光伏电镀铜行业分析即将开启产业化进程,从

(报告出品方/作者:东吴证券,周尔双,刘晓旭)

1.电镀铜助力HJT降本增效,产业化进程即将进入加速期

1.1.HJT亟需降低银浆成本,电镀铜为HJT独有的降本方式

HJT降本为规模扩产关键,银浆降本为重要手段。年以来电池技术路线由PERC向更高效率的HJT、TOPCon等N型技术转变,其中TOPCon的扩产规模高于HJT,我们预计年TOPCon新增扩产超GW、HJT约30GW,主要系HJT的总成本仍偏高,根据我们的测算,年底硅料元/KG、M6硅片4.5元/片时,TOPCon总成本约为0.85元/W、HJT总成本约为0.91元/W。降本成为HJT规模扩产的关键,而银浆成本在HJT总成本中占比最高,根据我们的测算,银浆成本占总成本比重约11%,因此降低银浆成本、少银去银化极为关键。

银浆降本手段主要分为两大类,电镀铜为“终极”去银化降本手段:(1)栅线图形的优化,通过栅线变细从而节约银浆耗量,例如MBB(多主栅),逐步由12BB向SMBB、0BB(即无主栅技术,去掉主栅仅保留细栅);(2)浆料银含量的降低,使用贱金属替代贵金属,例如银包铜可利用铜替代部分银,通过将银覆盖在铜粉颗粒的表面来减少银用量,而电镀铜则可利用铜替代全部银,实现去银化,彻底解决HJT用银问题,同时与其它降银手段相比,电镀铜由于栅线更细降低遮光面积,能够进一步提升效率,进一步降低单位成本。从降本增效两个维度考虑,电镀铜是去银化的终极手段。

电镀铜技术更适用于HJT,为HJT独有的降本项:(1)PERC:无需使用电镀铜,因单面用银、银浆耗量少,电镀铜带来的非硅成本下降极为有限。(2)XBC:PN结和电极均处于电池背面,不需要考虑遮光损失,栅线图形也不需要特别精细,但XBC工艺复杂,需要多次掩膜和刻蚀,电镀铜进一步增加其复杂程度。(3)TOPCon:①电镀铜要求低温工艺,与TOPCon高温工艺不适配,高温下铜容易氧化失效;②TOPCon电极直接与硅片接触,缺少TCO薄膜阻挡,铜易扩散到硅中,带来可靠性问题,但可以通过激光在非导电层上开槽再镀镍、烧结后进行电镀铜,镍层能够提供部分阻挡;③TOPCon设备和工艺成本低,电镀铜带来的非硅成本降低有限。

(4)HJT:①低温工艺符合电镀铜工艺要求;②HJT电极与TCO薄膜接触,不与硅片直接接触,能够避免铜污染硅片内部;③HJT双面用银且低温银浆耗量更大、价格更高,因此HJT银浆降本需求更迫切,故电镀铜降低HJT非硅成本效果最明显,更适用于HJT技术——根据我们的测算,假设电镀铜量产后带来0.5%提效、电镀液等耗材成本0.03元/W、电镀设备价值量1亿元/GW,则PERC/TOPCon/HJT三种技术路线应用电镀铜后带来的非硅成本降低幅度分别为2%/12%/21%。

1.2.电镀铜同时实现降本增效,耗材设备国产化推动降本加速进行时

降低电池正面遮光损失、减小栅线的电阻损耗、改善电极与TCO接触、低成本电极制备是电池金属化工艺的发展方向,电镀铜既能够通过更低的电阻、更高的栅线高宽比来提高转换效率,也能够通过低价铜完全替代高价银实现降本,有望成为去银化的降本提效终极技术。

(1)增效:①电阻损耗少,导电性能更优:电镀铜栅线内部均匀、与TCO接触更优(图5所示),有效减小电极与PN结的接触电阻,同时与银浆混合物相比,铜栅线为纯铜,本身的体电阻更低,铜栅线的体电阻率约1.8μΩ.cm,低温银浆的体电阻率约3-10μΩ.cm,故电阻损耗少、导电性能更优。②线宽更窄,遮光损失少:铜栅线的线宽更窄、高宽比更高,即电极更窄、更厚,其中铜栅线的线宽约15μm,低温银浆的线宽大于40μm,故电镀铜能够降低栅线遮挡造成的遮光损失、提高载流子收集几率,上述因素共同作用使得电镀铜相较低温银浆丝网印刷可以提高0.3-0.5pct光电转换效率。

(2)降本:目前浆料降本手段主要为银包铜与电镀铜,我们测算对比了两种方式的非硅成本差异,主要体现在材料和设备两方面,其中银包铜根据发展阶段分为50%/30%含银量,HJT电池效率均为25%;电镀铜分为小规模初期/规模量产,HJT电池效率分别为25.3%/25.5%。

①材料成本:a.银包铜:以浆料耗量mg/片为基准,根据50%/30%的含银比例及元/KG的银浆价格测算得到成本分别为0.05/0.03元/W;b.电镀铜:我们估计铜耗量约77mg/片,结合铜价测算得到成本约为0.元/W,显著降低浆料成本,但电镀铜额外需要配备电镀药水、掩膜材料等,目前下游需求量较少且海外供应商居多使得成本较高,未来国产化规模放量有望降本,我们估计小规模初期/规模量产后成本分别约0.07/0.03元/W,故综合来看虽然电镀铜节省了银浆成本,但额外增加的电镀药水、掩膜材料等影响了材料降本效果。

②设备成本:a.银包铜:仍采用传统的丝印工艺,单GW丝印设备价值量约万元,按照5年折旧期,则设备折旧成本约0.01元/W;b.电镀铜:当前单GW电镀铜设备价值量约2亿元,未来有望降低至1亿元,按照5年折旧期,则设备折旧成本约0.04/0.02元/W。③材料+设备折旧成本合计:综合材料及设备折旧成本,50%/30%银包铜的边际非硅成本约为0.06/0.04元/W,电镀铜目前成本约为0.11元/W,故与银包铜相比,电镀铜尚不具备显著降本优势,主要系电镀药水、掩膜材料等耗材及设备折旧成本较高,未来国产化规模放量降本后有望降低至0.05元/W。

当然随着光伏下游装机量持续提升、全球银浆耗量增加可能会带来银价上涨,存在银包铜材料成本增加的可能性,故我们认为电镀铜的产业化进程除了自身持续降本外,也取决于其它降银手段的推进速度,同时电镀铜也是抑制银浆价格上涨的有效手段。根据我们的测算,银价上涨43%、银浆含税价格元/KG时,30%银包铜的材料+设备折旧成本为0.元/W,而电镀铜工艺量产(提效0.5%、电镀液和掩膜材料成本为0.03元/W、设备价值量1亿元/GW)的成本约为0.元/W,此时电镀铜量产成本与银包铜打平,上涨超过43%时电镀铜成本低于银包铜,经济性凸显。

1.3.电镀铜处于导入初期,


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