2023新能源电池材料发展概览报告--甲子光年.pdf

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 02HJT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 - - 产 ， 需要10年 的时间。 图新材料及相关行业的生命周期 短期 材料 导 产品 构 动 中期 需⁄的ƒcurrency1材料“的 长期 关材料‹› fi，fl 产业长期currency1–‹†‡的要⁄ 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。 5 53 2 020 ‚ „ ‚ 2 2”0 ‰ 光 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‹ˆ˜发˘要关新˙光 的材料发展，˜˚fi˘要关与 ˝料的材料发展。 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˛ˇ光 ˝料 新fi 的 同 ， 的投 是 的。 p˜ fi 发展需⁄的 ， Ł材料的Œ 与 业化 产业发展周期的 化 2023Q1的 ı 。 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 当前˘ 材料， currency1当前ł业的需⁄œ ，˜ 面 突破， 带来 好处 currency1的材料替代Œ 多大未来几年的† 速是什么‰平 现状是什么是 而美的Œ，还是需 要卷成‹卷 的Œ先发者是否 优势 同材料的起 时间 同；中 currency1ł 材料的尝 验证意愿/验证周期 同 当前投 是 是好的时间 整个 业的供需‰平当前时间 是顺 周期还是逆周期 目录 Part 01新能源与新材料P02 Part 02HJT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 ， 大 流 短期 PC 电池 PERC电池 的产 ， 年 产阶段 中长期 产 产、量产 产⁄ 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 电池 长期的技术发展 ， 材料 。 图光伏电池的迭代路线-追求更高的光电转换效率 量产PERCƒcurrency1“ 高‹ TOPCon电池步 量产 HJT与钙钛矿电池› fi ⁄，fl –†‡的 电池“‚率„ ” ，是未来⁄的‰ 发展 阶段 ˆ˜ ˘˙ ˚ 阶段 PERC电池 当前产业主流，量产化‚率 ，ƒcurrency1 阶段三 PC 、 “‚率能currency1 ˝˛ 8，目前量产currency1 ”.5， 仍ˇ升空间 阶段 P “‚率 ” ，当前中 的‚率 ， 力„ 1 年 16年 年 5年 年 组合技术 单结晶硅 电池的“ 电池的量产 当前主流水 技术演进， 降本增效 ‹ˆ光 重 关尚处导入期的 HJT异质结电池 钙钛矿电池 HJT电池的优势 合晶硅与 晶硅 ，HJT 电池将 来 期的 。 p根据光 龙头隆绿fi的公ˆ，ı自˘研发的HJT实验室已经fi够达到2.， 威股份˜25.‚， 精简的工艺产线和低fi耗，HJT 的 优势开始现。 pHJT工艺 同，生产线与 统PERC/TOPCon也大 同，˜ 未放 之前， 具备成‹优势。 能 PERC TOPCon HJT “‚率 24.5 28.2 27.5 量产产 ‚率23.5 24.5 24.5 产 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 量9-12 12（与PERC类似）4-6（工序很少） 电池 ˙0.84元/W 0.91元/W 1.08元/W 比 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 晶硅薄 化 单 光 能 PI 能 图1HJT电池的性能优势 电池 Ł 年 产Œ 电池 Ł ”年 量，currency1 年 率 Ł„ 以。 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 用 的HJT⁄，硅片与ƒ 材料currency1的“要currency1‹›。 p由于HJT工艺和 构的 同，是双面currency1称 构，叠加制备需要低温工艺，银浆的成‹要著高于 统P˙和TOPCon。 p从–‹提‡的角 ， –低整 耗和 化过 中的浆料成‹，是从材料 面 动HJT 化的˘要途径。 电 P˛ ˛ ı ˘ C ˛ P˛ C 电 ł œ C 网 印刷 图HJT的制备工艺情况图HJT电池片生产成本 硅 靶材 5 折旧 6 其他 18 组 / HJT电池产业发展现状 多fifl 在–†‡ ‚产 ，„游的材料fl ”在极合。 HJT产业链 HJT薄硅 料 ⁄ƒ材料currency1中电池 currency1 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 能 能源 合HJT产能“ G 图目前国内HJT新建与规划产能（不完全统计） ‹ ›HJTfifl量 G –†‡ ‚ ⁄机„” TC中 ‰ 能 ‰ 技 ˆ˜ ˘˙光伏 ˚ ‚ ˝合材料 ˛ 新能 ˇ方 光伏电 currency1‡光伏 光伏 HJT光伏组件的材料发展方向 HJT电池片新材料应‰ “ ‡ ”。 pHJT 制备工艺的 大 ˜于温 为TCO 导 的加入， 温大于250 ，材料 ， ‡。 p低温工艺 需 高温 过 导 的 ， HJT也 大的 化 力，为–低成‹提供 多 fi 。 硅 –低 料“ 与成‹ ˘要 过硅片 实现 HJT需要低温制备 “国产 “ –‹ 光 杂工艺 ⁄ ，TCO 电池片 目 PERC PC 过程烧† 硼 烧† 温 85 ℃ 9 ℃ 拟设 电池目 fi 年 中 搭，产能1 ƒW，目标‚率 8 钙钛矿电池 协鑫光电 光能 1 ƒW全 研发 跑通， Ł5年内设 条 W产 同时 光伏幕墙⁄筑光伏解决 案 1 ƒW全 研发 跑通 钙钛矿˜HJT叠 钙钛矿叠 的成‹ 目录 Part 01新能源与新材料P02 Part 02HJT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 用 电池 需求 储能与新能源汽车迸发超需求，储能/动力电池前景广阔。 p˛ˇ ˜ ， ƒ于 的 突破， 验的稳定fi步，新fi 的渗透 †长，动力机 大†。 p˚fi 面， 力发与光 发的˙ ，总发 †长， 光发 ı间 周期 “机 的特 ， currency1 整 的安全 和供稳定 造成威 ， 需要 备˚fi统， 力的 地˚，˜国 面提‡绿 fi 。 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） 1 6 1 1 1 ˝ 5 689 4 4 5 12 26 5 1 15 5 1 ” 5 6 ˝ 8 18 19 1 销量 率 56.9 6 . 88.5 1 9.5 1. .” 5.6 ” 59.” 5 1 15 5 18 19 1 ›力电池储能电池 电池 的 选择 常见二次电池，锂离子电池综合性能仍具˚ 。 p 前 Ł的 †，离子 着工作高 fi Œ大 寿命长 高放 fi特 。 p†时， fl材料中的脱出来， 过 fi入到 fl 中；放时，离子 从 fl 中脱出来， 过 †到 fl材料中。 p从材料成‹ ，当前的 fl材料 高， “着2023Q1的 ， fl材料成‹ ‡–。 图表锂离 电池vs‰二次电池 图锂电池的工原理与成本结˘ 锂电池铅 电池 电池 氢电池 作电 - . 1. 1. 能量密 - 5 6 ˛8 循环寿命 5 5 ‰ 速 电、 功 电 价格低，技术 支 快充，价 格便宜 支 快充，能 量密 高， 循环寿命 ‰ 不„快充，能 量密 低， 大 ˇ记忆‚ ， 能量密 低 ˇ记忆‚ ， 充放电‚率差 极 极 膜 电 液 锂价波›，变化明