光伏前沿研究：钙钛矿如何从0到1？

来源：华尔街见闻时间：2022-10-25 17:02:52

摘要

问题一：第三代太阳能电池技术，钙钛矿魅力何在？晶硅体系下光伏系统造价较难降至2.58元/瓦以下，较我们测算光储/光伏制氢平价所需的2元/瓦仍有距离，光伏空间打开需要更低成本、更高效率太阳能电池技术突破。钙钛矿电池具备上述理论优势，同时兼具热斑问题弱、柔性化等薄膜电池特性，行业发展需求推动钙钛矿关注度提升。

(资料图片)

问题二：一级资本风起云涌，2020年以来钙钛矿行业缘何催化？2009年学界首次提出钙钛矿太阳能电池结构后，仅用十年时间实验室转换效率就突破25%。2020年以来，实验室内界面修饰、材料改性工作密集落地，技术稳定性、转换效率机理研究突破，为钙钛矿产业化奠定基础。

2022年以来，国家政策、一级资本为更多钙钛矿中试产线建设提供支持。协鑫光电、纤纳光电已于今年中率先开始百兆瓦产线调试爬坡；极电光能、万度光能等企业已于今年三季度开始百兆瓦产线设备进场，我们预计1H23将是相关企业量产配方、设备验证关键期，若成功，企业预计将会开始吉瓦级的产线建设。

问题三：钙钛矿电池组件商业化量产进展到哪一步了？目前钙钛矿组件处于从0到1的产业化初期，企业在电池结构、材料体系、制备工艺、生产设备上各显神通进行路线验证，力图突破稳定性、大面积制备、效率三角难题。若企业顺利实现产线调通、产能爬坡以及良率提升，我们预计百兆瓦试制线的目标效率16%、成本1.51元/瓦，对应度电成本0.38元/度，较晶硅高23%。

后续若能进入GW级量产时代，通过采购量和转换效率提升摊薄成本，目标实现效率18%、成本1.1元/瓦，度电成本较晶硅差距缩窄至6%，我们预计量产初期BIPV市场有望成为钙钛矿企业的“孵化器”。展望远期，单结钙钛矿组件通过规模效应和主辅材国产化，有望最终实现效率25%、成本0.68元/瓦，对应度电成本0.255元/度，较我们测算的晶硅极限低11%，从而提高钙钛矿技术竞争力，打开电站市场空间。

问题四：钙钛矿产业链蕴含哪些光伏投资新方向？基于当前企业的产能规划，我们预计到2026年，钙钛矿国内总产能有望突破25GW，钙钛矿制造业、设备业年产值有望突破400亿元/100亿元。从制造企业角度，目前钙钛矿材料体系、制备工艺、生产设备仍处于快速试错迭代期，我们认为技术高速成长期头部企业具备先发优势，行业后发优势并不明显。

从产业链角度，钙钛矿组件封装环节重要性较晶硅进一步提升，带来POE粒子胶膜产业链、导电玻璃产业链、ITO等靶材产业链的变化与机遇，建议关注以上方向；此外，钙钛矿电池制备流程有别于晶硅电池，带来涂布设备、PVD设备、激光设备等增量设备需求。

第三代太阳能电池技术，钙钛矿魅力何在？

总结：更低度电成本是推动光伏终端需求加速扩张的必要条件，光储、光伏制氢平价需要光伏系统成本降至2元/瓦以下，对于目前的晶硅光伏体系是较大考验。第三代钙钛矿太阳能电池技术具备更高效率（可调带隙提高钙钛矿理论效率极限，高缺陷容忍度有助于钙钛矿电池实验室转换效率更加靠近理论效率极限）、更低成本（优异吸光系数降低吸光层材料用量、高缺陷容忍度降低吸光层纯度要求进而降低提纯成本）的理论优势，同时具备热斑问题弱、柔性化等薄膜电池的特性，是有望融合第一代晶硅太阳能电池和第二代无机物薄膜太阳能电池优点，推动光伏行业提效降本、打开远期市场空间的下一代太阳能电池技术。

平价只是起点，提效降本是光伏行业技术发展永恒的主旋律

更低度电成本是光伏终端需求扩张的必要条件,光储全面平价以及光伏制氢平价需要光伏系统成本降至2元/瓦以下。实现2元/瓦以下的光伏系统成本对于晶硅光伏体系是较大考验，更低成本、更高效率的太阳能电池技术突破是行业必经之路。

图表：光伏平价四阶段图

资料来源：中金公司研究部

图表：晶硅光伏系统成本价（当前vs目标）

注：目标为结合CPIA中国光伏行业协会对于2030年各环节生产技术指标的报告指引，基于CICC光伏组件成本测算模型所得资料来源：CPIA，中金公司研究部

从第一代到第三代太阳能电池技术，提效降本持续做文章

降本增效，低碳制备是太阳能电池技术未来迭代升级方向。第一代晶硅太阳能电池技术保持行业量产效率记录，为行业主流技术，但提效降本空间已逐步减少；第二代无机薄膜太阳能电池技术理论效率成本优势大，但缺陷容忍度低、材料储量有限等因素制约了量产表现；我们认为第三代钙钛矿太阳能电池技术则有望弥补第二代面临的量产表现与理论优势条件差距大的问题，有望实现量产层面较第一代晶硅太阳能电池技术的更高效率、更低成本。

图表：第一代、第二代、第三代太阳能电池技术发展趋势（基于单结电池参数）

注：实验效率记录和量产成本目标均基于单结太阳能电池，量产成本目标为CICC估算资料来源：《IEEE Journal of Photovoltaics》，《ACS Energy Letters》，协鑫光电公司官网，中金公司研究部

图表：第一代、第二代、第三代太阳能电池技术核心参数对比表

资料来源：极电光能公司公告，First Solar，学术论文，中金公司研究部

第三代太阳能电池技术：钙钛矿材料性能独特，目标更高效率、更低成本

钙钛矿材料泛指具有高度对称性的立方结构的化合物，拥有多种优异的性能。为研究方便，人们将这类化合物统称为钙钛矿，并用化学通式ABX3表示。光伏采用的ABX3钙钛矿材料全部由自然界常见元素组成，使其规模化制造不受原材料限制。

图表：钙钛矿晶体结构与组分

资料来源：《Nature Photonics》[1]，中金公司研究部

图表：钙钛矿矿石

资料来源：TADVISER，中金公司研究部

钙钛矿材料拥有独特的半导体材料性质，使其拥有更高的理论和实验室转换效率、更低的理论生产成本。

► 更高效率：可调带隙提高钙钛矿理论效率极限，高缺陷容忍度有助于钙钛矿电池实现更高转换效率。1）钙钛矿更接近单结电池理想带隙，理论效率极限高。2）钙钛矿材料对缺陷容忍度高，减少了载流子缺陷复合导致的效率损耗，使得实验室效率更接近理论效率极限。

► 更低成本：优异吸光系数降低吸光层材料用量、高缺陷容忍度降低吸光层提纯成本。1）如前所述，钙钛矿吸光层材料对杂质容忍度高，降低材料提纯要求进而降低生产成本。2）钙钛矿材料吸光系数高，厚度更薄，原料使用量小。

► 更多应用：光伏领域可做叠层电池，非光伏领域钙钛矿材料发光性能优异，可拓展丰富的光伏外应用场景。

图表：钙钛矿三大优势：更低成本，更高效率，更多应用

资料来源：《Science》[2]，《Nano Letter》[3]，《Physical Review Applied》[4]，中金公司研究部

一级资本风起云涌，2020年以来钙钛矿行业缘何催化？

总结：2009-2019年，钙钛矿仅用了十年时间就实现了晶硅太阳能电池用六十多年时间[5]才完成的由技术诞生到实验室转换效率突破25%的提升，引起产业界广泛关注。2020年以来，学术界继续围绕钙钛矿太阳能电池的界面修饰，材料改性展开工作，继续探索提升技术稳定性、转换效率的机理研究，多项技术的突破使得钙钛矿具备走出实验室、走向产业化的基础。

2022年，国内围绕钙钛矿领域的政策文件、产业落地、投融资活动更为活跃：政策方面，多项国家部委顶层设计文件强调加强钙钛矿等可再生能源前沿技术攻关；产业进展方面，业内耕耘多年的头部领军企业如协鑫光电、纤纳光电均已于今年中率先开始百兆瓦量产中试线的生产调试工作；极电光能、万度光能等新进企业也于今年三季度开始百兆瓦量产中试线的设备进场，我们预计明年上半年将是相关企业量产配方、设备验证的关键期；投融资方面，今年以来领域内涌现出数十个产学结合的初创团队，钙钛矿领域融资活跃程度与日俱增。

海内外院校带动钙钛矿实验室效率、稳定性持续突破，技术产业化在即

经过三个阶段的技术突破，钙钛矿电池在研发效率方面已取得了长足的进步。目前单结最高转换效率已达到25.7%，钙钛矿/钙钛矿叠层最高效率为28.0%，钙钛矿/晶硅叠层效率最新实现了31.3%[6]。

图表：钙钛矿技术发展历程

注：图中红色效率数字为复盘开端年份和结尾年份根据NREL PV cell efficiency的钙钛矿电池转换效率记录数据资料来源：NREL，《Journal of the American Chemical Society》，《Scientific Reports》，《Nature》，Web of Science，中金公司研究部

产业化进程加速，头部企业进入量产验证期，一级资本加大布局力度

双碳政策文件加持，钙钛矿企业融资进程显著加速

国家部委出台政策密切关注钙钛矿新材料，促进引导一二级资本布局。2020年以来密集的政策出台引导了更多一二级资本对钙钛矿领域初创企业的投入，我们认为有望促进相关企业加速钙钛矿量产配方和设备的采购，推动量产产线的验证工作。

中国高校钙钛矿科研进展领先，高校背景初创团队涌现

国内钙钛矿论文发表、专利申请数量领先，占据产业化主动权。中国研发团队实力雄厚，越来越多初创团队正在走出实验室，同企业一起推进技术从实验室到产业化的发展。

图表：全球钙钛矿电池论文发布数量5000篇/年

资料来源：Web of Science，中金公司研究部

图表：国内钙钛矿领域专利申请数量迅速提升

注：由于专利申请一般在18个月后公开，所以2019、2020两个年度的专数量用虚线表示，仅供参考资料来源：中国科学技术信息研究所[7]，中金公司研究部

图表：国内外高校背景钙钛矿初创团队情况梳理（不完全统计）

注：初创企业、院校团队合作模式包括但不限于直接持股、间接持股、技术转让、师生关系等资料来源：Google Scholar，Research Gate，中金公司研究部

头部企业首条百兆瓦量产中试线陆续落成，进入技术设备验证关键期

以协鑫光电、纤纳光电、极电光能、众能光电、万度光能为首，多家企业搭建中试线，加速规模量产验证进程。当前钙钛矿企业一条百兆瓦级别量产中试线的投资额在1.5亿元-2亿元左右，近一年来越来越多企业通过一级市场融资获取发展资金，陆续购置生产设备、搭建百MW级量产中试产线，进行钙钛矿大面积规模化生产工程性问题攻坚。上述企业对于首条百兆瓦量产中试线稳定量产后的效率目标基本在16-18%之间，成本目标基本在1.5元/瓦以下（首条产线折旧、人工、研发摊销更高）。

我们认为明年将是先发企业技术验证的攻坚之年。若百兆瓦量产中试线的预期效率、成本、良率目标得以实现，相关企业有望加速启动后续GW级量产产能的建设（目前钙钛矿全行业意向扩产规模已达到接近30GW）。我们认为当前钙钛矿产业处于从0到1的阶段中，目前行业属性具有较强先发技术优势，各家企业目前均在积极进行技术方向验证，我们看好研发团队出众、融资顺利、设备合作领先的先行企业，能够率先实现量产技术突破，获得先发优势。

图表：多家企业齐头并进，2H22到2023年产业有望看到多条百兆瓦量产中试线落地（不完全统计）

资料来源：公司公告，中金公司研究部

钙钛矿电池组件商业化量产进展到哪一步了？

总结：钙钛矿产业进入由0到1阶段，目前以协鑫光电，纤纳光电，极电光能等为首的钙钛矿先行企业纷纷布局中试线，在电池结构、材料体系、制备工艺、生产设备等方面各显神通，力图突破稳定性、大面积制备、效率的三角难题。

我们预计首批百兆瓦量产中试线若顺利实现产线调通、产能爬坡以及良率提升，目标效率16%、成本1.51元/瓦，对应度电成本0.38元/度，较晶硅高23%。后续若能进入GW级量产时代，通过采购量和转换效率提升摊薄成本，目标实现效率18%、成本1.1元/瓦，度电成本较晶硅差距缩窄至6%，我们预计量产初期BIPV市场有望成为钙钛矿企业的“孵化器”。

展望远期，我们看好钙钛矿技术在效率提升，原料成本，设备投资成本，生产能耗等方面的潜力，单结钙钛矿组件通过规模效应和主辅材国产化，有望最终实现效率25%、成本0.68元/瓦，对应度电成本0.255元/度，较我们测算的晶硅极限低11%，从而提高钙钛矿技术竞争力，打开电站市场空间。

电池结构、材料体系、工艺设备百花齐放，企业各显神通

不同于晶硅的PN结发电结构，典型单结钙钛矿电池结构为p-i-n结构，由透明电极，n型电子传输层(ETL)，本征钙钛矿层(i)，p型空穴传输层(HTL)，背电极五种膜层组成。

图表：钙钛矿电池各膜层作用

注：电子/空穴传输层在电子空穴传输过程中起到能量阶梯式缓冲作用，故称缓冲层

资料来源：KIT[8]，中金公司研究部

图表：钙钛矿电池发电原理

资料来源：《Nature Photonics》，中金公司研究部

企业量产尝试平面正式、平面反式、介孔三种不同钙钛矿电池结构

基于上述原理，实际量产化路径中，钙钛矿单结电池延申出平面正式、平面反式和介孔三种电池结构。。目前我们统计五在运/在建单结钙钛矿量产中试线中，采用平面正式、平面反式、介孔电池结构的分别有0条、3条、1条，以及一条电池结构未公开。

► 平面正式结构钙钛矿电池：可分为导电玻璃/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/金属氧化物电极五层。早期敏化电池多采用正式结构，研发历史更久、参与研究者更多，因此目前单结钙钛矿电池的最高转换效率25.7%[9]仍由平面正式结构创造保持，但平面正式结构的生产成本和长期稳定性仍需实证验证。据我们了解，目前在投首条量产试制线中，暂无企业公开其采用的是平面正式结构。

► 平面反式结构钙钛矿电池：可分为导电玻璃/空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层/金属氧化物电极五层，空穴/电子传输层位置与正式结构相反。平面反式结构被部分企业和实验室认为在生产成本和稳定性方面比平面正式结构具备优势。近年来，随界面钝化技术的突破和PTAA空穴传输层材料的导入，目前平面反式结构实验室最高转换效率已达25.37%[10]，与平面正式结构（25.7%）差距显著缩小。据我们了解，协鑫光电、极电光能、无锡众能目前均在首条量产试制线中采用/计划采用平面反式结构[11]。

► 介孔结构钙钛矿电池：可分为导电玻璃/致密二氧化钛层/介孔二氧化钛层+钙钛矿层/介孔二氧化锆层+钙钛矿层/碳电极+钙钛矿层共五层。介孔结构最大优势在于高稳定性，在实验室被证实13000 h无明显衰减。此外，介孔结构采用厚膜工艺（介孔电池厚度13微米，平面结构厚度几百纳米），对于玻璃基底的平整度和镀膜、激光设备精度要求有所下降，有望降低投资成本和材料成本。但由于无空穴传输层辅助电荷传输，介孔电池效率或受制约，目前已报道的实验室最高转换效率经由第三方测试的为17.7%、自测的为18.8%，与平面结构25%+的效率记录存在一定差距。据我们了解，万度光能目前在首条量产试制线中采用/计划采用介孔结构[12]。

图表：钙钛矿平面正式、平面反式、介孔电池结构特性对比以及企业布局情况（不完全统计）

注：不完全统计，若有遗漏或出入，请以公司口径为准资料来源：《Science》，《Nature》，《Joule》，中金公司研究部

企业积极开展材料体系-制备工艺-生产设备验证迭代

在电池结构的顶层差异之外，企业中试线目前正积极展开材料体系-制备工艺-生产设备的技术验证与迭代。通过生产过程试错迭代对各环节进行技术改进，不断实现效率和稳定性的提升以达到生产目标。以平面正式结构为例，钙钛矿组件制备主要涉及11道工序和4类设备。

图表：钙钛矿电池工艺流程，设备选型与材料体系

注：除背面电极沉积基本只能采用真空镀膜外，其他膜层根据不同材料体系可选择镀膜或涂布设备生产资料来源：极电光能官网，宝莱官网，捷佳伟创官网，东丽官网，中金公司研究部

图表：钙钛矿电池涂布技术和镀膜技术比较

资料来源：极电光能公司官网，CPIA，中金公司研究部

图表：钙钛矿团队产线技术选型情况汇总（不完全统计）

注：“/”部分为公开可引用资料缺失，不一定代表公司实际情况。上表为不完全统计，若有遗漏或出入，请以公司口径为准资料来源：公司官网，Wind，中金公司研究部

机遇与挑战并存，量产着力解决性能稳定性、大面积制备两大难题

钙钛矿在实验室和理论层面的高效率、低成本潜力已经得到业内的广泛认可，目前行业进入量产初期，需要企业通过持续对自身的材料体系-制备工艺-生产设备进行试错与迭代，重点攻克钙钛矿大面积量产制备的产能利用率和产品良率、钙钛矿组件运行性能稳定性两大课题。此外，部分先行企业也提出钙钛矿制备对于激光划线精度要求或提高，工艺也有一定难度。我们认为待各家企业的量产中试线解决以上工程问题，则钙钛矿有望真正步入量产元年。

► 钙钛矿大面积量产制备方面，钙钛矿电池中的研发过程多采用溶液旋涂法，该方法只适用于小面积电池片的制备，无法满足量产的需求。为解决量产制备问题，研发人员设计了：

1）溶液涂布；2）真空镀膜等方法，但大面积制备的均匀性、批次稳定性、连续重复生产能力仍需重点攻克，量产线的良率等问题仍需提升和验证。我们渠道调研结果来看，目前钙钛矿量产中试线在爬坡过程中，当前目标是实现产线的连续运行、提升产能利用率，下一步再推进产品良率的提升工作。

► 钙钛矿组件运行的性能不稳定性主要来自两方面，一方面，钙钛矿材料本身具有物理不稳定性，离子键相比晶硅共价键更易分解和发生离子迁移；另一方面，钙钛矿材料和空穴传输层材料具有化学不稳定性，对水汽，光，热等环境条件较为敏感[13]（如遇水容易分解，遇200-300度以上高温会分解），两方面共同带来钙钛矿组件发电效率随运行时间下降，以及极端情形下导致组件损坏。为进一步解决性能稳定性问题，业内有几条较为明确的努力方向：

1）寻找分子结构相对稳定的钙钛矿材料配方，如混合阳离子体系，改善钙钛矿材料自身稳定性（添加剂工程）；

2）采用高阻水POE+丁基胶+双玻进行组件封装，阻隔水氧，降低运行过程钙钛矿分解风险；

3）空穴/电子传输层采用掺杂或其他更为稳定无机化合物体系进行替代，提高电池整体寿命；

4）控制生产过程的水氧环境条件。

► 此外，就钙钛矿组件稳定性问题，需要注意到目前钙钛矿组件不稳定的理论机理尚不完善，多数钙钛矿组件仍处于技术验证阶段，尚未通过第三方IEC稳定性测试；此外，钙钛矿大面积组件稳定性的测试环境亦尚不成熟，目前仅有纤纳光电小面积组件取得了TÜV北德和德国VDE的IEC认证（2019年为行业首家[14]），万度光能小面积组件根据论文信息已测试通过超过9倍IEC无衰减。而大面积组件方面，境内外的第三方认证机构目前均没有符合条件的大型稳态光源对大面积钙钛矿组件进行稳定性和效率测试（只有瞬时光源，无法测准钙钛矿组件效率）。因此，目前协鑫光电平米大组件于2022年5月自测通过了双85，冰雹等条件，但受制于大面积认证条件、未能进行第三方认证。

图表：钙钛矿组件量产着力解决性能稳定性、大面积制备两大挑战

资料来源：协鑫光电公司官网，纤纳光电公司官网，勤友光电公司官网，中金公司研究部

如何在钙钛矿量产过程中解决性能稳定性、大面积制备问题的同时，兼顾实现钙钛矿高效率、低成本的原有优势，是评判量产企业技术路线（包括材料体系、制备工艺、生产设备）优劣的核心指标。钙钛矿技术虽有高效，低成本，工艺简单等优势，但量产过程难以实现效率，大面积，稳定性，成本四要素的兼顾：

► 实验室效率记录与测试面积成反比：钙钛矿在0.1cm2的测试面积下创造了25.7%的实验室效率记录，随测试面积提升至20cm2以上，实验室认证效率下降至22%以下，随测试面积进一步提升至和传统晶硅组件相同的平米级别，实验室效率再次下降至15%左右。

► 实验室效率记录与电池寿命成反比：受材料体系制约，转换效率>20%的材料体系电池寿命较短（<1000 h），效率较低<18%的材料体系电池寿命更长（>10000 h）。

► 实验室冲击效率记录往往使用量产无法承受的高成本材料：实验室冲击高效记录的钙钛矿电池多采用金电极、Spiro-OMeTAD空穴材料等较昂贵的材料，量产化采用的低成本替代材料一定程度上牺牲了部分效率。

► 提升钙钛矿户外稳定性所用的封装技术增加一定生产成本：钙钛矿材料自身稳定性较差，需要更优水气阻隔的胶膜材料，以及增加组件封边工序，带来封装成本的略微提升。

综上，钙钛矿技术解决大面积制备均匀性，组件稳定性两大难点，实现各要素兼顾发展时，有望迎来大规模导入。

图表：各要素协同发展速度决定钙钛矿大规模量产进度

资料来源：《Progress in Photovoltaics》，《Solar cell efficiency tables》系列文章，作者：Martin A. Green等，中金公司研究部

若实现规模化，单结/双结钙钛矿预期度电成本较单结晶硅低11%/21%

目前晶硅成本竞争力较强，未来钙钛矿技术降本空间大，成本极限低。根据我们估算，当前晶硅组件的垂直一体化（硅料-硅片-电池-组件）生产成本概算约1.13元/W；我们预计远期通过各环节单位能耗、物耗的继续下降，以及光电转换效率提升带来的通量成本摊薄，晶硅组件的垂直一体化成本极值有望降至约0.94元/W左右。

而钙钛矿组件的垂直一体化（电池-组件）生产成本在当前百兆瓦量产中试线完成产能爬坡、良率提升后，生产成本概算约1.51元/W（基于16%的转换效率），我们预计后续吉瓦级量产线通过采购量提升带动辅材、耗材、设备单价下降，生产成本有望降至约1.1元/W左右；我们预计远期通过设备、辅材、耗材国产化，以及光电转换效率提升带来的通量成本摊薄，钙钛矿组件的垂直一体化成本极限值有望降至约0.68元/W左右（基于25%的转换效率）。

若后续在实验室和量产层面，钙钛矿组件转换效率有进一步突破、通过钙钛矿双结叠层实现35%的转换效率，则钙钛矿组件还有进一步的降本空间（至0.57元/瓦）。下文我们主要分析单结钙钛矿组件的降本提效展望。

图表：钙钛矿组件与晶硅组件，当前一体化生产成本与预期成本极值对比

注：其他封装材料包括铝边框，胶膜，接线盒等。钙钛矿耗材包括电荷传输层和电极镀膜使用的靶材；未来目标成本的估算，晶硅组件采取CPIA对于2030年各项生产参数的预期，结合CICC组件成本测算模型得到，钙钛矿组件目标成本基于企业公开交流的各项成本下降预期，结合CICC对于钙钛矿组件降本原理的理解，输入CICC组件成本测算模型得到资料来源：协鑫光电公司官网，极电光能公司官网，CPIA，中金公司研究部

分环节来看：

► 固定资产折旧成本方面，我们估算未来有近60%的降本空间，成本占比7%。当前百兆瓦产线上，钙钛矿组件一体化产能的单吉瓦固定资产投入约13亿元/吉瓦，采取10年折旧对应满产且良率稳定后的单位固定资产折旧成本为0.13元/瓦，较晶硅组件一体化产能的单位折旧高60%。

这主要是由于钙钛矿电池膜层更薄，生产过程逐步向半导体行业迈进，生产所采用的真空镀膜设备，涂布设备等核心设备对精密度，真空运行条件提出了较晶硅组件更高的要求，并且目前行业处于导入初期，仍有许多设备或其核心零部件依赖进口，因此设备投资额及其对应的固定资产单位折旧额高于晶硅。

未来我们认为若钙钛矿步入吉瓦级量产时代，随采购量提升，钙钛矿组件一体化产能的单吉瓦固定资产投入有望压缩至10亿元/吉瓦。规模化后，若钙钛矿进入成长成熟阶段，随产业链上下游协同合作的进一步深化，核心设备及其零部件若实现国产替代，则钙钛矿组件一体化产能的单吉瓦固定资产投入有望从13亿元/吉瓦下降至5亿元/吉瓦，对应固定资产折旧单位成本为0.05元/瓦。

图表：钙钛矿设备当前投资成本约13亿/GW，未来下降空间近60%

资料来源：协鑫光电公司官网，极电光能公司官网，中金公司研究部

► 能耗动力成本方面，我们估算未来有近60%的降本空间，成本占比7%。晶硅组件一体化生产过程中，硅料还原生长、单晶拉晶、电池组件制造的最高工艺温度分别1480℃、1200℃、800℃，我们估算综合生产电耗达到0.26 kwh/W；钙钛矿电池组件一体化生产由于采用溶液法低温制备，整体工艺温度不超过250℃，我们估算综合生产电耗仅0.15 kwh/W，相比晶硅节约了近40%。

考虑到晶硅生产过程中硅料、硅片两大高耗电环节生产基地往往选址于电费更低的我国西北地区以降低电力成本，而晶硅以及钙钛矿电池组件环节为靠近港口便于向客户运输往往选址于电费更高的我国东部地区。我们考虑度电电价劣势后，钙钛矿组件百兆瓦量产线的目标生产电力成本约0.13元/瓦，较晶硅生产的电力成本高近40%。

未来，随钙钛矿组件转换效率提升（从量产试制线目标16%，到规模化后单结转换效率目标25%，后续测算保持相同假设）摊薄度电电耗，以及规模化后潜在的电价优惠（与当前晶硅电池组件电价拉平）我们预计钙钛矿组件生产电力成本有望降至0.05元/瓦。

图表：溶液法低温制备，钙钛矿组件生产能耗低于晶硅组件

资料来源：Solarzoom，中金公司研究部

► 吸光层材料成本方面，我们估算未来有60%的降本空间，成本占比3%。当前我们估算钙钛矿组件百兆瓦量产线的目标钙钛矿材料成本为0.05元/W，与晶硅组件中硅片的材料成本相比仅为其1/3。这主要是受益于：

1）钙钛矿材料原材料易得，原料成本低，价格周期性弱；2）吸光层材料对杂质容忍度高，降低材料提纯要求进而降低生产成本；3）钙钛矿材料吸光系数高，厚度更薄（企业生产的钙钛矿吸光层厚度目标为400-600nm，仅为晶硅硅片厚度的0.3-0.4%），原料使用量小。规模化后，随钙钛矿组件转换效率提升摊薄材料消耗，我们预计钙钛矿组件的吸光层材料成本有望降至0.02元/瓦。

► 组件封装材料成本方面，我们估算未来有50%的降本空间，成本占比63%。针对钙钛矿组件，组件封装材料需求主要包括TCO基板玻璃*1、背板浮法玻璃*1、POE胶膜*1、丁基胶封装材料、接线盒以及铝边框等，我们估算钙钛矿组件百兆瓦量产线的目标封装材料总成本约0.8元/瓦，较晶硅高35%，主要或由于钙钛矿量产试制线目标效率（16%）低于晶硅组件当前效率（21%+）导致单瓦成本更高；除此之外，钙钛矿组件TCO玻璃、基板玻璃、POE胶膜的合计成本与晶硅组件双面压延玻璃、双面EVA胶膜的合计成本基本一致。随采购量提升和TCO玻璃、丁基胶材料国产化导入，以及钙钛矿组件效率的提升，我们预计规模化后钙钛矿组件的封装材料成本有望下降至0.43元/瓦。

► 其他成本包括人工成本以及靶材成本，成本占比4%以及16%。我们预计人工成本通过产线自动化改造、技术路线稳定后人员配置优化，有望从量产试制线目标的0.11元/W降低70%至规模化后的0.03元/W；我们预计靶材成本通过采购量提升拉低单价以及转换效率提升通量摊薄，有望从量产试制线目标的0.3元/W降低60%至规模化后的0.11元/W。

钙钛矿产业链蕴含哪些光伏投资新方向？

总结：钙钛矿组件当前仍处于产业化从0到1的关键验证期，若量产中试线的各项生产指标达到企业预期，企业有望启动GW级产线建设，推动钙钛矿产业走向规模化。我们预计，在钙钛矿量产初期度电成本仍高于晶硅，我们预计BIPV市场有望成为钙钛矿企业的“孵化器”；后续随提效降本带动度电成本下降、钙钛矿组件预期度电成本极限低于晶硅，技术进步有望逐步打开应用空间、向标准地面、分布式光伏电站市场渗透。

基于当前企业的产能规划，我们预计2026年钙钛矿国内总产能突破25GW，我们预计到2026年钙钛矿制造行业、设备行业2026年年产值有望突破400亿元/100亿元。从投资机遇方面，从制造企业角度，目前钙钛矿材料体系、制备工艺、生产设备仍处于快速试错迭代期，我们认为技术高速成长期头部企业具备先发优势，行业后发优势并不明显；从产业链角度，与晶硅相比，我们认为核心变化在于对封装环节要求边际提高，胶膜用量减半，但POE或将替代EVA；玻璃厚度提升，但浮法玻璃、TCO导电玻璃或将替代压延玻璃；ITO/钙钛矿层/传输层/钝化层靶材迎来增量需求。设备方向，涂布设备、PVD设备迎来增量需求，激光设备精度要求提升或影响企业格局。

乐观情形下，我们预计钙钛矿行业2026年规模突破25GW，制造产值突破400亿元/年

钙钛矿量产初期度电成本仍高于晶硅，我们预计BIPV市场有望成为钙钛矿企业的“孵化器”。以目前性价比来看，我们认为钙钛矿组件有望率先凭借其透光性良好、透光度可调、热斑效应低等特点在价格敏感度更低、安全美观要求更高的BIPV（光伏建筑一体化市场）率先实现初期应用，目前极电光能、无锡众能、纤纳光电等钙钛矿初创企业均推出了/计划推出面向BIPV市场的产品。

随提效降本带动度电成本下降、钙钛矿组件理论度电成本极限低于晶硅，技术进步有望逐步打开应用空间、向标准地面、分布式光伏电站市场渗透。结合我们上文测算，我们估算钙钛矿单结组件、全钙钛矿双结叠层组件的度电成本极限分别约0.255元/度、0.224元/度，较单结晶硅组件的极限值（0.285元/度）分别低11%、21%。若钙钛矿电池组件技术进步实现这一度电成本目标值，则将撬动标准地面、分布式光伏电站的千亿元市场空间。

图表：钙钛矿理论度电成本极限优于晶硅

资料来源：Solarzoom，公司公告，中金公司研究部

基于当前企业的产能规划，我们预计2026年钙钛矿国内总产能突破25GW，我们预计钙钛矿制造行业、设备行业2026年年产值有望突破400亿元/100亿元。

图表：钙钛矿全行业扩产目标梳理

资料来源：公司公告，中金公司研究部

图表：钙钛矿制造行业及设备行业产值测算

资料来源：公司公告，中金公司研究部

钙钛矿产业链带来投资新方向：制造企业代际辈出，辅材、设备企业弯道超车

图表：钙钛矿对现有晶硅电池产业链的冲击可能性

资料来源：中金公司研究部

► 组件主材方面，由于核心吸光材料变化，光伏晶硅主产业链面临最多变化。钙钛矿替代晶体硅作为太阳能电池的吸光材料，或对晶硅电池光伏产业链中的硅原料提纯（硅料生产）、掺杂处理（硅片生产）、镀膜金属化（电池生产）、串焊封装（组件生产）全产业链流程带来重大变化，除组件生产环节层压、封装两大工序沿用外，组件串焊（钙钛矿组件直接大面积成型，不再需要串焊）以及上游的硅料、硅片、电池三大生产环节的设备、辅材、耗材均面临颠覆性变化。

图表：钙钛矿组件vs晶硅组件全流程生产过程差异对比

资料来源：极电光能公司官网，中金公司研究部

图表：上市公司对钙钛矿技术密切关注，部分已有中试线布局

资料来源：公司公告，中金公司研究部

► 电池辅材方面：与晶硅相比，钙钛矿靶材原料需求提升，由于吸光材料组分改变、导电浆料不再使用纯银浆。

• 新增靶材原料，需求提升：靶材是钙钛矿电池核心原料之一，电池结构中的电子传输层、空穴传输层、背电极等采用不同种类的靶材原料通过真空镀膜法制得。据企业披露，电池透明导电背电极目前主要使用较为成熟的氧化铟锡ITO材料作为靶材。ITO靶材先前应用于异质结电池，钙钛矿电池技术发展将进一步提升靶材需求量。

• 由于吸光材料改变，银浆不再使用：由于银会跟钙钛矿材料中的卤化离子反应氧化发黑，所以钙钛矿导电电极材料不再使用晶硅电池中常用的银浆，而是用金属透明氧化物代替。

► 组件辅材方面：与晶硅相比，钙钛矿对于水汽，光，热等外部条件更为敏感，提高对于封装环节的品质要求，趋势上封装环节难度、重要性有所提升。

• 接线盒、铝边框用量及性能需求保持不变：封装常规使用的接线盒和铝边框基本保持不变。

• 胶膜用量减半，且性能要求发生变化：一方面，由于钙钛矿电池在TCO导电玻璃上直接成形，仅顶部需要进行封装，因此胶膜的使用从双面变成单面；另一方面，由于EVA胶膜可能与钙钛矿ABX3组分发生反应，所以钙钛矿电池必须用POE胶膜而无法用EVA胶膜封装；同时，针对POE胶膜需要谨慎选择其使用的交联剂的种类，交联剂可能是强氧化剂，钙钛矿电池封装需要用热固型POE。

• 玻璃用量不变甚至增加，但性能要求发生变化：一方面，由于钙钛矿是基于组件的一步式生产，前板玻璃直接采用TCO导电玻璃。另一方面，由于钙钛矿膜层薄，对于玻璃的平整度亦要求高于晶硅，因此双面均使用浮法玻璃而非带有压花的光伏压延玻璃；最后，目前出于可靠性考虑，钙钛矿企业往往选用双面3.2mm玻璃进行封装，后续随工艺稳定，可能考虑向双面2.0mm玻璃切换降低用量和成本。

• 由于封装工艺改变，焊带不再使用：由于从电池到组件的封装工艺变化，钙钛矿电池组件为大面积直接成型，晶硅电池是先小面积制备再串焊成大面积组件，因此钙钛矿组件封装环节不再需要辅材焊带。

► 产业链设备方面，核心设备不兼容，后道设备或可改良：对于设备企业而言，钙钛矿电池的主要工序（薄膜制备）一般采用真空镀膜/溶液涂布两类，与当前晶硅光伏生产设备并不兼容，因此域内、域外企业均需重新开发适合钙钛矿生产的薄膜设备。此外，由于钙钛矿电池中的有机组分热稳定性相对较差，容易烧坏，激光设备精度要求高于传统光伏、接近于半导体工艺。最后，后道层压、封装设备与晶硅有一定的共同性。

图表：钙钛矿电池组件产业链辅材、设备企业产品线和出货进度（不完全统计）

资料来源：公司公告，中金公司研究部

本文作者：中金苗雨菲、曾韬、白鹭，来源：中金点睛，原文标题：《中金 | 光伏前沿研究一：钙钛矿如何从0到1？》

标签：协鑫光电纤纳光电极电光能

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