光伏降本关键点在银浆,光伏银浆军团三强鼎立,降本的难点到底在哪里?

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在整个光伏电池片的生产过程中,银浆是核心关键,它不仅是成本占比仅次于硅片的核心耗材,而且也直接决定了电池片的导电性能。

电池片是由硅片制成,经过制绒、扩散及 PECVD 等工序后,硅片生成能够光照发电的 PN 结,由此形成了电势,但光有电势是不够的,想要实现光电转化还需要有电流形成,而这些电流就是通过栅线来实现的。

银浆是核心主料,成分由银粉、玻璃氧化物、有机树脂有机溶剂三部分构成,其中银粉的成本占银浆总成本的95%以上,意味着银浆的价格与银价高度相关。

得益于早期先发优势,杜邦、贺利氏、三星SDI等海外龙头一度抢得绝大部分的光伏银浆市场份额。然而,随着帝科股份和苏州固锝为代表国产企业的崛起,在突破技术封锁后,光伏银浆的国产替代率持续提升,如今自主产品已经成为国内光伏市场的主流。

1、“银浆三强”的产能情况

聚和股份、帝科股份、苏州晶银正面银浆产能预计为1200吨,500吨、500吨,合计产能约2200吨。以2025年预测数据计算,“银浆三强”产能不到全球需求量的40%。而在目前,三家公司的市占率已超过45%。

到2025年,仍有足够空间确保三家公司不用“内卷”。

“这个行业离‘天花板’还很远,还有无限的想象空间,”有业内人士表示,近期俄乌冲突对传统能源带来挑战,促使欧洲进一步提升对可再生能源的推广力度。就在3月9日,欧盟表示通过加速发展可实现2030年1000GW太阳能装机目标。根据SolarPower Europe发布的《欧洲光伏市场展望2021-2025》,2030年欧盟光伏装机预计为672GW,折算未来9年年均新增装机56.3GW。欧盟最新目标的提升,意味着年均新增装机达92.8GW,预期上调65%。

中国作为光伏全产业链领先的国家,也有望为世界做出更大贡献。在此背景下,银浆企业更要“不待扬鞭自奋蹄”,以前电池片类型单一时,一种银浆可以供应多家电池片企业。如今技术日新月异,一家电池片企业可能就需要多种银浆——这也倒逼银浆企业投入更多资金、技术,紧跟客户需求进行研发。不过陷入专利官司,无疑会让涉事企业“分心”。

也正是因此,有业内人士呼吁行业良性竞争,“市场足够大,容得下更多玩家。专注于客户,远比把精力花在打专利战上更有意义。”

2、高景气度的银浆

2021年前三季度,帝科股份和苏州固锝营收分别同比增长120%和60%,业绩全面向好足以表明,中国银浆行业景气度十足。

进一步剖析,不难发现银浆双雄业绩向好主要受三方面因素提振。

首先是光伏崛起的大势所趋。

过去十年,中国光伏产业由无到有,从完全依赖进口到引领世界潮流。目前,中国已经成为全球最主要的光伏新增装机市场之一,每年的装机量占全球的40%左右。

据浙商证券测算,预计2030年中国光伏新增装机需求达416-537GW,年化复合增长率为24%-26%,全球新增装机需求达1246-1491GW,年化复合增长率达 25%-27%,光伏将有可能在未来十年继续迎来接近十倍的增长。

随着中国光伏企业在全球竞争力的提升,来自于行业规模绝对值的增长将是推升整个产业链价值提升的最核心因素,这其中当然包括对于银浆的需求。

其次是国产银浆替代率的不断提升。

光伏发展早期,全球银浆市场主要被杜邦、贺利氏、三星SDI等海外企业垄断,当时银浆只能依赖于海外进口。

在传统PERC电池片的组成中,银浆的成本约占电池片总成本的10%,是仅次于硅片的核心耗材。当时光伏组件面临极大的降本压力,而将成本占比不低的银浆进行国产化无疑是降本最快的选择。

从2016年开始,国产银浆企业逐渐开始具备供货能力,至2017年国产银浆的市场份额已经提升至30%,2020年银浆的自主替代率已经达到50%。

聚焦当下,银浆国产替代率仍在持续提升中,不断提升的渗透率也是推升银浆双雄业绩增长的关键因素。

最后,新型电池片中银浆成本的占比也在提升。

随着PERC电池片逐渐达到理论效率的天花板,TOPCON电池片和HJT电池片等新型电池片逐渐小规模进入市场。

传统双面PERC电池大约单片银浆用量为85mg,而新一代TOPCON的单片银浆用量达140mg左右,银浆成本在TOPCON电池片中的总成本也上升至15.8%。

在另一种HJT电池中,由于采用非晶硅薄膜全程需要低温制备,因此所采用的银浆也必须是低温的。与传统高温银浆相比,低温银浆难度更高,目前技术主要被日本京都电子KEM独家垄断;售价更高,每公斤约6600元,较高温银浆要高2000元左右。

此外,HJT的银浆需求量也进一步提升至250mg每片,在HJT电池片总成本的比例也提升至惊人的24.3%。

伴随电池片技术进步,银浆的需求量也显著增多,在市场环境不发生剧变的情况下,这保证了银浆双雄未来业绩的增长。

综合而言,银浆短期内的需求必将持续增加,国产银浆企业的业绩有望得到保障,但为何难以获得资本认可呢?

3、所有人都想革银浆的命

投资不仅需要聚焦当下的业绩,更多的则是要关注未来的预期。

不可否认目前银浆行业景气度十足,但其却面临被产业链抛弃的潜在风险,产业链上下几乎全部将银浆当成是降本的突破口,这犹如悬在银浆双雄头上的达摩克利斯之剑。

纵观光伏行业这些年的发展,降本增效是始终如一的发展主线。现如今,主流PERC电池的效率几乎已经达到天花板,产业迭代是在必行,但随着技术的进步,银浆的成本占比却大幅提升,显而易见这其中存在巨大的降本空间。

硅片金属化环节成本的大幅提升成为限制产业推广的重要因素,因此探索金属化的升级优化已经成为产业中的共识。

目前,产业链企业主要将从三个方向试图优化金属化过程,借此来降低银浆的用量,甚至部分企业已经在探索无银浆方案。

第一个变革方向是进一步优化主栅线结构,根据主栅线的数量又可分为多主栅和无主栅两条技术路线。

多主栅技术(MBB)指的是通过增加主栅线数量,让栅线做的更细,从而减少了电池表面的遮挡,同时多主栅技术缩短了电流在细栅上传导距离。随着主栅线宽度变窄,细栅线变短,从而显著降低了银浆的用量。

多主栅技术是目前产业中研究的重点方向,已经取得很好的进展,目前节省银浆耗量可达 25-35%。

与多主栅对应的则是无主栅路线,仅印制细栅而不印制主栅,利用一层内嵌铜线的聚合物薄膜代替主栅。与传统主栅技术相比,无主栅技术采用铜线收集电流,消除了主栅并优化了细栅的宽度和间距。

从效果看,无主栅技术有望降低80%的银浆用量,但受限于制造设备尚未成熟,因此目前成本较高,暂未达到商业化的要求。

第二个变革方向是进一步优化丝网印刷工艺,行业中正在探索采用电镀、印刷、喷墨等非接触式金属化技术来替代丝网印刷工艺。

电镀工艺可以用电镀其他低价金属的方式完美规避银浆,但由于电镀铜工艺流程较长,过程中涉及湿化学,拉力难以控制。最关键的是电镀液存在严重的环境污染,这是商业化推广必须解决的问题。

印刷、喷墨工艺则可以进一步降低细栅线的宽度,从而实现银浆用量的降低。目前印刷工艺是设备厂主攻的方向,帝尔激光、迈为股份都已经在该领域获得突破;喷墨技术则仍处于研发阶段,尚未有更多实质性的进展。

第三个变革方向是改变银浆的配方。目前银浆中银粉占总成本的95%,不难发现只要将银粉用量降低,就能大幅提升性价比。

迈为股份联合华晟、钧石能源积极推进银包铜等浆料产业验证,通过调节浆料中的银、铜掺杂比例,用低价金属替代高价金属从而降低整体的浆料成本。

但银包铜的方式因传统银浆的高温而失效,因此这种技术路线的改变只能应用于低温HJT路线,导致银包铜有望成为降低HJT中银浆成本的核心技术。

无论三条路线中那一条取得阶段性的成功,都会让电池片对于银浆的依赖大幅降低,届时银浆企业就可能遭遇业绩滑坡,正是这种随时可能被产业抛弃的预期,让资本对于业绩不俗的银浆双雄并不感冒。

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。

4、HJT银浆降本可行方式

(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,使用最新的高精度串焊,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。

4、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。

来源:证券时报e公司,全球光伏,钛媒体APP

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