机械一周解一惑系列：钙钛矿晶硅叠层电池的发展路径

本周关注：安徽合力、巨星科技、诺力股份、郑煤机
本周核心观点：本周国内社融数据与美国部分经济数据超预期，关注出口链与国内基建相关产业链，长期关注新技术
受益于可捕捉和转换更宽光谱范围，钙钛矿与晶硅叠层电池拥有更高的转换效率。连续可调的带隙宽度使得钙钛矿适合做叠层多结电池，与其他电池集成以后可以捕捉和转换更宽光谱范围的太阳光，获得比单纯晶硅电池或钙钛矿电池更高的光电转化效率。EcoMat研究表明钙钛矿/硅串联太阳电池的理论效率极限为46%，远高于传统晶硅电池；而根据NREL统计的最新实验室数据，钙钛矿/晶硅叠层转化效率快速提升，超过单晶硅电池。
相较TOPCON，HJT更适合与钙钛矿叠层。1）钙钛矿电池与异质结电池进行叠层，HJT电池表面本身就是TCO，HJT电池的产线无需做更改，而Topcon电池与钙钛矿电池进行叠层，Topcon正面的氮化硅和氧化铝由于是绝缘体不能导电，需要先把氧化铝和氮化硅去掉，或加入进一步掺杂和钝化工艺；2）叠层电池中HJT受光面TCO依然是TCO，Topcon表面也需要变成TCO，那么Topcon电池本身电流高的优势就会消失，理论上钙钛矿-Topcon叠层电池的效率相比HJT-钙钛矿叠层电池更低；3）钙钛矿/HJT叠层电池为串联结构，输出超高电压提高转换效率
产业中钙钛矿/晶硅叠层关注度有所升温。从叠层电池种类来看，目前钙钛矿/晶硅叠层电池的专利数更多，许多钙钛矿电池厂商持有相关专利，如黑晶光电、协鑫光电、纤纳光电、合特光电、众能光电等。全钙钛矿叠层电池的专利数并不多，目前仅有协鑫光电、纤纳光电和仁烁光能持有全钙钛矿叠层电池专利。从叠层电池专利占比来看，钙钛矿/晶硅叠层占比较大，其中，钙钛矿/HJT叠层电池的专利数较多。
钙钛矿/硅叠层电池常见的配置有二端叠层（2T）与四端叠层（4T），2T/4T技术路线当前没有明显结论。4T结构主要是指单结的钙钛矿电池和晶硅电池分别独立制作然后串联，2T结构主要是指在晶硅电池表面直接制作钙钛矿电池。1）从转换效率上看，目前钙钛矿/晶硅叠层电池2T/4T结构的转换效率没有明显差异，但优于钙钛矿/钙钛矿叠层电池、钙钛矿/碲化镉叠层电池；2）从制备成本看，2T叠层电池在硅电池上直接沉积钙钛矿电池制成，与机械堆叠的4T电池相比，只需要一个透明电极，更少的电极材料和更少的沉积步骤，2T电池的制造成本更低；3）从制备难度上看，4T电池分别制备两个电池再串联比较简单，而2T电池需要考虑顶底电池电流匹配问题，技术相对复杂，电流匹配的限制使得设计2T叠层电池时需要针对不同地理位置的光谱条件做出细微调整，才能获得最大的功率输出。同时由于直接在硅电池顶部沉积钙钛矿电池，硅电池顶部陷光结构的制作和表面钝化设计将会更加困难；4）从兼容性角度看，由于4T电池相当于有两个正极和负极，与现有电站匹配存在问题，但未来也有望通过组件内部串联的方式，将4T组件优化为2T组件解决。
投资建议：钙钛矿单结、钙钛矿/晶硅叠层电池仍处于选定设备工艺，多技术路线并存阶段。建议关注各环节设备布局最全面的：京山轻机、捷佳伟创
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