卡脖子、技术壁垒、国产化率低、硬核科技......想必大家对这些词汇已经熟的不能再熟了。不过,你知道吗?在我国,能配上这些关键词的,远远不止芯片半导体中的那些环节。今天,就让我们一起来了解一下,一个鲜为大V们说道,但却对光伏行业影响较大的一个“卡脖子”环节——光伏银浆。
光伏银浆属于电子浆料的一种,主要通过丝网印刷技术制成栅线程分别印制在硅片的两面,烘干后经过烧结作为光伏电池的电极。光伏银浆制备的主要上游原材料是银粉。
图:光伏银浆位于光伏产业链中的位置
按照很多机构的研报顺序,应该是先讲光伏银浆,再提它的原料银粉。但实际上,相比于光伏银浆的“有选择性”突破国产化规模化需求,目前我们在银粉领域更加依赖进口。
相较于我们之前跟大家分享的3种光伏电池技术路径,光伏银浆的产业链结构较为简明:银粉是制作光伏银浆的主要上游材料,研磨工序是中游制备银浆的核心工艺,并决定最终产品质量好坏。
虽然在行业外人看起来,银粉仅仅是将金属银打碎成粉而已,但实际上,要做的将贵金属粉末化至符合光伏等需求的电子级颗粒,是一个高技术壁垒门槛。我国确实也有企业(如:苏州斯美特和宁波晶鑫等)从事银粉生产,但无论在产能、颗粒直径和产品稳定性上,均与国际主流厂商有很大的差距。由于光伏电池企业对其所用的银粉产品有很严格的稳定性要求,所以我国到目前为止,银浆生产中所用到的超细银粉基本上来自于进口,并且主要进口供应商就是占据国际银粉市场半壁江山的日本DOWA。
根据市场机构分析,我国光伏银粉企业在生产技术上主要还是采用日本DOWA的液相还原法。虽然我们的部分企业在该领域加速投入和研发,但是短期内还是难以突破30%的国产化率门槛。突破国产化率门槛的意义不仅仅在于节省费用,更重要的是在未来新能源国际竞争领域中,在我们自己的强项上,尽量不留下这些微小的,但却很可能被拿捏的“卡脖子”点。
相较于银粉领域,我国的光伏企业在银浆制备方面的成熟度明显要高很多。
根据光伏银浆在电池片中的位置,可以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型电池的受光面以及N型电池的双面;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型电池的背光面。
相对于背面银浆,正面银浆需要实现更多的功能和效用,制备难度较高,其质量直接影响太阳能电池片的光电转化效率。年全球光伏银浆总消耗量达2,吨,其中正面银浆消耗量2,吨,占比71.5%,背面银浆消耗量吨,占比28.5%。根据相关产业媒体报道,近两年的正面银浆国产化率为50%左右,主要企业有聚和股份、帝科股份、苏州固锝等。
根据银浆烧结温度,又可将光伏银浆分为高温和低温两种。通常我们把在℃的环境下,通过烧结工艺将银粉、玻璃氧化物和其他溶剂混合制备的银浆称为高温银浆,而在至℃的相对低温环境下,生产的称为低温银浆。
根据光伏电池种类所对应的需求来看,未来的主要发展方向是“正面”+“低温”。实际上低温银浆的概念诞生,来自于HJT电池。因为HJT的非晶硅薄膜含氢量较高,要求生产环节温度不得超过℃,传统的高温银浆会对薄膜结构造成较大损失,所以催生了在相对低温环境对采用树脂固化的低温银浆需求。
当然,由于HJT电池普及率尚低,以及相关制作技术壁垒较高等因素,我国企业能实现高温银浆的规模化国产化生产,却无法实现低温银浆的规模化自主生产。从消耗量的角度来看,转化效率更高的N型电池的光伏银浆消耗量更多:年P型电池正面银浆+背面银浆消耗量约为96.4mg/片,TopCon电池正面银浆+背面银浆消耗量约为.3mg/片,HJT电池双面低温银浆消耗量约为mg/片。从成本占比的角度来看,光伏银浆在TopCon电池和HJT电池中的成本占比分别为16%和24%。当下全球光伏低温银浆的主要提供者是日本京都电子,我国较大的生产者是苏州固锝的子公司苏州晶银。
回归市场本身,伴随着先进光伏电池技术的发展,光伏银浆市场处于“整体需求稳步增长+低温银浆高速增长+国产化率持续提”的三期叠加的发展阶段。未来市场机构在该领域将会更加