2023年钙钛矿电池行业现状分析与前景研究报告

汇报人：2023年钙钛矿电池行业现状分析与前景研究报告目录行业背景研究行业现状分析行业痛点及发展建议行业格局及前景趋势0行业背景研究钙钛矿电池行业定义钙钛矿的命名来自于俄罗斯矿物学家Perovski的名字，1839年，德国科学家GustavRose在俄国考察中在乌拉尔山脉发现元素组成为CaTiO矿物，为纪念俄国矿物学家LevAlekseyevichvonPerovski，GustavRose将该矿物命名为“Perovskite”。钙钛矿最初是单质钛酸钙（CaTiO）这种矿物，后来则将结构为ABX以及与之相似的晶体统称为钙钛矿物质，所以钙钛矿太阳能电池中既没有钙也没有钛。在钙钛矿八面体结构中，A属于较大的阳离子，B属于较小的阳离子，X是阴离子，每个A离子都被B和X离子一起构成的八面体包围。由于钙钛矿光吸收系数高、载流子迁移率大、合成办法简单等优点，钙钛矿材料被认为是下一代最具前景的光电材料之一。Q1Q2Q3Q4第一阶段为BSF电池阶段（2010-2020）光电转换率较低，约为20%；第二阶段为PERC电池阶段（2016-2025）PERC从2016年开始发力，2021年市占率已高达92%，是现阶段的主流技术，但行业公认转换效率已达上限；第三阶段为HJT、TOPCon电池阶段（2020-2030）转换效率更高，且TOPCon生产线可基于PERC生产线改造而成，而HJT生产线需重新建设第四阶段为晶硅+钙钛矿叠层电池阶段（2030以后）钙钛矿-异质结、钙钛矿-TOPCon叠层电池是第四阶段的支柱。政策分析加强前瞻性研究，加快可再生能源前沿性、颠覆性开发利用技术攻关。重点开展超大型海上风电机组颜值、高海拔大功率风电机组关键技术研究，开展光伏发电户外实证示范，掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术，突破适用于可再生能源灵活制氢的电解水制氢设备关键技术，研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。提出到2025年实现重点行业和领域低碳关键核心技术的重大突破；到2030年，进一步研究突破一批碳中和前沿和颠覆性技术。研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术，研发碳纤维风机叶片、超大型海上风电机组整机设计制造与安装试验技术、抗台风型海上漂浮式风电机组、漂浮式光伏系统。研发高可靠性、低成本太阳能热发电与热电联产技术，突破高温吸热传热储热关键材料与装备。研发具有高安全性的多用途小型模块式反应堆和超高温气冷堆等技术。开展地热发电、海洋能发电与生物质发电技术研发。挥重大工程牵引带动作用，鼓励具备基础和条件的地区，积极推进电力装备重点领域技术和产品推广应用。其中，太阳能装备方面，推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用，开展智能光伏试点示范和行业应用。《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》《“十四五”可再生能源发展规划》工信部、财政部、商务部等五部门联合印发科技部、发改委、工信部等九部门联合印发发改委、国家能源局、财政部等九部门联合印发行业社会环境中国当前的环境下，挑战与危机并存，中国正面临着最好的发展机遇期，在风险中寻求机遇，抓住机遇，不断壮大自己。自改革开放以来，政治体系日趋完善、法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展；虽在一些方面上弊端漏洞仍存，但在整体上，我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，二十一世纪的华夏繁荣美好，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。改革开放以来，我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。但同时我们也应看到其中的不足之处，最基本的问题便是就业问题，我国人口基数大，在改革开放后，人才的竞争更显得尤为激烈，大学生面对毕业后的就业情况、失业人士一直困扰着我国发展过程中，对于国家来说，促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决；对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。+当前我国材料的跃迁很大程度上是受到新能源的影响，而钙钛矿电池的发展主要是受到光伏发电的产业发展的影响。我国社会正处在能源结构转型加速进程中，光伏发光伏电产业也发展的如火如荼，因此可以作为太阳能电池的钙钛矿电池行业发展的社会环境也是处在利好局面。行业社会环境+我国为实现碳达峰、碳中和“3060”目标需要的投资规模在100万亿元以上，其中光伏产业占比颇高，而更高效率、更低成本的光伏电池——钙钛矿电池，将会是光伏发电大规模商业化应用的重要支撑。行业经济环境02钙钛矿电池行业现状分析钙钛矿电池行业下游企业市场空间广阔、销售范围广、用户分散、单批数量少、销售单价高等特点。随着全球范围内生物医药行业研究的深入及产业化程度的提升，中国行业产品种类进一步丰富，应用领域持续增加，个性化、高端化的产品将逐渐获得更广阔的应用空间。产业链下游钙钛矿电池产业链下游概述行业现状钙钛矿电池的弱光性能优势突出。理论研究表明，光伏电池在弱光下的发电效率与能带间隙有关，在接近2eV带隙时，光伏电池在弱光下的发电效率高达52%，而钙钛矿材料带隙可调、光吸收系数较高，且对杂质不敏感，其在弱光下仍具有突出的光电转换效率，据了解，钙钛矿光伏电池在200Lux的弱光下仍可输出25%以上的光电转换效率。相比而言，晶硅的带隙约为1eV，离2eV相差甚远，弱光下发电效率极低。钙钛矿优异的弱光性能，意味着其有望将室内照明的弱光和室外的弱光利用起来进行发电，这也是钙钛矿光伏与传统硅基光伏一个显著区别。钙钛矿材料能带间隙可调节，较为灵活。晶硅太阳能电池只有单一的带隙，因此其性能的优化空间和应用场景都十分受限。而钙钛矿材料可以通过调节组分，使能带间隙在4-3eV之间调节，进而衍生出更多的应用。如:将钙钛矿间隙调整至2eV左右，可有效利用弱光进行发电；而将钙钛矿薄膜做成不同颜色或者半透明状态，则可用在质轻的柔性基底实现建筑光伏一体化，即BIPV或BAPV；也可以通过调节间隙将钙钛矿制作成叠层电池，从而使不同波长的光能转化为电能，进一步提高光电转换效率。钙钛矿太阳能电池的制程耗时明显减少，一体化工厂大幅降低生产成本。晶硅电池需要至少在四个不同的工厂分别加工硅料、硅片、电池、组件，单位制程至少需要3天以上，同时还需要大量的人力、运输成本等。根据协鑫纳米的数据，钙钛矿太阳能电池的生产流程较为简单，仅需45分钟就可将玻璃、胶膜、靶材、化工原料等在一个工厂内加工成组件，极大地缩短了制程耗时，简化了流程，价值高度集中。n钙钛矿电池产能投资额仅为晶硅产能投资额的一半，成本进一步降低。协鑫光电总经理进一步指出，晶硅1GW的产能（包含硅料、硅片、电池、组件）投资额在16亿元左右，而协鑫纳米钙钛矿的第一条100MW的设备产线投资在1亿元左右，1GW产能投资额仅为5亿元，是晶硅产能投资的一半，且未来在形成规模量产后，产能投资额将进一步降低。n从原材料角度分析，钙钛矿原材料对杂质不敏感且容易获得，用量也大幅减少。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，95%纯度以上的钙钛矿即可满足生产使用需求，且原材料为基础化工材料，不含稀有元素，容易获得，因此，钙钛矿电池不存在原材料瓶颈。行业市场规模行业现状钙钛矿理论极限效率高于晶硅电池，可达30%以上钙钛矿太阳能电池（PSCs）单结理论极限效率超30%，叠层模式下可达40%以上，相比晶硅电池效率提升空间大，主要因为人工设计后的钙钛矿材料带隙可以达到或接近s-q理论下吸光层最优带隙（钙钛矿电池效率提升速度快是因为材料可设计性强钙钛矿电池实验效率从2009年的8%提升至目前的25.7%，电池效率提升速度远快于晶硅电池的核心原因是钙钛矿电池材料可设计性强。钙钛矿电池效率提升速度非常快，2009年诞生时效率为8%，SangⅡSeok结合两步法旋涂成膜，2017年将效率提高到2行业驱动因素1国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对钙钛矿电池行业做了一些纲领性的指导，合理的解读能够为行业做了好的发展指引。优势竞争，长期盈利，依托中国，布局全球，立足核心能力，全力获取显著竞争优势，创造得到广泛认可、深入人心的价值，通过成为“难以替代者”品牌致胜，涌现一批市场竞争力突出的全球性与区域性中国品牌，以持续正现金流实现长期盈利，这才是行业企业的发展之道。当前我国多家实验室及商业公司在钙钛矿太阳能电池技术上刷新着世界纪录，总体上，我国钙钛矿太阳能光伏电池技术与国外先进水平基本持平。今年2月份，华东师范大学教授方俊锋团队与中科院宁波材料技术与工程研究所副研究员李晓冬合作，创造了新的反型钙钛矿电池效率世界纪录，转化效率首次实现大于24%；4月份，经中国计量科学研究院检测认证，极电光能研发团队在300cm2的大尺寸钙钛矿光伏组件上，创造了18.2%转换效率新的世界纪录。自2019年至今，钙钛矿产业发展支持政策持续出台。《“十四五”能源领域科技创新规划》指出支持高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术，具体方向为研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池；开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。2022年6月，由华能清能院主持编制的中电联《钙钛矿光伏组件》标准送审稿顺利通过专家组审查。专家组一致认为《钙钛矿光伏组件》标准技术框架结构合理、内容全面、可操作性强，与有关标准相协调，总体达到国际先进水平。这是我国首个钙钛矿光伏组件的通用技术标准。产业支持政策持续出台,为钙钛矿产业发展护航双碳背景下BIPV市场空间有望持续增长行业驱动因素2国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对钙钛矿电池行业做了一些纲领性的指导，合理的解读能够为行业做了好的发展指引。优势竞争，长期盈利，依托中国，布局全球，立足核心能力，全力获取显著竞争优势，创造得到广泛认可、深入人心的价值，通过成为“难以替代者”品牌致胜，涌现一批市场竞争力突出的全球性与区域性中国品牌，以持续正现金流实现长期盈利，这才是行业企业的发展之道。技术进步当前我国多家实验室及商业公司在钙钛矿太阳能电池技术上刷新着世界纪录，总体上，我国钙钛矿太阳能光伏电池技术与国外先进水平基本持平。今年2月份，华东师范大学教授方俊锋团队与中科院宁波材料技术与工程研究所副研究员李晓冬合作，创造了新的反型钙钛矿电池效率世界纪录，转化效率首次实现大于24%；4月份，经中国计量科学研究院检测认证，极电光能研发团队在300cm2的大尺寸钙钛矿光伏组件上，创造了18.2%转换效率新的世界纪录。华能、三峡等集团积极参与钙钛矿产业布局，华能集团2025年建成工程示范电站。中国华能是较早从事钙钛矿技术研发的能源企业，通过数年艰苦攻关，掌握了从实验室电池、微型模组到中试组件的全流程制备技术。由新能源公司和清能院共同开发的三代线级别中试组件在转换效率、组件尺寸等关键技术指标均达到国际领先水平。华能集团于2015年已实现18.8%效率，2021年实现3500cm2级世界最大单体钙钛矿电池效率15.5%，2023年完成平米级量产组件，2024年完成100MW级能源装备，2025年实现产业落地与工程示范。中国长江三峡集团下属三峡资本以战略投资者身份注资纤纳光电，2021年，中国长江三峡集团科学技术研究院与纤纳光电联合开发的钙钛矿-晶硅四端子叠层组件（钙钛矿组件和PERC晶硅组件叠加），经泰尔实验室（嘉兴）测试认证，在面积约为20cm2的组件上获得了26.63%的光电转换效率。央企参与布局，2025年建成工程示范电站03行业痛点及发展建议行业制约因素尽管钙钛矿电池在实验室中获得了较高的光电转换效率，但实际生产工艺中难以达到实验中的标准，因此会受到更多因素的影响，且实验室中制备的钙钛矿电池器件面积都比较小，市场应用则需要面积更大的器件。而大面积器件薄膜的覆盖率、均匀性难以把控，且电阻也会增加，进而增加电池的串联电阻，导致性能下降。从三角模型可以看出，钙钛矿电池在效率和成本上都领先晶硅电池发展，但钙钛矿的稳定性差，即寿命短，现阶段钙钛矿太阳能电池的T80寿命约为4,000小时，而晶硅电池则有25年以上的寿命，二者差距较大，寿命短使得钙钛矿电池难以进一步发展。钙钛矿电池不稳定的原因主要包括吸湿性、热不稳定性、离子迁移、紫外线、器件测试过程中的光照等。钙钛矿电池的毒性主要来自内部的铅元素，铅元素一旦泄露会产生严重的环境污染问题，因此国际上很多国家和地区都将铅元素列为禁止使用的材料。研究人员尝试过使用锡来替代铅，但电池的性能也下降了。但相较于晶硅行业用铅量（不能超过0.1%）来说，钙钛矿电池用铅量实际更低，不足0.01%。稳定性是制约钙钛矿电池发展的主要问题之一钙钛矿电池面临着大面积制备较难的困境环保问题阻碍钙钛矿电池发展的另一个因素复合型人才稀缺钙钛矿电池行业深陷人才困境。行业发展缺乏人才支撑，团队模式的培育机制弊端明显导致钙钛矿电池行业企业专业人才留存难度加大，制约钙钛矿电池行业企业扩张。钙钛矿电池行业对从业人员的业务素质要求高，主要表现在以下三方面从业人员需要具备行业基础知识和法律知识，为企业客户提供全面、可靠、专业、多样的解决方案。从业人员需要懂行业的专业知识，包括：钙钛矿电池行业产品得用途与优缺点，行业特征、市场环境和产业战略规划等。从业人员需要具有优秀的营销谈判能力、风控反控能力及报告沟通能力。目前该行业在人才招聘时能够匹配上述要求的人才寥寥无几，限制行业发展。由于复合型人才稀缺，钙钛矿电池行业企业通常采用团队培育的方式进行专业能力建设，而该模式亦存在一定的弊端，企业的中高端人才若大量流失，初级员工的业务技能培训将面临能力传承的断层，导致企业人才培养难度加大，制约钙钛矿电池行业企业发展。质量提升在资本的加持下，钙钛矿电池的跑马圈地仍在持续，预计2021年将会更加残酷和激烈。同时，在线教育也面临着更严格的监管，合规成本提升。钙钛矿电池行业产品品种多、批量小、附加值高，产品质量要求也较为严格。钙钛矿电池行业市场产品质量参差不齐，假冒伪劣等乱象仍普遍存在，严重阻碍钙钛矿电池行业发展进步。未来，提升钙钛矿电池行业产品质量是发展钙钛矿电池行业的核心任务，具体措施可分为以下两大部分：（1）政府方面：政府应当制定行业生产标准，规范钙钛矿电池行业生产流程，并成立相关部门，对科研用钙钛矿电池行业的研发、生产、销售等各个环节进行监督，形成统一的监督管理体系，完善试剂流通环节的基础设施建设，重点加强冷链运输环节的基础设施升级，保证钙钛矿电池行业产品的质量，促进行业长期稳定的发展；（2）生产企业方面：钙钛矿电池行业生产企业应严格遵守行业生产规范，保证产品质量的稳定性。目前市场上已有多个本土钙钛矿电池行业企业加强生产质量的把控，对标优质、高端的进口产品，并凭借价格优势逐步替代进口。此外，钙钛矿电池行业企业紧跟行业研发潮流，加大创新研发力度，不断推出新产品，进一步扩大市场占有率，也是未来行业发展的重要趋势通过进行细化分工，为客户制定科研问题解决方案，使客户能更加专注于其擅长的领域，提高科研效率，且帮助行业大幅节省医学科研投入

拓展技术服务领域钙钛矿电池行业属于领域中发展最快的细分领域之一，随着钙钛矿电池的市场环境日趋成熟，行业竞争日趋激烈，多家钙钛矿电池企业开始扩张产品相关服务领域，提升企业的行业竞争力，主要举措包括：钙钛矿电池行业企业面向多元化的科研实验需求，建立多种技术服务平台，向客户提供除了所需的原材料以外的提取、分析等技术服务，形成企业特有竞争力提升技术服务能力钙钛矿电池行业企业开始在定制型服务领域发力，巩固行业地位提高产品定制服务能力供科研咨询服务服务技术人才

竞争趋势需求随着行业的竞争不断加剧，企业竞争的本质是人才的竞争，钙钛矿电池行业企业都在不断提升专业员工的技术水平。通过专项培训、高薪招聘吸引高端优质人才加入。人才竞争是未来钙钛矿电池行业竞争的核心点之一。客户是上帝，满足客户的需求是钙钛矿电池行业企业的价值实现，钙钛矿电池行业竞争趋势首先在需求的分析与客户痛点的把握。小众运动场景日益崛起，带动了新的钙钛矿电池行业产品需求。钙钛矿电池行业的竞争促进了产品质量与服务的持续优化与创新，在满足客户需求的同时也给行业服务带来不断的新体验。优质的服务是钙钛矿电池行业竞争的重要焦点与未来趋势。随着科技不断发展，钙钛矿电池企业对钙钛矿电池行业产品的研发投入不断加大，企业形成自己的技术堡垒是在未来市场中取得市场份额的重要收到，因此技术竞争也是未来行业竞争的重要方向之一。行业发展建议提升产品质量（1）政府方面：政府应当制定行业生产标准，规范钙钛矿电池行业生产流程，并成立相关部门，对科研用钙钛矿电池行业的研发、生产、销售等各个环节进行监督，形成统一的监督管理体系，完善试剂流通环节的基础设施建设，重点加强冷链运输环节的基础设施升级，保证钙钛矿电池行业产品的质量，促进行业长期稳定的发展；（2）生产企业方面：钙钛矿电池行业生产企业应严格遵守行业生产规范，保证产品质量的稳定性。目前市场上已有多个本土钙钛矿电池行业企业加强生产质量的把控，对标优质、高端的进口产品，并凭借价格优势逐步替代进口。此外，钙钛矿电池行业企业紧跟行业研发潮流，加大创新研发力度，不断推出新产品，进一步扩大市场占有率，也是未来行业发展的重要趋势。全面增值服务发展建议1发展建议2单一的资金提供方角色仅能为钙钛矿电池行业企业提供“净利差”的盈利模式，钙钛矿电池行业同质化竞争日趋严重，利润空间不断被压缩，企业业务收入因此受影响，商业模式亟待转型除传统的钙钛矿电池行业需求外，设备管理、服务解决方案、贷款解决方案、结构化融资方案、专业咨询服务等方面多方位综合性的增值服务需求也逐步增强。中国本土钙钛矿电池行业龙头企业开始在定制型服务领域发力，巩固行业地位发展建议3多元化融资渠道可持续公司债等创新产品，扩大非公开定向债务融资工具（PPN）、公司债等额度获取，形成了公司债、PPN、中期票据、短融、超短融资等多产品、多市场交替发行的新局面；企业获取各业态银行如国有银行、政策性银行、外资银行以及其他中资行的授信额度，确保了银行贷款资金来源的稳定性。钙钛矿电池行业企业在保证间接融资渠道通畅的同时，能够综合运用发债和资产证券化等方式促进自身融资渠道的多元化，降低对单一产品和市场的依赖程度，实现融资地域的分散化，从而降低资金成本，提升企业负债端的市场竞争力。以远东宏信为例，公司依据自身战略发展需求，坚持“资源全球化”战略，结合实时国内外金融环境，有效调整公司直接融资和间接融资的分布结构，在融资成本方面与同业相比优势突出。04行业格局及前景趋势行业发展趋势随着钙钛矿电池效率、寿命提升，度电成本有望持续下降随着行业发展日益成熟，未来FTO导电玻璃、折旧、人工等成本还会有所降低，根据极电光能官网公布数据测算，到2023年平米级钙钛矿光伏产品将实现17-19%效率，后续持续提升至25%。百兆瓦级产线阶段成本将控制在1-十四五期间设备端需求达到175-263亿元十四五期间设备端需求达175-263亿元。考虑钙钛矿电池组件在BIPV领域的渗透提升，2022-2025年钙钛矿电池BIPV领域潜在装机需求76.2GW。根据本报告第五部分产能统计，目前钙钛矿电池在建及规划产能约29GW，随着钙钛矿电池技术发展日益成熟，十四五期间在建及规划产能有望到达50-75GW，按单GW设备投资5亿元计算，对应设备总投资175-263亿元。行业发展趋势BIPV领域或是PSCs首当其冲覆盖应用市场，总市场规模超千亿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598亿平方米。（由于2020年年鉴的全国城市建筑用地总面积中缺少北京地区数据，因此此处采取2019年北京数据乘以102%加2020年数据的方法计算）假设:1）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%）。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38%。3）每年翻新比例6%、竣工比例10%。（参考历史假设）4）每平方可安装瓦数200W，每瓦单价5.5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277GW，对应潜在市场规模达1081亿。聚焦投资业务钙钛矿电池行业企业凭借多年的客户服务经验，设备融资租赁和服务体系日趋完备，信息化服务于一身的综合服务体系，能够进行有效迁移，为投资业务的长期健康发展提供有力支持。钙钛矿电池行业商依托本身提供的资金服务，具备融资渠道畅通的资金优势，可为行业建设提供初期资金支持，且可通过杠杆提升资金效率+同质化竞争激烈钙钛矿电池行业受经济周期影响较弱，于钙钛矿电池企业而言具有“低风险、高收益”的特点，吸引众多新兴市场参与者加入其中。目前中国钙钛矿电池行业市场企业数量众多，同质化竞争现象日趋严重，成为制约中国钙钛矿电池行业行业发展的主要原因。中国钙钛矿电池行业公司数量众多，但大多以简单融资租赁为主要业务方式，服务模式单一，同质化现象严重，为中国钙钛矿电池行业行业的发展带来以下不良影响：（1）价格战引发收益率报价逐年下降：部分钙钛矿电池行业公司为抓住优质客户资源，依靠价格战取得竞争优势，导致行业毛利率下降，选择合作