前言：最近钙钛矿电池的热度比较高，现在各种电池技术百花齐放，钙钛矿电池的优势在哪里呢？其实随着目前光伏市场的不断扩张，HJT、TOPCon等光伏电池技术发展的如火如荼，而再往远处看，钙钛矿电池正在成为下一代的光伏新势力，今天就来聊聊钙钛矿电池行业。
本篇目录
1.事件背景
2.认识钙钛矿电池
3.行业现状
4.行业前景
5.市场空间
6.相关上市公司
一，事件背景
近日隆基负责人预测到2030年全球新增光伏装机规模是2021年的10倍，全球光伏产业快速发展，光伏电池作为光伏行业的核心环节一直是比较受关注的赛道。从光伏电池技术来看，HJT 、TOPCon 是太阳能电池产业化发展到第三阶段的代表 ，而钙钛矿电池是第四阶段的支柱 ，下面就来聊一下钙钛矿电池。
二，认识钙钛矿太阳能电池
钙钛矿电池是新一代太阳能技术，属于薄膜电池的一种，钙钛矿化合物可以通过改变材料来调整以响应太阳光谱中的不同颜色，在光伏应用领域潜力巨大。钙钛矿太阳能电池 （PSCs ） 是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。
钙钛矿电池可以使用传统的 n-i-p 或 p-i-n 结构制造，将钙钛矿吸收层夹在空穴传输层 (HTL)和电子传输层 (ETL) 之间，然后用玻璃覆盖透明层。目前最广泛技术是一步法沉积，但也有不同的制造方法使用两步法沉积、气相辅助或热气相沉积。
三，行业现状
1. 晶硅电池转换效率的理论极限将至，钙钛矿有望开辟电池新天地
根据CPIA, 晶硅电池理论上的效率极限是 29.4% ，现实条件可实现的工程极限效率是 27.1%；而在量产电池方面，根据 CPIA 预测，到 2030 年，常规 PERC 晶硅电池效率 24.1%，HJT 电池效率 26%，TOPCon电池效率 25.6%，IBC电池效率 26.2%，逼近工程极限，而钙钛矿单结电池理论极限 33%，显著高于晶硅电池。
2009 年钙钛矿电池技术首次运用在光伏领域时，其转换效率仅有 3.8%；而直至今日，钙钛矿的实验室转换效率已经超过 25%，未来有望持续上升。
2.各大厂家已在钙钛矿设备、电池、材料、检测端纷纷布局
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。
钙钛矿封装方面，钙钛矿生产过程与晶硅唯一相同的环节是封装。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。
钙钛矿设备方面，PSCs 主要设备厂商迈为股份、晟成光伏等均已收获设备订单，部分厂商已经顺利交付量产。
钙钛矿生产方面，PSCs 生产主要厂商协鑫光电、极电光能均已完成超亿元融资，协鑫光电已投建全球首条 100MW 大面积组件中试线，极电光能也已开始建设 150MW 试验线，纤纳光电七次刷新小组件世界纪录，产业化发展欣欣向荣。
四，行业前景
1.钙钛矿电池具备低成本优势
薄膜电池的制约之一在于成本，如砷化镓薄膜电池就因过于昂贵而民用化进程几乎停滞的，但钙钛矿电池由于原材料储量丰富，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，成本相对低廉。
根据纤纳光电、协鑫纳米、牛津光伏等三家公司公布的数据，其钙钛矿电池的生产成本在 0.4 美元/W 以下，扩大至 GW 级产线后，成本可降至 0.1 美元/W 或更低。对比已经商业化的单晶硅组件来看，垂直一体化厂商的单晶硅组件最优内部生产成本目前约为 0.21～0.22 美元/W，按较低生产成本数据来比较，钙钛矿电池比单晶硅电池拥有成本优势。
2.异质结（HJT）、TOPCon 设备的成熟为钙钛矿电池的发展打下了基础
HJT 、TOPCon 是太阳能电池产业化发展到第三阶段的代表 ，而钙钛矿- 异质结、钙钛矿-TOPCon 叠层电池是第四阶段的支柱 。虽然当前市场的主流技术路径仍是 PERC，未来 2-3 年 PERC 可能仍为市场主流，但其产线扩张已进入尾声。随着异质结（HJT）、TOPCon 设备的成熟，太阳能电池将逐步进入第三阶段和第四阶段。
五，市场空间
1.设备空间
假设全球电池片产量从 163GW 增长至 886GW，CAGR=18%，产能利用率为 75%，产能从 249GW 增长至 1181GW；未来 10 年钙钛矿太阳能电池渗透率从 0 增长至 30%；2022-2030 年，钙钛矿太阳能电池单 GW 设备投资额从 15 亿，下降至 5 亿。测算可得，至 2030 年，钙钛矿太阳能电池设备市场空间约 805 亿元。
2.电池空间
钙钛矿具备质量轻、厚度小、柔性大、半透明等特性，是未来汽车用太阳贴膜和 BIPV 的明星材料，BIPV 领域是 PSCs 首要覆盖应用市场，根据测算 BIPV 潜在装机市场达 203GW，对应潜在市场规模达 1210 亿。
PSCs 可用于 电动 汽车作为移动发电电源，2030 年中国电动汽车总需求约 2450.5 万辆，假设每辆车贴膜面积为 3 平方米，市场规模可达 147 亿元人民币；2030 年全球电动汽车总需求约 4978.2 万辆，市场规模达 299 亿元人民币。
六，相关上市公司
协鑫集成（002506）：公司与行业内具有先进技术优势的企业共同设立异质结-钙钛矿叠层电池研发中心，全面布局高效光伏电池-钙钛矿叠层电池及工艺设备技术研发、BIPV、特种组件研发。公司子公司协鑫光电专注于钙钛矿太阳能组件的研发、生产，目前协鑫光电正在建设 100MW 量产生产线，将把组件面积扩大至 1m*2m，组件光电转化效率将提高至 18%以上，
隆基绿能（601012）：公司是全球最大的单晶硅片供应商，公司长期专注于为全球客户提供高效单晶太阳能发电解决方案，主要从事单晶硅棒，硅片，电池和组件的研发，生产和销售，光伏电站的开发及系统解决方案的提供业务。公司在钙钛矿、叠层等新型电池等技术方面储备了大量研发成果。
晶澳科技（002459）：国内光伏行业企业中产业链完整、结构布局协调的龙头企业之一公司是行业领先的光伏产品提供商，同时也是国内光伏行业的先行者之一，已构建起包含硅棒/硅锭，硅片，太阳能电池片及太阳能组件，太阳能光伏电站运营在内的全产业链链条，成为国内光伏行业企业中产业链完整，结构布局协调的龙头企业之一。公司对 N 型电池、钙钛矿等电池技术加大研发投入力度，技术储备不断完善。
京山轻机（000821）：公司的核心业务为面向光伏高效组件及高效电池制造、包装机械等领域提供智能制造整体解决方案。京山轻机子公司晟成光伏和协鑫光电进行的联合技术开发，合作建设第一个 100MW 钙钛矿电池及组件生产线，晟成光伏进行设备制造。
拓日新能（002218）：公司是一家集研发、生产、销售非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池芯片、太阳能电池组件以及太阳能电池应用产品为一体高新技术企业，形成从电池芯片、电池组件到终端应用产品完整产业链，主要产品包括太阳能电池芯片、太阳能电池组件、太阳能灯具、太阳能充电器、太阳能户用电源系统等。钙钛矿研发项目处于原有设备改造、使用寿命以及封装等技术试验阶段。公司优势在于生产设备自研、自我更新改造，在产品量产化阶段时设备的折旧摊销低，成本有一定优势。
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