鈣鈦礦產業化進程加速
近日,經國家光伏產業計量測試中心認證,廣東脈絡能源科技有限公司研發的鈣鈦礦室內光伏電池光電轉換效率在1000luxU30光源照射下達到44.72%,為當前世界最高值。這是繼2022年獲得大面積柔性鈣鈦礦室內光伏組件孔徑面積效率29.69%、剛性室內光伏組件34.94%(有效面積效率36%)的世界最高認證效率之后的又一突破。
業內人士表示,當前鈣鈦礦電池整體仍處于產業化初期,從量上看,當前擴產規模較小,但設備廠商提前與鈣鈦礦電池廠商進行合作研發、驗證,將充分受益后續鈣鈦礦電池擴產放量,設備需求釋放。此外,鈣鈦礦作為第三代光伏技術,具備光電轉換效率天花板高與規模化降本的雙重優勢,前景廣闊,而靶材在其成本中的占比較傳統晶硅光伏顯著提升,且處于外資寡頭壟斷中,國產化價值凸顯。
事件驅動 國產鈣鈦礦電池轉換效率再破紀錄
2月15日,廣東脈絡能源科技有限公司宣布,經國家光伏產業計量測試中心認證,研發的鈣鈦礦室內光伏電池光電轉換效率在1000luxU30光源照射下達到44.72%,為當前世界最高值。脈絡能源表示,這是繼2022年獲得大面積柔性鈣鈦礦室內光伏組件孔徑面積效率29.69%、剛性室內光伏組件34.94%(有效面積效率36%)的世界最高認證效率之后的又一突破。公司官網顯示,脈絡能源于去年11月完成數千萬元天使輪融資,目前公司正在進行100MW大面積鈣鈦礦光伏組件生產線設計,并計劃在年底完成生產線建設。
此外,我國科學家提出鈣鈦礦電池新結構方案。中國科學技術大學教授徐集賢團隊與合作者針對鈣鈦礦太陽電池中長期普遍存在的“鈍化-傳輸”矛盾問題,提出了一種命名為PIC(多孔絕緣接觸)的新型結構和突破方案,基于嚴格的模型仿真和實驗給出了PIC方案的設計原理和概念驗證,實現了p-i-n反式結構器件穩態認證效率的世界紀錄,并在多種基底和鈣鈦礦組分中展現了普遍的適用性,相關研究成果于2月17日發表在《科學》雜志上。
在鈣鈦礦太陽能電池中,異質結接觸問題帶來的非輻射復合損失已被證明是主要的性能限制因素,由于“鈍化—傳輸”矛盾問題的存在,超薄鈍化層納米級別的厚度變化都會引起填充因子和電流密度的降低。研究團隊提煉出的PIC接觸結構方案,不依賴傳統納米級鈍化層和遂穿傳輸,而直接使用百納米級厚度的多孔絕緣層,迫使載流子通過局部開孔區域進行傳輸,同時降低接觸面積。
團隊通過PIC生長方式從常規 “層+島”模式向“島狀”模式的轉變,成功利用低溫低成本的溶液法實現了這種納米結構的制備,并首次實現了空穴界面復合速度從60厘米/秒下降至10厘米/秒,以及25.5%的單結最高效率。這種性能的大幅改善在多種帶隙和組分的鈣鈦礦中都普遍存在,展現了PIC廣泛的應用前景。
行業前景 鈣鈦礦組件市場需求空間廣闊
鈣鈦礦電池通過十幾年的發展,實驗室效率提升迅速,單結、晶硅疊層及全鈣鈦礦疊層效率已達到25.7%,32.5%,29%,為產業化提供了堅實的理論支撐。同時,業界對于鈣鈦礦的基礎性認知已比較全面,眾多高校科研背景的初創企業如雨后春筍般不斷涌現,光伏大企業也紛紛加大鈣鈦礦的布局和儲備。招商證券預計2023年鈣鈦礦行業規模有望達到GW級別,到2024-2025年有望有多家企業GW級產線陸續落地。
2025年鈣鈦礦組件市場空間達37.5億元,2030年達950億元。按照各家廠商發布的量產規劃,2023年合計鈣鈦礦組件產能1.25GW,2025年7.4GW,預計組件市場空間約37.5億元,2030年鈣鈦礦組件產能預計142GW,對應市場空間約950億元,2022-2030CAGR達128%。
此外,鈣鈦礦需求高增帶動設備及原材料需求空間廣闊,預計2030年設備及原材料空間達239億元、490億元。若2030年鈣鈦礦組件產量為95GW,產能對應設備市場空間為239億元,其中鍍膜、激光、涂布、封裝設備為別為120億元、60億元、36億元、24億元;對應鈣鈦礦材料市場空間28億元,玻璃市場空間259億元(FTO玻璃182億元,背板玻璃77億元),封裝材料市場空間98億元 (POE膠膜及丁基膠各49億元),靶材市場空間105億元,玻璃及靶材因單位成本占比較高,價值量空間較大。
從需求端來看,光伏裝機需求向好疊加滲透率高增,鈣鈦礦組件市場空間廣闊。假設2023年、2025年、2030年全球光伏裝機分別為375GW、585GW、1319GW,組件在地面電站滲透率由2023年的零逐步提升至2030年的3.0%,2025年、2030年全球地面電站鈣鈦礦需求分別為2.3GW、25.0GW;在分布式中的滲透率由2023年的0.2%提升至2030年的9.4%,2025年、2030年全球分布式鈣鈦礦需求分別2.3GW、70.5GW,2025年、2030年整體市場空間為 2.6GW、95.5GW,2022-2030CAGR達146%,市場空間廣闊。
投資思路 設備、材料類企業率先受益
光大證券指出,鈣鈦礦作為第三代光伏技術,具備光電轉換效率天花板高與規模化降本的雙重優勢,前景廣闊,而靶材在其成本中的占比較傳統晶硅光伏顯著提升,且處于外資寡頭壟斷中,國產化價值凸顯。建議關注國內高端靶材國產化企業,隆華科技全資子公司豐聯科光電研發生產的高純鉬及鉬合金靶材、ITO靶材、銀合金靶材等科技產品,填補了中國在相關領域的技術空白,率先打破高端靶材依賴進口的局面。鈣鈦礦光伏領域,公司靶材產品可應用于TCO層、空穴傳輸層和電子傳輸層。阿石創為國內PVD鍍膜材料領域的龍頭。鈣鈦礦電池領域,在基礎的介孔層、致密層用靶材環節,如TiO2等,公司已有成熟產品。
長江證券認為,當前鈣鈦礦電池整體仍處于產業化初期,從量上看,當前擴產規模較小,但設備廠商提前與鈣鈦礦電池廠商進行合作研發、驗證,將充分受益后續鈣鈦礦電池擴產放量,設備需求釋放。對鈣鈦礦電池設備廠商梳理看,目前各個環節均已有設備出貨。部分廠商致力于形成鈣鈦礦電池設備整線交付能力,而部分廠商在單個環節形成較強競爭優勢,市占率較高。
對于具體投資標的,長江證券建議關注鍍膜環節:京山輕機、捷佳偉創、微導納米、奧來德;激光環節:德龍激光、杰普特、帝爾激光、大族激光;布局鈣鈦礦電池生產:寶馨科技、寧德時代等。
國泰君安指出,鈣鈦礦電池較晶硅提效降本效果顯著,近年來技術和商業化進展快速,2023年預計有GW級產線落地;其產業鏈與傳統晶硅電池有較大差異,有望帶來超百億設備市場。推薦布局PVD、蒸鍍、ALD等核心鍍膜設備,進入客戶端驗證階段的京山輕機;具備RPD設備領先優勢,鈣鈦礦RPD設備、蒸鍍設備訂單落地的捷佳偉創;為客戶定制的單結大面積鈣鈦礦電池激光設備2021年已交付的邁為股份;激光設備在鈣鈦礦太陽能電池多生產制程中均有應用且有小批量訂單交付的帝爾激光;具備OLED蒸鍍基礎,募資布局鈣鈦礦蒸鍍設備+載流子傳輸材料的奧來德。
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