机械行业基于HJT行情复盘：叠层电池引领效率革命钙钛矿产业化加速

钙钛矿及叠层电池是光伏下一代技术。单节钙钛矿电池、叠层电池理论极限分别为33%，44%，尤其是叠层电池相对晶硅电池具备更高的转换效率，晶硅下阶段的发展路线。钙钛矿电池作为光伏新技术，在年光伏二级市场行情惨淡的大背景下在一级市场仍能够持续密集融资，说明钙钛矿作为最有潜力的光伏新基于商业逻辑，钙钛矿叠层电池提效显著，是晶硅的下阶段路线。随着晶硅组件降至1元/W以内，单节钙钛矿电池的性价比逻辑难以兑现。类比多晶被单晶淘汰，低效率技术路线难以在电站端取胜。钙钛矿晶硅叠层电池兼容现有晶硅产能，可以与现有的HJT、TOPCon路线相结合，保留原有产线的基础上新增钙钛矿工艺即可完成产品升级。形成的叠层组件效率有望达到30%以上，与原有晶硅呈现代际差异。钙钛矿电基于工艺演进，钙钛矿路线中蒸镀工艺不可或缺，是变化最大的工艺环节。对于单节电池，头部企业陆续开启GW级产线招标，量产线为了保证电池效率和稳定性，工艺中增加了钝化层镀膜，叠加电子传输层也需要用到C60，产业趋势大多采用蒸镀方案。对于两端叠层电池中的钙钛矿镀膜需要在晶硅绒面上进行，钙钛矿投资逻辑核心催化：①单节电池GW级量产线扩产，头部企业GW扩产表明行业进入量产阶段，单节电池将率先在BIPV代表晶硅产业形成一致预期：叠层为光伏下阶段路线，产业催化明确；③宁德时代、京东方等跨界龙头有①设备：整线：捷佳伟创、京山轻机；镀膜：曼恩斯特、奥来德、大胜达、微导纳米；激光：杰普特、德龙激光；②材料：TCO玻璃：金晶科技、耀皮玻璃；③制造：杭州柯林，协鑫科技；④应用：江河集团风险提示：钙钛矿及叠层技术推进不及预期、相关标的业务进展不及预期、相关标的业绩不及预期、研报使用的信息存在更新不及时风险。2目录C目录CONTENTS1基于HJT行情复盘的钙钛矿研究123钙钛矿及叠层电池产业链更新行业核心催化23345钙钛矿产业链投资策略风险提示34544目录CONTENT 目录CONTENT 中泰证券研专业｜领先｜深度｜信1.1、晶硅效率接近极限，叠层电池是晶硅的下阶段路线晶硅路线提效缓慢，面临瓶颈难进一步提升。晶硅电池是光伏中最主流的路线，被广泛应用于新能源发电领域。晶硅路线最高效率从2016年突破26.3%以后，花费了7年时间提升到27.1%，提效缓慢且艰难。无论是TOPCon、HJT还是BC电池都属于晶硅路线，其理论极限效率受肖奎极限29.4%的限制，难以再钙钛矿晶硅叠层路线提效快、上限高，是晶硅的下阶段路线。叠层电池效率上限44%，比晶硅高14.6pct。钙钛矿晶硅叠层路线自有效率记录以来，7年时间内效率从23.6%提升到33.9%（+10.3pct），提效速度远高于晶硅（+0.8pct），并且高于钙钛矿单节电池（+4pct）。叠层电池效率距其理论极限还有10.1pct，提效空间巨大。从效率表现来看，钙钛矿晶硅叠层和晶硅呈现出代际差异，是眼下众多光伏路线中最有图表1：晶、钙矿及钙矿晶层效率现 2：光技术进路线 27.1%27.1%来源：NERL、 来源：捷佳伟创， 5、晶硅效率逼近极限，叠层电池是晶硅的下阶段路线钙钛矿路线包括单节和叠层电池，单节率先量产，叠层紧随其后。①单节电池是以廉价钙钛矿材料为吸光层的新型化合物薄膜电池，通过光照产生光生伏特效应发电，其理论效率33%，目前实验室效率达26.1%，平米级组件效率已经突破19%，即将迎来GW级量产；②钙钛矿叠层电池是钙钛矿与其他光伏技术结合，综合利用太阳能中短波长和长波长能量，在单节电池基础上进一步提高效率。钙钛矿晶硅叠层效率理论极限44%，目前实验室效率33.9%，2024年底有望在平米级组件效率突破26%，实现商业化。光伏行业技术迭代迅速，叠层电池路线渗透空间大。随着光伏技术的不断进步，铝背场电池、PERC电池等逐渐被淘汰，HJT及硅基叠层电池将凭借其优秀的性价比加速渗透。钙钛矿晶硅叠层目前处于研发2025图表3：钙矿及层电池术路线 4：不光伏线市占预测 硅基叠层2025年后大规模生产来源：Wikipedia等、 来源：ITRPV2023，6、类比HJT初期行情，核心在催化剂和预期差【2019.12-2020.12】通威1GW招标，迈为股份持续布局HJT。【2021.1-2021.5】2021年3月后华晟异质结数据发布，迈为股份股价开始反弹。【2021.5-2021.8】光伏版块及异质结板块反攻，市场传隆基HJT招标，爱康科技一个月股价涨幅178%倍。华晟新能源HJT效率数据发布，明阳智能加码HJT，迈为股份拿下金刚玻璃异质结订单，迈为股份凭借众多硬催化成为异质结无可争议龙头，这一阶段迈为股份阶段性涨幅接近155%，已显著超过捷佳伟创，这是21年异质结行情与20年异质结行情最大的不同，普涨时代过度到龙头时代，也表明市场对异质结主题从炒预期到炒落地。【2021.8至今】行业性因素，光伏版块整体出现回调，异质结炒预期的标的均出现较大回撤。5：历股价势复盘 来源：, 7、钙钛矿一级市场持续火热，先进技术有望点燃光伏板块行情钙钛矿新技术受市场青睐，有望成为点燃整个行情的催化剂。去年一年时间以光伏ETF为例，二级6：钙矿电融资进展 来源：IT桔子、线性资本、艾邦光伏网、杭萧钢构、中国能源网、风潮数据、36Kr、Solarzoom、Businesswire、pv-magazine等、 899目录CONTENT 目录CONTENT 中泰证券研专业｜领先｜深度｜信2.1、基于商业逻辑：单节电池提效迈入量产，短期相对晶硅难有性价比单节钙钛矿效率持续提升，行业迈入量产阶段。效率方面：2024年3月，钙钛矿电池平米级组件效率突破19%，预计2024年底效率超过20%。目前行业头部企业协鑫光电、极电光能、纤纳光电等均经过了长期的中试测试，2024年即将迈入GW量产阶段。成本方面：当组件效率在20%时，其成本大约在0.8元/W晶硅价格维持低位，单节钙钛矿难有性价比。站大规模使用。其0.8元/W的组件成本在晶硅组件价格1.3元/W以上时具备显著性价比。但目前晶硅组图表7：钙矿组效率及本目标 硅组价格元/W） 来源：协鑫光电、 来源：、102.1、基于商业逻辑：低效率产品难受电站端青睐单晶替代多晶在于效率高、度电成本底。单晶硅电池实验室效率（27.1%）高于多晶硅（23.3%），最终量产效率也更高。2016年后全球光伏中单晶组件市占率持续提升，目前挤压多晶组件市场份额至3%以内。有两方面原因①技术进步，单晶组件降本增效具备性价比。单晶组件的生产成本快速降低，单多晶组件实际价差开始低于合理价差，性价比开始反转。同时单晶组件转换效率高的优点更突出，促进了其市占率的快速提升；②市场认可+政策补贴，渗透率快速提升。单晶组件转换效率高、度电成本底，叠加补贴政策引导，成为了市场的首选。在单多晶近乎同价时候，单晶组件的优点被视为“免费单节钙钛矿效率低，性价比逻辑短期内在电站端难兑现。目前随着晶硅价格持续处于低位，晶硅组件单瓦价格与钙钛矿量产初期价格接近，但晶硅发电表现更强，因此短期内单节钙钛矿电池性价比逻辑难以在地面电站兑现。钙钛矿行业的产业化初期市场在于BIPV、CIPV等可以和晶硅差异化竞争的场景。叠层路线相对晶硅发电优势呈现代际差异，兼容晶硅产线，商业逻辑更硬。叠层组件效率有望做到35以上，能源属性更强应用场景更广。钙钛矿晶硅叠层可以看做是晶硅路线上进行升级的产品，优势显图表9：2013-2021年国内主流厂商单晶、多晶组件出厂价价差值

图表10：1980-2021年全球单晶、多晶、薄膜组件产量占比 11来源：、 来源：FraunhoferISE、、基于商业逻辑：叠层电池相对晶硅大幅提效，降本路线清晰叠层路线相对晶硅大幅提效。叠层电池通过吸收不同波段太阳能提升整体器件效率，理论上吸收所有太阳光中所有波段能量，无数节电池叠加，其极限效率可达65%。商业上两节电池叠层就可以大幅提升效率，并且制备工艺可控不会过于复杂。两节电池形成的叠层电池效率上限44%，远高于晶硅理论极限效率29.4%钙钛矿晶硅叠层是潜力最大的商用方案，降本路线清晰。钙钛矿电池具有透光性、短波长吸光能力强、成本低，是叠层电池中顶电池的理想选择；晶硅带隙和钙钛矿匹配度最高，是底电池中的理想选择。因此钙钛矿晶硅叠层既能够实现高效率的发电表现，相对晶硅又不会增加太多的物料成本，因此是目前潜力最大的可商用叠层方案。叠层电池的成本相对晶硅组件的增量主要在于钙钛矿部分的多层镀膜，图表11：叠层效率表现 图表12：钙钛硅叠层池发理∞节来源：HZB、 来源：Nature、 12现有晶硅路线提效遇瓶颈，叠层电池打开效率空间。晶硅路线无论PERC、TOPCon还是HJT量产效率已逼近对应实验室效率极限，只有不到1%的提升空间。叠层电池理论极限效率44%，远高于现有晶硅电池效率。钙钛矿HJT叠层目前实验室效率达33.9%，并且仍会以每年1-2%的速度持续提升。钙钛矿叠层电池量产效率上限更高，预计将来量产效率有望达到35%以上。随着钙钛矿叠层技术成熟和叠层组件降低电站系统造价，经济性优势显著。对比提升20%电池效率和降低同等比例电池成本的两个方案，前者可使得电站端投资降低13%，后者仅能降低4%。可见对于光伏技术而言，提效比降本图表13：不同效率表现 图表14：电池和降本电站资的影响 来源：北极星太阳能光伏网、美能光伏、 来源：曜能光电、13、基于工艺变化：蒸镀在单节及叠层电池中确定性增强2024梯队新融资的创业公司目前仍处于技术积累和技术放大阶段，优先突破效率记录；第2梯队的钙钛矿电池厂如仁烁光能、脉络能源、光晶能源等经历了技术放大的阶段，2024年陆续进行百兆瓦中试，侧重点在产线调试；第1梯队的头部企业如协鑫光电、极电光能、纤纳光电等陆续经过了长时间的中试线调试，在GW24量产线对组件效率和稳定性要求更高，工艺发生变化。电池厂在研发、中试线上并行尝试的新工艺会图表15：单节钙钛矿电池发展路径来源：德沪涂膜等， 142.2、单节电池：即将迈入量产，材料、工艺趋同道划线。TCORPD工艺，4图表16：单节材料及艺 钙钛结晶效果 来源：协鑫光电等、 来源：协鑫光电、2.2、单节电池：量产线蒸镀工艺确定性增强，1~2图表18：钝化钙钛矿池中设位置 钝化构及工艺 来源：协鑫光电等、 来源：协鑫光电等、2.2、叠层电池：四端技术成熟率先量产，两端成本低或是最终路线0.2m226%20252.8817TCO17图表20：两端叠层和四端叠层方案产线对比来源：Science，协鑫光电，2.2、叠层电池：产业化初期，两端和四端路线并行TCOTCO挑战：②钙钛矿与晶硅之间存在链接，新增隧穿连接层；③电极为导电膜+栅线，无需激光划线工艺。图表21：两端端方案池局构对比 两端与四端层对比 2.2、两端叠层：HJT与钙钛矿适配性更高性能方面：钙钛矿HJT叠层相对钙钛矿叠层开压更高，做成两端叠层电池后TOPCon也不再具备高电流优势。因此钙钛矿叠层转换效率高于钙钛矿叠层，从效率表现上看前者最高33.9%32.3%。工艺方面：钙钛矿HJT叠层电池，原有HJT产线无需调整，直接在后端延伸钙钛矿部分镀膜就可以完成生产。钙钛矿叠层因为TOPcon正面的氮化硅是绝缘体不能导电，需要先把氮化硅层去掉。并且钙钛矿HJT结论：HJT图表23：钙钛矿叠层与钛矿TOPCon叠层 图表24：叠层路线对比HJTHJT产2-100nm图表25：钙钛矿两端叠技术线 钙钛硅两端层绒膜效果 正面抛光 绒面填平 绒面保型 叠层电池 绒面结构 镀膜效果来源：通威股份、 来源：PRXENERGY，均匀性：一致性：1000片/小图表27：钙钛硅两端层镀序 钙钛硅两端层工点 来源：正泰新能、 来源：2.2、两端、四端叠层：蒸镀工艺不可或缺图表29：钙钛硅两端层中矿层工路线 图表30：叠层中钙钛镀膜艺 来源：正泰新能，Naturereviews,ProgPhotovoltResAppl., 来源：通威股份， 222323目录CONTENT 目录CONTENT 中泰证券研专业｜领先｜深度｜信、单节电池：GW级产线招标，钙钛矿迈入量产时代头部企业年落地。2023年下半年陆续开启GW产线2024量产线尺寸进一步放大，便于适配大板型晶硅组件制作四端叠层电池。钙钛矿行业中试线尺寸主要有0.6*1.2m和1*2m两个版型，量产线在和这个面积基础上进一步放大。协鑫光电尺寸放大至1.2*2.4m，极电光能尺寸放大至1.2*2.3m。可见都是在1.2m宽幅基础上，根据各家需求确定版型长度，但总体都在2.8平米左右。钙钛矿这种薄膜电池面积放大一方面可以摊薄成本，另一方面也是为图表31：单节钙钛矿电池扩产节奏来源：协鑫光电、极电光能、脉络能源、新浪财经、上海证券报、36Kr等，24、晶硅大厂：布局叠层迈入中式阶段20242024图表32：晶硅厂布局公司 技术路线 详情正在建设叠层电池百兆瓦级中试线，努力在2027年前后实现叠层电池的GW级量产，到2028年将建成全球首个天合光能

钙钛矿/HJT叠层钙钛矿/HJT叠层钙钛矿/钙钛矿/

100GW+异质结及异质结叠钙钛矿产能并实现盈利运行。2023年11月钙钛矿晶硅叠层两端电池实验室效率达到33.9%，预计2024年底效率达到35%基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池实验室效率已达到31.68%2024年开始建设100MW钙钛矿-异质结叠层电池项目2022年12月，公司钙钛矿/晶硅两端叠层电池实验室效率达29.2%。大面积钙钛矿/晶硅叠层电池正在研发认证中。晶科能源

钙钛矿/TOPCon叠层公司在2021年已完成了高效叠层钙钛矿技术平台的建设。基于N型TOPCon的钙钛矿叠层电池实验室效率达到32.33%

钙钛矿/HJT叠层钙钛矿/钙钛矿/钙钛矿/钙钛矿/钙钛矿/钙钛矿/HJT钙钛矿/HJT

目前较小产能的钙钛矿-异质结叠层产品中试线建设正在推进，初期目标为电池平均转换效率突破30%。2023年12月公告拟投资10亿元用于研发钙钛矿-异质结叠层电池公司有钙钛矿相关技术研究团队，主要方向为叠层电池。2024年下半年可能会继续推动中试，预期2-3年内能够产出大尺寸钙钛矿叠层产品，叠层电池的初步效率目标是30%左右目前公司在积极储备钙钛矿叠层电池技术路线公司的钙钛矿晶硅叠层电池处于研发阶段小面积钙钛矿电池效率25.05%，小面积钙硅叠层电池效率28.5%，钙钛矿组件效率接近19%，现已经搭建完成钙硅叠层示范线建成出大尺寸电池样品。实验室钙钛矿/异质结叠层电池自测效率已超过32%。计划2023年开始筹建100MW钙钛矿/异质结叠层产线，力争在2025年内启动钙钛矿/异质结叠层电池GW级量产升级计划在2025年努力实现27.5%转化率的HJT/钙钛矿叠层组件研发目标 25来源：隆基绿能、通威股份、晶科能源、天合光能、晶科能源、新浪财经、北极星太阳能光伏网、索比光伏、证券时报等、、跨界龙头：切入钙钛矿路线发力光伏宁德时代、比亚迪等企业跨界布局钙钛矿。宁德时代早在2022年就已经开始进行钙钛矿电池方面研究，目前已有百兆瓦单节电池中试线，并且同时布局钙钛矿晶硅叠层电池。跨界龙头具备创业公京东方等面板厂商跨界布局钙钛矿。OLED面板和钙钛矿组件制备的工艺存在共性，都是大面积镀膜，需要用到蒸镀等方案。面板厂商以及面板设备厂商可凭借自身的工艺优势切入钙钛矿领域，为钙钛矿行业注入新的活力。除此之外可以看到明阳智能、中国核电等跨界玩家均在钙钛矿方面有所图表33：跨界玩家布局来源：新浪财经、每日经济新闻、明阳智能、OFweek、36kr、企查查、 262727目录CONTENT 目录CONTENT 中泰证券研专业｜领先｜深度｜信、钙钛矿路线处于从0-1的阶段，产业迎发展拐点为什么钙钛矿强调叠层逻辑？1、单节电池厂形成一致预期：加速布局叠层路线：随着晶硅成本持续处于低位，钙钛矿单节电池短期相对晶硅难具备性价比。发展高效叠层电池成了单节电池厂必须要走的路线。头部厂商协鑫光电已经开启GW级产线招标，技术路线为四端叠层电池，代表着钙钛矿企业对叠层逻辑的认可。宁德时代也同时布局单节和叠层研发和生产。极电光能、纤纳光电的GW级产线均扩大面积至约2.8平米，也是为了便于后续进一步和晶硅大板型组件形成叠层。2、晶硅厂商形成一致预期：单节钙钛矿电池厂经过多年探索，在材料、设备、工艺方面已经为晶硅厂商趟平了道路，现在有基本定型的材料体系、较为成熟的设备厂商、以及大量掌握钙钛矿工艺人才。因此晶硅厂具备了投入叠层产线的先决条件。同时晶硅厂商面临产品升级换代的迫切需求，今年能观察到其在钙钛矿叠层方面新增资本开支，如新建百兆瓦级叠层产线。晶硅厂密集布局钙钛矿叠层代表传统光伏产业对叠层电池商业逻辑的认可，随着晶硅的持续投入钙钛矿及叠层电池产业会进一步加速。、设备厂商布局叠层电池：叠层电池需求广阔，诸多设备厂近两年持续进行叠层电池设备布局，以捷佳伟创为为例，目前已经具备提供叠层研发线、中试线整线能力。设备配套是叠层路线能快速发展的必要前提。今年行业预期？产能：至少2条量产线子线落地，产业化路径清晰；多家叠层电池迈入中式，晶硅厂商密集布局效率：今年单节电池平米级组件效率将达20%以上，四端叠层平米级组件效率将达26%以上。单节电池实验室效率有望突破27%，叠层电池实验室效率有望突破35%。28、设备环节：关注形成整线能力的设备供应商京山轻机：钙钛矿设备龙头，具备整线制造能力。京山轻机子公司晟成光伏主要负责钙钛矿设备业务，依托PVD、ALD、蒸镀等设备，形成了钙钛矿及叠层整线制造能力。公司是业内较早完成钙钛矿设备开发且有实际产品销售的企业。目前公司提供中式级钙钛矿及整体解决方案，并提供GW级钙钛矿量产装备输出与技术支持。在钙钛矿行业正处于从中试线产线向GW级量产线发展的关键时点，公司有望顺应。捷佳伟创：钙钛矿及叠层路线全方位布局。捷佳伟创所涵盖的RPD、PVD等设备是钙钛矿制备中核心设备，公司在此基础上形成了在大尺寸钙钛矿、钙钛矿HJT/TOPCon叠层、全钙钛矿叠层领域的整线能力，全方位覆盖钙钛矿光伏技术路线。2023年7月公司拟可转债募资9.61亿元，投向钙钛矿及钙钛矿叠图表34：京山钙钛矿层路局 捷佳部分钙矿设备 RPD设备 RPD原理来源：晟成光伏、 来源：捷佳伟创、 294.2、设备环节：重点关注蒸镀环节奥来德：蒸镀环节核心标的，依托线性蒸发源向蒸镀整机发展。上文分析蒸镀工艺在单结钙钛矿量产线中确定性增强，在叠层电池中是必须使用的工艺，因此蒸镀环节标的最值得关注。钙钛矿量产线中的蒸镀设备需满足大面积镀膜能力，大面积蒸镀设备必须具备线性蒸发源，线性蒸发源是蒸镀设备的核心。目前国内具备线性蒸发源的设备商主要有奥来德、欣奕华（未上市）、方昇光电（未上市），欣奕华已经实现了大尺寸Inline钙钛矿蒸镀机交付。奥来德具备线性蒸发源，且已经在OLED领域实现了蒸镀机的OLED曼恩斯特：狭缝涂覆环节核心标的，依托狭缝涂覆模头向涂覆整机发展。钙钛矿量产线中的狭缝涂覆设备需要满足米级宽幅的镀膜，狭缝涂覆模头是核心零部件，整机价值占比10-20%。目前钙钛矿头部企业的涂覆设备主要来自德沪涂膜和日本东丽。曼恩斯特2024年实现了商用级钙钛矿组件的狭缝涂覆设备正式交付，也成功中标钙钛矿晶硅叠层高通量涂布机。另外建议关注同样具备自研狭缝涂覆模头的上市图表36：钙钛镀设备展逻辑 图表37：钙钛缝涂覆备发辑核心零部件线性蒸发源

整机狭缝涂覆设备来源：欣奕华官网、 来源：曼恩斯特官网、 30、设备环节：新玩家大胜达20042021收购Fornax。2024年FornaxFornaxSMIT（）Fornax图表38：FornaxB.V.股权构 图表39：SMIT公司近空间华（CSS）设备来源：公司公告、 来源：SMIT、 31、辅材环节：TCO玻璃确定性最强，价值量最高TCO玻璃是单节钙钛矿电池和四端叠层电池的必备材料。TCO玻璃是在单节电池中价值占比最高的辅材，占比30%以上，单GW价值量接近3亿。国内主要供应商是金晶科技和大连耀皮。金晶科技研发TCO行业大量供货。金晶科技目前具有3条TCO玻璃生产线，按照600万平/GW玻璃需求计算，满产条件下能够供给7.5GW目前给全球薄膜电池龙头FirstSolar碲化镉组件供背板玻璃，后续有望打进其面板供应链形成订单。耀皮玻璃于条2GW的钙丁基胶是钙钛矿组件的封边材料，有望实现自主开发。钙钛矿电池对水氧十分敏感，因此严密的封装是钙钛矿电池可靠性的前提。丁基胶是钙钛矿组件用于封装