摘要:当前,在光伏产业链价格大幅回落对企业盈利造成巨大压力的背景下,抢占前沿新型光伏技术,或许会成为解决行业内卷的突破口。企业可通过技术升级驱动效率提升,缓解成本压力。同时,通过技术差异化竞争,可避免同质化“内卷”。新型光伏技术包括N型TOPCon电池、异质结(HJ
【摘要】
当前,在光伏产业链价格大幅回落对企业盈利造成巨大压力的背景下,抢占前沿新型光伏技术,或许会成为解决行业内卷的突破口。企业可通过技术升级驱动效率提升,缓解成本压力。同时,通过技术差异化竞争,可避免同质化“内卷”。新型光伏技术包括N型TOPCon电池、异质结(HJT)电池、BC(背接触)电池、层电电池(钙钛矿/TOPCon层电)、量子点太阳能电池等。事件1:11月11日,工信部发布《关于进一步加快制造业中试平台体系化布局和高水平建设的通知》,钙钛矿纳入前沿材料中试平台建设方向,能源电子方面,提出“聚焦钙钛矿光伏电池、叠层光伏电池等先进光伏技术”。
点评:消息指向产业引导,制造业中试平台是为处在试制阶段的样品转化到生产过程提供中试服务的载体,平台建设目标是加快创新成果工程化突破和产业化应用等。
钙钛矿当前行业数据梳理:
实验室最高效率:单结27.2%(中科院半导体所);晶硅叠层34.85%(隆基)。大尺寸最高效率:2㎡单结20.05%(宁德时代&上交);1.71㎡晶硅叠层26.36%(协鑫光电)。成本测算:根据当前大尺寸量产效率(约17%)和成本(1.8-2.0元/W)水平测算,仅考虑效率提升对成本的摊薄(材料价格&用量、设备价值量均不变),钙钛矿效率提升3个点,单瓦成本有望下降约15%。事件2:11月9日,马斯克在X平台称“随着星舰的问世,大规模部署太阳能人工智能卫星的道路终于得以开辟。这也是我所认为的,唯一一条能够实现每年1TW人工智能算力部署的路径”。
点评:消息拉动题材热度,此前美国StarCloud公司已成功发射搭载英伟达H100芯片与谷歌Gemini大模型的技术试验星,该公司计划未来建造一座5GW的轨道数据中心,配备超大型太阳能和冷却电池板。
钙钛矿有望成为低轨卫星能源系统的降本突破口,太空应用场景恰恰规避了钙钛矿在大气环境中易受水汽侵蚀而稳定性相对较差的缺陷,相比当前主流的薄膜电池材料砷化镓、碲化镉,钙钛矿的制备工艺简单、成本低、无毒、效率更高,有望更快在特殊场景应用方面实现对主流薄膜电池的迭代。
GW线逐步落地,产业化进展加速
目前钙钛矿领域呈现“技术突破、产业落地与供应链自主化并进”的强劲态势钙钛矿技术已逐步从小试线迈向中试线,从小尺寸迈向大尺寸,头部大厂正在陆续开启GW级产线招标,在工信部的号召下,预计各地对钙钛矿产能扩张和项目补贴等支持措施有望加快落地。
根据北极星太阳能光伏网统计,2025年至今已有24家钙钛矿相关企业获得融资,单笔金额从5000万元到超过2亿元不等,例如,协鑫光电合计7亿元C轮融资拟投向GW级钙钛矿产业基地,南京大学课题组研制的钙钛矿叠层电池世界纪录效率连续12次被国际权威的Solarcell efficiency tables收录,近期经日本电气安全和环境技术实验室(JET)国际权威认证的转换效率高达30.1%。
同时,多方参与者纷纷公布进展:
京东方、极电光能GW线已于2024年下半年至2025年上半年投产。协鑫光电GW线下线的2400×1150mm钙钛矿组件在效率、稳定性及制造成本上实现全面突破。纤纳光电发布2.88m²组件(功率509.21W,TÜV南德认证),标志钙钛矿技术从实验室及中试阶段,向大规模商业化应用迈出坚实一步。2026年仁烁光能、宁德时代等厂商亦有望跟进GW线投产。金晶科技通过十年技术攻坚实现TCO导电膜玻璃国产化突破,并将国产化率提升至95%以上,这一关键材料的自主可控为产业链安全提供了坚实保障。迈为股份提出了钙钛矿/异质结叠层电池整线设备。捷佳伟创中标主要用于300mmx300mm尺寸研发和生产的钙钛矿电池整线,为客户提供玻璃清洗机、P1-P4激光划刻及清边设备、钙钛矿涂布设备、VCD干燥结晶、退火设备、PVD真空镀膜设备、低温蒸镀设备、高温蒸镀设备、原子层沉积系统等。拉普拉斯钙钛矿真空设备供应商,布局PVD、ALD、涂布等设备,技术路线覆盖单结和叠层,已经有实验线出货。曼恩斯特钙钛矿涂布设备龙头公司,已实现多台GW级设备出货,并且正在对接GW级订单,预计在明年落地。国内企业布局钙钛矿组件产能规划(截至2025年6月30日的不完全统计)
产业现状梳理
钙钛矿叠层电池效率突破单结极限,多种技术路径持续探索按子电池电极之间的连线分,叠层电池可分为两端(2-T)叠层、三端(3-T)叠层和四端(4-T)叠层三类。其中,两端、四端商业化领先,两端集成一体或为未来主流。
钙钛矿叠层电池可大致分为三类
四端机械堆叠结构可灵活选择子电池材料、工艺,无需考虑电流匹配问题。两端机械堆叠结构光损耗严重且成本偏高,四端光谱分裂结构需要高价的二向色镜,商业化潜力有限。
相比四端机械堆叠,两端集成一体对结构设计、工艺兼容要求较高,但成本下降潜力突出;据《减小边缘复合助力28%效率的四端钙钛矿/硅叠层太阳能电池》、《钙钛矿/晶硅叠层太阳电池关键材料与技术研究进展》,二者极限效率均高于40%;据国家知识产权局专利,众多厂商发力两端路线。
两端及四端钙钛矿叠层电池对比(技术进展统计截至2025年6月30日)
材料可分为钙钛矿/PERC、钙钛矿/TOPCon、钙钛矿/HJT、钙钛矿/CIGS与全钙钛矿电池等。钙钛矿/晶硅叠层电池以窄带隙晶硅作为底电池,宽带隙钙钛矿电池作为顶电池。其优势在于晶硅拥有理想带隙,产业链成熟,量产稳定且效率高。钙钛矿/晶硅叠层电池可视为目前晶硅电池的升级,突破效率极限瓶颈,适用于主流光伏电站场景,是现阶段晶硅电池的升级之选。
当前几种电池类型中,TOPCon电池正面的氮化硅和氧化铝不导电,需要额外结构改造。PERC与钙钛矿存在串联困难,电池效率有限。HJT作为底层电池优势包括表层自然存在透明导电氧化物(TCO),与钙钛矿完美适配;对称结构兼容正反型钙钛矿技术;开压高保障电池转换效率。
三类钙钛矿/晶硅电池结构示意图
钙钛矿电池还处于产业化早期,技术工艺细节尚未定型,但对于单结钙钛矿电池而言,基本的制作流程已经确定,由于单结钙钛矿电池与组件呈现一体化特点,制作电池的工序也是制作组件的工序,整个组件的制作工艺可分为前道电池的制作和后道封装两部分:
前道电池制作:主要是在玻璃基板上制作钙钛矿电池的各个功能层,并利用激光将整块电池划分为若干子电池,形成串联结构。后道组件封装:利用胶膜、玻璃盖板等将内部结构密封保护,并安装接线盒等与外部电路连接的设备,不少工序与晶硅组件类似,其中层压是核心工序之一,胶膜方面一般使用气密性强的POE,同时还需要配合使用丁基胶进一步防止水汽进入。钙钛矿太阳能电池量产流程示意图
制备工艺主要分湿法、干法两种,工艺选择决定应用设备。狭缝涂布法是主流钙钛矿层制备工艺,具备成膜控制性好、安全等优势,镀膜设备常被用于传输层、电极层制备等,另外,激光设备是实现电路连接的关键,精度要求高。
从投资角度,如何看目前钙钛矿设备投资机会?行业效率不断突破、“巨头”接连布局反映产业机遇及确定性。
参考仁烁光能信息,测算产业成熟阶段,当组件效率为22%、单瓦售价1元时,1GW单结组件项目大约1.6年收回投资成本。我们认为钙钛矿理论效率上限高,技术迭代或推动组件效率持续提升,进而提升价格竞争力,产业商业化闭环渐行渐近。
钙钛矿理论效率上限高,产业投资吸引力或持续提升
小结
2025年是钙钛矿GW级产线招标元年,3年内设备需求下限将基本确定,同时迈向经济性的路径逐渐清晰,上限可期。此外,随着下游应用场景打开,钙钛矿技术的产业化路径已不再局限于对标晶硅路线,“政策引导→产业响应→应用拓展”的逻辑链路有望实现顺畅传导。
目前钙钛矿产业化初期设备价值量较高,当前单GW产能投资约8亿,后续GW级产线有望降至5-6亿/GW,其中PVD(价值量占比约30%)-涂布(约20%)-蒸镀/涂布/ALD(约25%)、激光设备(约25%)。
产业化0-1阶段,设备商优先受益。整线设备供应商包括迈为股份、捷佳伟创、京山轻机等,价值占比高的镀膜设备供应商包括微导纳米、奥来德等,激光设备包括杰普特、德龙激光等。
钙钛矿相关上市公司业务进展
参考研报
20251109-国盛证券-电力设备行业周报:钙钛矿产业化进展加速,天赐材料签订近160万吨电解液订单20250702-国海证券-基于技术、设备及投资视角:光伏设备行业深度报告-叠层钙钛矿-从0到1,超越β免责声明
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