當(dāng)前，中國面臨著復(fù)雜的發(fā)展安全問題，同時(shí)也處于發(fā)展高端制造的戰(zhàn)略機(jī)遇期。發(fā)展新材料是成為制造業(yè)強(qiáng)國的關(guān)鍵，是擺脫關(guān)鍵材料與技術(shù)瓶頸的重要途徑，也是尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)力的理想突破口。

新材料的發(fā)展需要長時(shí)間導(dǎo)入周期和高額前期投入，需要經(jīng)過“材料開發(fā)-產(chǎn)業(yè)化-客戶送樣測(cè)試-小試-量產(chǎn)”等環(huán)節(jié)，通常需要10年以上的時(shí)間。

?

從價(jià)值投資的角度看，在材料性能之外，新材料的評(píng)估模型需要綜合多方面評(píng)估。

雖然光伏、鋰電、氫燃料電池分屬新能源領(lǐng)域的不同賽道，但他們的投資評(píng)估邏輯是相通的。在性能滿足發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，再綜合考慮材料的市場(chǎng)規(guī)模與格局、商業(yè)化上量節(jié)點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期的變化（比如2023Q1的鋰價(jià)）等其他因素。

?

光伏電池新材料發(fā)展趨勢(shì)

目前，光伏電池片產(chǎn)業(yè)正在逼近晶硅電池片的極限，需要新型材料應(yīng)用助力突破轉(zhuǎn)換率瓶頸。

現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)的PERC電池量產(chǎn)技術(shù)成熟，已經(jīng)大規(guī)模流入市場(chǎng)。短期來看，TOPCon電池得益于與PERC電池類似的產(chǎn)線，已于2023年進(jìn)入擴(kuò)產(chǎn)階段；從中長期來說，HJT與鈣鈦礦目前處于導(dǎo)入期，且二者結(jié)合的疊層電池理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)43%，是未來遠(yuǎn)期的重點(diǎn)發(fā)展方向。

根據(jù)光伏龍頭隆基綠能的公告，其自主研發(fā)的HJT電池實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠達(dá)到26.81%，通威股份在25.67%，結(jié)合更精簡的工藝產(chǎn)線和低能耗，HJT的綜合優(yōu)勢(shì)開始顯現(xiàn)。但HJT工藝不同，生產(chǎn)線與傳統(tǒng)PERC/TOPCon也大不相同，在規(guī)模未放量之前，不具備成本優(yōu)勢(shì)。

?

由于HJT電池工藝和結(jié)構(gòu)的不同，是雙面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，疊加電池制備需要低溫工藝，銀漿的成本要顯著高于傳統(tǒng)P型電池和TOPCon電池。從降本提效的角度看，如何降低整體硅耗和金屬化過程中的漿料成本，是從材料方面推動(dòng)HJT晶硅電池規(guī)模化的主要途徑。

在組件材料發(fā)展方向上，HJT電池片新材料可關(guān)注“2減1加”：減硅、減銀、增光。

HJT電池片制備工藝的最大區(qū)別在于溫度：因?yàn)門CO薄膜等非晶硅導(dǎo)電層的加入，如果燒結(jié)溫度大于250℃，材料會(huì)向晶體轉(zhuǎn)變，使電池失效。低溫工藝無需顧慮高溫?zé)Y(jié)過程導(dǎo)致的硅片翹曲，因此HJT電池也有較大的硅片薄化潛力，為降低成本提供更多可能性。

?

鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)

相比較傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，將是未來光伏電池發(fā)展的重要路線。

從材料性能本身看，鈣鈦礦相比傳統(tǒng)的晶硅電池在實(shí)驗(yàn)室效率、弱光環(huán)境、生產(chǎn)工藝與效率等方面有明顯的比較優(yōu)勢(shì)。并且，鈣鈦礦的工藝流程相對(duì)簡單，產(chǎn)線投資成本較低，再加上本身材料的低價(jià)，鈣鈦礦材料基本被確定是推動(dòng)光伏要降本增效的有效途徑。

目前，鈣鈦礦已進(jìn)入試量產(chǎn)，樂觀預(yù)測(cè)產(chǎn)能將于2026年突破25GW，制造產(chǎn)值達(dá)到400億。

2022年，協(xié)鑫光電、纖納光電等多家先發(fā)企業(yè)已經(jīng)開始百兆瓦產(chǎn)線的調(diào)試與試量產(chǎn)，其他企業(yè)也在快速跟進(jìn)設(shè)備與產(chǎn)品驗(yàn)證工作。得益于鈣鈦礦的性能與成本優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)品驗(yàn)證普遍通過的情況下，行業(yè)樂觀預(yù)測(cè)鈣鈦礦總產(chǎn)能將快速上升，于2026年達(dá)到26GW。

鈣鈦礦吸光層成本占比極低，主要成本集中在玻璃及其他封裝材料上。

鈣鈦礦材料的光吸收能力強(qiáng)，在組件中的薄膜厚度與晶硅電池硅片厚度相差甚遠(yuǎn)，顯著降低了材料成本。電池的材料成本主要集中在封裝層，其中TCO導(dǎo)電玻璃、POE膠膜等占比較高。

不過目前來說，鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化還存在著兩大難點(diǎn)：（1）溶液涂布工藝中，大面積的鈣鈦礦薄膜容易出現(xiàn)均勻性與平整度的問題，最終嚴(yán)重影響光電轉(zhuǎn)換效率；（2）鈣鈦礦材料本身的穩(wěn)定性一般，產(chǎn)線上的產(chǎn)品在吸濕性、熱穩(wěn)定性等性能不達(dá)標(biāo)。

從材料應(yīng)用上講，在封裝過程中使用POE膜與TCO導(dǎo)電玻璃，將有助于提升材料穩(wěn)定性，增加鈣鈦礦組件的使用壽命。

?

鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)

儲(chǔ)能與新能源汽車結(jié)合，迸發(fā)超級(jí)需求，儲(chǔ)能/動(dòng)力電池前景廣闊。雖然補(bǔ)貼正在退坡，但得益于續(xù)航里程的不斷突破，以及駕乘體驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)步，新能源汽車的滲透率不斷增長，動(dòng)力電池裝機(jī)量大增。

儲(chǔ)能方面，風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的建設(shè)如火如荼，總發(fā)電量不斷增長，但風(fēng)光發(fā)電因其間歇性、周期性以及隨機(jī)性的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)整體的安全性和供電穩(wěn)定性造成威脅，因此需要配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，以解決電力的就地存儲(chǔ)，在國家層面提升綠色能源占比。

相較此前常見的可充電電電池，鋰離子電池有著工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、可高功率放電等性能特點(diǎn)。電池充電時(shí)，正極材料中的鋰脫出來，穿過隔膜進(jìn)入到負(fù)極石墨中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極石墨中脫出來，穿過隔膜回到正極材料中。

從材料成本上看，當(dāng)前鋰電池的正極材料占比最高，但隨著2023Q1的碳酸鋰價(jià)格下跌，正極材料成本占比有所下降。

隨著新能源汽車等下游市場(chǎng)需求的放量增長，對(duì)電池的能量密度與量產(chǎn)價(jià)格提出了高要求，而若想滿足不斷精進(jìn)的市場(chǎng)需求，需要電池廠商和上游原材料廠商在材料體系和電池結(jié)構(gòu)等方面做出針對(duì)性的革新：高能量密度、高性價(jià)比。高能量密度代表著未來的發(fā)展方向，而高性價(jià)比意味著更快的商業(yè)化進(jìn)度。

另一方面，隨著鋰電在新能源汽車動(dòng)力電池、風(fēng)光儲(chǔ)能電池方面的應(yīng)用不斷加深，多元化的應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)鋰電池的性能提出更高、更多元的需求，主要體現(xiàn)在鋰電池的能量密度、安全性能、使用壽命/循環(huán)次數(shù)、高壓快充匹配、材料經(jīng)濟(jì)性等方面。

?

氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)

隨著雙碳目標(biāo)的確定，氫能產(chǎn)業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳中和路徑中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

按照《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》規(guī)劃，到2025年氫燃料電池車輛保有量約10萬輛，到2035年突破100萬輛。氫燃料電池汽車領(lǐng)域?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與運(yùn)行，氫燃料電池客車、物流車、重卡等細(xì)分賽道，有望于2030年左右實(shí)現(xiàn)與純電動(dòng)車型相當(dāng)?shù)娜芷诮?jīng)濟(jì)性。

從產(chǎn)業(yè)鏈上來說，電堆是燃料電池的核心組成部分，成本占燃料電池整體的65%；膜電極則是電堆的最關(guān)鍵部件，成本占電堆成本的64%。膜電極不僅是氫燃料電池降本增效的核心部件，也是當(dāng)前材料科技含量最高的環(huán)節(jié)，是氫燃料電池當(dāng)之無愧的“心臟”。催化劑、質(zhì)子交換膜主要來源于進(jìn)口，國產(chǎn)化程度很低，是未來氫燃料電池國產(chǎn)替代的主要環(huán)節(jié)。

氫燃料電池能夠將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能，是電解水的逆反應(yīng)?；驹硎前褮浜脱醴謩e供到氫燃料電池的陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子，再通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。

電堆是氫燃料電池的核心，膜電極則是電堆的核心，成本占比64%。因此，膜電極相關(guān)的材料發(fā)展將很大程度上決定氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度，膜電極的材料發(fā)展與國產(chǎn)化值得關(guān)注。