钙钛矿产业报告,钙钛矿设备产业链跟踪:京山轻机、帝尔激光、捷佳伟创……(2024年1月)_社会热点_资讯

钙钛矿产业报告,钙钛矿设备产业链跟踪:京山轻机、帝尔激光、捷佳伟创……(2024年1月)

↑↑ 这里，是你的“科技智库”，想看什么，可随时搜索备查。进公众号，回复行业名，可快速查看相关报告。

↑↑ 加入科技讨论社群，获取报告库、景气跟踪图集、行业脑图，可加微信：bgys2015

光伏行业的技术迭代主旋律，核心就是两点：效率更高、成本更低。

2015~2017年，多晶Al-BSF技术此阶段仍占据着市场绝大部分份额，此时，先进技术PERC电池已经量产转化效率可以达到24.5%。

随即，2018~2021年，PERC电池快速成为市场主流。根据CPIA数据显示，2019年至2021年的新建量产产线以PERC电池片产线为主，2021年PERC电池片市场份额超过90%。同期更为先进的TOPCon、XBC及HJT等新型高效光伏电池片技术开始涌现。

单面TOPCon工艺的理论效率在24.9%-27%之间，双面TOPCon工艺达28.7%，HJT工艺的理论机械转换效率是27.5%，晶硅电池理论极限效率为29.43%。

TOPCon、XBC及HJT量产元年分别为22年和23年。

目前，从实验室角度来看，作为薄膜电池的钙钛矿光伏组件（单层）的转换效率为 31%，多层结构更是可以达到50%，远超晶硅电池。预计大规模量产爆发的元年将在2025年前后。

图：太阳能电池发展历程
来源：东北证券

钙钛矿电池这条产业链，具体包括：

图：钙钛矿产业链
来源：并购优塾

上游——

1）原材料

ITO靶材、TCO玻璃、光伏玻璃三种材料为电池的主要材料，POE胶膜应用于封装阶段，由于钙钛矿材料比较敏感，因此钙钛矿电池在封装的要求相比晶硅电池更高，一般采用POE胶膜而不能采用EVA胶膜。

ITO靶材参与公司有隆华科技、阿石创；TCO玻璃（前板）参与公司有金晶科技、亚玛顿、耀皮玻璃；光伏玻璃（背玻璃）有信义玻璃、福莱特玻璃；丁基胶有康达新材；POE胶膜有福斯特、赛伍技术、海优新材；

2）设备

激光设备、镀膜设备、涂布设备为主要设备，其他设备还包括封装设备。

激光设备有帝尔激光、德龙激光、迈为股份、杰普特、大族激光；镀膜设备有京山轻机、捷佳伟创、迈为股份、奥来德、微导纳米等；涂布设备为德沪涂膜、众能光电、大正徽纳、日本东丽、美国nTact

中游——钙钛矿制造企业，代表公司为：晶科能源、天合光能、通威股份、杭萧钢构、宝馨科技、古鳌科技、拓日新能、泉为科技、西子洁能等。非上市的代表公司为：协鑫光电、纤纳光电、极电光能、仁烁光能、光晶能源、黑晶光电等。

图：头部钙钛矿企业产能释放情况
来源：国金证券

下游——主要应用场景为大型地面电站、BIPV、汽车车顶等。

图：钙钛矿应用场景
来源：国盛证券

从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

京山轻机（湖北省，荆门市）——2023前三季度实现收入31.08亿元，同比+59.40%；归母净利润2.98亿元，同比+48.40%。

帝尔激光（湖北省，武汉市）——2023前三季度实现收入10.53亿元，同比+9.40%；归母净利润3.40亿元，同比+0.93%。

捷佳伟创（广东省，深圳市）——2023前三季度实现收入42.56亿元，同比+50.48%；归母净利润12.23亿元，同比+48.96%。

从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

图：机构一致预期增长和景气度情况
来源：并购优塾

—— 研讨会 ——

2024年1月20日-21日，我们推出《DCF现金流贴现-建模技能速成指南》线下精品研讨会，纯正的建模干货，全流程快速上手实操，希望能帮大家少走弯路。

注：报名咨询，请联系工作人员：bgys2020

2024年3月16日-17日，并购优塾将在上海举办为期两天的《数字化背景下的业财融合、全面预算与资金管理》主题研讨会。本课程从数字化技术发展对财务影响、业财融合、全面预算、资金管理等主要内容出发，目的在于帮助财务总监升级现代财务管理思维与管理方法。

注：报名咨询，请联系工作人员：bgys2015

（一）

钙钛矿，是指一类陶瓷氧化物柔性材料，呈立方体晶形，分子通式为ABX3的晶体，其中A代表一价有机或无机阳离子（一般为CH3NH3等）；B代表二价金属阳离子（一般为铅或锡）；X代表一价卤素阴离子（一般为氟、氯、溴、碘、砹）。

图：钙钛矿结构
来源：民生证券

钙钛矿电池和晶硅电池的发电都是基于光伏效应，通过吸收太阳光激发电子从价带（固体材料中电子能量较低的状态，不参与导电）跃迁到导带（固体材料中电子能量较高的状态，能参与导电），从而形成电子-空穴对，进而经过一系列过程产生电流。

图：钙钛矿电池发电原理
来源：中金公司

钙钛矿电池被认为是有高发展潜力的第三代太阳能电池，因为其符合发电更高效、成本更低的原则。

1）单层结构钙钛矿电池的理论转换效率为 31%，多层结构更是可以达到50%，远超晶硅电池29.43%的极限；

2）相比晶硅电池，钙钛矿工序大大缩短，单GW产能投资额更低。参考协鑫光电的访谈，钙钛矿从原材料加工至组件投资额在5亿元/GW，传统晶硅电池投资额在9.6亿元/GW（以PERC电池为例）。

因为传统晶硅电池的制备，从硅料到组件至少经过4道工序（硅料→硅片→电池片→组件），单位制程需要3天以上。而钙钛矿组件在单一工厂完成生产，原材料经过加工后直接形成组件，单位制程耗时仅需约45分钟。

图：钙钛矿电池和晶硅电池性能对比
来源：国信证券

钙钛矿电池发展路径：单层→四端叠层→两端叠层。

四端结构是组件端的操作，是简单的机械堆叠，两个电池组件上下并联，各有两个电极，一共四个电极，电路相互独立。两端结构是在电池制作环节操作，在底电池上直接沉积钙钛矿制成一个单独完整的电池，一共两个电极。2025年左右以单层为主，2030年预计四端叠层开始发展。

一、生产材料

此处以单层结构来看，钙钛矿电池主要由以下五个功能层组成：透明电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和背电极。具体看各层级所需材料：

图：钙钛矿电池结构，对应的材料和设备
来源：国泰君安研究所

透明电极——基材为柔性材料、不锈钢板、玻璃等，基材上的导电氧化物一般为氧化铟锡（ITO导电玻璃）、氟掺杂SnO2（FTO透明导电玻璃）。

空穴传输层——常见的空穴传输材料（HTM）主要为有机小分子、有机聚合物和无机半导体三类。有机小分子与聚合物相比，具有良好的流动性，但制备困难，价格昂贵；有机聚合物具备更好的成膜性和更高的迁移率。相较于有机HTM，无机HTM的空穴迁移率更高，导电性及稳定性更好，而且成本低。

钙钛矿吸光层——基本材料是钙钛矿前驱液，常见的是CH3NH3PbI3（甲胺铅碘）。制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，对纯度要求不高。

电子传输层——电子传输材料（ETM）主要可分为金属氧化物（常用TiO2、ZnO等）和复合材料。目前使用和研究较多的ETM为TiO2，但由于TiO2电子迁移率和电子扩散距离与钙钛矿材料及常用HTM的空穴迁移率、扩散距离相比不太匹配，成为电池结构中电荷捕集效率的瓶颈，未来存在被替代可能。

电极层——一般使用金属电极（Al、Au、Ag）、透明导电电极、TCO等，涉及材料主要是钛、铜箔和不锈钢箔。

从材料角度来看，参考IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS数据，TCO 玻璃占据钙钛矿电池主要成本约为 6.17美元/平，占钙钛矿电池总成本的 33.7%。

图：钙钛矿电池结构，对应的材料
来源：中银证券研究所

二、生产流程

钙钛矿电池生产流程包括：激光P1划线→电子传输层沉积→钙钛矿层沉积→空穴传输层沉积→激光P2划线→背电极沉积→激光P3划线→激光P4清边→组件封装。

图：钙钛矿结构、工艺对应设备
来源：国泰君安研究所

图：钙钛矿设备结构
来源：华泰研究所

图：钙钛矿设备占比
来源：国泰君安研究所

从设备角度来看，产线可概括为四类设备，即激光设备、镀膜设备、涂布设备和封装设备。其中，镀膜设备和涂布设备的目的一致，简单来说就是把需要的化合物一层层覆盖叠加。镀膜设备涉及PVD、PRD、ALD三种，PVD技术又分为真空蒸镀法、溅射法和离子镀法。

磁控溅射是钙钛矿镀膜主流方式，相比于蒸镀、磁控溅射（PVD）、RPD等离子沉积、ALD原子层沉积具备成膜面积大、膜质均匀、成膜效率高等优势，并且可以通过调整靶材与电池的距离以及磁场分布，尽量降低离子轰击对钙钛矿材料的伤害。同时优化腔体冷却、散热设计可将腔体温度维持在低温，防止钙钛矿材料高温分解。

图：各类镀膜设备主要特点
来源：国盛证券

透明电极——主流为磁控溅射，目的是镀上ITO靶材或者FTO膜层，形成带导电膜的玻璃。

空穴传输层——主流为磁控溅射，也有部分厂商用狭缝涂布或者蒸镀。

钙钛矿吸光层——主流为狭缝涂布，因为钙钛矿材料不耐热，本身材料也不稳定，用磁控溅射或者蒸镀难以实现较好的成膜效果。

电子传输层——主流为RPD等离子沉积，不使用磁控溅射是因为磁控溅射的高能粒子会损伤钙钛矿的表面膜层。用涂布设备不多是因为涂布是浆料液体涂上去，浆料接触下面的钙钛矿，对钙钛矿层会有回溶，导致损伤钙钛矿膜层。

电极层——一般采用磁控溅射方式。

P1~P4环节——采用激光设备，P1是把透明导电层刻断。P2是把空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层刻断。 P3是把背电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层全部刻断。P4是清边处理。这几道刻线中难度较高的是P2和P3，因为需要尽可能小地伤害透明导电层，不能将透明导电层刻断，对激光精度要求高。

根据国盛证券测算，从单GW设备的投资占比来看，磁控溅射设备占比约30%、涂布设备占比20%、蒸镀设备15%、RPD设备15%、激光设备15%、ALD设备5%。

（二）

首先，从收入体量和业务结构方面，对各家公司有一个大致了解。

从2022年收入体量来看，捷佳伟创（60.05亿元）>京山轻机（48.68亿元）>帝尔激光（13.24亿元）。

京山轻机——原本主营业务为瓦楞纸包装设备，2020年国内瓦楞纸产线市占率首位占比23.4%。2015年并购三协精密，进入工业自动化领域，主要产品有锂电池PACK线。2017年并购苏州晟成光伏，进入光伏设备领域。

22年营业收入构成来看，光伏自动化设备66.97%、包装自动化14.01%、电池自动化产业7.19%、铸造产品7.51%。其中，铸造产品为汽车零部件，未来存在剥离可能。

图：收入构成（单位：亿元）
来源：并购优塾

光伏设备产线具体包括组件设备和电池片设备。其中，组件设备包括自动化产线、层压机；电池片设备包括HJT清洗制绒线设备、TopCon二合一镀膜设备（PECVD+PVD）、钙钛矿PVD镀膜设备、钙钛矿团簇型多腔蒸镀设备、钙钛矿ITO玻璃清洗机。另外，自主研发ALD设备样机目前已进入客户验证阶段。

图：光伏设备产品
来源：公司公告

帝尔激光——创立伊始就针对光伏领域，22年收入构成中，太阳能激光加工设备占比88.23%，配件维修等服务占比11.77%。

图：收入构成（单位：亿元）
来源：并购优塾

激光设备从太阳能电池的种类来看，涉及PERC、MWT、TOPCon、IBC、HJT等；从具体应用来看，涉及激光消融、激光掺杂、激光打孔、激光划片、激光修复等。

根据公司的投资者问答来看，激光设备在钙钛矿太阳能电池TCO层、氧化物层、电极层的生产制程中均有应用，22年已经有小批量交付，23年以来未有进度更新。

图：激光设备产品
来源：公司公告

捷佳伟创——成立于2003年，发展初期以清洗设备为主，后逐步拓展至扩散、刻蚀、镀膜等设备。重要转折点在2020年后受益于Topcon快速推广期PE-Poly设备累积获得订单产能超过250GW，PE-Poly可实现隧穿层、Poly层、原位掺杂层的“三合一”制备，既解决了传统TOPCon电池生产过程中绕镀、能耗高、石英件高损耗的痛点，又大幅缩短了原位掺杂工艺时间。

22年收入构成中，湿法工艺光伏设备占比82.66%、自动化设备9.65%、配件7.68%。

图：收入构成（单位：亿元）
来源：并购优塾

钙钛矿电池方面，原有的RPD（即等离子体镀膜设备,技术来源为日本住友）和PVD设备均可应用到钙钛矿电池，其中RPD设备中标了首个钙钛矿中试设备采购订单，钙钛矿的整线设备也进入了研发阶段.

图：捷佳伟创设备产线
来源：公司公告

（三）

接下来，我们以近10个季度的利润增速，以及近期的季度增长情况，做拆解：

图：单季度利润同比增速
来源：并购优塾

对增长态势有所感知后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看新一季度数据。

京山轻机（湖北省，荆门市）——2023前三季度实现收入31.08亿元，同比+59.40%；归母净利润2.98亿元，同比+48.40%。

Q3业绩符合预期。截至23Q3合同负债为34.79亿元，环比+41.88%，同比增长88.84%。

图：单季度利润及同环比增速
来源：并购优塾

帝尔激光（湖北省，武汉市）——2023前三季度实现收入10.53亿元，同比+9.40%；归母净利润3.40亿元，同比+0.93%。

Q3利润较好，因为收入上行导致费用率下滑。Q3单季度毛利率49.59%，同比+2.37pct，环比+0.15pct，净利率34.58%，同比+3.52pct，环比+9.83pct。

截至23Q3合同负债16.58亿元，环比+19.91%，同比+214.57%。此外，根据10月30日的投资者关系记录表，2023年三季度，应用于TOPCon电池工艺的激光LIF技术，一经推出就获得客户的量产订单；在BC电池工艺上，今年应用于BC电池的激光技术已经取得10GW+订单；HJT电池方面的LIA激光修复技术今年获得欧洲客户2GW订单。

图：单季度利润及同环比增速
来源：并购优塾

捷佳伟创（广东省，深圳市）——2023前三季度实现收入42.56亿元，同比+50.48%；归母净利润12.23亿元，同比+48.96%。

Q3利润较好同样因为收入规模上涨的同时费用率较低。

截至23Q3合同负债164.04亿元，同比+255.34%，环比+38.63%。此外，根据可转债问询函截止23年9月30日，公司在手订单426.61亿元，同比+179.47%。

具体产品来看，HJT路线板式PECVD的射频(RF)微晶P高速率高晶化率沉积工艺取得突破，基于双面微晶的12BB异质结电池平均效率达到25.1%，电池良品率稳定在98%以上；钙钛矿方面，三季度五合一团簇式钙钛矿叠层真空镀膜装备顺利出货，该设备将RPD、多源蒸镀、RF溅射、脉冲直流溅射和直流溅射等多种技术相结合，实现了真空环境中的薄膜连续沉积。