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光伏银浆是光伏电池片核心辅材,高技术壁垒构筑护城河

发布时间:2022-03-07  来源:立鼎产业研究网  点击量: 2868 

光伏银浆系电池片结构中核心电极材料,占电池片非硅成本比例约 33%。光伏发电即硅片受到光照后内部电荷分布发生变化将光能转变为电能的过程,银浆作为电极材料印刷于硅片两面构成电池片,起到重要的导电作用,其性能直接关系到光伏电池的光电性能。银浆作为辅材成本占比相对较高,单瓦成本约 0.07 元,在电池片非硅成本中占比约 33%,在电池片整体成本中占比约 8%-9%左右。

光伏银浆产业链结构示意图


资料来源:公开资料

光伏电池片成本结构(单位:元/W%


资料来源:Solarzoom

银粉占光伏银浆原材料成本结构比例达 98%。银浆生产原材料包括银粉、玻璃氧化物、有机原料等,其中银粉起到决定性因素,占比约 98%。三类主要原材料均为光伏银浆性能的重要影响因子,银粉的质量直接影响到银浆的体电阻、接触电阻等;玻璃粉的含量比例存在最优界点,过高影响银浆导电性能,过低银浆将无法渗入钝化层与硅衬底形成欧姆接触;有机原料的含量则显著影响到银浆的印刷性能与印刷质量。

光伏银浆原材料成本结构(单位:%


资料来源:立鼎产业研究中心

正面银浆功能性及重要性强,电池技术迭代对银浆提出差异化要求。按位置及功能分类,光伏银浆可分为受光面的正面银浆与背光面的背面银浆。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。相较于背面银浆,正面银浆需满足更多发电功能,因而其在含银量、银浆细度等方面具有更高的技术要求,存在产品溢价。TOPCon 电池对多晶硅薄层和钝化接触结构进行改进,提高了银浆降低金属诱导复合速率的难度,并且需要根据多晶硅层数作精确调整;HJT 电池特殊的生产温度要求催生了低温银浆,同时加大了银浆用料,降本需求迫在眉睫。

P型单晶PERC电池正面银浆、背面银浆示意图


资料来源:公开资料

TOPCon电池结构及银浆品种示意图


资料来源:公开资料

HJT电池结构及银浆品种示意图


资料来源:公开资料

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,而低温银浆则在200-250℃的相对低温环境下将银粉、树脂、其他溶剂等原材料混合而成,目前P型电池及NTOPCon电池主要应用高温银浆。由于HJT电池非晶硅薄膜含氢量较高等特有属性,要求生产环节温度不得超过250℃,助推低温银浆技术研发及其产业化。

低温银浆多项技术难点待突破,目前高温技术仍占据市场主流。相较于高温银浆,低温银浆在工艺、固化温度、固化时间等方面均有所不同,且需针对HJT电池特定要求对电阻率、焊接附着力、化学稳定性等性质做出针对性调整。因而高低温银浆工艺差异性较大,仍存在诸多难点待突破。1)传统烧结工艺形成低体电阻银浆不再适用,需通过重新配比等手段开发专用银粉。2)低温银浆对温度、湿度、杂质水平等更为敏感,需优化生产工艺的剪切速度及控制精度等。3)低温银浆导电性及印刷性能较差,单W用量提升,成本端压力加重。受制于技术瓶颈及成本压力,现阶段市场主流仍为高温银浆,渗透率超98%

高温、低温银浆市场渗透率(单位:%


资料来源:立鼎产业研究中心

银浆针对不同类型光伏电池的核心技术改进点


资料来源:光伏前沿

光伏银浆生产技术壁垒较高,配方及银粉粒径系制备关键。光伏银浆集金属材料、无机材料、高分子材料、纳米科学于一身,其制备过程关键在于配方的调配及产出产品的粒径。一方面,银浆系配方型产品,任何参数变化均会对产品性能产生重大影响,化学助剂的选择及各类原材料的配比系生产工艺重点;另一方面,为生产栅线细且形貌较好的正面电极,光伏银浆的过网性能至关重要,即要求其保证一定的细度,因而原材料银粉的粒径成为产品性能的决定性因素。光伏银浆工艺流程包括配料、混合搅拌、研磨、过滤、检测五大步骤,每一步参数的设置均对最终成品性能具有重要影响,需要厂商具备长期的积累与经验。

光伏导电银浆的制备难点


资料来源:CNKI


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