2022年光伏银浆行业发展现状及未来前景分析 HJT催生低温银浆需求

一、技术趋势:HJT 催生低温光伏银浆需求,多主栅及印刷技术降银耗

银浆是制备电池片金属电极的关键辅材,占电池成本约7%。导电银浆主要用于 光伏电池金属化环节,银浆经过丝网印刷过程分别印制在硅片的两面,烘干后经过 烧结,形成光伏电池两端电极,从而起到导电作用,使电池产生的光生电流导出作 为电力使用。因此,光伏浆料的性能及其对应的电极制备工艺直接影响电池光电转 换效率以及组件的输出功率。根据Solarzoom,2021年10月光伏银浆占单晶P型 PERC双面电池成本比重约为6.6%,占电池非硅成本约33.85%。

低温银浆因HJT诞生,但也成为HJT低成本量产瓶颈之一。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。高温银浆是在 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,主要应用于P型电池及N型 TOPCon电池。高温银浆主要采用1-3um的球形银粉,该种银粉在烧结过程中部分熔 融形成致密度高、体电阻低的银电极。HJT电池非晶硅薄膜含氢量较高,要求生产 环节温度不得超过250℃,烧结制成的高温银浆会对薄膜结构造成较大损失,由此催 生了对采用树脂固化制成的低温银浆新品需求。2021年7月锯能电力和苏州固锝子 公司苏州晶银合作开发的低温银浆已成功导入HJT电池规模化量产。根据CPIA统计, 2020年HJT渗透率不足1.5%,目前市场仍以高温银浆为主,占总供应量98%以上。 由于低温银浆导电性能弱于高温银浆,因此需要提高银含量来提高导电性,开发专 用银粉,优化生产工艺,突破技术瓶颈并降低生产成本。目前低温银浆占HJT电池 成本比重高达24%,因而规模化、低成本生产的瓶颈之一是银浆成本。

大尺寸、双面及N型电池逐步渗透,带动银浆耗量提升。大尺寸硅片的迅速导 入将在一定程度推升单瓦银浆用量;电池实现双面需在背面也采用银浆形成电极结 构,从而增加银浆耗量;HJT电池使用的低温低温银浆需提高银含量才能实现量产 可接受的电学性能。根据CPIA统计,N型电池单片银浆耗量约为P型电池的2-3倍左 右,2020年P型电池银浆耗量约107.3mg/片,其中背银耗量约29.1mg/片;TOPCon 电池片银浆耗量约164.1 mg/片,其中背银耗量约77mg/片;HJT电池双面低温银浆 耗量约223.3mg/片。若按PERC电池功率6.25W,TOPCon电池功率从单瓦银浆耗量 来看,N型同样高于P型,N型双面电池市场份额的提升将带动银浆单位耗量提高。 此外,大尺寸硅片的迅速导入将在一定程度推升单瓦银浆用量,导致电池片成本提 高,可通过多主栅技术、栅线印刷技术及电镀铜等方式降低银浆耗量。

多主栅技术不懈升级,致力降低单片电池银浆耗量。多主栅技术(Mutli-Busbar, 简称MBB)是指主栅线在6条及以上的组件封装技术。在不影响电池遮光面积及串联 工艺的前提下,增加主栅数量能使主栅宽度逐步缩窄、细栅宽度逐步减小,能够显 著降低银浆单耗,同时可以缩短电流在细栅上的传导距离,有效减少电阻损耗。2007 年以前主栅技术主要为2BB,在网印技术进步的推动下,2010年后逐步发展至3BB、 4BB、5BB及MBB。根据迈为股份新品发布会,MBB技术相较5BB可以使得PERC 电池银浆单耗下降36mg/片,使得HJT电池银浆单耗下降100mg/片以上;而SMBB (Super MBB)基于12BB技术,通过提高串焊精度,使得焊带和细栅直接汇联从而 进一步降低主栅宽度,相较传统5BB技术又能将电池浆料使用量减少至128mg/片; 突破性的SmartWire智能网栅连接技术(SWCT)利用创新型薄膜-网栅线电极和多 达24根精确布置的网栅线连接电池片,将HJT组件耗银量降低50%以上。根据CPIA, 2020年9BB及以上市场份额达66.2%,较2019年上升46.1个pct,2025年9BB以上主 栅技术的市场份额有望达95.1%。

图:各类主栅技术市场份额变化情况

栅线印刷技术方兴未艾,超细化栅线节省单片电池银浆耗量。目前光伏电池片 栅线制备均采用丝网印刷方法,该方法简单,良品率高,质量稳定,但是银浆耗量 较大。因此,不断优化栅线印刷技术,仍能进一步节省银浆耗量:根据摩尔光伏, 通过主栅图形的优化设计和细栅的细线化,可降低15-20%的银浆单片耗量。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。激光印刷技 术(Pattern Transfer Printing,简称PTP)是一种新型非接触式印刷技术,通过在 特定柔性透光材料上涂覆所需浆料,采用高功率激光束高速图形化扫描,将浆料从 柔性透光材料上转移至电池表面形成栅线。该技术能够突破传统丝网印刷的线宽极 限,实现25μm以下线宽、更优高宽比。根据迈为股份2020年年报,转移印刷有望节 省银浆用量40-50%。

电镀铜技术采用铜栅路线降低银粉含量,但综合成本及环保问题成量产瓶颈。 电镀铜是一种利用电解原理在金属及材料表面沉积铜膜的新型电极制备工艺。该工 艺通常采用含银电镀液,选择镍/铜/银镀层,或者只用镍/铜镀层,通过降低银浆耗 量推动电池生产成本下降。虽然镀铜工艺利用铜替代银具有明显材料成本优势,但 是工艺较为复杂,设备及人力成本更高,同时还需对电镀废液中含有的有害化学物 质进行环保处理,其中铜电镀因需要额外近1.8亿/GW的设备投入、低良率及环保问 题考虑,目前进展较缓。若电镀铜工艺能够在优化工艺成本、解决废液环保问题, 日后竞争优势有望凸显。目前国内钧石及国电投已采用铜电极生产HJT电池。

2025年光伏银浆需求超8000万吨,2020-2025年复合增速为22.50%,其中低温 银浆需求伴随HJT电池渗透加速释放,2025年有望达1625万吨,复合增速超80%。 光伏银浆耗量及产品需求结构受组件及电池技术迭代综合影响,基于全球光伏装机 量预测,按电池容配比1:1.2,参考CPIA预测,PERC/TOPCon/HJT电池银浆耗量年 均下降2.53%、2.69%、4.91%计算,我们测算得出2025年光伏银浆需求量为8248 万吨,2020-2025年CAGR为22.50%,其中低温银浆需求量为1625万吨,占总需求 量比重将达到27.5%,2020-2025年CAGR为80.19%。

二、优化空间:光伏银浆产业链国产化进行时,贱金属掺杂应用降本

正面银浆性能及技术要求高,较背面银浆存在溢价。根据位置及功能的不同, 光伏银浆可分为正面银浆和背面银浆。正面银浆主要起到汇集、导出光生载流子的 作用,常用在P型电池的受光面及N型电池双面;背面银浆主要起到粘连作用,对导电性能的要求相对较低,常用在P型电池背光面。由于正面银浆需要满足更多发电功 能及效用,因此含银量、银浆细度等方面技术要求更高,产品存在溢价。根据 Solarzoom,正面银浆单价约5620元/kg,背面银浆为3495元/kg。

正银尚未完成进口替代,国产化趋势有望带动银浆价格下降。2013年前全球正 银市场被三星、杜邦、硕禾、贺利氏四家海外厂商占据。随着我国光伏行业的兴起, 电池产能逐步向国内转移,仅靠海外厂商已无法满足我国对正银供应及降本需求, 银浆国产化诉求日益增强。此后我国涌现出一批正银制造商,其产品的技术含量、 性能以及稳定性能持续提升,国产正银的市场份额逐步提升,根据CPIA调研, P型 电池的正面银浆国产比例已从2015年的5%提升至2020年的50%,但N型电池的正面 银浆国产化比例仅为20%左右,主要由日本京都电子、贺利氏、LG等海外厂商为主。 据摩尔光伏,日本KE在全球低温银浆市场的份额超90%。

光伏银浆属于配方型产品,银粉作为核心原材料直接决定其成本及导电性能, 降本路径围绕银粉采购单价及单位耗量展开。光伏银浆由高纯度银粉、玻璃粉、有 机原料等配料搅拌均匀、轧浆及装罐制成,其中配料及三辊混合工序为关键工序。 技术核心在于银粉体系的优化配比及质量稳定性,玻璃的组成、配比及制备工艺, 有机体系的配方及制备工艺。根据聚合新材招股说明书,银粉作为光伏银浆最核心 的原材料,占生产成本比重高达97.80%,其作为导电材料,性能优劣直接影响电极 材料的体电阻、接触电阻等,进而影响光电转换效率;玻璃体系为粘结相,对银粉 的烧结机银-硅欧姆接触的形成有决定作用;有机体系作为承载银粉和玻璃体系的关 键组成,对印刷性能及质量影响较大。

图:银粉决定光伏银浆成本

(1)银粉采购:成本加成定价模式,规模直采及现款现结采购成本更低。银粉 定价方式是在伦敦银点价格折合为结算币种金额基础上加收一定加工费,因此采购 价格与银点价格正相关,随着银价波动而波动,同时受汇率、加工费、供求关系等 影响。根据帝科股份招股说明书,若公司向DOWA代理商间接采购,银粉采购价格= (伦敦银点价格*1.01+加工费)*汇率*(1+代理服务费率)+运费。若向DOWA直接 采购,银粉采购价格=(伦敦银点价格*1.01+加工费)*汇率,因此直采+现结能够降 低原材料银粉采购成本。

银粉仍被进口垄断,国产供应有望降低采购成本。海外银粉产业起步较早,制 备技术成熟,日本DOWA和美国AMES等海外主流银粉厂商产品质量高、性能稳定, 长期占据高品质银粉市场。据帝科股份招股说明书中访谈,日本DOWA银粉产品粒 径范围小、表面有机包覆较好、分散性良好、质量稳定且供应充足,是第一梯队正 银厂商首选,占全球正银银粉市场份额超过一半。国内超细银粉研发起步晚,制备 条件差,工艺技术相对落后,但随着制备技术突破、性能逐步提升及产能规模持续 扩大,可供选择的国产银粉供应商逐步增多,有望推动原材料成本降低。

(2)银粉耗量:采用低价金属部分替代银粉(例如银包铜)降本。在保证线电 阻和焊接拉力前提下,寻找可替代银粉的低成本原材料,结合金属化工艺能够使得 银浆生产成本下降。银包铜粉是一种在铜表面包裹银粉的新型材料,既保持了铜的优良导电性,又具有银的优良金属特性,通过银包覆层提高铜粉的抗氧化性及稳定 性,并达到节约贵金属银、降低生产成本的目的。银包覆层的致密度、包覆率和连 续性仍是关键技术难点,将直接影响银包铜粉的性能及应用范围,目前银包铜只能 应用于低温银浆,不能满足PERC电池烧结型高温浆料要求。根据迈为股份新品发 布会,银包铜粉中银的掺杂比例可从90%降低至60%左右。根据Solarzoom,目前 日本KE、帝科股份、苏州固锝等银浆龙头均在积极布局银包铜的研发及生产,以此 推动银浆降价,迈为携手华晟、钧石能源等积极推进产业验证过程。

预计2025年光伏银浆产值超300亿元,2020-2025年CAGR为18.6%。光伏银浆 国产化、原材料银粉国产化、规模直采以及利用银包铜等低价金属替代银粉的方案, 均能够带动银浆价格的下降。假设2025年银浆基本实现完全国产化,综我们预计 2025年光伏银浆产值为332亿元,2020-2025年CAGR为18.6%。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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