1、光伏导电浆料直接关系着太阳能电池的光电转换效率
光伏发电的基本原理是利用半导体的光生伏特效应,在太阳能电池内部PN结上形成电位差,从而将太阳能转换为电能。太阳能电池指利用光电转换原理使太阳的辐射光能通过半导体物质转变为电能的一种器件,又称为光伏电池。太阳能组件指由若干个太阳能电池通过串并联的方式封装而成,可以单独使用,也可以串联或并联使用,作为离网或并网太阳能供电系统的发电单元。
光伏导电浆料是太阳能电池中重要的电极材料,是制备太阳能电池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,位于光伏产业链的上游。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,因此对于所适配导电浆料的性能要求也有所不同,光伏银浆是一种以银粉为基材的功能性材料,是太阳能电池导电浆料的主要类型。
在光伏产业链中,光伏导电银浆产品主要用于光伏电池的金属化环节,是光伏电池乃至整个光伏产品的关键材料。只有通过导电银浆形成的金属化电极,光伏电池的光生电流才能被导出作为光伏电力使用。光伏导电银浆的性能直接决定了光伏电池的光电转换效率与光伏组件的输出功率,是光伏产业链通过技术创新实现提效降本的关键核心材料。同时,光伏导电银浆作为光伏产品的构成要素之一,其品质的好坏也对光伏组件产品的质量与长期寿命有一定的影响。
为了提高发电效率,光伏电池行业不断研发出新型高效电池技术。2024 年以来,N型正在快速替代 P 型成为光伏主流电池技术,随着 P 型 PERC 电池的效率及产能进入停滞状态,N 型电池产能快速扩产,多种金属化提效手段快速导入,市场份额出现大幅增长,这一变革推动电池制造中的氧化铝、氮化硅、多晶硅、氧化硅等膜层结构呈现出更加多样化趋势,电池生产工艺的变化都需要导电浆料进行定制化配套。浆料配方需要针对 N型电池的特性进行优化, 以提高电池转换效率和稳定性,LECO(激光增强接触)技术成为了 TOPCon 电池生产标配。快速迭代的金属化技术使得导电浆料环节技术壁垒有所提升。
根据 CPIA,2023 年,P 型 PERC 单晶电池平均转换效率达23.4%,到2030 年,转换效率或达 24.0%,未来转换效率提升空间非常有限。相比之下,2023 年,N 型TOPCon和异质结电池片的转换效率分别为 25.0%和 25.2%,未来仍有较大提升空间。2023年N型电池片市场占比达 26.5%,较 2022 年提升 17.4 个百分点,其中,TOPCon 电池片市场占比约 23.0%,其次为异质结(2.6%)和 XBC(0.9%),2024 年N 型电池片市场占比加快提升。
2、光伏正面银浆占据着较高的市场份额
光伏电池导电浆料厂商需要持续升级技术、快速调整配方,以满足市场和客户的要求,对于研发水平和创新能力要求较高。光伏电池导电浆料属于配方型产品,配方上任何参数的调整都可能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。光伏正面银浆是制备太阳能电池金属电极的关键材料,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。
银浆生产所需的主要原材料为银粉、玻璃氧化物、有机原料等,银粉为最主要的原材料,其定价方式主要为在银价的基础上加收一定的加工费。由于银粉为贵金属,采购单价较高,且银浆产品生产周期较短,生产厂商通常采用“以销定购”的采购模式。以光伏正面银浆为例,其主要生产流程包括配料、混合搅拌、研磨、过滤、检测等。
生产厂商通过采购生产所需的银粉、玻璃氧化物、有机原料等原材料,经过配方研发、配料、混合搅拌、研磨、过滤、检测等工序,最终产出正面银浆产品,销售至终端太阳能电池生产商。
在光伏行业发展早期,我国正面银浆市场呈现“两头在外”的情形,暨销售市场和原材料市场均在境外,又因正面银浆技术壁垒较高,境内极少有厂商涉足该领域,境外厂商垄断情况严重。随着我国光伏行业近年来的迅猛发展,太阳能电池产能逐步向中国转移,我国正面银浆需求量激增,仅靠境外正银厂商已无法满足我国正银的需求量,境外厂商又因地域限制等原因,很难第一时间满足境内客户的技术要求及对成本持续下降的需求,导致客户利润被压缩。
2013 年前后,中国涌现出了一批正银制造商,渐渐开始挑战境外厂商在正银领域的垄断地位。根据 CPIA,近年来国产正面银浆的技术含量、产品性能及稳定性持续提升,叠加国产浆料企业与本土电池企业紧密合作,国产正面银浆综合竞争力持续增强,加速实现进口替代,根据 CPIA,国产正面银浆市场占有率由2015 年的5%上升至2022年的80%左右。
正面银浆是应用型产品,其市场规模与下游太阳能电池片的产量、技术革新以及不同技术的市场份额占比息息相关。根据 CPIA,2023 年全国电池片产量约为545GW,同比增长 64.9%,预计 2024 年全国电池片产量将超过 820GW。受益于全球光伏市场的蓬勃发展及光伏电池出货量的持续增长,未来光伏银浆的需求量将进一步提升。
光伏行业技术发展迅猛进步,N型电池技术,包括 TOPCon、HJT、XBC 等主流形式正在快速取代 P 型 PERC 电池的市场份额,技术变革推动光伏银浆单位使用量迅速增长。目前电池银浆分为高温银浆和低温银浆两种,P 型电池和 N型TOPCon 电池使用高温银浆,异质结电池使用低温银浆。
以 N 型晶硅太阳能电池技术为例,其是天然的双面电池,N型硅基体的背光面亦需要通过银浆来实现如 P 型晶硅电池正面的电极结构;同时,N型晶硅电池的正面 P 型发射极需要使用相对 P 型晶硅电池更多的银浆,才能实现量产可接受的导电性能。
因此,N 型电池除转换效率要显著高于 P 型晶硅电池外,对银浆的需求量也要高于 P 型晶硅电池。与正银耗量有关的下游技术可以大致分为电池技术和印刷技术。银浆在电池片成本中占比较高,目前主要通过多主栅技术以及减小栅线宽度来减少正银消耗量。多主栅技术可归类为栅线印刷技术,其快速发展一定程度上降低了各类型电池片单位银浆的使用量,但不同类型电池本身单位银浆耗量也不尽相同。
光伏电池企业通过加快导入技术手段降低单瓦银耗,随着更高精密的印刷技术的升级,LECO、激光减薄等精密热加工技术在光伏行业的快速量产,电池金属化成本不断降低,一定程度缓解了光伏行业对白银的需求压力。从单瓦银浆耗量的角度,N 型电池每片耗量仍高于P 型电池,根据CPIA,2023年 P 型 182 电池正、背银消耗量分别约 59、25mg/片,N 型TOPCon 电池双面银浆消耗量约 109mg/片,HJT 电池双面低温银浆消耗量约 115mg/片,因此随着N 型硅电池的未来市场占有率增加,光伏银浆市场需求量有望进一步增加。
虽然以多主栅、超细化栅线为代表的印刷技术不断进步,能够降低单个技术路线的单瓦银耗,但其降银程度有一定极限,还需要平衡电池效率与金属化成本之间的综合性价比,随着全球能源改革不断深化,光伏电池产量将保持快速增长,结合N 型电池技术的市场占有率不断提升,长期来看,未来光伏电池导电银浆市场规模将保持稳步增长态势。
光伏银浆厂商配合客户导入金属化新技术,通过提供能降本提效的导电浆料产品缓解客户成本压力,并获取加工费溢价红利,同时前瞻性布局新型高效N 型组件用功能材料,将能够有效对冲其对单位银浆耗量下滑的影响。
根据 CPIA,2023 年异质结电池片的金属电极仍以银电极为主,低温银浆电极市场占比达到 69.6%。由于低温银浆价格较高,部分企业及研究机构正积极开发利用贱金属如铜等替代银的电极技术,主要分为银包铜浆料结合丝印技术和电镀铜技术。目前用于异质结电池的电镀铜电极技术性价比仍需提升,使用率相对较低。银包铜低温银浆替代纯银进程加快,预期 2024 年占比将达 70%以上。
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