光学性能优异，量子点材料应用前景值得期待

事件：10月4日，2023年诺贝尔化学奖授予美国麻省理工学院教授蒙吉·G·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、哥伦比亚大学教授路易斯·E·布鲁斯（Louis E. Brus）和俄罗斯科学家阿列克谢·伊基莫夫（Alexey I. Ekimov），以表彰他们在“量子点的发现与合成”中作出的开创性贡献。 光学性能优异，量子点材料在显示领域获得广泛应用 量子点材料具有带隙可调、光谱覆盖范围广等优异的光学性能，与传统液晶显示器（LCD）相比，量子点能够提供更宽的色域、更高的色彩精度和更高的亮度，在显示领域获得广泛应用，是下一代具有潜力的显示材料。据Omdia预测，全球量子点电视总体出货量将从2018年的270万台增长至2025年的2000万台，CAGR为33.1%。叠加量子点扩散板、QLED等量子点技术路线日益成熟，量子点显示材料出货量有望持续增长。产业链方面，量子点显示产业链中上游技术壁垒和市场集中度高，我国多家企业积极布局。发展趋势方面，低镉化和无镉化成为未来趋势，钙钛矿量子点材料潜力可期。 量子点电池有望大幅提升光伏电池效率，业界关注逐渐升温 除面板之外，量子点材料还可用于太阳能电池、光电探测器、发光二极管、荧光探针等领域，应用前景广阔。我们认为量子点材料在光伏领域具有较大应用潜力，其作为光伏电池材料的优势主要有三点：1）显著增大对太阳光的吸收系数；2）通过带间跃迁提高导电性能；3）量子隧道效应刺激载流子输运提高转化效率。目前量子点光伏电池目前尚未步入产业化阶段，钙钛矿实验室转换效率已接近32%，随着技术迭代逐步迫近S-Q极限，业界对量子点光伏电池正逐渐升温。 量子点材料有望加速产业化，或进一步释放应用潜力 8月28日，工信部、国务院国资委聚焦已有相应研究成果、具备工程化产业化基础、有望率先批量产业化的前沿材料，联合印发《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批），包含15类前沿材料，量子点材料赫然在列。 量子点相关技术发展至今，在显示领域已落地十余年，目前前沿材料迎发展窗口期，叠加诺奖颁布带动量子点材料关注度，量子点材料有望获得持续突破，产业化进程加速，并释放在光伏、生物医用等领域的应用潜力。据Mordor lntelligence预测，2023-2026年，全球量子点材料市场规模有望从47.1亿美元增长至105.1亿美元，5年CAGR为17.4%。建议关注行业及公司相关进展。 风险提示：技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。 1.量子点：光学性能优异的纳米材料 由于小尺寸和量子局限效应，量子点具有独特的物理化学性质。作为零维材料的典型代表，量子点又称半导体发光纳米晶，形状一般为球形或类球形，由有限数目原子构成，其直径常在2-20 nm之间，主要由IIB-VIA、IIIA-VA或者IVA-VIA族元素构成。量子点内部电子运动在三维空间都受到了限制，量子局限效应明显，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，展现出许多不同于宏观体相材料的物理化学性质。 图1：量子点材料示意图 （注：左图：CdSe纳米晶体的透射电子显微镜图像；中间：纳米晶体的原子结构；右图：核壳量子点中的电子状态，点本 身位于中心，由宽带隙壳包围） 光学性能优异，量子点材料在显示领域获得广泛应用。量子点发射出光的颜色可以通过改变量子点的尺寸大小来控制，通过改变量子点的尺寸和化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。与传统液晶显示器（LCD）相比，量子点能够提供更宽的色域、更高的色彩精度和更高的亮度，是下一代具有潜力的显示材料。量子点显示技术分为两类：光致发光QD-LCD技术、电致发光QLED技术，后者在Mini-LED、Micro-LED与QD-OLED等技术上具有较大的发展潜力。2013年，索尼推出了全球第一款搭载量子点背光的液晶电视（QD-LCD），随后TCL、三星等品牌纷纷跟进，量子点电视在全球市场推广。据Omdia预测，全球量子点电视总体出货量将从2018年的270万台增长至2025年的2000万台，CAGR为33.1%。叠加量子点扩散板、QLED等量子点技术路线日益成熟，量子点显示材料出货量有望持续增长。 表1：量子点材料光学性能优异 量子点显示产业链中上游技术壁垒和市场集中度高，我国多家企业积极布局。量子点显示产业链从上游到下游依次为：上游量子点材料和阻隔膜、中游量子点膜和下游量子点屏品牌商。上游方面，目前国内量子点材料生产的核心原材料依赖进口，量子点材料的设计和制备是整个产业链中技术壁垒最高和价值量最大的环节，目前全球仅有英国Nanoco、德国Nanosys、美国QD Vision（被三星收购）和杭州纳晶科技四家公司有核心专利。中游方面，复合膜趋势大幅提升行业壁垒，量子点膜市场核心竞争因素由量子点膜升级到量子点膜+增亮膜+复合膜工艺+成本的综合竞争，目前能制造复合膜的公司仅有三星、激智科技、康得新等几家企业，预计未来仍将保持较高市场集中度。下游方面，量子点材料广泛应用于国内外中高端液晶电视、显示器、笔记本、平板中，包括TCL、海信、京东方、小米、飞利浦、冠捷、惠科等知名品牌。 低镉化和无镉化成为量子点材料发展趋势。最早应用于显示技术的量子点主要为核壳结构的硒化镉量子点，由于镉的生物毒性，欧盟ROHS环保标准限制量子点部件的镉含量应低于1×10。低镉量子点技术，目前业内主要有两种实现方案，分别为CdSe+InP量子点混合方案和高发光效率CdSe量子点材料+量子点合成技术工艺，后者为行业内主流技术。无镉化量子点技术，代表材料包括InP、钙钛矿等。InP量子点被认为是代替CdSe量子点很有潜力的材料，但合成工艺复杂限制了其产业化发展。近10年，国内首创的钙钛矿量子点体系发展迅速。钙钛矿量子点具有窄发光半峰宽、高量子效率、可溶液法制备等特点。 -4 我国在钙钛矿领域的研发一直处于领先地位，在未来强调无镉化以及国有自主知识产权的大背景下，我们预计新型钙钛矿量子点材料将会逐渐成为市场新势力，在产业应用中发挥更大的作用。 表2：三种量子点体系性能对比 2.应用前景广阔，量子点材料有望加速扩容 除面板之外，量子点材料在太阳能转换、光电探测、催化、分子和细胞标记以及超灵敏检测等领域有许多独特的优势。我们认为量子点材料在光伏领域具有较大应用潜力，其作为光伏电池材料的优势主要有三点： 1）显著增大对太阳光的吸收系数：由于量子限域效应，量子点的能隙会随粒径变小而增大，这一特质让其能够吸收宽光谱的太阳光，吸收系数远高于传统的单结电池； 2）通过带间跃迁提高导电性能：量子点的带间跃迁增加了光子转化为载流子的动能，增强导电性能； 3）量子隧道效应刺激载流子输运提高转化效率：光电转换与电子的输运特性密切相关，而量子点在尺寸与密度可控的情况下，能够形成量子隧道效应，有利于载流子的输运。 量子点电池有望持续突破光电转换效率天花板。量子点光伏电池目前尚未步入产业化阶段，但目前市场主流的第二代P型光伏电池量产平均光电转换效率为23%左右，其理论转换效率极值为24.5%；第三代N型光伏电池量产效率普遍在24.5%-25%之间，理论转换效率极值在28%-29%；而钙钛矿实验室转换效率已接近32%，随着技术迭代逐步迫近S-Q极限，业界对量子点光伏电池正逐渐升温。 量子点材料有望加速产业化，或进一步释放应用潜力。8月28日，工信部、国务院国资委聚焦已有相应研究成果、具备工程化产业化基础、有望率先批量产业化的前沿材料，联合印发《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批），包含15类前沿材料，量子点材料赫然在列。量子点相关技术发展至今，在显示领域已落地十余年，目前前沿材料迎发展窗口期，叠加诺奖颁布带动量子点材料关注度，量子点材料有望获得持续突破，产业化进程加速，并释放在光伏、生物医用等领域的应用潜力。据Mordor lntelligence预测，2023-2026年，全球量子点材料市场规模有望从47.1亿美元增长至105.1亿美元，5年CAGR为17.4%。 建议关注行业及公司相关进展。 图2：量子点材料应用范围广泛 图3：量子点材料市场规模有望持续快速增长 3.风险提示 技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。