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光伏辅材之银浆简析!

光伏辅材之银浆简析! 仲致能源
2023-12-05
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导读:光伏银浆主要由高纯度银粉、玻璃氧化物、有机载体组成,主要应用于估计光伏电池片正面电极和背面电极,以及硅基光伏

光伏银浆主要由高纯度银粉、玻璃氧化物、有机载体组成,主要应用于估计光伏电池片正面电极和背面电极,以及硅基光伏产生的电流。

光伏银浆处于整个产业链的中游,其上游是银粉、玻璃氧化物及有机载体企业,下游是光伏电池片生产商。其中,银粉是导电相,主要作用是导电,银粉质量的优劣直接影响电极材料的体电阻、接触电阻等。

玻璃氧化物是粘结相,作用是导电膜层介质、连接导电相和基底,其自身成分比例和整体在银浆中的含量过高会导致银浆导电性变差,过低无法渗透入钝化层和硅衬底形成导电接触;有机载体是有机物和部分液体组成,主要作用是导电相和粘结相运载体,控制浆料的流动性。光伏银浆供给主要受中游企业产量和上游银粉供应的影响,需求受下游硅基光伏电池片产量的影响。

光伏银浆根据位置不同,可分为正面银浆和背面银浆,其中,背面银浆功能性较弱,技术门槛相对较低,业内主要的需求是降本,目前已基本能够实现国产化;正面银浆制备难度较高,是光伏电池的重要组成部分,主要用于收集电流。

按技术路线及工艺流程分类,光伏银浆可分为高温银浆及低温银浆。高温银浆在高于500℃的环境下通过烧结工艺将银粉、玻璃氧化物、其他溶剂混合而成,而低温银浆则在200-250℃的相对低温环境下将银粉、树脂、其他溶剂等原材料混合而成,目前P型电池及N型TOPCon电池主要应用高温银浆。由于HJT电池非晶硅薄膜含氢量较高等特有属性,要求生产环节温度不得超过250℃,助推低温银浆技术研发及其产业化。

01

生产工艺

正面银浆是制备太阳能电池的金属电极的关键材料,直接关系着太阳能电池的光电转换效率。

正面银浆属于配方型产品,由于太阳能电池技术门类繁多且更迭较快,不同生产商所选用的技术路径、生产工艺存在差异,因此对于所适配正面银浆的性能要求也有所不同。因此,正面银浆配方上任何参数的调整,都会影响与电池片厂商生产工艺的适配性及电池片的光电转化效率。

正面银浆的生产工艺为:将银粉、玻璃粉(或树脂)、有机相等物质进行配料,随后放入机械设备内混合搅拌、研磨,控制搅拌、研磨工艺参数,过滤泄出银浆,产品性能检查、包装、入库等。


图片来源:光伏职场


01.配料 配料是指根据该批次生产的产品配方,精确称量最终产品所需各项原料重量。

02.混合搅拌 混合搅拌是指将检测合格的玻璃氧化物、银粉、有机原料根据配方中的比例进行混合,然后利用搅拌机对混合物进行搅拌,通过设定搅拌机的转速、时间以及稳定等工艺参数,以保证浆料的充分混合均匀。

03.研磨 研磨工序是利用三辊研磨机,将搅拌完成后的浆料进行研磨。具体工作原理如下:通过调整辊筒与辊筒之间的间隙、不同辊筒的转速,使流经的浆料颗粒物受到轧压、剪切、分散,从而打开浆料颗粒的团聚,使浆料得到充分的混合,进而实现浆料组织均匀、成分一致、细度达标的要求。研磨工序为核心工序,产品质量的好坏与其息息相关。不同产品在设备上呈现不同的状态,相应的,不同产品的研磨过程参数设置也不尽相同。研磨过程的辊筒间隙、辊筒速度、研磨时间通常是该工序的关键参数设定。

04.过滤 过滤工序主要是通过负压过滤系统,对研磨后的物料按照工艺要求进行过筛,以将径粒大于标准要求的物料拦截在外,保证产品的细度一致,以确保成品浆料在客户端印刷使用时的性能要求。

05.检测 根据产品标准对产品进行检测验证。产品检测包括浆料自身的物理参数检测,如细度、固含量、粘度等,同时,可按批次需求,对浆料的应用性能进行检测,如电阻率、印刷性、其他电性能指标等。通过检测后产品方可包装入库,未通过检测的需要进行返工处理。


02

成本与投资


01.成本构成 光伏银浆生产成本中直接材料(银粉、玻璃相、有机相等)占比99.41%(包含4.65%材料销售成本),人工成本占比0.24%,制造费用占比0.28%,物流相关费用占比0.07%。可知银浆生产过程材料费用占比最大,人工和制造所需燃料动力费占比较小,而材料费用中银粉成本占比90%以上。以上市公司聚和材料为例,2019-2022年,公司银粉占原材料采购成本97%以上,三大主材合计占比约99.64%。

由上可知,银粉是生产光伏浆料最重要的原料,其形貌、粒径、分散性及振实密度等特性皆对其电性能、接触性、流动性有重要影响。根据银粉的外貌不同,可将银粉分为球状银粉、片状银粉以及枝状结构银粉,不同形状的银粉将引起银浆烧结厚膜结构的不同,从而对电池片性能有所影响。

图片来源光伏

中国用于生产光伏银浆的银粉目前主要以进口为主,其中,日本DOWA是中国银粉进口的主要供应商,DOWA银粉粒径更小、分散性更佳、有机物包覆效果更好且质量更加稳定。银粉研发投入高且具有较高的技术壁垒,目前中国银粉的稳定性不足是制约国产银粉走向市场化的重要因素。国产银粉的主要企业有苏州思美特、宁波晶鑫等。

02.银浆单耗

据知识星球专家调研反馈,目前市场主流电池182和210电池,单耗不同厂家有区别,隆基有自己的组件,单耗压得比较低,通威品质要求高一些单耗高一些。182PERC,单耗50多毫克,210PERC,单耗60多毫克,耗量高的会做到70毫克。TOPCon背面也会用银浆,是正面的1/3,182TOPCon,整体算一般不算背面只考虑正面,105左右毫克,210TOPCon,180左右毫克。210HJT,正背面低温银浆加在一起差不多200毫克。

换算成单瓦消耗,PERC银浆耗量6-8mg/w,TOPCon银浆耗量10-13mg/w,HJT银浆消耗约16mg/w。

加工费方面:当前PERC正银加工费约500元/kg,TOPCon加工费高出PERC正银300+元/kg,HJT低温银浆加工费高出PERC正面银浆1000-1500元/kg。



03.投资规模

根据苏州固锝、帝科股份、聚合股份公布的相关公告,受各公司生产技术、工艺、场地、市场等不同因素的实际情况限制,投资500吨-1700吨光伏银浆产能所需投资规模在1.5亿-2.7亿元之间,对应单吨光伏银浆投资成本约16万-53万元。

其中,土地及建筑工程、设别购置及安装项目占比最高,约占整体产线建设投资的32.9-56.5%,设别购置金额约占整体投资的24.1-36.3%,主要设备是金属化印刷生产线、三辊机等。

图片来源光伏

图片来源光伏

03

行业情况


01.需求测算

据浙商证券预测,TOPCon电池占比有望从2021年约1.5%提升至2025年的35%,HJT电池占比有望从2021年的约1.1%提升至2025年的15%。

需求量假设:2021-2025年,假设PERC正银单耗从11.3mg/W降至7.5mg/W,背银从3.9mg/W降至2.6mg/W;TOPCon双面银耗从21.9mg/W降至11.7mg/W;HJT双面银耗从28.5mg/W降至16.6mg/W;XBC银耗从20.0mg/W降至11.7mg/W,到2025年,全球光伏银浆需求有望从2021年的3208吨增长至7882吨,四年CAGR达到25.20%。

加工费假设:2021-2025年,假设PERC正银加工费由525元/kg降至456元/kg,背银加工费由210元/kg降至183元/kg;TOPCon银浆加工费由840元/kg降至686元/kg,HJT银浆加工费由1,575元/k g降至1094元/kg;XBC银浆加工费由819元/kg降至669元/kg,到2025年,全球光伏银浆加工费市场规模有望从2021年的16亿元增长至53亿元,四年CAGR达到35.53%。

图片来源光伏

02.竞争格局

目前,国内高温银浆呈现寡头竞争的情况,低温银浆正在加速国产化,生产银浆用银粉,则还主要依赖于进口。

2021年,全球光伏银浆总消耗量为3478吨,其中正面银浆耗量2546吨,正面银浆市场份额集中在聚和材料、帝科股份、贺利氏、硕禾电子、苏州晶银等厂商,销售数量均超过200吨。其中,聚和材料、帝科股份、苏州晶银三大国内浆料龙头企业2021年正面银浆销售数量分别为944.32吨、492.27吨、229.33吨,在全球正面银浆市场的份额分别为37.09%、19.34%、9.01%,CR3合计占比约为65.43%。

2022年,聚和材料计划IPO募集资金10.27亿元,其中2.73亿元用于建设年产3000吨导电银浆建设项目(一期)。2022年11月,帝科股份计划投资1.82亿元用于年产1000吨导电银浆研发和生产建设计划。2021年6月,苏州晶银接受苏州固锝增资,拟投入1.56亿元用于建设年产太阳能电子浆料500吨项目。随着国内龙头产能的逐步落地,国内银浆厂商的出货量有望持续提升。

图片来源光伏

N型HJT低温银浆尚依赖进口,国产供应商处于起步阶段。整体来看N型电池浆料的国产化程度仍较低,约为20%左右。目前HJT低温银浆市场占有率最大的供应商是来自日本的KE。

日本KE专注HJT电池使用的低温银浆开发,目前其Finger细栅产品的体电阻率已低于6*10-6Ω.cm,并将在1年内通过引入低温烧结银粉技术,将电极体电阻率降至4-5*10-6Ω.cm;细栅产品可印刷35-40μm宽的Finger设计网版,该产品焊接拉力大于1N/mm。此外贺利氏、LG、Namics、杜邦也有比较成熟的产品。国内厂商中天盛、晶银、聚和、帝科都有一些较为稳定的产品。

图片来源光伏

03.银粉

银粉是光伏银浆的核心原料,在银浆原料中占比约98%。银粉作为光伏银浆的主要原料,其形貌结构、粒度及分布特性、松装及振实密度、比表面积、烧结性能、抗腐蚀性能等均会影响浆料的使用性能,而形貌结构特征和粒度特性是最关键特征,直接影响着其他性能。

目前,高温银浆通常使用球形银粉,低温银浆通常使用球形银粉和片状银粉的混合物。球形银粉具有较高的球形度,所配置银浆的流动性好,能较好的通过正极细栅线,其性能能够满足正面银浆对银粉的需求,目前正向着高度球形化和可控光滑度方向发展。

片状银粉由球形银粉加工而来,在银浆中的接触面积大,能够在降低银浆银含量和特层厚度的同时保持良好的导电性,但由于流动性较差,无法用于栅线极细的正面银浆。配置银粉时一般采用混合银粉,即大粒径与小粒径相互填充,从而提升银浆的致密性和导电性。

当前银粉主要产地是日本和美国,我国是全球最大的银粉进口国。2021年,我国全年银粉累计进口3240吨,出口19.81吨;其中,从日本进口2964.7吨,占比91.49%;第二名是美国,占比6.81%。

银粉的主要外国厂商有日本DOWA公司、美国的AMES公司等。DOWA银粉粒径范围小、表面有机包覆好、分散性良好、质量稳定,优势较为突出,占据全球50%左右的市占。目前,国内银粉厂商主要包括苏州思美特、中船重工712所、山东建邦、宁波晶鑫等。据卖方调研反馈,国产银粉在某些单项性能上和进口银粉持平,且价格更低,但在品质的一致性和稳定性上仍有一定差距。


END




资料来源:光伏职场、光伏那些事

编辑:阿远

校对:Zian、王晰

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