钙钛矿降本增效空间较大，未来空间星辰大海。
钙钛矿电池的实验室效率和产业界效率均有较大提升空间，实验室端，单结实验室效率现 在最高为 25.7%，由韩国蔚山国家科学技术研究所实现，产业端，头部钙钛矿参与者单结 中试线仍在 15%-16%左右，年内有望提升至 18%，离钙钛矿理论效率天花板仍有较大空间。 短期内，我们预计配方优化、材料改性等多种提效路径将并行，长期看，叠层是提效的终 极手段，打开钙钛矿效率天花板。
短期：配方优化、材料改性、界面修饰、钝化层等提效手段齐头并进
1） 配方优化。当前钙钛矿层配方尚未定性，学术界和产业界各家都在积极探索过程中，钙 钛矿材料带隙随配方不同可调整，通过不断调整材料体系可以使钙钛矿层带隙向最优带 隙靠拢，进而获得更高的发电效率，此外，也可以通过掺杂方式实现效率提升。 2） 材料改性。以介孔结构为例，目前常用的电子传输层（c-TiO2）和介孔层（m-TiO2） 的微观结构都是球形粒子，有着堆积密度高、致密性好的优点，但缺点是效率不足。因 此可以引入一维结构的粒子，其导电性更好、电荷传输能力更强。 3）备制钝化层。实验室已有通过添加钝化层的方式来进行界面修饰的方案，其目的是减少 界面缺陷带来的效率损失，进而提升效率。目前产业界厂商一般将钝化材料添加在钙钛矿 前驱体溶液中进行钝化，随着后续对效率追求越来越高，钙钛矿 GW 级别大规模量产后， 单独备制钝化层工艺有望于产业界也逐步导入。
长期：叠层提效是钙钛矿提效的终极手段
叠层结构是指不同光学带隙的电池进行堆叠，宽带隙电池作为顶电池吸收较高能量光子， 窄带隙电池作为底电池吸收较低能量光子，实现子电池对太阳光谱分段利用。根据叠层电 池的数量可分为双结、三结、四结等。目前结数最高为美国国家可再生能源实验室发布效 率 47.1%的六结电池（砷化镓），未来进一步优化后有望突破 50%。虽然电池结数可以增多， 效率可以提升，但成本增加也难以忽略，目前常规的结构是两结叠层，分为钙钛矿/钙钛矿 叠层与钙钛矿/晶硅叠层两类。
两端结构简单，成本更低，工艺难点突破后更具大规模应用潜力。按照堆叠方式可分为两 端和四端叠层电池。四端叠层电池由两个独立的电池堆叠，通过外电路连接，制备简单。 但是，加倍的金属电极消耗和组件端工艺复杂性限制了大规模应用前景。两端叠层电池包 括两个顺序制备的子电池和与二者相连的互联层，结构更加简单，电池器件和组件的制作 成本更低，但是需要精巧的设计（如顶电池与底电池之间的光学耦合、制备工艺兼容性， 互联层光学和电学的平衡等）才能实现高效率，备制难度较四端子更高。
当前晶硅叠钙钛矿为主流，全钙钛矿叠层主要为仁烁光能布局。目前钙钛矿/晶硅叠层电池 为主流：①杭萧钢构（合特光电）预计 5 月 10 日投产百兆瓦钙钛矿 HJT 叠层电池，目标 电池效率 28%；②宝馨科技设立合资公司西安宝馨光能科技有限公司，负责开展钙钛矿-异 质结叠层电池技术的研发，核心团队为西安电子科技大学张春福教授、朱卫东副教授；③ 皇氏集团与深圳黑晶光电技术有限公司签署合作框架协议，共同推进 TOPCon/钙钛矿叠层 电池产品技术的研发、生产及产品应用，预计 2023 年效率达到 26%以上、2024 年达到 27% 以上、2025 年达到 29%以上，最终目标实现 36%以上。全钙钛矿叠层则以仁烁光能为领 军企业，2022 年 10MW 中试线已投产，150MW 量产线正处于建设阶段，公司预计将 23 年投产。
钙钛矿降本空间较大，5-10GW 级量产线的成本有望下降至 0.6-0.7 元/W，仅为晶硅极限 成本的 60%-70%。目前钙钛矿仍处于产业化的前期，尚未量产，成本较高。但钙钛矿降本 空间广阔，具体可分为材料、能动、人工等成本下降带来的直接降本与效率提升摊薄成本 带来的间接降本。我们预计随着材料端、设备端、能动与人工的降本持续推进，加之效率 提升带来的成本摊薄，未来 5-10GW 级量产线的成本有望下降至 0.6-0.7 元/W，进而带动 下游电站 LCOE 降低，远期看钙钛矿 LCOE 将低于晶硅极限 LCOE，打开光伏发电降本天 花板。
直接降本：材料、能动、设备投资额均有较大下降空间
降本因素#1：TCO 玻璃
TCO 玻璃透光导电，FTO 取代 ITO 成主流。钙钛矿的玻璃为 TCO 玻璃，主要起透光和导 电作用。钙钛矿电池初期使用 ITO 玻璃作为前电极，但逐渐被 FTO 取代。尽管 FTO 其导 电性能比 ITO 略差，但具有成本低、激光刻蚀容易、光学性能适宜等优点，已成为 TCO 玻 璃主流。 国内曾生产 TCO 玻璃，因薄膜势微而关停产线。在十多年前的薄膜电池浪潮中，我国玻璃 厂商生产过 TCO 玻璃，但由于薄膜电池与晶硅电池的后续竞争中性价比落后，硅料价格下 跌导致晶硅电池性价比提升，薄膜电池需求下降，TCO 玻璃产量较小或产线关停。 电池厂规模化采购与 TCO 玻璃厂再度扩产后，预计 TCO 玻璃价格将出现较大下降。 1）需求端，当前钙钛矿电池商产线规模小，小批量采购价格较高，随着钙钛矿电池扩产， 规模化采购后价格将下降。 2）供应端，TCO 玻璃厂扩产也也会带来 FTO 玻璃供应量上升，价格下降。过去国内厂商 有过生产 TCO 玻璃的经验，且根据金晶科技对玻璃产线的改造升级来看，产能扩张不是难 题。随着钙钛矿的 GW 级别量产和产能扩张，钙钛矿厂商对 FTO 需求增加，吸引上游玻璃 厂商入局，FTO 玻璃有望实现大规模量产，最终成本将下降。
降本因素#2：材料
钙钛矿材料本身相较晶硅具有纯度要求低（纯度要求仅 95%，低于晶硅的 99.9999%）、材 料多样可设计性强（A、B、X 位均有较多选择）、吸光系数高厚度薄（吸光层厚度 0.3nm， 晶硅最薄 120um）等优势，因此原料用量少，价格便宜，不存在晶硅原材料的紧缺问题， 钙钛矿层成本占比很低。两层电荷传输层与金属电极为材料成本大头，规模化生产后材料 成本有望下降，并且随着原材料的不断更换实现效率提升带来的成本摊薄和更便宜的材料 体系。
降本因素#3：设备
当前设备投资额较高，预计未来成本将降至当前的 1/2。目前 100MW 线设备投资额 1.2 亿 元左右，即单 GW 投资额 12 亿，主要由于目前钙钛矿设备仍处于探索期，以定制化需求、 试验性需求为主，设备产能也较小。单 GW 设备投资额约 12 亿中涂布设备/PVD/RPD 占大 头。根据协鑫光电环评书，其 100MW 大面积钙钛矿光伏组件生产线主要包括 2 台涂布机， 3 台镀膜设备（2 台 PVD 设备和 1 台 RPD）以及 4 台激光机。我们预计每台涂布机/PVD 设备/RPD 设备/激光机的价格分别为 1500/2000/3000/300 万元，对应每 100MW 的总设备 金额分别为 3000/4000/3000/1200 万元，价值量占比分别为 25%/33%/25%/10%。
未来设备成本有望降至 5-6 亿/GW，较当前下降 50%。以协鑫光电为例，其 100MW 产线 设备投资额 1.6 亿（2019 年建成，故设备成本较当前稍高），其中 1 亿用于规划改造。待确 定设备类型并规模化量产后，一方面改造升级的 1 亿元可以节省，同时单台设备的产能逐 步提升，规模效应逐步显现，成本有望大幅降低；另一方面钙钛矿产业链短，不同于晶硅 需要硅料、硅片、电池、组件多环节生产加工，钙钛矿组件可由单一工厂直接制成，生产 高度集中化，成本下降空间更大，未来单 GW 投资额有望降到 5-6 亿元。
降本因素#4：能耗
低温备制工艺、低纯度要求决定钙钛矿能耗较晶硅低。钙钛矿对原料纯度要求低，且可使 用低温工艺，最高温度仅 150℃；而晶硅对原料纯度要求高，需要经过反复提纯，最高工艺 温度达 1200℃，根据我们测算，从工业硅到组件晶硅全产业链电耗约 0.31 KWh/W，而钙 钛矿能耗为 0.12KWh/W，单瓦能耗不到晶硅的 10%。电价上，目前钙钛矿工厂主要分布在 东部沿海等电价较高的地区，未来规模化与搬迁至中西部低电价地区后，能耗成本将进一 步下降。
间接降本：提效全面摊薄成本
效率提升带动组件成本与度电成本下降。当前钙钛矿效率 15%-16%左右，根据极电光能、 协鑫光电等厂商规划，到 2023 年平米级钙钛矿光伏产品将实现 18%左右的效率，24 年 GW 级别产线效率将提升至 20%-22%，远期大规模量产后，效率有望提升至 25%。效率提升将 带来材料、能耗、设备折旧等成本的全面摊薄，我们预计 100MW 级产线量产后成本将控 制在 1.2 元/W 左右，1GW 级在 0.9 元/W 左右，未来产量足够大时（5-10GW 量产）有望 到 0.7 元/W 以下。
钙钛矿 GW 级别量产 LCOE 可做到与 PERC 持平，远期大规模量产后将全面优于 PERC， 我们判断钙钛矿 LCOE 从追平到优于晶硅可分为三个阶段。 1） 阶段一：钙钛矿百兆瓦级量产后，转换效率达到 18%，若组件寿命能达到 15 年，则钙 钛矿 LCOE 可以基本打平 PERC 电站当前 LCOE。 2） 阶段二：晶硅电池极限成本约为 1 元/W，假设一体化毛利率为 15%，则对应约 1.2 元 /W 左右的售价（不含税）。以 PERC 电池 23.5%效率，组件 21%功率测算，25 年晶硅 电站度电成本约为 0.27 元/W。钙钛矿 GW 级别量产时效率为 20%，组件成本 0.94 元 /W，假设一体化 15%毛利率，则组件价格对应 1.10 元/W，假设钙钛矿电站寿命 15 年， 则钙钛矿 LCOE 已经打平 PERC 电站 LCOE 降本极限。3） 阶段三：钙钛矿远期大规模量产后（5-10GW 级别量产）成本有望降至 0.67 元/W，对 应钙钛矿组件价格将降至 0.79 元/W，仅为晶硅极限的 65%左右，按 15 年寿命计算， 对应电站的 LCOE 为 0.24 元/W，低于晶硅电站 LCOE 降本极限。
光伏行业钙钛矿专题研究.pdf
