2023新能源电池材料发展概览报告--甲子光年.pdf-solarbe文库

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出品机构甲子光年智库发布时间 2023.5目录 Part 01 新能源与新材料 P02 Part 02 HJT 电池新材料发展趋势 P06 Part 03 钙钛矿电池新材料发展趋势 P17 Part 04 锂离子电池新材料发展趋势 P28 Part 05 氢燃料电池新材料发展趋势 P41新材料需要下游行业需求带动下游应用催生多元化新诉求，新材料发展要求“高景气产业高技术壁垒”。 p 当前，中国面临着复杂的发展安全问题，同时也处于发展高端制造的战略机遇期。 p 发展新材料是成为制造业强国的关键，是摆脱关键材料与技术瓶颈的重要途径，也是寻找经济发展新动力的理想突破口。 p 新材料的发展需要长时间导入周期和高额前期投入，需要经过“材料开发 -产业化 -客户送样测试 -小试 -量产”等环节，通常需要 10 年以上的时间。图新材料及相关行业的生命周期短期受上游原材料价格、价格传导、产品结构、竞争格局等波动性因素影响更明显中期下游需求的景气度对材料应用的影响更明显长期更关注材料本身性能，匹配产业长期对降本增效的要求新材料发展示意图新能源发电侧与用电 / 储能侧 “双碳”战略目标下，新能源领域的新材料应用将迎来长久的高景气周期。关注“发电储能”两侧的新材料应用进展发电侧储能侧（部分）实现双碳目标的过程中，发电量总量逐步提高，同时风电、光伏、核电的占比要稳定提升。当前光伏发电量占比仍然很低，未来三十年发展空间大。 58,531 12,020 6,867 4,178 2,290 火电水电风电核电光伏 2022 年全国发电量（单位亿千瓦时）储能电储能氢储能热储能电化学储能机械储能锂离子电池液流电池铅蓄电池抽水蓄能压缩空气储能熔盐储能氢燃料氢燃料电池 86.5 11.8 储能环节以抽水蓄能为代表的机械储能仍然是主流。锂离子电池是电化学储能的绝对主力，装机功率占比约为电化学储能技术的 99 。 p 本次报告在发电侧主要关注新型光伏电池片的材料发展，在储能侧主要关注锂电池与氢燃料电池的材料发展。光伏电池新能源新材料发展前景评估从价值投资的角度看，在材料性能之外，新材料的评估模型需要综合多方面评估。 p 虽然光伏、锂电、氢燃料电池分属新能源领域的不同赛道，但他们的投资评估逻辑是相通的。 p 在性能满足发展需求的基础上，再综合考虑材料的市场规模与格局、商业化上量节点、产业发展周期的变化（比如 2023Q1的锂价）等其他因素。新材料投资发展前景评估模型新材料发展前景评估材料性能市场规模竞争格局商业化节点产业发展周期新材料相比当前主流材料，针对当前该行业的需求痛点，在哪些方面有突破，会带来哪些好处对应的材料替代市场规模有多大未来几年的增速是什么水平竞争格局现状是什么是小而美的市场，还是需要卷成本卷规模的市场先发者是否有优势不同材料的起量时间不同；中下游对该材料的尝试验证意愿 / 验证周期不同当前投资是不是好的时间点整个行业的供需水平当前时间点是顺周期还是逆周期目录 Part 01 新能源与新材料 P02 Part 02 HJT 电池新材料发展趋势 P06 Part 03 钙钛矿电池新材料发展趋势 P17 Part 04 锂离子电池新材料发展趋势 P28 Part 05 氢燃料电池新材料发展趋势 P41光伏电池片的分类产业正在逼近晶硅电池片的极限，新型材料应用助力突破转换率瓶颈。图光伏电池的迭代路线 - 追求更高的光电转换效率光伏电池晶硅电池薄膜电池多晶硅电池单晶硅电池非晶硅电池化合物电池黑硅多晶 PERC P型电池 N型电池钙钛矿 PBS CIGS 、 CdTE TOPCon IBC P- PERC HJT HJT/ 钙钛矿叠层 TBC HBC 当前主流现阶段光伏产业的 PERC 电池量产技术成熟，已经大规模流入市场短期 TOPCon 电池得益于与 PERC 电池类似的产线，已于 2023 年进入扩产阶段中长期 HJT 与钙钛矿进入产线投产、量产验证与试生产周期光伏电池技术迭代方向单结电池组合电池光伏技术迭代路线 HJT 与钙钛矿电池是光伏中长期的技术发展路线，关注相关材料迭代机遇。图光伏电池的迭代路线 - 追求更高的光电转换效率量产 PERC 即将达到理论最高值 TOPCon 电池步入量产 HJT 与钙钛矿电池处于导入期，且二者结合的叠层电池理论转换效率可达 43 ，是未来远期的重点发展方向阶段一 BSF 铝背场已经基本被淘汰阶段二 PERC 电池当前产业主流，量产转化效率 23 ，即将达到极限阶段三 TOPCon 、 HJT 理论效率能达到 27 - 28 ，目前量产达到 24.5 ，仍有上升空间阶段四 HJTPBS 叠层叠层理论效率超 43 ，当前中试线的效率近 30 ，潜力可观 2010 年 2016 年 2020 年 2025 年 2030 年组合技术单结晶硅 43 27 23 叠层电池的理论极限晶硅电池的量产极限当前主流水平技术演进，降本增效本次报告光伏领域重点关注尚处导入期的 HJT 异质结电池钙钛矿电池HJT 电池的优势结合晶硅与非晶硅薄膜优势， HJT 异质结电池将是光伏未来中期的路线选择。 p 根据光伏龙头隆基绿能的公告，其自主研发的 HJT 电池实验室已经能够达到 26.81 ，通威股份在 25.67 ，结合更精简的工艺产线和低能耗， HJT 的综合优势开始显现。 p HJT 工艺不同，生产线与传统 PERC/ TOPCon 也大不相同，在规模未放量之前，不具备成本优势。性能比较 PERC TOPCon HJT 理论效率极限 24.5 28.2 27.5 量产产品效率 23.5 24.5 24.5 工艺成熟度 / 产线兼容度非常成熟比较成熟，高度复用 PERC 产线技术爬坡中，需要新建产线主要工序数量 9- 12 12 （与 PERC 类似） 4- 6（工序很少）电池成本 0.84 元 /W 0.91 元 /W 1.08 元 /W 优劣势比较当前成本最低，但转换效率难以提升效率提升，但工序复杂，非硅成本高效率高，生产工艺温度低，但产线设备投资大转换效率高晶硅薄片化工艺简单大尺寸低光性能好抗 PID 性能好图 1 HJT 电池的性能优势 HJT 电池预计在 2023 年进入试生产； HJT 电池预计在 2024 年开始上量，到 2030 年渗透率预计可达 30 以上。图 2性能优势将推动 HJT 的渗透率上升HJT 电池结构与成本构成对于采用低温丝网印刷工艺的 HJT 而言，硅片与银浆是材料成本的主要组成部分。 p 由于 HJT 电池工艺和结构的不同，是双面对称结构，叠加电池制备需要低温工艺，银浆的成本要显著高于传统 P型电池和 TOPCon 电池。 p 从降本提效的角度看，如何降低整体硅耗和金属化过程中的浆料成本，是从材料方面推动 HJT 晶硅电池规模化的主要途径。电极 P- layer i - layer N型晶硅基体 TCO i - layer P- layer TCO 电极清洗制绒非晶硅沉积 TCO 沉积丝网印刷图 HJT 的制备工艺情况图 HJT 电池片生产成本硅片 47 银浆 24 靶材 5 折旧 6 其他 18 组件成本 1.08 元 /WHJT 电池产业发展现状多家厂商在规划 10GW 级别产线，上游的材料厂商也在积极配合。 HJT 产业链 HJT 薄硅片浆料上游原材料厂商中游电池片厂商 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 爱康科技东方日升华晟新能源华润电力华耀光电海泰新能腾辉光伏明阳智能水发能源国晟能源太一光伏三五互联金刚光伏国润能源宝鑫科技隆基绿能赛维能源合计 HJT 产能规划 114GW 图目前国内 HJT 新建与规划产能（不完全统计）预计 2023 年 HJT 出货量 15GW 下游应用场景高测股份上机数控 TCL 中环国晟能源国立科技三五互联金刚光伏苏州固锝帝科股份聚合材料华晟新能源东方日升光伏电站商用光伏光伏道路厂房屋顶通信基站 HJT 光伏组件的材料发展方向 HJT 电池片新材料应当关注“ 2减 1加”。 p HJT 电池片制备工艺的最大区别在于温度因为 TCO 薄膜等非晶硅导电层的加入，如果烧结温度大于 250℃ ，材料会向晶体转变，使电池失效。 p 低温工艺无需顾虑高温烧结过程导致的硅片翘曲，因此 HJT 电池也有较大的硅片薄化潜力，为降低成本提供更多可能性。减硅降低硅料用量与成本主要通过硅片薄化实现减银 HJT 电池需要低温制备使用国产低温银浆或使用银包铜粉降本增光吸杂工艺改良封装膜， TCO 薄膜 HJT 电池片降本增效类目 PERC TOPCon HJT 工艺过程烧结硼扩烧结温度 850℃ 900℃ 200℃ HJT 电池片的“两减一加” 非晶硅薄层如果烧结温度过高（大于 250℃）将导致非晶薄层材料从非晶向晶体转变，进而导致电池片失效电极 P- layer i - layer N型晶硅衬底 TCO 硅片 PERC 与 TOPCon 高温工艺会引起硅片翘曲，因此不具备薄化条件，而 HJT 低温工艺则不会引起硅片翘曲材料选择 1 HJT 薄化硅片硅片是主要成本构成，硅片薄化是 HJT 电池独有的降本项。 p 得益于低温工艺， HJT 电池硅片有做薄的潜力当前主流 PERC 硅片厚度约 155μm，而 HJT 已达到 130μm ，向 120μm 迈进，极限薄化厚度是 80μm。 p 从硅料价格来看，近期硅料价格回升至 200元 /kg 左右，在 25 转换效率条件下，单 W硅耗可降低约 0.016 元 /W ；换言之，以 200元 /kg 的硅料价格计算，当前 130μm 的 N型硅片成本将比 150μm的成本降低 0.032元 /W ，约占硅片成本的 10。 155 150 130 100 110 120 130 140 150 160 170 180 2021Q4 2022Q1 2022Q2 2022Q3 PERC TOPCon HJT 图硅片厚度对比（ μm ） HJT 在硅片减薄降本方面，相比 PERC 与 TOPCon 电池有更大潜力图硅片减薄每 10μm促使硅料成本下降（元 /W） 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 80 110 140 170 200 成本降低（元 /W ）硅料价格（元 /kg ）当前硅料价格在 200 元 /kg 左右， 25 转换率条件下，硅片每减薄 10 微米， HJT 电池成本下降约 0.016 元 /W材料选择 1 HJT 薄化硅片薄化硅片的价值点在于硅片切割设备，衍生出不同的产业协同模式。 p HJT 硅片切片的关键在于电池片设备，当前布局 HJT 晶硅电池薄片生产的厂商比较有限。 p 从商业模式上看，多数晶硅电池厂家选择自主采购硅料与切片设备进行 HJT 薄化硅片制备，同时也存在头部企业联合硅料、设备厂商合资设立 HJT 电池专用单晶硅片项目，为自身 HJT 电池制备供应。 p 待 HJT 在未来真正走向放量，那么专门从事第三方硅片切割的厂商将有望在这一轮 HJT 薄硅片的产业化进程中获益。高测股份宇晶股份双良股份华晟新能源模式一 HJT 厂商自主切片 TCL 中环单晶硅料切片设备 N型硅片模式二联合成立专用硅片项目华晟新能源华民股份宇晶股份安迅半导体 10GW 的 HJT 专用单晶硅片项目模式三设备厂商部署代工业务高测股份宇晶股份弘元绿能上机数控由设备向光伏一体化布局 HJT 专用薄硅片的商业模式一览材料选择 2低温银浆银包铜粉浆料的降本主要通过银浆的国产替代和银包铜粉的放量应用。 p 目前光伏浆料市场国产厂商已经打开局面，国产化率已经超过 60 ，但多集中于高温银浆领域。 p 在 HJT 电池尚未放量增长的时间点下，光伏行业对低温银浆的需求体量仍然有限，目前全球低温银浆市场基本被 KE 、贺利氏等公司垄断。 p 银浆的主材是银粉，而目前业界对银粉的降本途径主要是银包铜，通过降低含银量以大幅降低银浆的整体成本。项目低温银浆高温银浆金属化温度 170 - 200℃ 700 - 800℃ 接触机理浆料与 TCO层接触，与 PN 结无关浆料与 PN 结直接接触组成成分片状与球状银粉混合物，有机组分球状银粉，片状玻璃粉，有机组分组成作用印刷作用、粘结银粉和 TCO层主要起印刷作用技术成熟度起步晚，不成熟起步早，比较成熟 96.4 145.1 190 0 50 100 150 200 PERC 电池 TOPCon 电池 HJT 电池图 HJT 需要低温银浆，且单片银耗量更高（单位 mg）如何降低 HJT 电池片银耗制备工艺材料改良国产替代采用细线化丝网印刷工艺，减少栅线宽度，一方面降低光吸收损失，同时可以降低银耗未来有望彻底抛弃银浆，使用电镀铜国产浆料与银粉厂商跟进，打破当前进口产品的垄断局面采用银、铜混合材料（银包铜），大幅降低含银量材料选择 2低温银浆银包铜粉市场机遇主要在国产替代方面，国产产品尚处于产品导入期。 p 银浆材料成本主要集中于银粉上，一般光伏银浆的银粉成本占比 98 以上，银粉的国产替代进程将有力推动组件的成本下降。 p 在 HJT 低温银浆领域，光伏银浆龙头苏州固锝处于国内领先地位， 2022年已实现少量国产替代，聚和、帝科也加速布局，预计 2023年有望在国产 HJT 低温银浆的基础上迎来新的一轮技术渗透，进一步加速 HJT 电池的降本。 p 银粉和银包铜粉方面，博迁新材也在已经打开金属粉末国产替代的口子，进入下游验证测试阶段。银粉 / 银包铜粉低温光伏银浆聚合新材料博迁新材图国内头部浆料公司均已部署 HJT 用低温银浆日本 DOWA 帝科股份苏州固碍（晶银）美国杜邦实现小规模生产实现小规模出货 2022 年出货几十吨银包铜粉数百公斤出货全球市场主流日本 KE 市场主流国内主要光伏浆料厂商均已部署低温银浆生产工艺，静待 HJT 电池上量图国内银包铜粉仍处于起步阶段（单位吨） 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2021 2022 2023E2024E2025E 国产光伏银浆银粉银包铜粉国产银包铜粉刚起步目录 Part 01 新能源与新材料 P02 Part 02 HJT 电池新材料发展趋势 P06 Part 03 钙钛矿电池新材料发展趋势 P17 Part 04 锂离子电池新材料发展趋势 P28 Part 05 氢燃料电池新材料发展趋势 P41钙钛矿电池的优势相比较传统晶硅电池，钙钛矿电池有多项优势，将是未来光伏电池发展的重要路线。 p 从材料性能本身看，钙钛矿相比传统的晶硅电池在实验室效率、弱光环境、生产工艺与效率等方面有明显的比较优势。 p 并且，钙钛矿的工艺流程相对简单，产线投资成本较低，再加上本身材料的低价，钙钛矿材料基本被确定是推动光伏要降本增效的有效途径。材料成本低廉制备流程简单产线投资金额少叠层转换效率高柔性材料应用弱光场景吸光性图光伏的未来 - 钙钛矿电池片相比其他类型光伏电池优势物理性能优秀指标晶硅电池钙钛矿 PERC TOPCon HJT Perovskite 理论效率极限 24.50 28.20 27.50 33.00 量产效率 23.50 24.50 24.50 - 弱光环境弱中中强稳定性优优优较弱稳定性极限 30年 30年 30年 25 年环保性无毒无毒无毒含铅原料纯度 99.9999 99.9999 99.9999 97 以上生产工艺温度 900 TOPCon 200 250 生产效率 5d 5d 5d 50min 晶硅电池钙钛矿电池硅料提纯生长切片电池制造组件封装合成钙钛矿基液各涂层沉积结晶组件封装工厂 A 工厂 B 工厂 C 工厂 D 工厂 A 钙钛矿光伏电池工艺流程简单，同一工厂内的 300 米长产线即可实现完整生产流程，且耗时仅 45 分钟；相应地，产线投资成本显著降低， 1GW 产能产线月 5亿元，较晶硅降低 50 左右。产线比较性能比较钙钛矿电池的市场规模钙钛矿进入试量产，乐观预测产能将于 2026 年突破 25GW ，制造产值达到 400 亿。 p 2022年，协鑫光电、纤纳光电等多家先发企业已经开始百兆瓦产线的调试与试量产，其他企业也在快速跟进设备与产品验证工作。 p 得益于钙钛矿的性能与成本优势，在产品验证普遍通过的情况下，行业乐观预测钙钛矿总产能将快速上升，于 2026年达到 26GW 。 430 0 100 200 300 400 500 2021 2022 2023 2024 2025 2026 图钙钛矿电池产值规模（亿元） 26000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 2021 2022 2023 2024 2025 2026 图钙钛矿产能建设目标（兆瓦） 6条百兆瓦级别量产中试线 4条百兆瓦级别量产中试线 1条吉瓦线 2 条百兆瓦级别量产中试线 4条吉瓦线吉瓦产线放量钙钛矿电池的结构与成本钙钛矿吸光层成本占比极低，主要成本集中在玻璃及其他封装材料上。 p 钙钛矿材料的光吸收能力强，在组件中的薄膜厚度与晶硅电池硅片厚度相差甚远，显著降低了材料成本。 p 电池的材料成本主要集中在封装层，其中 TCO 导电玻璃、 POE 胶膜等占比较高。金属电极层空穴传输层钙钛矿层电子传输层 TCO 导电玻璃图 1钙钛矿电池的组成结构空穴空穴电子电子接收空穴传输至外电路传导空穴，阻碍电子吸光层，产生电子和空穴传导电子，阻碍空穴透光，接收电子至外电路图 2钙钛矿电池的成本构成 0 5 2 1 57 17 14 4 空穴传输层钙钛矿电子传输层背电极 TCO玻璃背板浮法玻璃 POE 胶膜丁基胶封装层 91 功能层 9 对比晶硅电池钙钛矿电池的吸光层是多种钙钛矿材料，自然界中存量极多，且对纯度并没有晶硅电池的高要求，因此成本占比极低，仅 5 左右生产成本主要集中于封装材料，如 TCO 导电玻璃、 POE 胶膜等目前成本 0.697/W钙钛矿的产业发展现状百兆瓦产线已经陆续部署完成， 2023 年将成为钙钛矿的量产元年。国内主要厂商钙钛矿厂商产能建设进度与规划协鑫光电纤纳光电 2017 全球首条 10MW 中试线 2021.9 100MW 产线建设完成 2023.9 100MW 产线目标达产 2023.12 目标效率 18 2019.3 20MW 中试线建成 2021.12 100MW 产线建设完成 2022.7 首批 5000 片 α 组件出货 2023.12 目标效率 21.5 极电光能 2018.3 钙钛矿立项 2021.10 150MW 启动建设 2022.10 150MW 产线投产 2023.12 规划 GW产线万度光能 2020 实验室稳定 13000h 无衰减 2022.8 200MW 产线设备到位 2022.11 200MW 产线投产 2020 A轮融资 2022 B/B 轮融资 2017 A轮融资 2019 B轮融资 2020.12 C轮融资 2022.10 D轮融资 2021.10 Pre - A轮融资 2016.10 天使轮融资 2021.8 A轮融资 2023钙钛矿光伏电池的产业发展痛点封装材料发展应针对性改善钙钛矿电池的产业化难点。 p 钙钛矿电池的主要难点集中在两个方面（ 1）溶液涂布工艺中，大面积的钙钛矿薄膜容易出现均匀性与平整度的问题，最终严重影响光电转换效率；（ 2）钙钛矿材料本身的稳定性一般，产线上的产品在吸湿性、热稳定性等性能不达标。 p 从材料应用上讲，在封装过程中使用 POE 膜与 TCO 导电玻璃，将有助于提升材料稳定性，增加钙钛矿组件的使用寿命。材料稳定性难题大面积制备难题当前仍然受限于钙钛矿薄膜的吸湿性、热不稳定性、离子迁移等特性，实际量产产品的使用寿命仍不理想主流溶液涂布工艺下，钙钛矿的均匀性和平整度在大面积制备时难以达到标准当前需要攻克的难点正在尝试的解决方法工艺与设备狭缝涂布 ➡ 真空镀膜（ PVD 、热蒸镀等）改良激光、 PVD 、 RPD 、涂布等设备材料体系 TCO 导电玻璃 POE 粒子胶膜 ITO 靶材（透明背电极）丁基胶70 85 1 60 0 50 100 202220232024202520272030 EVA 树脂国产化率 POE 树脂国产化率材料选择 1 POE 胶膜 POE 胶膜是当前钙钛矿电池封装的唯一选择（也适用 HJT ）。 p N型电池片的推动下，逐步取代 EVA 的 POE 胶膜将是未来钙钛矿电池封装时的必备材料（传统 EVA 胶膜老化产生的小分子酸会破坏钙钛矿层） POE 胶膜具备更好的离子阻隔能力与抗水性，延长光伏组件的使用寿命。 p 乐观预测，在光伏电池片沿着 TOPCon （短期）、 HJT （中期）和钙钛矿（长期）的迭代路线发展前提下，未来 4- 5年 POE 材料需求复合增速将达到 50 以上。光伏迭代带动 POE 胶膜的应用指标 EVA POE 抗 PID 性弱（正面 96h后衰减 6- 7）强（正面 96h后衰减 3- 4）体积电容率低（ 85℃1013 Ωcm ）高（ 85℃1015 Ωcm ）隔水性弱（水汽透过率 34g/m2*d ）强（水汽透过率 3.3 g/m2*d ）耐候性弱强克重高（密度 0.96 g/cm3 ）低（密度 0.88 g/cm3 ） POE 胶膜与 EPE 胶膜（ POE 夹 EVA ） POE 胶膜丁基胶 TOPCon HJT 电池钙钛矿 PERC 电池 EVA 胶膜 6.43 12.58 18.3 24.44 21.19 41.42 60.16 80.66 2022 2023 2024 2025 光伏级 POE 胶膜（亿平方米）光伏级 POE 粒子（万吨）图 POE 的国产化率与市场规模复合增速约 56材料选择 1 POE 胶膜突破重点技术壁垒，开启 POE 粒子国产替代。 p 受限于基础化工技术水平，中国 POE 粒子仍主要来源于进口；国产 POE 粒子正在突破催化剂、 α - 烯烃制备等技术壁垒，目前正处于导入期。 p 福斯特、赛伍技术、祥邦科技等国内胶膜厂商已有相关 POE 技术储备，并处于产能规划扩建期，但上游的 POE 粒子仍全部采用进口品牌。 p 陶氏、 Exxon 、三井等供应商垄断全球 POE 粒子市场，但随着中国 N型光伏电池片的放量，供给或出现紧缺的局面，为国产厂商提供一些机遇。行业壁垒高碳 α - 烯烃茂金属催化剂溶液聚合工艺图 1 POE 粒子行业竞争壁垒图 2国内 POE 粒子及胶膜厂 POE 胶膜产能进度 POE 粒子石油化工 POE 胶膜国产厂商需在突破上述壁垒，以突破进口产品垄断局面 POE 胶膜万华化学鼎际得东方盛宏福斯特赛伍技术祥邦科技 1亿㎡ 1亿㎡ 1.8 亿㎡ 20 万吨， 2024 投产 20 万吨， 2024 投产 10 万吨， 2025 投产专注 POE 胶膜，行业领先全球光伏胶膜绝对龙头光伏锂电显示与 3C电子百佳年代 7000 万㎡ EVA 、 POE 、 TCO等薄膜材料选择 2 TCO 导电玻璃具备超白玻璃产线的企业将具备光伏 TCO 玻璃的先发优势。 p TCO （ FTO ）导电玻璃已具备相当成熟的制备工艺，当钙钛矿组件的订单量开始增长时，导电玻璃的产能也将随之快速扩张，相关企业充分受益。 p 钙钛矿薄膜电池所需的 TCO 玻璃多是超白浮法玻璃在线沉积 FTO 材料，确保玻璃的高透光性与稳定的导电性。 p 从竞争壁垒的角度上看，工艺、产线设备、客户资源将是 TCO 导电玻璃赛道的核心竞争力。 TCO 导电玻璃钙钛矿材料以薄膜形式出现，需要 TCO 玻璃作机械支撑高透光度，利于吸光层更多吸收太阳光组件电极材料，具备导电性，收集电池板上产生的电流 TCO 导电玻璃对于钙钛矿电池的作用工艺与生产设备客户资源能力金晶科技耀皮玻璃自主研发光伏透射比、电导率、雾度、激光刻蚀性能高透过率基片基础上相继开发成功 3.2 mm和 2.65 mm超白 TCO 导电玻璃与纤纳光电达成战略协议纤纳光电技术合作向钙钛矿组件厂供应导电玻璃艾杰旭板硝子 NSG 间接持股企业收购耀皮玻璃收购的艾杰旭产线具备 TCO 玻璃生产能力日本 NSG板硝子间接持股耀皮玻璃，形成技术协同可生产光伏 TCO 玻璃的企业中国玻璃旗滨集团信义玻璃发展趋势钙钛矿叠层电池利用钙钛矿材料的优势，叠层电池的出现可提供更高的光电转换效率。 p 叠层电池的原理是组合电池片，增加光谱吸收范围，以达到增加电池片效率的效果。 p 钙钛矿 HJT 是当前业界认可的理想方案上层宽带隙钙钛矿电池吸收短波段光，底层 HJT 晶硅电池吸收长波段光，理论效率提升至 40以上。 p 此外，钙钛矿有可调带隙宽度的特点，可以叠加两块不同带隙的钙钛矿电池，以更低的成本达到更高的光电转化效率。电池种类钙钛矿 HJT 全钙钛矿优点结构对称；开路电压高； HJT 本身有 TCO 材料，与钙钛矿适配带隙可调；柔性材料缺点 HJT 绒面与钙钛矿涂层的磨合还不够完善大面积制备存疑应用场景（当前）光伏电站建筑、车顶企业类型电池片厂商钙钛矿电池研发企业厂商隆基、爱旭、和特光电、华晟新能源、宝馨、金风科技协鑫光电、任烁光能叠层电池的分类钙钛矿 / 晶硅叠层全钙钛矿叠层钙钛矿 / 有机叠层钙钛矿 /CIGS 叠层 HJT 钙钛矿叠层 TOPCon 钙钛矿叠层钙钛矿叠层电池的分类（按材料） HJT 钙钛矿叠层是当前的研发主流，低温工艺自带 TCO 膜层使得二者适配度很高全钙钛矿叠层电池的瓶颈在于窄带系材料，近两年在研发层面有所突破预计叠层电池前中期以晶硅 / 钙钛矿为主，远期来看仍是全钙钛矿叠层更有前景发展趋势钙钛矿叠层电池当前叠层电池尚处于产业规划初期，需要等待钙钛矿材料的量产技术成熟。 p 目前规划叠层电池的厂商，一部分是传统的晶硅电池厂商，在 HJT 的基础上规划远期钙钛矿叠层的技术，循序渐进；另一部分是专注研究钙钛矿组件的企业，争取建立钙钛矿赛道的先发优势。 p 基因不同，二者在叠层的路线选择上会出现分歧在钙钛矿薄膜带隙可调的优势性能上，晶硅电池厂商会选择 N型电池钙钛矿的叠层路线，而协鑫光电等厂商会专注钙钛矿钙钛矿的叠层电池。布局叠层电池的企业及进度晶硅电池片厂商隆基绿能爱旭股份华晟新能源合特光能金寨喜悦宝馨科技钙钛矿 / HJT 制备方法专利钙钛矿 /HJT 制备方法专利规划 2023 年完成中试线搭建，目标效率 28 规划 2024 年启动 100MW 产线建设，实验室效率 32 拟建设钙钛矿 /HJT 电池项目规划 2023 年完成中试线搭建，产能 100MW ，目标效率 28 钙钛矿电池厂商协鑫光电任烁光能 10MW 全钙钛矿研发线已经跑通，预计 5年内建设数条 GW级产线同时部署光伏幕墙等建筑光伏解决方案 10MW 全钙钛矿研发线已经跑通钙钛矿 HJT 叠层钙钛矿叠层更便宜的成本目录 Part 01 新能源与新材料 P02 Part 02 HJT 电池新材料发展趋势 P06 Part 03 钙钛矿电池新材料发展趋势 P17 Part 04 锂离子电池新材料发展趋势 P28 Part 05 氢燃料电池新材料发展趋势 P41新能源汽车与储能应用为锂电池长期需求筑基储能与新能源汽车迸发超级需求，储能 / 动力电池前景广阔。 p 虽然补贴正在退坡，但得益于续航里程的不断突破，以及驾乘体验的稳定进步，新能源汽车的渗透率不断增长，动力电池装机量大增。 p 储能方面，风力发电与光伏发电的建设如火如荼，总发电量不断增长，但风光发电因其间歇性、周期性以及随机性的特点，会对电网整体的安全性和供电稳定性造成威胁，因此需要配备储能系统，以解决电力的就地存储，在国家层面提升绿色能源占比。图 1动力电池与储能电池装机量（ GWh ）图 2新能源汽车销量（万辆） 126 121 137 352 689 4 4 5 12 26 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 2018 2019 2020 2021 2022 销量渗透率 56.9 62.2 88.5 139.5 200 31.3 32.4 35.6 43 59.4 0 50 100 150 200 250 2018 2019 2020 2021 2022 动力电池储能电池锂电池仍是未来中长期的主流选择对比其他常见二次电池，锂离子电池综合性能仍具备比较优势。 p 相较此前常见的可充电电电池，锂离子电池有着工作电压高、能量密度大、循环寿命长、可高功率放电等性能特点。 p 电池充电时，正极材料中的锂脱出来，穿过隔膜进入到负极石墨中；电池放电时，锂离子又从负极石墨中脱出来，穿过隔膜回到正极材料中。 p 从材料成本上看，当前锂电池的正极材料占比最高，但随着 2023Q1的碳酸锂价格下跌，正极材料成本占比有所下降。图表锂离子电池 vs 其他二次电池图锂电池的工作原理与成本结构锂电池铅酸电池镍镉电池镍氢电池工作电压 3.2 - 3.8 2.0 1.2 1.2 能量密度 100 - 200 1000 300 500 500 优点可快速充电、高功率放电价格低，技术成熟支持快充，价格便宜支持快充，能量密度较高，循环寿命较长缺点价格偏高不可快充，能量密度低，体积大有记忆效应，能量密度低有记忆效应，充放电效率差正极 50 负极 20 隔膜 10 电解液 8 其他 12 锂价波动，变化明显动力电池的技术发展路线材料与化学体系的持续更新迭代，向“高能量密度”与“高性价比”发力。 p 新能源汽车等下游市场需求的放量增长，对电池的能量密度与量产价格提出了高要求，而若想满足不断精进的市场需求，需要电池厂商和上游原材料厂商在材料体系和电池结构等方面做出针对性的革新。 p 高能量密度代表着未来的发展方向，而高性价比意味着更快的商业化进度。 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2030 时间能量密度 180Wh/kg 180 - 200Wh/kg 220 - 260Wh/kg 240 - 280Wh/kg 280 - 350Wh/kg 220 - 230Wh/kg 230 - 260Wh/kg 400Wh/kg 中国动力电池技术路线发展图 300 - 500 400 - 700 700 续航里程 km 高压三元正极石墨负极高镍三元正极石墨负极高镍三元正极硅基负极固态电池高镍三元 / 富锂锰基正极金属锂磷酸铁锂正极无钴材料无磷酸锰铁锂追求高能量密度追求高性价比市场需求与锂电池的发展方向随着下游应用面不断开拓，市场对锂电池不断提出新的要求。 p 随着锂电在新能源汽车动力电池、风光储能电池方面的应用不断加深，多元化的应用场景也对锂电池的性能提出更高、更多元的需求。 p 主要体现在锂电池的能量密度、安全性能、使用寿命 /循环次数、高压快充匹配、材料经济性等方面。图新能源汽车与储能锂电池的发展需要新材料的补足成本高昂续航里程短充电时间长安全性不足使用寿命有限现存问题发展方向更具经济性提升能量密度高压大电流适配短路过热保护增加循环次数新材料示例钠离子电池、复合集流体高镍三元材料、硅基负极、补锂剂硅基负极、磷酸锰铁锂、单晶三元材料复合铜箔、粘结剂导电炭黑、碳纳米管正极材料负极材料电解液隔膜其他钴酸锂锰酸锂镍酸锂磷酸铁锂碳酸锂三元材料溶剂六氟磷酸锂铜箔铝箔导电剂极耳锂离子电池碳材料石墨材料钛酸锂硅基材料聚丙烯 PP 聚乙烯 PE锂电新材料的发展前景需要考虑商业化节点随着下游应用面不断开拓，市场也不断对锂电池提出新的要求。 p 随着锂电在新能源汽车动力电池、风光储能电池方面的应用不断加深，多元化的应用场景也对锂电池的性能提出更高、更多元的需求。 p 主要体现在锂电池的能量密度、安全性能、使用寿命 /循环次数、高压快充匹配、材料经济性等方面。图新材料投资发展前景评估模型新材料发展前景评估材料性能市场规模竞争格局商业化节点产业发展周期材料相比当前主流材料在哪些方面有突破，会带来哪些好处（提升能量密度、效率、安全性、高电压、快充、成本）对应的市场规模有多大未来几年的增速是什么水平竞争格局现状是什么是小而美的市场，还是需要卷成本卷规模的市场先发者是否有优势不同材料的起量时间不同；中下游对该材料的尝试验证意愿 / 验证周期不同当前投资是不是好的时间点整个行业的供需情况与估值水平当前投资是顺周期还是逆周期锂离子电池的新材料梳理近年来锂电行业涌现了众多新型材料，从多角度尝试破局现存桎梏。 p 通过全面梳理锂电池各部分生产制备过程中用到的各种材料和辅材，挖掘未来锂电池产业链中的潜力新型材料。 p 若想取代已经成熟量产的主流材料，需要至少在能量密度、高压工作、稳定性、经济性等方面有一项有突出优势，方有取代潜力。图表锂电池新材料性能要匹配市场需求痛点（部分）新材料材料相对优势能量密度改良高压工作环境稳定性改良经济性改良应用场景正极材料磷酸锰铁锂 LMFP 比三元更好的热稳定性、化学稳定性和经济性，且能量密度高于磷酸铁锂；高度复用磷酸铁锂产线 ★ ★ 车用动力电池、两轮电动车、储能超高镍三元 9系活性物质镍的含量更高，提升能量密度，同时通过低钴控制成本；瓦时成本正不断走低；对制备工艺有高要求，形成技术壁垒 ★ ★ 用于一线品牌高端汽车电池单晶中镍 NCM6 系毛利与能量密度基本追平 8系，加工难度稍弱于高镍三元，优异的高电压循环稳定性和安全性能 ★ ★