钙钛矿太阳能电池行业研究
Part.1
市场规模及发展趋势
（一）光伏整体装机容量
据国家能源局统计，截至2021年12月底，全球太阳能发电累计装机容量达约863GW，同比2020年增长近18.4%；中国光伏发电装机容量约310GW，同比增长20.9%，全球占比近35.9%；并网装机容量达306GW，并网占比高达98.7%。2021年，全球新增装机容量176GW，中国新增装机54.93GW（同比增长14%），其中并网装机约53GW，连续9年稳居世界首位。中国分布式光伏并网装机容量累计达到107GW，约占全部光伏发电的三分之一；2021年新增分布式光伏并网装机容量约29GW，占比55%，历史上首次突破50%。
受政府支持政策导向，同时随着太阳能技术发展及应用、太阳能电池价格和安装成本下降等驱动因素，未来五年全球太阳能发电市场将继续增长。根据隆众咨询预测，2022-2026年全球太阳能发电装机容量预计年均增速13.2%，至2026年累计装机容量将达到约1645GW。国际可再生能源署（IRENA）根据政府间气候变化专门委员会编制的全球可再生能源路线图（REmapCase），预测到2050年，太阳能光伏发电将成为第一大电力来源，全球装机容量达到8519GW（占比约43%），风力发电将成为第二大电力来源（占比约30%）。
图1 全球可再生能源路线及光伏装机容量预测
中国光伏行业协会预测，2022-2025年，全球光伏年均新增装机将达到232-286GW，预计2022年新增装机195-240GW；我国光伏年均新增装机将达到83-99GW，预计2022年新增装机75-90GW。能源局预测我国“十四五”期间光伏新增装机规模将达到355～440GW。当前全球光伏组件制造产能接近525GW/年，中国组件产能约350GW/年，组件处于供过于求状态，头部组件供应商如隆基绿能、晶澳科技、晶科能源、天合光能、通威股份等2021年产能利用率约60%~80%，仍有较大提升空间。2021年中国多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到50.5万吨、227GW、198GW、182GW（出口占比54%），2021年中国光伏组件产量为182GW，同比2020年增涨46.07%。
（二）钙钛矿发展趋势
1、全球政策导向
钙钛矿作为全球公认的最具前景的光伏电池材料，获得前所未有的关注，各国政府把钙钛矿太阳能电池纳入重点支持计划。欧盟把钙钛矿太阳能电池作为“弯道超车”的技术予以重点支持。美国出资2400万美元支持ECA等公司的钙钛矿太阳电池技术开发；NERL推动成立了美国先进钙钛矿制造（US-MAP）联合体，加速钙钛矿技术商业化。中国科技部2016-2020年连续五年把钙钛矿太阳能电池产业化列入重点研发项目予以支持；2016-2017年为基础科学理论研究，2018年为叠层技术，2019年为大面积单结技术研发。
2021年1月，杭州纤纳光电获得由三峡资本领投的3.6亿元C轮融资，用于钙钛矿光伏百兆瓦级产线扩建、叠层产品升级、应用产品研发和生产等项目。央企的入局显示了国家推动行业进一步发展的强有力信心。2021年12月南方科技大学的“新一代钙钛矿太阳能电池关键材料及宏量制备技术”项目被列为科技部重点专项立项项目。
2022年4月2日，国家能源局、科学技术部发布关于印发《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知。从聚焦大规模高比例可再生能源开发利用方面提出了风电太阳能发电技术攻关的具体目标。其中便包括高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术：研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池；开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。
2、市场规模发展趋势
零能耗建筑（Net-zero energy building）可以使房屋的耗能与产能达到平衡，实现绿色建筑，得到了世界各国政府的支持。BIPV凭借提升建筑的能源效率、提高资源和材料的利用率以及提升室内环境品质的优势，成为实现零能耗建筑目标的首选技术。业内预测，中国到2025年BIPV的市场规模约583亿元，5年复合增长率达到40.39%；“十四五”期间国内新增BIPV规模可能达到30~50GW，对应市场规模在1500~2500亿元。钙钛矿光伏电池极有可能会成为未来BIPV的主流产品，其市场空间发展潜力巨大。
据麻省理工和韩国化学技术研究所在Nature上发表的文献数据显示，2020年全球钙钛矿太阳能电池市场规模达到了30亿元，预计2025年市场规模将达到128亿元，年复合增长率为23.3%。据简乐尚博调研显示，受新冠肺炎疫情等影响，2021年全球钙钛矿太阳能电池市场规模大约为32亿元，预计2028年将达到356亿元，2022-2028期间年复合增长率（CAGR）为40.6%。
据研究公司Rethink Energy发布的最新报告预测，2025年钙钛矿电池在光伏装机市场的占有率受传统组件供应限制，将缓增至7%；长远来看，钙钛矿有望将光伏成本降低80%，加上其高效率，预测2030年钙钛矿电池全球市场占比将超过29%。可见，2025年有望成为钙钛矿大规模市场化的元年，2030年钙钛矿电池或将开始成为主流光伏技术路径。届时，钙钛矿电池有望成为光伏建筑一体化系统（窗户、建筑物侧面）、柔性场景（如柔性手机、柔性显示器、可穿戴衣服/背包、帐篷/移动电源等便携式设备）等差异化应用场景的主流产品；地面光伏电站或将使用钙钛矿叠加晶硅的模式，晶硅组件或成为集中地面电站的辅助角色。
Part.2
生产竞争格局
近两年，钙钛矿太阳能电池的研究突破日新月异，产业化进程也在加快，全球行业龙头企业纷纷加码钙钛矿电池的研究和产线建设规划，原本预期2030年才可能大规模产业化的进程被大大提前，行业专家称2025年前后钙钛矿光伏有可能实现GW级产线量产。目前，全球钙钛矿电池行业仍处在商业化起步阶段，量产规模大多为百兆瓦级中试线。纤纳光电和波兰Saule（索乐科技）是全球最早实现商业化量产的生产企业，牛津光伏和协鑫纳米紧随其后。湖北万度、极电光能、黑晶科技、黎元新能源、东芝、松下等也相继开启了钙钛矿电池的大规模量产化之路的尝试。国家电投、华能集团、宁德时代、隆基股份、天合光能、晶科能源、通威股份、赛维集团、中来光电、爱旭科技、晟成光伏、杭州众能光电等企业均已展开布局。
表1 全球钙钛矿电池生产企业和研究机构
目前，纤纳光电生产的钙钛矿电池稳定性取得了突破性改善，其20cm²的钙钛矿小尺寸组件在湿热实验测试中，老化时间由1000小时提升至3000小时（高于IEC湿热测试Dampheattest 3倍时长），组件转化效率无衰减；紫外预处理实验使用了100kWh的剂量（等同于IEC检测标准的6.5倍以上），组件效率衰减小于2%。结果表明纤纳光电的钙钛矿电池符合市场准入条件，获得由泰尔实验室和德国VDE技术协会联合颁发的钙钛矿组件稳定性（25~30年寿命）认证证书，但业内专家保守估计钙钛矿电池目前实际使用寿命可能仅约10年。
钙钛矿电池凭借高效率和低成本的优势在商业化应用方面被寄予厚望，但稳定性是目前最紧要的挑战，即使用寿命能否达到晶硅类电池组件的25年。随着钙钛矿太阳能电池技术进步和量产进度的加快，稳定性问题有望持续改善。钙钛矿电池大规模商业化量产和应用有望在“十四五”收官之前启动。
#THE END
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