国泰君安证券：钙钛矿辅材前景可观注重TCO玻璃和POE胶膜的发展机缘

　　在钙钛矿电池财产慢慢营业化落地的颠末中，稳固性、光电转换效果和降本所需的大面积物色是能否收场经济性、同晶硅电池同台竞技所一定琢磨的三大身分。由于钙钛矿质地较晶硅更不安靖，对于原料本体的真切理会和快速迭代，成为钙钛矿产业能否确实起量的吃紧条件。严谨封装不妨昭彰升高钙钛矿电池安闲性，也许参考OLED封装对钙钛矿器件加以袒护。另一方面，对质料和界面的调控是处理钙钛矿太平性的根底。

　　钙钛矿辅材前景可观，重视TCO玻璃和POE胶膜的发展机缘。钙钛矿电池家当链尚未成形，多层罗网的原料采用百般。钙钛矿组件BOM本钱中，玻璃和辅材占比高达60%，且决心性最强。随着钙钛矿组件效果及寿命提升、规模化降本提速，以TCO玻璃及POE胶膜为首的材料龙头有望进程领域化护城河迟缓达成盈余增厚。TCO玻璃资产核心壁垒在产能指标掌握、工艺良品率，且高度依附界限化上量，POE行业壁垒则在原质地、催化剂及工艺局部的国外技能垄断。

　　核心效力层质量小而美，关成及纯化是核心。钙钛矿电池大旨服从层所用质量尚未兼并，包罗电子/空穴传输层质料、钙钛矿质地及所用增补剂、溶剂、钝化层质量等。相较而言，方今钙钛矿传输层原料本钱占比最高，犹如OLED面板行业传输层所需质地，合成及纯化是中央，OLED面板材料厂商完整研发及制备融会，钙钛矿行业振兴有望打造二次发展曲线。

　　钙钛矿资产链初具雏形，快速迭代助力资产起色。今朝，制作出大面积、高成就、长不变、高良品率的钙钛矿电池组件仍然是行业首要商量。钙钛矿电池头部企业处于百兆瓦级中试阶段，协鑫光电、纤纳光电和极电光能走在财产化前线，古代晶硅电池龙头企业纷纭结构叠层电池，锂电龙头宁德时期入局钙钛矿家当。当前头部企业产线仍处于调试讨论阶段，提效稳固是破局合键。

　　告急指导：钙钛矿电池办法进步不及预期、财产煽惑不及预期、平凡行使必要不及预期。

　　钙钛矿产业进步配置在对质量深切理会上，以管理安宁性、效力、大面积三大宗旨。在钙钛矿真实告竣资产落地时，太平性、功能和降本要求的大面积成为一定推敲的名望，而三者相辅相成，又彼此掣肘。这必要对钙钛矿电池的本征个性有较为深切的理会。钙钛矿太阳电池的效率亏本以及坚固性问题和电池内载流子的非辐射复闭有很大联系，就钙钛矿电池的多层陷坑而言，非辐射复合紧张包含体复关和界面复闭，这厉重是由深能级弱点、不关理的能级排列等身分引起的。钙钛矿薄膜作为多晶薄膜，本身又齐备软离子晶体的特点，假使对杂质短处等有较好容忍度，但在制备经由中的速快结晶不可抵制在薄膜内中和界面产生多量短处，成为非辐射复合的吃紧来源。在仿佛工艺前提下，对大面积的研究下，一定会酿成某些缺陷，拉低蜕变成果和平静性。而对于缺点的增加，又大概同时提升巩固性和光电改良效率。于是，对待质地本体的深刻贯通、钙钛矿体系的速快迭代，成为钙钛矿财富真正告终商业化落地必不行少的要紧条件。

　　钙钛矿较晶硅电池更不牢固。钙钛矿电池能否确实家当化取决于其褂讪性，紧要包括质料本征稳固性和组件稳定性。钙钛矿层算作离子晶体，同晶硅电池的分子晶体差别，粒子间离子键强较弱，且对离子大小有着端庄的前提，出格小的晶格膨胀或畸变城市使质地对称性和陷阱褂讪性大幅低浸。是以钙钛矿对热、水、氧气、光照较为敏感，例如，CH3NH3PbI3在100℃下加热20min后，会贯通成PbI2、CH3CH2和HI，CH3CH2和HI挥发后结余PbI2固体。而太阳能电池本质利用时条目85℃的热安谧性，钙钛矿质料热安静性是对其产业化起色的关键离间。其它，电荷传输层（电子/空穴传输层）也对光照、水汽等较为敏感。

　　图4：（a）钙钛矿质量在水汽气氛下的体认循环图；（b）钙钛矿原料在区别湿度下的XRD图；（c）FAPbI3在水汽下认识各阶段

　　封装路途参考OLED，细密封装是管理钙钛矿器件巩固先决前提。由于钙钛矿材料对湿度、光照等要求的敏感性，钙钛矿器件对封装的条件比晶硅器件更为矜重。比方，晶硅电池对水汽和氧透过率条目仅在10-1g/（m2·d）和10-1cm3/（m2·d），而钙钛矿则需要热忱10-6g/（m2·d）和10-5cm3/（m2·d），亲热柔性OLED阐扬的封装条款。是以，不妨参考OLED行业封装对钙钛矿行业封装举行厘正。当前OLED行业急急有三种封装形式：1）Frit刚性封装：即以玻璃胶看成封装质地，历程激光焊接的手段倏得封接基板和玻璃盖板，预防空气渗透，譬喻三星手机首要采纳该措施，但该方法难以用于钙钛矿界限；2）Getter &； Dispenser封装，在盖着的玻璃下端有一层吸水层，四周为密封胶，将密封胶固化以完了封装。尽量水透过密封胶，也能被封装组织内的getter接收，该手法被部分钙钛矿企业利用；3）TFE（Thin Film Encapsulation）封装，该机谋被认为是实际措施发扬的首要倾向，分外是利用于柔性、对水汽十分敏感的AMOLED中。TFE为有机无机交织多层阻水圈套，比如原委PVD、CVD、ALD等技能沉积阻水无机层、始末印刷或蒸镀制备有机缓冲层等，再用玻璃举行封装。该措施此刻依然被用在多半钙钛矿企业中，并获得较好封装成绩。

　　1.2质量及界面是治理钙钛矿平静性的枢纽，底层体味及快速迭代助力财富激动

　　对要旨成绩层材料的分解及工艺迭代助力出力及安稳性的冲突。钙钛矿质地的安闲性和成绩来自于多层质地构造自己，对其结晶经由及界面调控是办理枢纽。譬喻，平坦细巧、晶粒尺寸大的钙钛矿薄膜是竣工高效太阳电池的底子，须要经历增补剂工程、退火工程等对结晶加以调控。也也许对ABX3退换或局限引入不同大小的离子，完结对忍受因子的调养，进而获得更具巩固晶体组织的钙钛矿质料。另一方面，下降钙钛矿质量和界面坏处态揭发也是发展材料安祥性的宗旨，钙钛矿电池界面处的瑕玷态浓度比薄膜体缺欠浓度高1-2个数量级。所以，例如始末界面钝化等体系松开瑕疵管制非辐射复关、发生安闲界面缓解钙钛矿降解，对进步器件不乱性至关紧张。无论哪种门径，都须要对质地圈套及光电变革传输机理举行深刻的明白，涉及到配方的调控、工艺的调控，须要过程在实习室及产线的快速迭代加以治理。

　　钙钛矿财产链亟待成形，钙钛矿辅材有望快速增长。钙钛矿电池资产链仍处于发芽阶段，质地可遵从钙钛矿电池根本坎阱拆分成六大类，包括TCO玻璃、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、金属电极与封装质料。当前TCO玻璃主流原料抉择FTO玻璃，空穴传输层以NiOx为主，钙钛矿原料则多抉择FAPbI3，电子传输层首要为富勒烯及衍生物或金属氧化物（反式/正式差别），金属电极普通用金、银、铂，也或许直接进程溅射格式镀一层ITO导电，封装质地则多抉择POE、丁基胶等。晶硅光伏组件BOM成本拆分中，晶硅电池片本钱占领64%的高位，而钙钛矿电池组件BOM成本中，玻璃和辅材则攻下60%以上份额。大家们臆想，随着钙钛矿组件成绩及寿命的普及、范围化降本提速，玻璃和辅材在总资本中占比进一步抬高，领域化放量或许将大幅增厚其盈利水准。

　　导电玻璃层工艺相沿薄膜电池行业，现在头部企业以CVD镀膜为主。导电玻璃层质料紧张选用ITO或FTO，ITO玻璃凡是用磁控溅射的格式镀覆，电导率高，庸俗用于半导雅观板行业；FTO玻璃一般用APCVD，不妨在线或离线临盆。导电性略差于ITO玻璃，常被用于如铜铟镓硒传统薄膜电池，被钙钛矿企业因袭下来，协鑫光电、纤纳光电、极电光能等均抉择此手段。同ITO比拟，FTO成本更低；同AZO比较，FTO虽然导电性较差，但更为巩固，适当于钙钛矿电池在户外的长期利用。在线镀膜将镀膜工序直接放在浮法产线的冷却工艺经由中完毕，可使用玻璃窑炉余温500-600度制备，能耗更低，无需二次加工，但对工艺参数的负担难度较大，良品率低；离线镀膜乖巧度更高，但需新筑建设及产线。现在两途径并存，提高产线良率得到本钱优势是得救要途，受钙钛矿粗俗必要拉动，TCO玻璃春风吹又生。

　　钙钛矿电池TCO玻璃决策性最大，规模化护城河优势鲜明。TCO玻璃是钙钛矿质地端最裁夺范围，且所用FTO玻璃仅曾在薄膜电池上得以应用，随着钙钛矿电池上量，推测四周增长最为明晰。如今，钙钛矿领域TCO玻璃厉重从玻璃厂添置FTO玻璃，以光电蜕变收效18%计，1GW钙钛矿约需要TCO玻璃600万平米，从钙钛矿企业供应侧探求，揣测2026年将带来1.5亿平米/年以上须要。FTO玻璃必要玻璃行业受产能指标苛肃职掌，晚生入者少，叠加TCO在线产能需对创立、坐蓐线、工艺定制化打算，行业进入壁垒较高，规模化优势明白。当前，金晶科技首条年产能1500万平方米TCO玻璃产线已投产，并与头部钙钛矿企业纤纳光电、协鑫光电签订供货合同。耀皮科技也已经过从日本旭硝子处收购格式完整600t/d TCO玻璃产能。

　　封装高范例策动POE需要，高壁垒亟待国产争执。由于钙钛矿质量较晶硅不安稳，对水汽、光、热等敏感度较高，对封装的条目越发肃穆。光伏中常用的EVA胶膜水汽透过率高，且易降解发生醋酸，腐蚀钙钛矿材料，POE胶膜成为钙钛矿电池的告急选择。和EVA相比，POE材料电阻率更高，水汽分隔职能更优，抗老化机能精采。POE均价比EVA高20%-50%，2021年起，受N型晶硅需求拉动，二者均价体现拉升态势。以单平米用POE 500g、钙钛矿电池光电变更成果18%臆度，测度到2026年，将带来7万吨以上POE须要。现在，POE产能仍被以陶氏化学为首的外埠巨擘把持，质地α-烯烃、催化剂、召集工艺三要害受专利庇护构修其高壁垒，国内如今仅有万华化学具有中试临蓐智力，万华化学将在2023年告竣10万吨产能，POE国产化有望加速。

　　钙钛矿电池主旨效力层质量分为有机与无机两类。今朝主流的钙钛矿罗网分为两种：太阳光从通明电极入射后先历程电子传输层的构造被称为正式构造（n-i-p），而先源委空穴传输层的组织被称为反式圈套（p-i-n）。推行室下正式组织功能更高，反式陷阱更为安宁，财富化门途拣选取决于工艺的适配性，现在钙钛矿企业以反式陷坑更为主流。二者对应的电子传输层和空穴传输层质地略有分歧。正式机合中，光途先过程的电子传输层以金属氧化物为主，SnO2由于无需高温烧结，易于制备大面积薄膜，可用于柔性电池制备，行使更广。空穴传输层则以有机小分子（Spiro-OMeTAD）及无机材料为主。反式坎阱中，光途先经由的空穴传输层质量则要紧以有机鸠闭物（PTAA、PEDOT:PSS、P3HT等）、无机质量（NiOx），以P3HT和NiOx为主流。电子传输层则重要为富勒烯（C60）及其衍生物（PCBM）。现在常用的钙钛矿质地急急为FAPbI3，其相较于MAPbI3具有较好的光热安宁性，将其溶解于DMSO和DMF的复杂溶剂中，并补充少量添补剂以放松本体及界面弱点。

　　原料泉源：吕凤《低成本制备高出力钙钛矿太阳能电池的钻探》，徐尧等《反式p-i-n构造钙钛矿太阳能电池》，陈昊《高效反式组织钙钛矿太阳能电池》，国泰君安证券探究

　　质量宗旨同OLED行业彷佛，头部企业完全先发优势。钙钛矿中央陷坑与OLED如同，均为“电子传输层-光电变化层-空穴传输层”，钙钛矿工作理由类似于OLED电转光的逆历程，所以钙钛矿中心传输层质料可从OLED直接变更，且同OLED纯度条件在 6～8N 以上比较，钙钛矿材料对于杂质的容忍度高很多，仅需来到95%，OLED厂商完好钙钛矿资产变化才具。OLED发光质地急急从化学原质地闭成中间体、粗单体，经由升华提纯得到末了质地，前端工艺较为精练，后端升华提纯工艺伎俩壁垒较高，宗旨专利紧张被美（UDC、陶氏化学）、日（出光兴产、住友化学）、韩（德山、斗山）、德（默克）企业专揽。国内厂商空穴层注入/传输原料、电子层注入/传输材料在国内墟市供应占比 12%足下，发光层材料供给占比不够 5%。国内公司大多坐蓐出售前端质量，如瑞联新材濮阳惠成等，万润股份是举世紧张OLED升华前单体和中间体质地供应商，于2022年上半年肇端供给OLED终局质量，奥来德是国内最大末了质地供给厂商，走在行业前线。现在，奥来德已发布操纵超募资金举办钙钛矿中央质量及树立的开采，万润股份已向钙钛矿电池客户送样。

　　钙钛矿电池妙技抬高不及预期。方今大面积钙钛矿电池成就最高只要15%，低于如今主流晶硅电池光电革新效果。钙钛矿产业化发扬有赖于源委本领长进而发展钙钛矿电池光电更动效力、长效安定性等，以使其完满可与晶硅电池媲美的功能。倘使钙钛矿电池手腕提高不及预期，将感染其在地面电站、散布式电站等多处使用前景。

　　钙钛矿电池财富链鞭策不及预期。当前钙钛矿电池尚未发作资产链，上游成本较高，限定材料必要定制坐褥。钙钛矿资产的降本同样依赖于财富链的完备。倘使钙钛矿电池产业链带动不及预期，或对钙钛矿经济性普及产生教化。

　　钙钛矿电池卑鄙行使必要不及预期。钙钛矿电池平凡操纵开始为BIPV，其次也许在地面电站、VIPV等多场景发展利用。BIPV项方针经济性及成熟度将要紧教育钙钛矿电池的鄙俗必要。其次，如果永久地面电站、VIPV等须要不及预期，钙钛矿产业起色也梗概受到教养。