浆料在电池成本中占比较高,对电池效率影响较大,过去光伏浆料以银体系为主,目前主流的TOPCon路线则用量更大。未来银浆单位用量继续下降的难度大,因此成本更低的代银浆料始终是产业研究的重要方向。铝浆此前在业内已有应用,但规模应用可能有一定挑战;铜浆研发难度大、壁垒高,目前有积极的进展,若能替代银浆,对光伏行业降本影响较大,相关公司也有望受益。
摘要
浆料在电池环节成本占比高,TOPCon时期以银体系为主。电池非硅成本中浆料占比高,以TOPCon电池为例,银浆的单瓦成本约为0.07-0.08元(银价7000-8000元/kg、单位用量10mg/W),而TOPCon电池整体非硅成本约为0.13元/W。在电池提效要点中,浆料对电池提效的影响也比较大。TOPCon时期浆料以银体系为主,其正面、背面均需要银浆,因此用量高于PERC,同时,制造难度也在提升。
无银化浆料可能是电池重要的降本方向。浆料在电池非硅成本中占比较高,降低银耗甚至去银化一直是行业重点降本方向,过去主要通过降低细栅宽度,以及加主栅数量但缩窄宽度进而降低银耗。随着TOPCon等路线的不断迭代优化,现有体系下,银耗继续显著降低已很困难,因此,用成本更低的金属替代银可能是降本的主要方向。
(银)铝浆已在使用,扩大铝浆的使用挑战大。铝浆可显著降低电池非硅成本,高温铝浆(银铝浆)在PERC时期已有多年应用。铝电阻率为银的1.7-1.8倍,虽然可通过改进方式降低界面复合、提升电池开压,但电阻率性能与银差距较大。另外,铝较难塑型,在越来越严格的栅线高宽比要求及电阻率要求下,后续继续显著提升铝浆有很多挑战。
铜浆研发难度高,但有一定进展。铜浆研发一直是去银化的重点之一,对浆料自身而言,铜浆需解决三个问题:1、铜的氧化性,铜较为活泼,在高温烧结过程中容易氧化,防氧化处理尤为关键;2、扩散,银浆烧结后形成合金,而铜在烧结过程中容易在电池片上扩散;3、焊接稳定性。同时,还有原材料铜粉制备、后处理、配方、助剂、烧结细节等难点。另一方面,铜浆应用不仅要考虑浆料环节,还需要考虑下游电池厂商实施配合的难度,特别是TOPCon电池。过去几年,行业在铜浆应用方面有一定进展,2020年FuturaSun推出“ZEBRA”系列N型IBC组件,在浆料方面使用铜浆。此外,国内近几年在铜浆研发/产业化,以及下游电池片配套方面都积极进展。
风险提示:新技术进展不及预期,全球装机不及预期,行业竞争加剧。
具体推荐及投资建议,请参照正式报告
一、浆料对电池效率影响大,过去以银体系为主
浆料在电池环节成本占比高,对效率影响较大。电池非硅成本中浆料占比最高,以TOPCon电池为例,单瓦成本约为0.07-0.08元(银价7000-8000元/kg、单位用量10mg/W测算),而TOPCon电池整体非硅成本约为0.13元/W。根据ISFH数据,在与浆料相关的电池提效要点中,降低TOPCon发射极复合损失(0.36%)、降低遮挡(0.46%)、降低正面复合(0.60%)共计可提效1.42个百分点,对电池提效影响较大。
过去一直是银体系主导,TOPCon用量更大。PERC时期以银铝浆+银浆方案为主,考虑到成本、背面发电效率等因素,背面浆料多为铝浆,TOPCon电池技术初期,银浆耗量较PERC高约50%,主要是因PERC仅有正面需要银浆,而TOPCon正面、背面均需要银浆。
TOPCon对浆料要求更高。TOPCon银浆难度相对较高,主要是因PERC与TOPCon电池正背面对浆料要求不同,PERC正面需要重点考虑浆料与硅片的欧姆接触、降低复合,而背面更多需要考虑与钝化层的附着力。TOPCon浆料要求更高,制造的难度更大,正面浆料中的银粉参数有变化,需要考虑掺杂与欧姆接触,玻璃与有机体系的要求也在提升,难度相对较大,而背面重点除需要考虑欧姆接触、降低复合外,还要烧穿钝化层,但不能损伤POLY层,对玻璃体系的要求也比较高。
浆料中的原材料占总成本比重约为99%,定价模式为成本加成模式(原材料+加工费),因此产品价格差异不是很明显,但品质之间有差别,对企业也提出了多方面要求。浆料配方的研发能力、不同原材料的理解能力、浆料内部体系之间的调整能力尤为重要。此外,有机(提供流动性,印刷)、无机(玻璃粉,粘接)体系的重要性可能在提升。
二、代银浆料是行业发展方向
代银浆料可能是降本主要方向。由于浆料在电池非硅成本中占比较高,因此降低银浆单耗一直是电池环节的重点降本方向,过去主要通过两条途径降本:(1)降低细栅宽度;(2)增加主栅数量,主栅增加后宽度变细,降低银耗。
银体系下,浆料用量下降幅度有限制,主要是因目前电池片效率更高,而浆料的作用是收集电流,相对应用量较难持续大幅下降,因此,用成本更低的金属替代银可能是降本的主要方向。
铝浆此前已有应用,但规模应用有一定挑战。铝是工业界常用的金属,可大量供应光伏制造,其成本较低,可大幅降低光伏电池非硅成本,高温铝浆在PERC时期已有多年应用。铝的电阻率约为银的1.7-1.8倍,虽然可通过增加线宽来补偿线电阻的损失,或铝浆中添加硅来抑制铝浆和多晶硅之间的反应,进而降低界面复合从而提升电池开压,但在电阻率方面依然与银有一定差距。
此外,铝较难塑型,在更严格的栅线高宽比要求及电阻率要求下,后续大规模应用于高效双面电池仍有一定挑战。
铜浆正在取得进展。铜与银的电阻率差异较小,此前行业在铜浆应用方面有一定进展,2020年,FuturaSun推出面向欧洲户用光伏和工商业市场的“ZEBRA”系列N型IBC组件,在浆料方面使用铜浆。铜电极在焊接、电性能及稳定性方面有较好表现:a)焊接方面,焊接温度提高至440℃时,剥离力达到0.76N/mm,接近传统银浆主栅的剥离力水平;b)电性能稳定性方面,在TC600之前,所有组件的电性能保持稳定,展现出较好的热机械稳定性。
铜浆研发难度高,其他途径也有望解决铜浆应用难点。铜浆的应用不仅要考虑浆料环节,也需要考虑下游电池厂商实施配合的难度。对浆料环节自身而言,铜浆的应用核心在于解决三个问题:1、铜的氧化性。铜较为活泼,在高温烧结过程中容易氧化,防氧化处理尤为关键;2、扩散。银浆烧结后形成合金,而铜在烧结过程中容易在电池片上扩散,铜原子比较容易影响PN结;3、焊接稳定性。ZEBRA组件在焊接方面有较大进步,剥离力接近传统银浆主栅的剥离水平,但仍有一定差距。
此外,铜浆在原材料铜粉的选择方面、后处理方面(如防氧化)、配方、助剂、具体烧结细节等方面可能均有不同的解决方案,预计行业壁垒会更高。

风险提示
全球装机不及预期:在目前的建设成本下,全球光伏装机需求旺盛,但也存在装机不及预期的可能;
新技术进展不及预期:浆料环节的新技术变革,对相关公司影响较大,有望给行业带来较大变化。若新技术研发、落地不及预期,可能对产业链产生不利。
行业竞争加剧:光伏行业目前竞争压力仍比较大,若价格竞争持续乃至加剧,可能对相关公司业绩产生不利影响。
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