经历两个月股价调整和盘整后，中金公司认为A股钙钛矿板块有望于2Q23重新迎来全年重要布局窗口。
中金公司研报指出，受光伏板块β向上、钙钛矿行业大会以及头部企业稳定性认证进展催化，今年初至2月中旬，钙钛矿电池指数跑赢光伏指数。2月下旬至4月上旬，板块消息面承压，指数回落至今年初以前水平。
站在当前时点向前展望，中金公司认为，随着1Q23末头部初创公司中试线提效取得喜人进展，2Q23起产业链有望进入GW级产线进展活跃期，有望对二级市场钙钛矿板块热度回升形成催化，建议关注头部企业GW线招标进展带来的产业链投资机会。
以下为其最新观点：
钙钛矿路演反馈及投资观点更新
2Q23有望成为全年钙钛矿板块重要布局窗口
我们重申看好2023年光伏钙钛矿板块二级市场投资机会。我们于2022年10月24日发布首篇钙钛矿行业深度报告《光伏前沿研究一：钙钛矿如何从0到1？》，并于2023年1月6日发布首篇钙钛矿双月报《光伏前沿研究四：钙钛矿双月报01 如何把握2023年钙钛矿太阳能电池投资机会？》，持续追踪光伏钙钛矿从0到1技术进展。我们认为，2023年是光伏钙钛矿行业实现团队从1到10、GW级产线从0到1、资本市场关注度提高的重要节点年份。随着1Q23末头部初创公司中试线提效取得喜人进展，2Q23起产业链有望进入GW级产线进展活跃期，对二级市场板块热度形成催化。
我们梳理1Q23到2Q23，钙钛矿板块值得关注的重点事件包括：
► 协鑫光电：近期1m*2m组件最高效率达到16%，GW线已然启动部分长周期设备采购。根据协鑫科技2022年年报业绩交流会沟通[1]，子公司协鑫光电100MW钙钛矿1m*2m组件于3月末实现16%效率，并继续计划于今年实现18%效率目标，后续将启动16%效率组件送IEC稳定性认证工作。对于GW级产线，公司正在积极考虑选址问题，对于交期较长的设备的采购交流也在推进，部分进口设备的交期可能要达到1年左右。
► 极电光能：三个月内实现0.6m*1.2m中试线最高效率从无到14%的突破，GW线长周期设备采购有望于年中启动。根据公司交流，极电光能150MW钙钛矿0.6m*1.2m组件产线于2022年12月投产出片，于今年3月实现14%的冠军片效率，并完成首批出货，后续亦将推动组件送IEC稳定性认证工作。对于GW级产线，根据公开采访[2]，公司已于2月份开始推进无锡GW级产线建设，目前土地招拍挂已完成，厂房在设计中，目标是2H24投产；结合长周期设备交期，我们预计设备招标有望于2023年中左右启动。
► 纤纳光电：2023年1月获得行业首个全面积组件稳定性认证。2023年1月6日，纤纳光电消息[3]，经德国电气工程师协会（VDE）权威认证，纤纳α组件（0.635m x 1.245m，11.4%转换效率）已顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全体系认证，为全球首个，我们认为标志着钙钛矿行业在大面积商用组件稳定性认证上取得了重要突破，具备积极意义。
► 此外，宁德时代（根据供应商公开交流，正处于产线调试阶段）、仁烁光能（常熟150MW产线已于3月中旬全面开工，公司预计8月底主体竣工，三季度设备安装完毕）等企业百兆瓦量产中试线的进展亦值得重点关注。
图表1：钙钛矿头部公司产线进展（截至2023年3月）*标星为2Q23钙钛矿板块投资重点关注方向
资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究部
注：中金公司不完全统计，若有出入请以公司口径为准
2023年钙钛矿板块投资思路：持续寻找增量领域
从投资方向来看，我们建议重点关注钙钛矿相比晶硅带来的增量市场和流程变化：吸光材料由晶硅变为钙钛矿，会省去晶硅产业链上游硅料、硅片、以及中游电池到组件的串焊环节，投资机会集中于保留下来的电池制备、组件封装两大环节。这两大环节当前相关生产制造公司以非上市公司为主，而相关生产设备和制造辅材则有上市公司活跃其中。
此次钙钛矿双月报02，结合投资人近期交流询问，我们更新提示几个近期询问度持续提升的增量方向：一方面，设备端口市场关注蒸镀设备应用空间，以及钝化层/修饰层相关设备需求；另一方面，辅材端口市场关注核心功能层材料的具体构成和投资机会。
设备：钝化层、C60蒸镀或为两大增量领域
一方面，百兆瓦量产中试线功能层设备选型路线多样化程度超预期，关注蒸镀设备。根据我们此前梳理，PVD空穴传输层+狭缝涂布钙钛矿层+RPD电子传输层+PVD背电极层是较为典型的钙钛矿量产设备思路。在此基础之上，结合近期产业链调研，随企业样本增多，我们注意到几个潜在变化：1）C60蒸镀在电子传输层上的应用或被更多企业导入（与目前常用的金属氧化物相比，C60稳定性、导电性更优，成本具备下降空间），带来增量蒸镀设备需求。2）传输层除使用真空镀膜设备，应用全涂布解决方案的企业亦不在少数。
另一方面，GW级时代关注提升钙钛矿稳定性所需的增量功能层（钝化层、保护层）可能带来的设备需求，关注ALD设备。界面修饰/界面钝化可以有效减少界面处缺陷复合带来的效率损失，提高转换效率，增强结构稳定性。当前，企业多数将钝化剂掺在钙钛矿前驱体溶剂中，在钙钛矿层中添加钝化功能。未来在GW级产线上为提升钝化效果，钝化层或独立为两个功能层，引入两台增量设备需求。根据不同的钝化层材料方案，初步来看大面积选用涂布机制备钝化层；若用盐类材料做修饰层则可能选用蒸镀设备；若用金属氧化物则可能选用RPD或者ALD设备。
辅材：市场关注核心功能层材料价值量拆分和投资机遇
钙钛矿材料体系对于判断整体成本，以及潜在投资机会均具备参考意义。下一个章节“钙钛矿行业本期解惑”中，我们将对材料体系成本拆分进行详细展开。总结而言，钙钛矿组件材料成本（功能层、封装层）合计0.696元/瓦，其中：
► 功能层合计0.063元/瓦，占材料成本的9%。其中包括空穴传输层价值量0.002元/瓦（以NiOx为例），钙钛矿层价值量0.036元/瓦（以溶质FAPbI3，溶剂DMF+DMSO为例），电子传输层价值量0.017元/瓦（以SnO2+少量C60为例），背电极层0.008元/瓦（以ITO/Cu/ITO复合电极为例）。
► 封装层合计0.634元/瓦，占材料成本的91%。其中包括TCO透明导电玻璃（FTO玻璃，即浮法玻璃+FTO透明导电膜层）价值量0.394元/W，占材料成本的57%；背板浮法玻璃价值量0.120元/W，占材料成本的17%；POE胶膜价值量0.094元/W，占材料成本的13%；密封胶（丁基胶）价值量0.026元/W，占材料成本的4%。
图表2：钙钛矿产业链图谱（更新至2023年3月）
资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究部
钙钛矿行业本期解惑：钙钛矿组件材料体系价值量和供给格局如何？
本期我们聚焦钙钛矿组件材料的选择和价值量测算。
作为薄膜太阳能电池，钙钛矿电池由多种功能、厚度不同的薄膜层叠而成，膜层的选材、厚度等都直接影响着电池的性能。以当前量产规划中最常见的平面反式结构为例，钙钛矿电池按照制造顺序依次是TCO透明导电玻璃层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和背电极层。而在将电池封装成组件的过程中，则需要在电池的背电极之上叠放背板玻璃，并用POE胶膜和丁基胶进行层压封装，最终构成钙钛矿组件的完整结构，如下图所示。
图表3：钙钛矿电池（平面反式）和组件结构
资料来源：福斯特公告，中金公司研究部
钙钛矿组件材料价值量集中在封装材料。通过梳理各家有量产计划钙钛矿企业的专利等信息并结合调研情况，我们归纳出量产钙钛矿组件各结构组成材料的常见选择，以此测算各膜层的材料价值量（TCO导电层一般与玻璃基底同时制造，故合并计算）。如下表所示，以典型平面反式结构钙钛矿为例，假设选择商业化量产中较为常规的材料组合，量产后实现16%的组件转换效率和100%的生产良率，单瓦组件的材料价值量约为0.696元/瓦。其中，占比较大的是封装材料，即TCO导电玻璃（0.39元/W，占比57%）、背板玻璃（0.12元/W，占比17%）、POE胶膜（0.094元/W，占比13%）和丁基胶（0.026元/W，占比4%），而钙钛矿电池各膜层材料的价值量则较小，合计仅0.063元/W，占比9%。
图表4：钙钛矿组件选材及价值量测算（以典型平面反式结构为例）
资料来源：国家知识产权局，公司官网，solarzoom，中金公司研究部
下面，我们将对其中重点结构组成的材料选择逐一进行梳理。
► TCO透明导电层。TCO玻璃全称透明导电氧化物镀膜玻璃，是在超白玻璃上施镀一层TCO透明导电层制成，同时具有较好的光透过率和导电性能，根据其镀膜层材料的不同可以分为ITO、FTO、AZO三种。
在钙钛矿电池的TCO玻璃顶电极上，FTO是商业化应用的主流选择。ITO的镀膜层成分是掺杂SnO2的氧化铟锡，已经被广泛应用于LCD、OLED等显示及触控器件的透明导电电极，也因导电率、透过率好等特点被用作早期的钙钛矿电池顶电极材料，但其激光刻蚀能力和光散射能力较差。FTO是掺杂氟的SnO2，尽管导电率、透过率不及ITO，但是在成本、工艺性能和综合光学性能等方面的优势使其成为最适合的商业化顶电极TCO玻璃。AZO是铝掺杂的ZnO透明导电玻璃，具有成本低、光学性能好等优点，目前受限于材料的工艺性能难以推广，主要是AZO激光刻划性能不佳、不耐高温且容易受潮和氧化，如果未来这些问题得到解决将有潜力代替FTO。
图表5：钙钛矿量产企业平面反式结构专利的TCO透明导电层选择
注：“-”为专利中未披露材料层厚度；专利中材料选择可能与实际量产不同
资料来源：国家知识产权局，中金公司研究部
在线CVD是FTO的主要生产方法，存在一定技术门槛。FTO玻璃的生产分为离线镀膜和在线镀膜两种：离线镀膜采用CVD化学气相沉积或PVD磁控溅射，需要对超白玻璃进行预处理、清洗、加热等工序，高温过程容易导致形变，且成本较高；在线镀膜使用CVD化学气相沉积，直接在浮法玻璃生产线末端镀膜，由于性能与成本优势，使其成为目前主流的TCO玻璃生产工艺路线。使用在线法生产FTO玻璃需要根据原有的浮法玻璃生产线设计、定制镀膜设备，对浮法生产线工艺进行调整，并不断调试合适的镀膜工艺参数，比离线法的技术门槛更高，新进入的企业需要一定时间的积累。
短期内，国内钙钛矿FTO玻璃的供应将是艾杰旭（耀皮）和金晶科技两强并立的格局。受限于市场规模和较高的技术门槛，国内只有少数几家企业拥有FTO生产能力。旭硝子是全球第二大玻璃制品公司，供货中建材等的碲化镉薄膜电池，其在中国境内生产FTO玻璃的大连艾杰旭已于2022年被耀皮玻璃收购，产能达1000万平米/年，是国内主要的FTO生产商。金晶科技目前已成功通过国内多家头部钙钛矿初创企业生产线认证，其FTO生产线增加了消除色差的工序因此尤其适合BIPV等应用场景，公司目前拥有2条合计产能2400万平米/年的FTO玻璃生产线，我们预计公司明年仍将有产线进行冷修技改，加码储备TCO产能。其余有FTO生产能力的中国玻璃、旗滨集团等，或是当前时点产能尚处爬坡、或是当前战略重心未放在TCO领域，短期内较难取得市场份额。在ITO、AZO玻璃领域，亚玛顿、南玻、信义等企业都已有布局，后续若这两种TCO玻璃在量产钙钛矿电池的应用出现突破，则这些厂商都将存在一定的入场机会。
价值量方面，当前TCO导电玻璃销售价格在60元/平米以上，假设16%的钙钛矿组件转换效率，对应160瓦/平米功率密度，换算TCO导电玻璃单瓦价值量约0.39元/瓦。
图表6：国内企业TCO玻璃产能及布局情况
资料来源：公司官网，公司公告，中金公司研究部
► 空穴传输层（HTL）。空穴传输层在钙钛矿电池中起传输空穴到接触电极及阻挡电子反向传输、降低复合的作用。在平面正式结构中空穴传输层位于钙钛矿层之上，为避免加工过程中损伤钙钛矿而选材范围受限，往往需要使用有机小分子Spiro-OMeTAD，性能优但热稳定性不足且成本过高，这也限制了平面正式结构的量产应用。平面反式结构中常见的空穴传输材料包括聚合物PEDOT:PSS和无机金属氧化物NiOx，其中NiOx由于低廉的成本、相对适宜的能带结构和良好的稳定性成为钙钛矿量产企业的一种普遍选择，层厚一般为20-30nm。
价值量方面，我们以PVD法制作空穴传输层的典型技术路线进行测算。通过专利资料查得NiOx单价约2元/g，基于20nm的空穴传输层厚度、16%的钙钛矿组件转换效率、以及80%的PVD设备原材料利用率，我们计算得出NiOx的材料用量为0.001g/w，结合单耗与单价，对应空穴传输层材料的单瓦价值量约0.002元/瓦。
图表7：钙钛矿量产企业平面反式结构专利的空穴传输层选择
资料来源：国家知识产权局，中金公司研究部
► 钙钛矿层。钙钛矿层是钙钛矿电池的核心，可吸收一定波长范围内的太阳光，促进光生载流子的解离与输运。钙钛矿层材料为钙钛矿型（ABX3）有机金属卤化物，其中A为有机阳离子或半径较大的金属阳离子，B为金属阳离子，X为卤族阴离子，其光电性能和稳定性的调控都可以通过改变材料组分实现，A组分若使用FAxMA1-x则x可在0-1间任选，B组分由Pb替换为Sn可减小带隙，X组分的离子半径越小带隙越宽。这种可调性为钙钛矿材料的研发提供了巨大的空间，各家企业也纷纷通过微调组分实现目标性能，具体配比属于技术机密，我们在测算时选择了较为普遍的FAPbI3基础体系（实验室常用MA但存在稳定性问题），厚度则在400-600nm之间。对于前驱体溶液中经常添加的添加剂（用于调控结晶、提高器件稳定性等）和钝化剂（用于钝化表面缺陷、提高器件效率等），由于选择过于丰富且用量较小，因此暂不在此测算。
图表8：钙钛矿量产企业平面反式结构专利的钙钛矿层选择
注：“-”为专利中未披露材料层厚度；专利中材料选择可能与实际量产不同
资料来源：国家知识产权局，中金公司研究部
由于量产钙钛矿层多使用溶液涂布法制备，所以可通过溶剂工程对钙钛矿前驱体溶液的溶剂组分合理选择和控制，以达到有效调控钙钛矿表面形貌的效果。目前比较常见的溶剂选择为二元溶剂，例如以DMF作为主要的溶剂，并以一定比例掺杂DMSO（如4：1）。相较于单组分DMF，加入的DMSO极性更强、沸点更高，因此能与碘化铅形成更强作用的路易斯酸碱加合物，从而在退火过程中挥发转变为更高质量的钙钛矿晶体，提升电池性能。
图表9：DMSO和DMF混合溶剂工程过程示意图
资料来源：《A Review on Morphology Engineering for Highly Efficient and Stable Hybrid Perovskite Solar Cells》[4]，中金公司研究部
价值量方面，我们以狭缝涂布法制作钙钛层的典型技术路线进行测算。我们通过调研获得钙钛矿前驱体溶剂中FAPbI3单价约0.73元/g，基于500nm的钙钛矿层中位数厚度、16%的钙钛矿组件转换效率、以及95%的狭缝涂布设备原材料利用率，我们计算得出FAPbI3的单位用量为0.0135g/瓦、单瓦价值量约0.01元/瓦；结合DMF/DMSO溶剂的单位用量微1.497g/瓦、0.434g/瓦，单瓦价值量合计约0.026元/瓦，得到钙钛矿层材料价值量合计0.036元/瓦。
► 电子传输层（ETL）。电子传输层的作用是抽取传输电子和阻挡空穴的作用，需要具备合适的费米能级、优异的电导率和电子迁移率等。常见的电子传输层材料包括金属氧化物（如SnO2、ZnO和TiO2）和富勒烯及其衍生物（如C60和PCBM），富勒烯的稳定性、导电性均优于金属氧化物，但成本过于高昂（C60价格达200元/g，高品质原料价格更高），所以商业化应用中不是所有企业都使用全C60的电子传输层方案。目前较为常见的选择是使用C60/SnO2复合电子传输层，其中主材料层为SnO2，而C60层的厚度较小。
价值量方面，我们以蒸镀C60+RPD金属氧化物的典型技术路线进行测算。我们通过调研获得C60单价约200元/g，通过询价获得SnO2单价约1元/g，基于20nm的电子传输层厚度、16%的钙钛矿组件转换效率、30%的蒸镀和RPD原材料利用率、以及1:9的C60:SnO2的用量配比（假设），我们计算得出电子传输层的C60/SnO2单耗分别为7e-5g/瓦、0.0026g/瓦，价值量合计0.017元/瓦。
图表10：钙钛矿量产企业平面反式结构专利的电子传输层选择
注：专利中材料选择可能与实际量产不同
资料来源：国家知识产权局，中金公司研究部
► 背电极层。背电极对钙钛矿电池的电荷收集起到至关重要的作用，Au、Ag、Al、Cu等金属都是实验室中常见的背电极材料，其中Au、Ag的导电性能好但由于成本原因不适合于量产。除此之外，在实际的长时间应用中金属背电极容易透过电子传输层扩散到钙钛矿层，造成钙钛矿材料的降解和变性，导致电池性能退化。而透明金属氧化物ITO尽管导电性较差，但却不易发生扩散，同时其透光性也为透明钙钛矿电池的实现提供了可能。量产钙钛矿电池常用150nm的全ITO背电极或40/5/40nm的ITO/Cu/ITO复合背电极。ITO电极较Cu电极或ITO/Cu/ITO复合电极厚度更厚，主要系为了弥补ITO较差的导电性，需要使用比Cu等金属背电极更大的层厚，以减小电荷流动所受阻碍，避免增加电池的串联电阻Rs，从而实现相同的输出功率表现。
图表11：钙钛矿量产企业平面反式结构专利的背电极层选择
注：“-”为专利中未披露材料层厚度；专利中材料选择可能与实际量产不同
资料来源：国家知识产权局，中金公司研究部
ITO膜的制备通常使用磁控溅射，核心材料为ITO靶材，由氧化铟和氧化锡两种金属氧化物的粉末进行混合后加工成ITO复合粉体后压制、高温烧结而成。目前，我国约有一半的ITO靶材来源于进口，特别是在高端ITO靶材如TFT-LCD、触控屏用 ITO靶材领域的主要市场份额被IX日矿和三井等日韩企业占据，国内企业还在从低端产品迈向高端的进程中，其中参与较多的上市公司包括隆华科技、阿石创、康达新材等。
价值量方面，我们以PVD/蒸镀/PVD制备ITO/Cu/ITO复合电极的典型技术路线进行测算。我们通过映日科技招股说明书和询价分别获得ITO、Cu的单位价格1.69元/g、0.1元/g，基于40/5/40nm的复合电极厚度、16%的钙钛矿组件转换效率、以及80%/30%/80%的PVD/蒸镀/PVD原材料利用率，我们计算得出复合电极的材料单耗为ITO/Cu分别0.0044g/瓦、0.0009g/瓦，单瓦价值量约0.0076元/瓦。
图表12：上市公司ITO靶材产能及布局情况
资料来源：公司官网，公司公告，中金公司研究部
► 丁基胶。在将钙钛矿电池制成组件的过程中，需要使用POE胶膜将电池片与浮法背板玻璃粘结固定，而胶膜的防水防潮性能又无法满足薄膜电池的密封需求，所以利用丁基胶的高阻水性和高粘结性作为封边材料以提升封装阻水性能、维持组件输出功率。丁基胶是以丁基橡胶（IIR）为主体材料的胶黏剂，原材料丁基橡胶是异丁xi（97%~99%）和少量异戊二烯（1%~3%）组成的合成橡胶，分子极性大、不饱和键含量低、分子链活性低，因此具有良好的化学稳定性和热稳定性。目前丁基胶的主要原材料丁基橡胶和聚异丁xi均以进口为主，丁基胶制造端的主要市场同样由德国科美林和美国柯耐士等国外企业占据，国内企业方面则有康达新材、上海科健等已完成产品研发，目前处于下游实验室测试阶段，老化性能还需进一步优化以与进口产品媲美。
价值量方面，我们通过调研了解到一块0.6m*1.2m钙钛矿组件丁基胶用量约25g，结合16%的钙钛矿组件转换效率、以及120元/kg的进口丁基胶价格，得到丁基胶单耗约0.217g/瓦，单位价值量为0.026元/瓦。
► 封装胶膜、背板玻璃。当前来看，钙钛矿对于POE胶膜和浮法背板玻璃的要求与其他应用领域差异较小。价值量方面，我们采用目前晶硅光伏POE胶膜15元/平米、建材浮法玻璃19.25元/平米的价格假设，结合16%的钙钛矿组件转换效率，得到封装胶膜、背板玻璃的单位价值量分别为0.094元/瓦、0.12元/瓦。
除了以上这些主要的结构组成以外，钙钛矿电池中还可以加入其他材料层。如在空穴传输层和钙钛矿层之间施镀2nm的Cu-BTA钝化层以饱和钙钛矿材料表面及晶界处存在的大量未配位悬挂键缺陷，以及在电子传输层和背电极层之间施镀2-10nm的BCP修饰层以增强电极对可见光的反射、增大短路电流的作用。由于这些特殊膜层的选择过于多样，具体细节也属于商业机密，因此难以找到代表性的材料，且层厚、用量都较小，暂不在此测算。
钙钛矿行业动态一览（2023.01-2023.03）
本章节我们对2023.01-2023.03月期间的行业重大事件进行梳理。
图表13：钙钛矿行业投融资活动一览（2023.01-2023.03）
资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究部
图表14：钙钛矿行业产能落地动态一览（2023.01-2023.03）
资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究部
图表15：钙钛矿行业重要新闻及进展一览（2023.01-2023.03）
资料来源：公司官网，公司公告，中金公司研究部
风险提示
钙钛矿技术进步不及预期：
钙钛矿技术量产仍处于初期阶段，一方面，还需要在大面积制备、转换效率、稳定性中寻找平衡，相关材料体系、制备工艺、生产设备仍需试错迭代，若相关技术进步不及预期则会延后钙钛矿技术大规模量产时间点；另一方面，钙钛矿技术的远期发展空间在于叠层电池，晶硅/钙钛矿叠层、钙钛矿/钙钛矿叠层电池的效率攻关、以及制备工艺研发亦处于早期，若叠层电池进展不及预期则会影响钙钛矿技术的远期市场空间。
融资环境不及预期：
钙钛矿电池组件量产由众多仍处于一级市场的制造企业、设备企业共同推动，当前企业无法较难内生产生现金流，更多依赖一级资本进行设备采购和产线建设，若企业融资进度不及预期，或将影响相关企业的产线建设进度，进而影响钙钛矿技术进程。
