2022年薄膜太陽能電池行業(yè)應(yīng)用場景及空間測算分析

1、2022年薄膜太陽能電池行業(yè)應(yīng)用場景及空間測算分析1、太陽能電池：對標(biāo)晶硅電池，具備自身差異化優(yōu)勢薄膜太陽能電池主要指在絕緣的半導(dǎo)體玻璃外表涂覆一 層串聯(lián)的化合物薄膜電池組件(如諦化鎘、銅錮錢硒及神化 錢薄膜等)，在受到太陽光照射后，將光能轉(zhuǎn)化為電能。薄 膜電池通過將玻璃和光電材料有機(jī)結(jié)合，使得建筑材料實(shí)現(xiàn)自 主發(fā)電，因此被稱為“發(fā)電玻璃”。目前的薄膜太陽能電池市場中，硫化鎘(CdTe)薄膜太陽 能電池產(chǎn)量最高，商業(yè)化技術(shù)也最為成熟；銅錮錢硒(CIGS) 薄膜太陽能電池近年來產(chǎn)量也在持續(xù)提升；而硅基薄膜電池 和其他非晶硅薄膜電池由于轉(zhuǎn)化效率較低在逐漸被市場淘汰。HU h工&/匚,1 K：12：

2、硫化鎘薄膜電池原理圖背電極背接觸層 CdTeC收尾CdS窗口層TCO層玻璃村底降低CdT。與金屬電極格依嶺牛.引 出電源使金屬電極與CdTe形成歐 MHMP 電池的1:體吸加n里半!，體，pCdTemp-ntA透明!陽氣化原.透光和，陽對電池起支望、防止乃染入射太 中光的作用資料來源：索比光伏網(wǎng)，光大證券研究所與晶硅太陽能組件相比，薄膜電池理論轉(zhuǎn)化效率更高， 硫化鎘為32.8%、銅錮錢硒為33.6%,而晶硅那么為29.4%,不 過當(dāng)前量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率稍遜一籌。此外薄膜電池組件還具有較 多差異化優(yōu)勢：1）溫度系數(shù)低，諦化鎘溫度系數(shù)約為-0.25%/,比晶體 硅太陽能電池低一半左右，可適用于高溫、沙漠

3、及潮濕地區(qū) 等嚴(yán)苛應(yīng)用環(huán)境。2）弱光效應(yīng)好，由于硫化鎘為直接帶隙半導(dǎo)體，強(qiáng)弱光 均可發(fā)電，擁有最好的光譜響應(yīng)，在清晨、黃昏、積雪、積 灰、霧霾等弱光條件發(fā)光效果明顯優(yōu)于間接帶隙材料的晶硅 電池。3）熱斑效應(yīng)弱，通常光伏組件局部被遮蔽時(shí)會發(fā)熱，該 區(qū)域被偏置成負(fù)載消耗能量，薄膜電池的弱光性能使得其電 力損失更低。4）強(qiáng)度高、易加工，由于硫化鎘薄膜內(nèi)含輕質(zhì)化產(chǎn)品和 纖維，其外表硬度高且具備類似木材的加工性能。5）回收期短，最高超過90%的組件可回收進(jìn)行循環(huán)生產(chǎn), 歐洲PV Accept Project報(bào)告顯示，硫化鎘薄膜電池的能量回收 期僅為10.8個(gè)月，而晶體硅電池那么需要2.5-3年。6）美觀

4、、 可靈活定制，諦化鎘薄膜玻璃可改變透光率和顏色，且在建筑 上屬夾膠類平安玻璃范疇。2、建筑物立面或?qū)⒊蔀楸∧る姵氐闹饕獞?yīng)用場景晶硅電池在我國開展較早，技術(shù)開展成熟，光電轉(zhuǎn)化率 高且經(jīng)濟(jì)性明顯，已占據(jù)當(dāng)前光伏市場的絕大局部份額。當(dāng) 前，我國薄膜電池產(chǎn)業(yè)化開展仍處于起步階段，在主流場景 下與晶硅電池相比有劣勢。隨著BIPV的推進(jìn)，薄膜電池有望占據(jù)一席之地；主要 是在該場景下，業(yè)主或設(shè)計(jì)師對材料的“建筑產(chǎn)品”屬性要求 高于“發(fā)電”屬性，而薄膜發(fā)電憑借其與建筑材料更好地結(jié)合,以及不錯(cuò)的發(fā)電效率和耐久性等，有望在市場占據(jù)一席之地， 并以此實(shí)現(xiàn)材料技術(shù)及應(yīng)用的不斷迭代。建筑物與光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的空間主要

5、集中在屋頂和立 面兩個(gè)方向：屋頂場景：晶硅太陽能電池板占據(jù)絕對優(yōu)勢。1、經(jīng)濟(jì)性: 晶硅產(chǎn)品技術(shù)開展成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用中本錢低、 效率高；2、屋頂場景對透光性（美觀度）要求低，晶硅電池 完全可滿足需求。立面場景：薄膜太陽能電池那么具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。1、 弱光性好，因此對入射光角度適應(yīng)性強(qiáng)，而太陽光照射到立 面具有一定傾角；2、溫度系數(shù)較小，高溫下功率損失小，而 立面通風(fēng)條件差經(jīng)常導(dǎo)致組件工作環(huán)境穩(wěn)定較高；3、熱斑效 應(yīng)小，在被遮擋導(dǎo)致局部組件溫度過高時(shí)，可有效降低功率損 失（建筑立面更易被周圍環(huán)境遮擋）；4、從美學(xué)角度考量， 薄膜太陽能電池可根據(jù)需要制作成不同的透光率，并通過改 變顏

6、色和形狀，滿足業(yè)主對于建筑物美觀和異形的要求。近 年來薄膜電池在國內(nèi)的應(yīng)用越來越多，如機(jī)場、運(yùn)動場館、廠 房、辦公大樓等場景下，均可見硫化鎘、銅錮錢硒電池的身 影。14：大同未來能源館（外立面采用仿鋁材型硫化鎘薄膜組件）資料來源：龍?zhí)磕茉纯萍脊倬W(wǎng)，光大證券研究所誠然當(dāng)前應(yīng)用于屋頂?shù)墓夥?建材模塊是現(xiàn)階段的主流途 徑和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)解，但從城市空間而言，高層建筑立面面積 邏輯上大于屋頂面積，意味著如果國家推動超低能耗建筑等 路徑，建筑立面發(fā)電也將是大勢所趨和有效補(bǔ)充。而且我們認(rèn) 為薄膜電池是較為典型的BIPV最終形態(tài)之一，且對于建筑立 面發(fā)電是較好的選擇，其和晶硅電池并非絕對替代關(guān)系，而 是協(xié)力將建

7、筑物節(jié)能降碳做到最大化。3、我國薄膜電池市場潛在空間測算雖然我國建筑外立面可應(yīng)用空間較大，但根據(jù)薄膜電池 目前展現(xiàn)出來優(yōu)勢場景，我們認(rèn)為薄膜電池未來的“主戰(zhàn)場” 將主要在公共設(shè)施和商業(yè)建筑領(lǐng)域。此類建筑對于采光和美 觀度要求更高，且改造資金和動力較為充足。尤其對于高層建 筑，其屋面可用空間相對較小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，那么對于外立面光 伏發(fā)電的依賴度更高。此外，目前雖已有工業(yè)廠房使用薄膜 電池的實(shí)例，但主要還是集中在中國建材（凱盛科技集團(tuán)為 其子公司）體系內(nèi)部推廣。從完全市場化角度而言，工業(yè)廠房屋頂面積與實(shí)際建筑 面積匹配較高，空間資源較為充足，且薄膜電池的非發(fā)電屬性 吸引力在此場景較難發(fā)揮，推廣難度較

8、大。因此，我們在測 算國內(nèi)薄膜電池市場空間之時(shí)，僅考慮薄膜電池在公共設(shè)施 與商業(yè)建筑場景的應(yīng)用。根據(jù)歷年城鄉(xiāng)統(tǒng)計(jì)年鑒，我國2006年-2020年，房屋竣 工面積合計(jì)為509億平米。1985-2005年局部數(shù)據(jù)缺失，根據(jù) 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的年均值為3.8億平米，那么大致可測得期間合計(jì)約有 80億平米，那么1985-2020年我國房屋竣工面積合計(jì)為589億 平米，其中2011-2020為396億平米，占比67%。，2011-2020年，我國商業(yè)建筑（商業(yè)及服務(wù)+辦公） 總竣工面積為45億平米，公共設(shè)施建筑（科研、教育、醫(yī)療、 文化、體育、娛樂等）總竣工面積為20億平米；那么按照67% 的占比，推測1985

9、-2020年商業(yè)建筑和公共設(shè)施建筑合計(jì)竣工 面積分別為67億和30億平米。2020年當(dāng)年我國商業(yè)建筑竣 工面積為3.8億平米，公共設(shè)施建筑竣工面積為2.0億平米。假設(shè)2021至2030年，年均竣工面積取2020年數(shù)值，那么至 2030年二者保有建筑面積總量將分別到達(dá)105億和50億平米。16：我國公共設(shè)施與商業(yè)建筑竣工面積（億平米）外墻面積通常占建筑面積的65%左右，那么至2030年商業(yè) 建筑外墻總面積約為68.3億平米；公共設(shè)施建筑外墻總面積 約為32.5億平米。2021年6月20日，國家能源局下發(fā)關(guān) 于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通 知，要求：市鎮(zhèn)機(jī)關(guān)建筑屋頂總面積可安裝

10、光伏發(fā)電比例 不得低于50%；學(xué)校、村舍、醫(yī)院以及村委等公共建筑屋頂 總面積可安裝光伏發(fā)電比例不得低于40%；工商業(yè)廠房屋頂 總面積可安裝光伏發(fā)電不得低于30%o我們認(rèn)為屋頂安裝光 伏邏輯順暢、接受度更高，相對來說立面光伏推進(jìn)難度或更 大，那么假設(shè)未來公共建筑立面的光伏安裝面積比例為20%, 商業(yè)建筑立面的光伏安裝面積比例為15%。由于光照原因，南立面的發(fā)電效率更高，雖然觀察當(dāng)前 已建成工程，局部在東、西、南面均有安裝，但保守測算， 我們只考慮南立面安裝，那么可利用比例為25%。不過建筑立 面并非通體光伏組件，假設(shè)可安裝組件空間比為60%,那么光 伏組件鋪設(shè)面積約占整體外墻面積的15%o那么商業(yè)建筑和公 共設(shè)施建筑可鋪設(shè)薄膜電池組件面積為1.5億平米和1.0億平 米。以龍旗科技中國建研院光電示范建筑為例，其建筑面積 3000余平方米。通過對這座既有建筑改造，安裝光優(yōu)系統(tǒng) 1500平米，裝機(jī)容量235千瓦，那