3000cm2 的组件效率分别达到 20和 17，处在国际先进水平，公司在建钙钛矿太阳能光伏组件生产线产能可达 200MW/年。未上市万度光能投资 60 亿元建设万度光能可印刷介观钙钛矿太阳能电池生产基地项目。项目第一期建设一条 200MW 级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线，成功后拟扩充至 10GW 产能。未上市致晶科技开发出可用于晶硅太阳能电池的光转换复合钙钛矿薄膜，实现电池效率提升，防紫外老化等效果，可用于太阳能电站、光伏建筑一体化等多个场景。未上市黎元新能源基于日本国立物质材料研究所(NIMS)及上海交通大学(SJTU)的钙钛矿结构

37、太阳能电池 技术，将钙钛矿结构的超薄膜电池以最领先的技术，最好的工艺和最高效地实现量产为目标。未上市曜能科技已完成数千万元A 轮融资。各公司公告、新闻，市场空间：预计 2030 年设备市场空间超 800 亿，BIPV 带来千亿应用空间设备空间：钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本和日益提升的稳定性，将逐步提高在全球光伏市场的渗透率，我们测算，2030 年钙钛矿太阳能电池设备市场空间约 805亿元。电池空间：钙钛矿具备质量轻、厚度小、柔性大、半透明等特性，是未来汽车用太阳贴膜和 BIPV 的明星材料，我们预计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，

38、而应用于 BIPV 所带来的市场增量将达千亿级别。设备空间：预计 2030 年钙钛矿设备空间有望达 805 亿元我们对 2020-2030 年钙钛矿太阳能电池市场空间进行测算，假设：全球电池片产量从 163GW 增长至 886GW，CAGR=18%，产能利用率为 75%，产能从 249GW 增长至 1181GW；未来 10 年钙钛矿太阳能电池渗透率从 0 增长至 30%；2022-2030 年，钙钛矿太阳能电池单 GW 设备投资额从 15 亿，下降至 5 亿。测算可得，至 2030 年，钙钛矿太阳能电池设备市场空间约 805 亿元。表 5：钙钛矿太阳能电池设备市场空间测算项目201920202

39、021E2022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E核心假设全球电池片产量（GW）140163198284340408490564648732805886yoy231721302520201515131010产能利用率666666757575757575757575全球电池片产能（GW）21124930237845454465375186497610741181钙钛矿太阳能电池渗透率000136111830单 GW 设备投资额（亿元）-15.013.011.09.08.07.06.05.05.0测算结果钙钛矿太阳能电池新增产能（G

40、W）0000.40.52416295686161钙钛矿太阳能电池产能合计（GW）00072352107193354设备市场空间（亿元）-672034128205333430805yoy-221897227460632988CPIA，浙商证券研究所电池空间：轻、薄、柔、透特性优异，BIPV 领域市场规模超千亿质量轻、厚度低、可弯曲、半透明等特性丰富了 PSCs 应用场景。晶硅太阳能电池中的硅片厚度通常为 160-180 微米，而钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的厚度仅为 0.3 微米。钙钛矿太阳能电池采用低温溶液法制备即可实现优异的光电性能，十分适合制备成柔性电池，以便与航空、军事、

41、建筑、可穿戴式发电器件集成在一起，极大拓宽了应用场景。目前柔性钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已达 21.7%。图 34：钙钛矿太阳能电池具备高柔性的优势大连理工大学，BIPV 领域或是 PSCs 首当其冲覆盖应用市场，总市场规模超千亿。根据国家统计局数据，2020 年我国城市建筑用地总面积约 583 亿平方米。假设：我国城市建筑用地总面积：以每年2%增速增长（参考2018-2020 年增长率为2%）。可安装面积：以屋顶光伏可利用率 30%、立面光伏可利用率 10%。工商业占比总面积 30%。每年翻新比例 5%、竣工比例 10%。（参考历史假设）每平方可安装瓦数 200W，每瓦单价 5.5

42、元、并以每年 10%幅度降低。（目前较传统组件为溢价销售）测算 BIPV 潜在装机市场达 203GW，对应潜在市场规模达 1210 亿。表 6：测算 2025 年 BIPV 潜在装机市场达 203GW，对应潜在市场规模达 1210 亿2020E2021E2022E2023E2024E2025E全国城市建筑用地面积（平方公里）583555953060727619496319664467容积率222222全国城市建筑屋顶面积（平方公里）291782976530364309753159832234全国城市建筑屋顶光伏可利用率303030303030全国城市建筑立面面积（平方公里）1167111190

43、59121455123899126392128935全国城市建筑立面光伏可利用率101010101010假设：每年翻新比例555555假设：每年竣工比例101010101010工商业占比303030303030每年全国城市工商业建筑翻新的 BIPV 面积（亿平方米）每年全国城市工商业建筑竣工的 BIPV 面积（亿平方米）每年全国工商业 BIPV 可应用总面积（亿平方米）9910101010假设：每平米瓦数（W）200200200200200200潜在装机规模（GW）184188191195199203假设：BIPV 渗透率

44、3714BIPV 装机（GW）5.913.928.4每瓦单价（元）每年全国工商业 BIPV 市场规模（亿元）4059952766241210CAGR97Wind，浙商证券研究所测算PSCs 可用于电动汽车作为移动发电电源，2030 年市场规模达 299 亿元。我们测算，2030 年中国电动汽车总需求约 2450.5 万辆，假设每辆车贴膜面积为 3 平方米，市场规模可达 147 亿元人民币；2030 年全球电动汽车总需求约 4978.2 万辆，市场规模达 299 亿元人民币。图 35：2025 年中国电动汽车总需求预计达 2

45、450.5 万辆图 36：2025 年全球电动汽车总需求预计达 4978.2 万辆3,0002,5002,0001,5001,0005000400%中国yoy350%300%250%200%150%100%50%0%2012201320142015201620172018201920202021E2022E2023E2024E2025E2030E-50%5,5004,5003,5002,5001,500500(500)120%全球yoy100%80%60%40%20%2012201320142015201620172018201920202021E2022E2023E2024E2025E203

46、0E0%资料来源：中汽协，浙商证券研究所预测资料来源：中汽协，浙商证券研究所预测钙钛矿电池设备逐步验收出货，2022 年总产能或超 1.5GWPSCs 设备：主要设备进入验收出货阶段，国产厂商创造多项第一以德沪涂膜、晟成光伏、众能光电、迈为股份、捷佳伟创为首的国产钙钛矿设备厂商全球竞争实力雄厚，部分设备产品已进入验收、出货、交付阶段。表 7：钙钛矿设备厂商进展公司设备类型订单情况竞争格局德沪涂膜核心涂膜设备全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备系统验收成功钙钛矿太阳能电池核心涂膜设备全球市占率第一众能光电钙钛矿太阳能电池生产线钙钛矿激光划线刻蚀设备出货 50 台套，钙钛拥有业内领先

47、的钙钛矿太阳能电池矿 PVD 设备出货量 30 台套生产线的供货业绩艺及相关设备，团簇型多腔式蒸镀设备现已量产 场份额全球第一晟成光伏钙钛矿与叠层电池相关设备在光伏组件自动化产线细分领域市与协鑫光电联合开发钙钛矿与叠层电池的工付为客户定制的单结钙钛矿电池激光设备已交钙钛矿电池激光设备、真空设备迈为股份捷佳伟创钙钛矿中试设备中标了首个钙钛矿中试设备采购订单各公司公告，各公司官网，晟成光伏：钙钛矿团簇型多腔式蒸镀设备现已量产，并成功应用于多个客户端苏州晟成光伏设备有限公司成立于 2010 年，是京山轻机的全资子公司，坐落于苏州高新区，现有员工 1000 多人，其中技术研发人员超过 300 人。主要

48、从事光伏行业智能化装备的研发、制造、销售及服务，目前产品已远销美、德、法等全球 20 多个国家和地区。公司为客户提供光伏组件制造整体解决方案，满足常规、双玻、半片、MBB、叠瓦等不同需求，也为电池和硅片制造等领域提供相关智能装备。图 37：晟成光伏合作客户图 38：2021 年晟成光伏部分公司荣誉资料来源：公司官网，浙商证券研究所资料来源：公司官网，浙商证券研究所图 39：晟成光伏主要产品体系资料来源：公司官网，浙商证券研究所公司研发能力强，与协鑫光电强强联合，在钙钛矿产线设备方面展开深入战略合作。公司于 2021 年初投资 10 亿建设智能装备制造中心，项目用于新增高端光伏组件设备生产线以及

49、建立制备异质结和钙钛矿叠层电池核心设备研发机构。2021 年 5 月公司与协鑫光电正式达成钙钛矿叠层电池技术开发战略合作，联合开发钙钛矿与叠层电池的工艺及相关设备。公司已通过 ISO9001 质量管理体系认证，产品获得 CE、ETL、UL 等认证。目前公司钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产，并成功应用于多个客户端。图 40：晟成光伏携手协鑫推进钙钛矿叠层电池产业化进程资料来源：公司官网，浙商证券研究所德沪涂膜：钙钛矿太阳能电池核心涂膜设备全球市占率第一德沪涂膜是上海市嘉定区引进的高科技项目，是目前中国唯一可以参与世界竞争的电子级涂膜设备公司，对标世界前五德日韩狭缝涂布设备公司。公司聚焦太阳

50、能电池、平板显示、电子信息、集成电路先进封装、氢电池等行业，提供研发、中试到量产的系列精密溶液成膜设备、系统和全解决方案。图 41：德沪涂膜主要经营范围图 42：德沪涂膜部分客户及合作伙伴TrendBank，浙商证券研究所TrendBank，浙商证券研究所公司钙钛矿太阳能电池核心涂膜设备在全球市占率第一。狭缝涂布技术能在玻璃、不锈钢片、塑料等基体上沉积各种液体化合物，通过精确控制液体流量和移动的相对速度，来制备所需技术指标的薄膜。公司获得 2019 年国家科技部重大科技专项，主持开发钙钛矿量产核心涂膜设备。在钙钛矿太阳能电池领域，公司的核心涂膜设备全球市占率最大。图 43：德沪涂膜可提供从研发

51、、中试到量产的系列精密溶液成膜设备、系统和全解决方案TrendBank，浙商证券研究所PSCs 电池：主要玩家研发全球领先，中试线在建新产品呼之欲出以协鑫集成、纤纳光电、极电光能、众能光电、万度光能为首的本土钙钛矿电池厂商产业化进度引领全球，预计 2023 年钙钛矿太阳能电池总产能将接近 1GW。表 8：钙钛矿太阳能电池主要生产厂商情况梳理公司效率记录现有/在建产能最新融资完成情况效率最高记录公告时间面积（cm2）时间融资额（亿元）参与机构协鑫光电15.312019 年45*65现有 10MW/年中试产线在建产能 100MW/年2021.3过亿凯辉能源基金领投纤纳光电21.402021.111

52、9.32在建产能 100MW/年2021.13.6由三峡资本领投，京能集团、衢州金控、三峡招银等资方跟投极电光能20.502021.463.98在建产能 150MW/年2021.12.2由碧桂园创投、九智资本联合领投，建银国际、云林基金跟投，控股股东稳晟科技追加投资万度光能-在建产能 200MW/年-众能光电182020 年46.2现有 100KW/年产能在建产能 200MW/年2021.91600 万杭锅股份各公司公告，各公司官网，整理协鑫光电：全球首条 100MW 大面积钙钛矿量产线正在建设中协鑫光电成立于 2010 年，原身为惟华光能，专注于钙钛矿太阳能组件的研发、生产。2017 年，公

53、司被全球最大的光伏集团协鑫收购，后续道达尔能源、宁德时代等公司陆续成为公司股东。图 44：协鑫光电管理层研发背景深厚图 45：协鑫光电生产的钙钛矿组件资料来源：公司公众号，浙商证券研究所资料来源：公司公众号，浙商证券研究所大面积组件中试线建设进程遥遥领先。2019 年 2 月，协鑫光电率先建成 10MW 级别的大面积钙钛矿组件中试产线，组件尺寸为 45cm*65cm，光电转化效率达到 15.3%。目前，协鑫光电正在建设 100MW 量产生产线，将把组件面积扩大至 1m*2m，组件光电转化效率将提高至 18%以上，是行业目前唯一拥有量产产线的钙钛矿制造企业。图 46：协鑫光电具有世界领先的钙钛矿

54、各类设备资料来源：公司公众号，浙商证券研究所图 47：协鑫光电 100MW 产线布局资料来源：协鑫光电，浙商证券研究所极电光能：150MW 中试线正在建设，新产品即将问世极电光能前身是长城控股旗下蜂巢能源科技有限公司下设的太阳能事业部，自 2018年初开始钙钛矿光电技术的预研工作，于 2020 年 4 月独立为无锡极电光能科技有限公司。公司围绕“钙钛矿”这一奇异的光电材料，致力于太阳电池及组件、发光量子点以及前驱体材料的产业化技术开发。图 48：极电光能研发的钙钛矿太阳能电池组件资料来源：公司公众号，浙商证券研究所公司研发团队实力雄厚，研发软硬件设施先进。公司聘请了钙钛矿领域国际知名科学家 M

55、ohammad Khaja Nazeeruddin 为首席科学家，研发团队由国内外顶尖高校的一流人才组成，硕士及以上学历成员占比超过 70 。公司一期面积超 5000 m2，已建成超过 1000m2的洁净实验室。2021 年 6 月，公司 20.1的钙钛矿组件稳态效率被收录到世界太阳电池最高效率表，并被评价具有“landmark”意义，这意味公司保持着钙钛矿光伏组件效率的世界最高水平。图 49：极电光能 150MW 试制线落地无锡资料来源：公司宣传资料，浙商证券研究所中试线加码建设，新产品即将问世。公司已成功完成 2.2 亿元 Pre-A 轮融资，并正在建设 150MW 钙钛矿光伏中试线项目。

56、根据公司的计划，公司的钙钛矿发电石材产品在2021 年底正式推出，钙钛矿幕墙系列产品预计在 2022 年终面世，该产品在保证 16%以上的光电转换效率的前提下，仍有 10%以上的透光率，处于行业领先水平。发展阶段公司规划图 50：极电光能未来产品规划图 51：极电光能“极曜”系列 BIPV 产品第一阶段第二阶段第三阶段针对 BIPV 市场开发的发电石材产品，以及用于幕墙领域的半透明组件产品针对各类地面和分布式电站开发刚性不透明组件产品叠层太阳电池和组件产品，主要应用于太阳能汽车车顶及其它“光伏+“等高性能场景资料来源：公司公众号，浙商证券研究所资料来源：公司公众号，浙商证券研究所纤纳光电：连续

57、 7 次刷新世界纪录的钙钛矿先行者纤纳光电成立于 2015 年，致力于“钙钛矿前沿技术、钙钛矿材料研究、相关产品及高端装备的设计研发、低碳制造和市场化应用”，公司在全球累计申报 200 多项知识产权专利，承担了 3 项国家科技部重点研发计划，2019-2020 连续两年被认定为最具成长性的准独角兽企业，当前已完成 C 轮融资。图 52：纤纳光电拥有年轻、高学历的管理团队图 53：纤纳光电不断突破钙钛矿小组件转换效率世界纪录资料来源：公司官网，浙商证券研究所资料来源：公司官网，浙商证券研究所七次刷新钙钛矿小组件转换效率世界纪录，获得全球首个钙钛矿加严稳定性测试认证。2017 年公司第一次打破了国

58、外对钙钛矿半导体光伏新材料的技术垄断后，先后 7 次刷新了钙钛矿太阳能组件效率的世界纪录，并获得全球首个钙钛矿稳定性认证及稳定性多倍加严认证。2021 年 11 月，公司创造了钙钛矿小组件 21.4%（稳态）转换效率的世界纪录，组件面积 19.32cm2，公司在钙钛矿太阳能电池量产化技术方面具备国际领先优势。时间公司里程碑表 9：纤纳光电七次刷新钙钛矿小组件转换效率世界纪录2017 年 2 月 以 15.2%的转换效率，首次打破此前长期由日本保持的钙钛矿小组件世界效率纪录2017 年 5 月 将钙钛矿小组件世界效率记录刷新至 16.0%2017 年 12 月 钙钛矿光伏组件光电转换效率提高至

59、17.4%，再次打破由自己保持的记录2018 年 7 月 钙钛矿小组件效率再创新高，达到 17.9%，稳态功率输出效率达到 17.3%2019 年 12 月获得了全球首个钙钛矿组件稳定性认证，已具备薄膜光伏组件进入市场前非常重要的准入条件，组件满足 25 年使用寿命以 18.04%的钙钛矿小组件光电转换效率成绩，再次蝉联了钙钛矿小组件世界效率纪2020 年 7 月录榜首2021 年 1 月 完成由三峡资本领投的 C 轮融资稳定性再突破，按照 IEC 61215:2016 标准中三项环境老化测试标准，分别为 1000h2020 年 1 月 的光衰老化实验（在 1 个标准太阳光辐照度下，组件老化温

60、度为 70）、3000h 的湿热老化实验、100kWh 紫外老化实验，组件老化后的转换效率均与初始值相当2021 年 5 月 创造了钙钛矿太阳能小组件在稳态输出下 20.2%的效率世界纪录2021 年 11 月 钙钛矿太阳能小组件在稳态功率输出下的效率达到了 21.4%，刷新自己的记录公司官网，公司建有国内首个钙钛矿生产基地，领航钙钛矿太阳能电池商业化。公司在浙江衢州建有国内首个钙钛矿生产基地，一期厂房 11000 平方米，包含半导体车间、动力、合成、仓库、办公、宿舍等相关配套，入选了 2018 年浙江省重点建设工程。公司预计，钙钛矿太阳能电池大规模应用后，发电成本可降低至目前传统电池的一半左