光伏革命4.0：钙钛矿电池新突破 光伏市场新焦点？

在全球气候变化和「3060双碳」目标下，光伏技术发展受到世界各国的广泛重视。光伏发电技术的关键部分是光伏电池，其电池效率的高低主宰组件的性能发挥。而近日，瑞士科学家成功打破串联硅钙钛矿太阳能电池效率，达到 31.25%；中科院研究团队在 Science 发文称其 FAPbl3 钙钛矿电池获得 25.6%的认证功率，并在 85℃运行 500小时后依旧保持 80%效率，从而令资本市场的焦点放在此第三代电池身上。钙钛矿光伏电池凭着成本低、效率高，被外界认为是最有希望实现低成本发电的新型光伏技术之一。

太阳能光伏电池的发展，大致可以分为三代。第一代是晶硅太阳能电池；第二代是薄膜太阳能电池；高倍聚光电池、柔性太阳能电池等新技术则统称为第三代太阳能电池。目前，主流的是第一代晶硅太阳能电池，占比高达95%，薄膜电池的市场份额正在逐步扩大(占比仅5%左右)，第三代电池大部分还处于实验室研发阶段。

A. 晶硅电池：可分为单晶硅电池、多晶硅电池，单晶占绝对主流。2021 年我国单晶硅片（P 型+N 型）合计市占率 94.5%，其中 P 型占比 90.4%，N 型占比 4.1%，预计单晶硅片市占率将进一步增大且 N 型占比有望加速提升。从电池技术路线来看，2021 年 PERC 电池市占率达到 91.2%，平均转换效率 23.1%，同比提升 0.3pct； 2021 年 TOPCon、HJT 电池市占率约 3%，其中 TOPCon 电池平均转换效率达到 24%；HJT 电池平均转换效率 24.2%。

B. 薄膜电池：分为非晶硅薄膜电池以及化合物电池。相较于晶硅电池，非晶硅薄膜电池具有较好的低温特性，同功率非晶硅电池产生更多的年发电量。化合物电池主要包括碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CuInSe）、铜铟镓硒（CuInGaSe）、砷化镓（GaAs）、钙钛矿（perovskite）等。薄膜电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑光伏一体化（BIPV）等特点。碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CuInSe）、砷化镓（GaAs）等已实现商品化。

太阳能电池经封装成为太阳能组件，不同太阳能电池的应用取决于自身特点与市场需求的发展。早期的太阳能主要应用于通讯基站和人造卫星等，后来逐渐进入民用领域，如太阳能屋顶。在这些场景下，安装面积小，能量密度需求高，因而晶硅组件占据了主要的市场份额。随着大型太阳能荒漠电站以及BIPV的发展，综合成本逐渐取代能量密度成为了考虑的重要因素，薄膜电池的长期应用呈现上升趋势。

钙钛矿电池的优势主要包括：

(1)更高的光电转换效率：钙钛矿材料由于是直接带隙材料，吸旋旋旋光性能远远优于晶硅材料。正因为如此，晶硅电池理论光电转换效率为 29.3%；单结钙钛矿电池理论光电转换效率为 33%。

(2)成本优势：按单位产能投资来看，1GW 晶硅电池，以目前最主流的 PERC 电池为例，硅料、硅片、电池片、组件环节单 GW 投资额分别为 3.45 亿元、4 亿元、1.5 亿元、0.65 亿元，合计为 9.6 亿元。相比较而言，钙钛矿1GW 投资额，从化工原料到组件环节，合计约 5 亿元左右。另外，从组件厚度来看，晶硅电池组件的厚度通常为 100 多微米，钙钛矿电池组件厚度约为 0.3 微米 。

(3)受温度影响小：钙钛矿电池组件温度系数约为-0.001，趋近于零；而晶硅电池组件温度系数约为-0.3，即每上升 1 摄氏度，功率将下降 0.3%。由于趋近于零的温度系数，钙钛矿电池的发电效率将高于晶硅电池。

但从产业化角度，钙钛矿电池还有很长的路要走。稳定性角度，钙钛矿材料比较脆弱，不同材料与结构可能存在不耐高温、易水解、易氧化等，在大面积衬底下难以控制薄膜均匀性，效率与稳定性会有所下降。含铅，目前的合成钙钛矿一般是有机—无机金属卤化物钙钛矿，钙钛矿电池由于含铅从而带来环境问题。

由于纯制造钙钛矿电池相关的公司数目不多，笔者会介绍一间从事浮法及光伏玻璃生产销售的金晶科技（600586）。金晶科技的光伏玻璃布局主要分2条路线：一方面布局超白压延玻璃，应用于目前占据95%份额的晶硅组件；同时前瞻性布局透明导电玻璃（TCO）玻璃，应用于薄膜组件（受益于BIPV产业趋势）及钙钛矿组件（第三代太阳能电池技术）。光伏玻璃中金晶科技不能算是龙头（市占率只有X），产能只布局于宁夏（日焙量3000吨）及马来西亚（日焙量1000吨），主要供货给隆基，东方日升及晶科等一线厂商。

然而，市场现阶段最关注是纤纳光电在浙江衢州举行首批钙钛矿商用组件发货仪式，用于省内工商业分布式钙钛矿电站；迭加美国最大薄膜组件厂商FIRST SOLAR (FSLR) 将在2024-2026年期间向现有客户Intersect Power提供2.4GW直流电薄膜光伏组件。而TCO玻璃是在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜。TCO 玻璃具有对可见光高透过率和高导电率，是光伏薄膜电池组件及钙钛矿电池组件的主要配件。光伏超白压延玻璃仅占晶硅电池组件8％成本，而在钙钛矿电池组件中TCO玻璃成本占约3分之1。除金晶外，目前 TCO 玻璃生产商主要为外资，如日本旭硝子（AGC）、日本板硝子（NSG）等，公司较国内企业具备先发优势。

此外，薄膜组件由于转换效率较低（相比单晶组件低2-3pct），目前在光伏组件出货中市场份额较低，但薄膜组件的「差异化」优势，使得其在BIPV产业趋势下有望实现高增长，如：

（1）拥有更好的抗遮挡表现：BIPV项目地点多在城市区域，在安装光伏幕墙的时候需要考虑到抗遮挡的因素。相比晶硅组件，薄膜光伏组件因为没有芯片的模块化限制，在受到遮挡时被遮挡部分表现为断路，而不输出功率，不产生热效应，降低了火灾等安全隐患。

（2）美观性强：薄膜光伏组件从结构上来讲没有晶硅光伏电池的单片单组，外观一致性要大大优于晶硅光伏组件；可定制性更强，其组件可切割成不同形状，更能满足建筑外观对于美观的要求。而且薄膜电池具备颜色可调整的优势，目前市场上采用薄膜电池技术生产的BIPV组件几乎涵盖所有常见色系。

（3）透光率高：晶硅电池的透光率较低，想要改善组件的透光性只能通过降低电池片的排布密度，这会减少组件功率。薄膜太阳能电池则有更好的透光性，可以更好地满足建筑物对于自然光线的需求，可以根据建筑采光需求制作出不同透光率的BIPV组件。

2021公司产品性能得到国内外客户认可，已成为美国太阳能电池板制造商 First Solar 的供货商。目前在马来西亚建设有 2 条 500t/d 的 TCO 玻璃产线，分别为前板及背板玻璃，其中背板玻璃已点火生产，前板玻璃也将于年内投产，满产产能约 2500 万平方米。

提升电池效率，背后涉及到材料体系、电池结构、封装等等环节。当前，全球光伏界正在对钙钛矿的效率衰减和稳定性进行科技攻关，光伏产业变革的十字路口，用10年时间走完晶硅电池50年发展之路的钙钛矿横空出世，光伏即将迎来再一次颠覆。

以上个股分析纯为个人意见,不构成投资建议。 C 基金未持有有文中金晶科技上市公司的长/短仓。

关于作者: 伍信安(SEAN NG)鹏格斯资产管理的投资分析师，覆盖新能源和互联网板块