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技术资料

光伏银浆降本的难点到底在哪里

时间:2022-07-10浏览次数:1062

一、未来降本趋势

光伏产业发展的核心驱动力是度电成本不断下行,带动投资收益率的不断提升,降本增效是产业发展的恒久追求。光伏行业几乎每隔2-3年就会有一次技术迭代,而电池转换效率是最关键的指标,随着PERC的效率挖掘逐步接近24.5%的效率极限,异质结电池(HJT)被视为下一代光伏电池的革命性技术。目前,制约HJT电池发展的主要问题就是成本,一是设备投资高(设备成本约4.5亿元/GW),二是银浆用量大,性价比(效率/成本)还远不及PERC技术。

目前,HJT电池的降本路径非常清晰:硅片薄片化、降低银浆用量、设备降本(据业内透露,HJT设备的国产化正在提高,年底设备成本有望降至3.5亿元/GW)。在HJT非硅电池成本中,与PERC有差异的主要是银浆和靶材,其中银浆占非硅成本约47%,是主要的降本目标。
导电银浆

HJT银浆降本可行方式主要有:

(1) 低温银浆国产化

随着低温银浆国产化的推进,其价格有望同高温银浆价格走势一样,在行业技术暂不出现较大改变的情况下,预测将回归相对平衡价格463万元/吨左右。低温银浆国产化可以降低银浆成本约 2000元/公斤,其中包含1000多元国际冷链运输成本。

(2) 多主栅(MBB)及副栅细化

MBB技术即增加主栅数目,有利于缩短电池片内电流横向收集路径,减少电池功率损失,提高导电性,目前业内MBB技术正在往12BB突破。其实无主栅才是终极目标,然而目前专利掌握在海外,短期内还处在保护期。据数据显示,HJT电池采用5BB技术银浆成本约1.9~2.1元/片,采用MBB技术银浆成本约1.1~1.2元/片。副栅细化可降低遮光损失,提升入射光利用率的同时降低银浆用量。当前HJT主流细栅网版开口在35-40μm之间,根据以往光伏行业细栅逐年收窄的趋势来看,未来1年内将降至28-30μm。通过主栅图形的优化设计和副栅的细线化,可降低15~20%的银浆单片耗量;通过主副栅分步印刷,降低主栅银浆的固含量,可进一步降低10~15%的银浆耗量;MBB+细线印刷技术在提升电池转换效率的同时优化了银浆用量,总计可以降低银浆用量8mg/W。

(3) 银包铜粉替代纯银粉

据统计,全球的银产量约3万吨,光伏领域消耗量就有2500-3000吨,占比约10%。低银化是光伏行业一个非常重要的任务,在保证线电阻和焊接拉力的前提下,通过部分贱金属替代银,例如“银包铜”,可大幅降低银浆制造成本。HJT电池是低温制程,为银包铜粉的替代创造了可能性。由于银包铜在350℃以上时,银会出现迁移现象,铜裸露风险增高,铜氧化会使材料电阻率增大,导致材料导电性能下降,因此银包铜粉无法导入替代高温银浆,但可以替代低温银浆。银包铜浆料对印刷设备要求与低温纯银浆料没有差异,印刷设备需要针对MBB进行一些特殊改造,但是差异不大。

银包铜粉作为球形铜粉的深加工,需要经过额外的研磨、再生包覆、表面处理等工艺,更多的工艺步骤,导致银包铜粉开发与品质管控难度大幅升高,加工难度和加工费显著高于纯银粉。高品质银包铜粉大都来自日本DOWA和美国AMES,供应受限且价格高。目前,DOWA公司的含银量44%的银包铜浆料在下游HIT组件端已通过3倍可靠性测试。2021年7月2日,华晟新能源500MW HJT电池导入银包铜浆料,使用更新的高精度串焊,转换效率达到创纪录的25.26%,极大地压缩异质结技术成本。

据迈为股份调研报告显示:低温银浆国产化和SMBB技术两个降本方式叠加合计可以降本超过0.12元/W,低温银浆国产化+SMBB技术+银包铜技术可将耗银量降至10mg/W以内,共同推动银浆降本60%+。

银包铜浆料导入有望成为降本新渠道,但导电性和组件可靠性还需进一步验证。据透露,迈为股份已成功开发出银包铜浆料,实现降银耗30%,结合MBB技术HJT电池银耗有望接近PERC电池。业内预计未来2-3年可以实现银包铜浆料的国产化,HJT电池单位银耗与PERC电池单位银耗之间的差距有望从2020年的100%左右急剧缩小到20%以内,后续仍有进一步下降的空间,贴近甚至低于PERC银耗量。

导电银浆

二、壁垒和风险

(一)行业壁垒

1、技术壁垒

光伏银浆的生产技术壁垒主要包括高分子焊接技术与超细银粉的制备。高分子焊接技术是先利用化学与工艺学在高分子材料助剂与配方的配合下,完成高分子材料类的改性,之后在高温或高压条件下,使用焊接材料(或助剂)将两块或多块以上的母材连接成一体。国内产商前期在该领域积淀较少,生产的产品烧结性能、附着力、耐焊接性均存在一定缺陷,更无法满足国外环保的要求,导致前期多生产低端产品。高分子焊接技术与超细银粉正是导致国内产品较国外龙头存在较大差距的核心关键,也是前期国内产品主要依赖进口的原因之一。

2、资金壁垒

光伏银浆属于资金和技术密集型产业,系研发投入大、周期长的系统工程。建造现代化厂房和研发检测实验室,需要引进先进设备和精密检验测量仪器,需要投入较大资金(500吨规模约投入1亿元);与此同时,研发、检测、客户认证、产品升级,亦需要投入大量的资金和时间。另外,主要原料银粉的采购资金较大,而销售收款通常会给予下游光伏电池厂商一定的信用期,对于企业的现金流要求较高。因此,资金实力和资本筹措能力是进入本行业的重要障碍。

3、客户认证壁垒

由于光伏正银的产品质量、性能指标和稳定性对晶硅太阳能电池的性能和可靠性有较大影响,属于客户的关键原材料,因此存在严格的供应商认证机制。客户认证过程非常苛刻,包括供应商初评、样品检测、产品报价、小批量试用、稳定性检测、批量生产等阶段,导致从新产品开发到实现大批量供货需要较长时间。由于存在严格的供应商认证和定期绩效考核,因此企业一旦通过下游客户的认证,成为其合格供应商,就会形成相对稳定的合作关系。新进入行业企业需要在技术水平、产品质量、后续服务和供应价格等方面显著超过原有供应商,才有可能获得供货订单。因此,新进入行业的企业面临着较高的客户认证壁垒。

4、人才壁垒

正银配方复杂、技术含量高,研发和制造需要大批具有深厚专业背景、丰富实践经验的高层次技术人才,需具备复合型的专业知识结构和较强的学习能力,对行业技术发展趋势有准确的把握,才能开发出满足下游客户需求的产品。同时,正银需要模拟晶硅太阳能电池的生产,检测产品质量和稳定性,需要提供专业的售后技术支持服务。由于国内正银起步较晚,滞后的人才培养导致本行业人才匮乏,形成了对国产正银企业的人才壁垒。
(二)行业风险

1、光伏需求不及预期的风险。

全球光伏装机增长的主要驱动力已经转变为经济性需求,整体呈现稳定增长趋势。然而,在部分新兴市场国家,光伏装机需求增长仍然依靠政策拉动,随着新兴市场国家对全球光伏装机份额贡献度提升,光伏产业政策的波动仍将影响全球光伏装机需求。同时,疫情等突发事件可能影响光伏装机的节奏。行业波动会导致银浆的供需关系和市场价格随之波动。此外,由于银浆新增产能建设周期和产能释放周期较长,难以匹配需求波动,可能形成一定时期内的供需错配,从而导致银浆市场出现一定波动。

2、TOPCon 和HJT电池技术路线产业化进度不及预期的风险。

TOPCon和HJT电池相对效率较高但成本也较高,量产规模仍较少,市场占比也较低,其产业化需要突破量产工艺瓶颈和设备瓶颈。目前,国内HJT的产能大部分处于规划阶段,没有正式投入建设。TOPCon和HJT电池对银浆的耗用量大,若产业化进度不及预期,将导致国内银浆需求波动。

3、原材料银粉价格波动的风险。

银浆中的银含量一般在 60~70%,银粉为其主要原料,银粉的价格与国际市场白银价格挂钩,对银浆的成本有着极大的影响。若银粉价格出现较高涨幅,则厂商生产银浆的成本将出现波动,并直接影响其盈利水平。

导电银浆

三、小结

1、碳中和推动能源结构转型,光伏长期装机空间广阔。虽然受益于硅片尺寸增大、电池转换效率提升以及印刷技术进步,银浆单耗整体降幅明显,但政策端利好及全球光伏经济性逐渐凸显有望推动全球光伏新增装机快速增长。所以,虽然光伏银浆需求增速小于电池片产量增速,但由于光伏装机需求的快速增长,全球光伏银浆需求整体呈现平稳上升态势。

2、2020年以来,HJT电池规划产能不断增加,预计未来五年HJT电池的市场渗透率将逐步攀升,从而带动低温银浆市场规模的扩张,低温银浆有望成为未来5年行业发展的新焦点。根据测算结果,预计到2025年,低温银浆市场规模或将突破120亿元,较2020年增长近9倍。

3、光伏银浆行业集中度较高,早期高温银浆绝大多数市场份额被杜邦、贺利氏、三星SDI、硕禾电子四家龙头企业掌握,低温银浆则90%多市场被日本KE公司垄断。随着下游市场推动和政策扶持,我国银浆行业及生产技术得到快速发展,国产化率不断提升,目前高温背银已全部实现国产化,高温正银国产化率达50%,低温银浆也已经开始量产供货,打破国外垄断态势。

4、国内高温正银生产企业主要有常州聚和、帝科股份、晶银新材、匡宇科技四家生产企业,目前合计产能接近2800吨。根据需求预测,5年后国内正银需求量约2700吨,则现在的产能规划已经基本满足全部实现国产化的需求。此外,未来HIT电池渗透率的提升势必挤压PERC电池的市场空间,将导致现有高温银浆产线进一步过剩。国产替代加速推动行业格局重塑,四家龙头企业已初具明显寡头效应,随着龙头企业产能建设的加速和产能利用率的提升,预计行业集中度还将进一步提升。

5、低温银浆国产化、MBB技术及副栅细化是目前HJT电池银浆降本的主流可行方式。银包铜粉替代纯银粉虽能实现直接低银化,也是有望成为HJT银浆降本新渠道,但其目前货源全部依赖进口,供应量受限且成本较高,无法有效达到降本预期。国内迈为股份虽然成功开发出银包铜粉,但导电性和组件可靠性还需进一步验证,预计银包铜粉国产化普及仍需2-3年时间。

6、银浆价格与银粉价格高度相关,其受银价波动和银粉市场供求影响较大。全球银粉市场基本被日本DOWA和美国AMES垄断,国内银粉粒径和分散性与国外龙头比较仍有差距,因此国内银浆企业的高性能银粉仍主要依赖进口。目前,我国电子级银粉的产能规划已可满足未来5年后市场需求,若随技术进步全部达标并投产,可能存在一定的产能过剩情况和趋势。未来,随着银粉国产化进程加速,我国光伏行业银浆原材料成本压力有望缓解。

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