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钙钛矿电池近期产业化进展

发布时间:2024-01-29 来源:元禄光电

学术方面,钙钛矿太阳能电池专利申请量高速增长,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,远远高于专利申请总量在 200-300 件之间的日本、韩国和美国。

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产业化已经拉开序幕,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。

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PSCs 生产过程与晶硅相同的环节是封装。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。涂布是 PSCs 独有环节,主要用于钙钛矿层的印刷。

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3.2 钙钛矿企业处在0-1过程,目前百家争鸣

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元,中试线逐步建设。根据 CPIA,截止 2023 年 2 月底,国内已有协鑫光电、纤纳光电和极电光能等 3 条百兆瓦以上产能钙钛矿产线投产。其中,协鑫光电和纤纳光电的产线产能分别为 100MW,极电光能的产线产能为 150MW。此外,还有多家钙钛矿公司的实验室小试线已经建成或正在建设。

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单结钙钛矿电池参与者众多,2021 年以来产业化进展加速。2021 年以前,协鑫、纤纳已有小规模中试线建成,协鑫纳米先于 2017 年建成 10MW 中试线,批量生产45cm*65cm 钙钛矿组件产品,纤纳光电于 2018 年 投产 20MW 中试基地,2021 年以来产业化进展加速,众多参与者开始投建或建成中试、量产线。

2021 年,协鑫光电建成 100MW 级量产线,大正微纳柔性中试线建成,万度光能、华能清能院、极电光能投建不同量级产线。①万度光能投建 200MW 级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线;②华能清能院大面积模组中试实验线投产,3 月下线;③大正微纳建成 10MW 柔性钙钛矿中试线;④年中协鑫光电建成 100MW 级 1m*2m 量产线;⑤10 月极电光能 pre-A 轮融资投建 150MW 试制线,预计 2022 年 9 月下线。按照协鑫光电计划,我们预计 2025 年其 GW 级产线有望落地。

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2022 年,纤纳光电建成 100MW 级量产线,无限光能、大正微纳、金昌鑫磊鑫半导体等企业产线投建。① 年初纤纳光电建成 100MW 的钙钛矿产线并实现规模化量产;②6 月无限光能宣布完成数千万元天使轮融资,预计三季度完成试验线建设;③金昌鑫磊鑫导体投建 1GW 钙钛矿薄膜光伏组件生产基地项目。

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目前,钙钛矿/晶硅叠层电池处于研发中试阶段,参与公司较少。杭萧钢构正在筹划100MW 中试生产线,2022 年 9~10 月与供应商完成采购合同签订,原定争取于 2023 年2 月前完成产线的全部铺设,预计于 2023 年 5 月前实现量产转换效率达到 28%,在2023 年的上半年逐渐实现达产 ,产线兼容 166 和 182 尺寸硅片,度电成本 3 毛,成本下降空间大。

3.3 钙钛矿制备设备有望受益

钙钛矿/HJT 叠层电池所需设备主要有 RPD,PVD,ALD 等。

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产线设备类型主要为镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备,其中镀膜设备价值量过半,激光设备确定性需求强,封装设备与晶硅电池相比差别不大。

(一)镀膜设备主要涉及 PVD 及 RPD 设备,其中 RPD 设备比传统的 PVD 设备优势在于可以减少对钙钛矿电池的轰击损害,有利于提高转换效率和良率。相应的设备企业有捷佳伟创、迈为股份、京山轻机、众能光电等,其中捷佳伟创于 2022 年 7 月获钙钛矿电池量产 RPD 镀膜设备订单,该 RPD 设备具备较高技术壁垒;蒸镀设备主要涉及京山轻机等,2021 年 5 月京山轻机子公司晟成光伏与协鑫光电开展叠层技术战略合作,晟成光伏钙钛矿团簇型多腔式蒸镀设备已实现量产并应用于多个客户端。

(二)涂布设备主要用于制作钙钛矿吸光层,主要企业德沪涂膜(未上市)、众能光电等,德沪涂膜为协鑫光电 100MW 产线供应大尺寸狭缝涂布设备,狭缝涂布可在玻璃、塑料等基片上沉积液体化合物,精确控制液体流量和移动相对速度,制备所需技术指标的薄膜。众能光电目前已对外销售刮涂/涂布一体机。

(三)目前各种技术路线均需要激光设备,激光设备主要应用工序为激光划线,把大的面板进行切割,形成子电池,再将电池用串联或者并联的方式连接。目前供应钙钛矿激光设备的公司包括大族激光、迈为股份、德龙激光、杰普特、帝尔激光、众能光电、元禄光电等。

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