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(一)光伏清潔能源市場潛力較大,新增裝機量持續(xù)增長
1.綠色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫,光伏行業(yè)市場廣闊
全球經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境面臨壓力,可再生能源重要性日益凸顯。在全球經(jīng)濟快速發(fā)展 的同時,對能源的消耗也在日益擴大,全球的環(huán)境也在承受著巨大的壓力。與此同 時,很多能源消費大國也在面臨著常規(guī)化石能源可持續(xù)供應能力不足的困境??稍?生能源愈發(fā)受到全球各國的重視,很多國家都在積極研發(fā)對可再生能源的利用,綠 色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展已迫在眉睫。
減碳加速大背景較為明確,光伏發(fā)電優(yōu)勢明顯。國際上,自《巴黎協(xié)定》生效之后, 全球開啟了氣候治理的新時代。作為全球更大的能源生產(chǎn)國和能源消費國,我國在 發(fā)展的同時,積極承擔起大國責任,并于2020年提出了“雙碳”目標。在“雙碳” 的大背景下,可再生能源成為各國重要的能源結(jié)構(gòu)改革方向。與風力發(fā)電、生物質(zhì) 能發(fā)電和水力發(fā)電等新型發(fā)電技術(shù)相比,光伏發(fā)電是一種更具可持續(xù)發(fā)展理想特征 的可再生能源發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電以其清潔、安全和易獲取等優(yōu)勢,已成為全球可 再生能源開發(fā)和利用的重要組成部分。
光伏發(fā)電占比逐步提高,發(fā)展?jié)摿^大。目前全球可再生能源發(fā)電量僅占約全球總 發(fā)電量的29%,其中光伏發(fā)電量約占全球總發(fā)電量的3%,折合約占可再生能源發(fā)電 量的10.34%,光伏發(fā)電的比例還有較大的提升空間。
CPIA預測全球光伏新增裝機量持續(xù)快速增長。光伏發(fā)電在很多國家已成為清潔、低 碳、同時具有價格優(yōu)勢的能源形式。2021年,在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和全球綠色復蘇等有利因素的推動下,預測全球光伏市場會繼續(xù)快速增長。在多國清潔能源轉(zhuǎn)型 的推動下,CPIA預計2020-2025期間全球光伏裝機持續(xù)增長,每年新增約 210-260GW。樂觀情況下,2030年預計新增裝機量330GW。
我國新增光伏裝機容量與累計光伏裝機容量雙重領先。2020年我國新增光伏裝機容 量達48.2GW,連續(xù)8年居世界首位。隨著每年新增裝機數(shù)量的持續(xù)增長,2020年我 國累計裝機容量達253GW,連續(xù)6年居世界首位。
國家能源局目標明確,積極落實保障政策。
(二)光伏產(chǎn)業(yè)鏈和N型電池的引入光電直接轉(zhuǎn)化是利用半導體的光生伏特效應,當硅片受到光照的時候,電荷分布發(fā) 生變化從而產(chǎn)生電動勢,將光子轉(zhuǎn)化為電子、光能轉(zhuǎn)化為電能。以硅材料的應用開 發(fā)為內(nèi)容的產(chǎn)業(yè)鏈條,也就是光伏產(chǎn)業(yè)。
太陽能電池是典型的二端器件,由硅片、鈍化膜和金屬電極組成。硅片作為光伏產(chǎn) 業(yè)鏈的核心材料,質(zhì)量直接影響到光電轉(zhuǎn)化效率,而光伏銀漿是制備太陽能電池金 屬電極的關鍵材料。太陽能電池片生產(chǎn)商通過絲網(wǎng)印刷工藝將光伏銀漿分別印刷在硅片的兩面,烘干后經(jīng)過燒結(jié),形成太陽能電池的兩端電極。
根據(jù)位置和功能的不同,光伏銀漿分為兩類:正面銀漿和背面銀漿。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)硅片和光伏銀漿的發(fā)展與光伏行業(yè)整體發(fā)展情況息息相關,共同決定著電池片的轉(zhuǎn)化效率和成本。太陽能電池有P型電池和N型電池兩種,區(qū)別 在于原材料硅片和電池制備技術(shù)不同。P型硅片在硅材料中摻雜硼元素制成,N型硅 片在硅材料中摻雜磷元素制成。鑒于N型電池的優(yōu)點,科學技術(shù)人員普遍認為其是下 一代的電池技術(shù),目前主要的科技攻關是繼續(xù)提高光電轉(zhuǎn)化效率以及降低成本。
(一)PERC技術(shù)接近天花板,HJT轉(zhuǎn)化效率不斷取得新突破
光伏行業(yè)技術(shù)快速迭代,HJT有望成為第三代技術(shù)。光伏電池片歷經(jīng)多次迭代:從 常規(guī)鋁背板BSF電池(1代)→PERC電池(2代)→PERC+ TOPCon電池(2.5代)→HJT 電池(3代)→HBC電池(4代)等。每一次新技術(shù)迭代,光伏電池行業(yè)都會迎來新一輪的 擴產(chǎn)周期,進而帶動代表新技術(shù)的電池設備的需求。目前電池片處于從2.5代向3代 過渡的階段,異質(zhì)結(jié)即HJT被看作PERC之后的下一代主流技術(shù),是當前備受關注的 熱點技術(shù)。電池片技術(shù)迭代的實質(zhì)是性價比更優(yōu)的新一代電池片取代原來的電池片,而性價比體現(xiàn)在轉(zhuǎn)化效率和制造、使用成本。目前主要流行PERC電池,但PERC已經(jīng)非常成 熟,電池片的轉(zhuǎn)化效率也接近天花板,此時發(fā)展下一代的電池片技術(shù)就成為科研攻關的重中之重。HJT電池憑借較高的光電轉(zhuǎn)化效率和降本潛力獲得了業(yè)界的普遍關 注和持續(xù)投入,被寄希望于成為第三代的主流技術(shù)。
HJT的光電轉(zhuǎn)化效率非常驚人,近年來很多企業(yè)不斷取得新的突破。在2020年,邁 為、中威、鈞石、東方日升均有HJT轉(zhuǎn)換效率認證記錄,而邁為股份利用其自主研 發(fā)的HJT異質(zhì)結(jié)高效電池量產(chǎn)設備與SunDrive的電鍍工藝,在全尺寸單晶HJT電池 上的光電轉(zhuǎn)換效率達到了25.54%,創(chuàng)造了新的世界紀錄!HJT效率不斷取得新突破,但其成本卻遠高于PERC電池。據(jù) CPIA,每瓦不含稅成本PERC電池為0.72元,而HJT電池達到0.9元。除了生產(chǎn)設備, 從原料的角度,成本的差距主要體現(xiàn)在銀漿耗量上,M6電池銀漿耗量PERC電池為 正銀90mg/片,而HJT的雙面銀漿耗量達202mg/片,雙倍于PERC電池。同時,HJT 電池的硅片成本和折舊成本也略高于PERC電池,還需要耗費一定量的靶材,PERC 電池卻不需要。設備成本方面,HJT設備價格雖然已經(jīng)大幅下降了,但GW級的總價 目前仍是PERC的兩倍以上。設備價格高,相應的機物料及備品備件的制造成本也 增加了。
綜合效率和成本來看,我們認為HJT未來存在較大潛力。目前在不斷突破光電轉(zhuǎn)化 效率的同時,成本也在不斷降低,加之政府的支持、雙碳的國策和新能源未來的持 續(xù)利好,這些都會推動HJT的發(fā)展,趨勢較為明確。南航沈鴻烈團隊預測,2020-2023 年我國異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)發(fā)展進入快速發(fā)展階段,國產(chǎn)設備逐漸成型并使得整線設備 投入降低、原材料逐漸形成一定規(guī)模使得價格下降、工藝逐步掌握與成熟,產(chǎn)線規(guī) 模提升至GW級別。而2023年及之后,我國異質(zhì)結(jié)電池將進入成熟爆發(fā)期,在設備 廠商的協(xié)作下,設備國產(chǎn)化并使得產(chǎn)線投入大幅下降;輔材(低溫銀漿、靶材等) 國產(chǎn)化并形成規(guī)模效應,可以使非硅成本較大幅度下降,繼續(xù)解決降本增效的問題。
(二)HJTVsTOPCon,N型電池龍頭之爭
TOPCon與HJT是新一代電池的兩個不同方向,都具有優(yōu)良的性能,但在諸多方面 都存在一定的差異。TOPCon與HJT同為N型電池,在HJT不斷突破光電轉(zhuǎn)化效率的 同時,TOPCon也取得了遠高于PERC電池的轉(zhuǎn)化效率,且更具有成本優(yōu)勢。
1.HJT制備流程簡單
從制備流程看,HJT的步驟只要6步(核心步驟前4步),工業(yè)結(jié)構(gòu)簡單,人力成本低。清洗制絨環(huán)節(jié)對潔凈度要求較高,工藝也較為復雜;非晶體硅沉積所需PECVD 設備較多,鍍膜速度教低;雙面PVD鍍TCO膜是工藝的重點,直接決定最后的轉(zhuǎn)化 效率;雙面銀絲印與燒結(jié)使用的是低溫銀漿,因其活性較低,所以用量大于高溫銀 漿;光再生與測試則是必備環(huán)節(jié)。HJT的產(chǎn)線與傳統(tǒng)的PERC不兼容,所需投資成本 較高。而TOPCon的總步驟共計12-13步,工業(yè)結(jié)構(gòu)較為復雜。TOPCon在PERC的 基礎上又增加了一些步驟,總體工藝和設備較PERC差異不大,最明顯的差異是 TOPCon采用了雙面高溫銀漿,轉(zhuǎn)化效率略高于PERC。
TOPCon技術(shù)與HJT技術(shù)相比的更大優(yōu)勢在于其與PERC電池產(chǎn)線的良好兼 容性,HJT 電池由于其特殊的電池結(jié)構(gòu),產(chǎn)線需要使用全新的設備。TOPCon 與 PERC 相比主要變動及新增三個環(huán)節(jié)設備:硼擴散,隧穿氧化和非晶硅(LPCVD 或 PECVD),去繞鍍清洗。據(jù)SOLARZOOM,目前行業(yè)內(nèi) PERC 電池產(chǎn)能在 250GW以上,部分較新的產(chǎn)線都預留有 TOPCon 電池的升級空間。2.HJT轉(zhuǎn)換效率高于TOPCon
傳統(tǒng)的PERC電池轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)接近天花板,但是HJT與TOPCon卻在不斷取得新的突破。據(jù)CPIA,2020年底,TOPCon的平均轉(zhuǎn)化效率達到了23.5%,而HJT的平 均轉(zhuǎn)化效率達到了23.8%,兩者較2019年都有較大的提升。預計2020年以后,每年 HJT與TOPCon的平均轉(zhuǎn)化效率與更高轉(zhuǎn)化效率都會取得新的突破,且HJT的平均轉(zhuǎn) 化效率略高于TOPCon,到2030年HJT的平均轉(zhuǎn)化效率將達到25.9%,TOPCon將達 到25.7%。預計HJT的平均轉(zhuǎn)化效率一直略高于TOPCon,這也是HJT的主要優(yōu)勢之 一。未來隨著生產(chǎn)成本的降低及良率的提升,N型電池將會是電池技術(shù)的主要發(fā)展方 向之一。
3.HJT市場滲透率有望超越TOPCon
相對于傳統(tǒng)的PERC,HJT與TOPCon的相對成本較高,量產(chǎn)的規(guī)模仍較少,CPIA預測其市場占比將會逐步提高。據(jù)CPIA,HJT與TOPCon在2020年的市場占比總和 約為3.5%,較2019年有少幅提升。但HJT與TOPCon都已經(jīng)進入快速發(fā)展階段,隨 著效率和成本問題的解決,產(chǎn)能會不斷增加,進入成熟爆發(fā)期,逐漸取代傳統(tǒng)PERC。 CPIA預測,到2030年,HJT的市場占比將達到約32%,TOPCon的市場占比將達到 約24%,且兩種電池的市場占比都處于一直上升的趨勢。2026年之前,預計TOPCon 的市場占比會略高于HJT,但HJT的增長速度高于TOPCon,到2026年兩種電池的 市場占比會持平,繼而HJT的市場占比會高于TOPCon,逐漸成為市場主流。4.電池技術(shù)特點總結(jié)
HJT電池發(fā)展了約30年,但直到近幾年轉(zhuǎn)化效率才取得質(zhì)的飛躍,相較而言, TOPCon的技術(shù)發(fā)展期相對較短,HJT電池與TOPCon電池各有一定的技術(shù)優(yōu)勢和待 攻克的技術(shù)難點。
總體來看,兩種N型電池各有優(yōu)勢和短板,但隨著科研進步,兩種電池的轉(zhuǎn)化效率會不斷提高,成本會不斷降低。短期內(nèi)HJT的生產(chǎn)成本高于TOPCon,預計未來2-3年,將出現(xiàn)TOPCon與HJT兩種技術(shù)路線共同發(fā)展的局面。長期來看,HJT的轉(zhuǎn)化效率會提高更多,隨著成本的降低,技術(shù)越來越成熟,HJT或?qū)⒊蔀槭袌龅闹髁鳌?jù)全球光伏,邁為董事長周劍對異質(zhì)結(jié)產(chǎn)能擴張和優(yōu)勢的預計更加樂觀,預計到2022年,由于微晶的導入,異質(zhì)結(jié)和TOPCon會拉開一個比較大的差距。
(三)HJT產(chǎn)能逐步投入,生產(chǎn)規(guī)模日益擴大
自2020年,國內(nèi)大產(chǎn)能異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線陸續(xù)開建,生產(chǎn)規(guī)模也在日益擴大。目前國內(nèi)已 建產(chǎn)能2950MW,待建產(chǎn)能51.95GW。預計今年年底之前將將再有5GW產(chǎn)線投入建 設之中,分別是華晟2GW、金剛玻璃1.2GW和愛康2GW??v觀HJT電池建設規(guī)劃的 企業(yè),除了一些老廠家,還有很多看到光伏未來需求旺盛,希望借助HJT進入光伏 賽道的新企業(yè)。隨著產(chǎn)能的不斷投入建設,今年也將是異質(zhì)結(jié)降本兌現(xiàn)的關鍵之年。
(一)光伏銀漿的原料與制備
光伏銀漿是一種以銀粉為主要原料的基礎性材料,由高純度的銀粉、玻璃氧化物、有機材料等所組成的機械混合物的粘稠狀漿料,一般分為導電銀漿、電阻銀漿與電熔銀漿,其中90%以上用于導電,故光伏銀漿又稱導電銀漿。光伏銀漿對原料的要 求十分嚴格,銀粉的純度、粒度和形狀,玻璃氧化物與有機原料的選擇及配比都是 制備難點,各部分原料對性能有不同的影響,但是會共同影響到導電性。成本方面, 銀粉占比達98.2%,玻璃氧化物與有機原料占比之和不足2%。銀粉成本之高,一方 面由于金屬銀的價格很高,另一方面由于銀粉的工藝要求很高,超過50%的全球市 場被日本DOWA所壟斷,降低銀粉成本也是HJT降本的關鍵所在。光伏銀漿的主要生產(chǎn)流程包括:配料、混合攪拌、研磨、過濾、檢測等。光伏銀漿 是配方型產(chǎn)品,配方中任何參數(shù)變化都會影響到銀漿的性能,因此準確配料是后續(xù) 環(huán)節(jié)的基礎?;旌蠑嚢璞WC原料充分接觸,研磨則是核心工序,使?jié){料得到充分的 混合,進而實現(xiàn)漿料組織均勻、成分一致、細度達標的要求。過濾是為了控制產(chǎn)品 細度的范圍,成品檢測和返工處理則是性能的保障。
1.制作要求
目前的光伏銀漿分為高溫銀漿和低溫銀漿兩種,主要的區(qū)別在于工藝溫度,傳統(tǒng)的P型電池和N型TOPCon使用高溫銀漿,HJT只能使用低溫銀漿。HJT電池是在晶硅基片使用薄膜技術(shù)制作PN節(jié)、減反射層和導電層的新型電池工藝技術(shù),其整個電池 制作前道過程的工藝溫度均不超過400℃。高溫銀漿成型需要700℃以上的高溫,若 使用高溫銀漿作HJT電池的正負極,會對其薄膜結(jié)構(gòu)造成非常大的損傷。低溫銀漿 除了對成型固化溫度不同于高溫銀漿,還有其他的要求,據(jù)摩爾光伏,低溫銀漿要 求:①電極成型溫度低于200℃;②電極體電阻率低于10-5Ωcm;③該電極無需與硅 形成歐姆接觸,但與TCO導電層的接觸需足夠低;④可以經(jīng)受電池串焊時200-350℃ 的釬焊溫度沖擊,焊接拉力應大于1N/mm;⑤在長期光照條件下,保持電極體電阻 的穩(wěn)定,并保證與組件封裝材料間的化學穩(wěn)定性。基于以上技術(shù)要求,目前HJT行業(yè)均采用樹脂固化型的低溫銀漿制作電池的正/負電極。2.市場占比與供應情況
鑒于光伏電池中只有HJT電池使用低溫銀漿,HJT電池的市場占比也反映了低溫銀漿的占比。
相比于高溫銀漿,低溫銀漿的產(chǎn)能不足,壟斷性較強。據(jù)摩爾光伏,低溫銀漿國際 市場上日本KE集團市占率超90%,KE專注開發(fā)低溫銀漿,特別是HJT電池使用的高 導電性低溫銀漿。KE的股東中有有機樹脂巨頭日本第一工業(yè)制藥和全球銀粉更大的 制造商DOWA,在原料方面優(yōu)勢明顯,進而低溫銀漿性能佳。日本Nanotech、杜邦、 賀力氏、美國漢高均有開發(fā)過HJT低溫銀漿產(chǎn)品,但目前面臨著產(chǎn)品市占比較小, 相關產(chǎn)品的技術(shù)特點不明朗的問題。
低溫銀漿被視為光伏產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)國產(chǎn)化的最后一個環(huán)節(jié),國內(nèi)市場上一些銀漿巨頭也在不斷取得新的突破。
帝科股份:推出DK61系列低溫銀漿,在不斷加大研發(fā)投入,積極布局HJT電池低溫導電銀漿產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
蘇州固锝:低溫銀漿研發(fā)取得較大進展,研發(fā)出新一代高效低量快速印刷低溫銀漿,通過客戶端的測試結(jié)果表明,新產(chǎn)品在耗量降低近 30%,印刷速度快 20%的情況 下還能保持轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢。目前,該產(chǎn)品已經(jīng)進入可靠性測試階段。
聚和股份:據(jù)摩爾光伏,HJT低溫銀漿產(chǎn)品已經(jīng)得到了多家國內(nèi)HJT電池客戶評估認 可,并已進入批產(chǎn)供貨。聚和股份也在不斷研發(fā)窄線寬、高速印刷、低溫快速固化、 低體電阻率及低成本的HJT低溫銀漿新品。
3.HJT電池低溫銀漿消耗量變化趨勢
HJT電池雙面采用低溫銀漿,銀漿的消耗量巨大、價格貴,這也是HJT成本高的原因之一。據(jù)CPIA,2020年HJT電池雙面低溫銀漿消耗量約為223.3mg/片,同比下降 25.6%。雖然銀漿消耗量依然很大,但是2020年較2019年已有較大的提升和改善。 目前正通過各種技改降低低溫銀漿消耗量,以降低HJT電池的生產(chǎn)成本,預計到2030 年HJT低溫銀漿消耗量將降至135mg/片,比2020年降低39.5%。四、HJT降本:非硅環(huán)節(jié)降本成為關鍵
硅片是HJT電池的核心材料,在HJT的成本結(jié)構(gòu)中占據(jù)約45%。去除硅片成本,在非硅材料中,銀漿作為核心輔料,占比約59%。HJT硅片襯底使用N型硅片,成本略 高于P型硅片,光伏行業(yè)硅片降本空間有限,寄希望于硅片薄片化。而非硅材料卻有 很大的降本空間,銀漿成本是非硅成本下降的重中之重。銀漿成本高是由于用量大和價格高,所以降 本有兩個大方向。一是減少低溫銀漿的用量,思路在于在不影響轉(zhuǎn)化效率的前提下 減少柵線面積,具體的方法有多主柵技術(shù)(MBB)、轉(zhuǎn)移印刷等。二是減少貴金屬 銀的使用,思路在于不影響轉(zhuǎn)化效率的前提下減少銀粉用量,用賤金屬替代一部分 銀粉,具體的方法有電鍍銅和銀包銅。
(一)減少銀漿用量
1.主流技術(shù):多主柵
多主柵技術(shù)(MBB)通常是指主柵線在6條及以上,主柵線數(shù)量增加且更細,可降低遮光面積并減少電阻損耗,提高電池效率,以及提升焊帶區(qū)域光學利用率,進一步提升組件功率輸出。隨著主柵線及細柵線寬度的減少,能夠顯著降低銀漿耗量,因此多主柵電池還具有銀漿耗量低、不易隱裂等優(yōu)勢。多主柵電池金屬化工藝及電 池片間的互聯(lián)工藝是多主柵組件的技術(shù)關鍵。
多主柵技術(shù)的發(fā)展歷程直觀上表現(xiàn)為主柵數(shù)量的增加,在2010年之前最初的太陽能 電池以2BB為主,自2010年之后基本節(jié)奏為每2-3年技術(shù)進步一次。2010年開始, 廠家逐漸切入3BB;在2013年開始的時候,廠家逐漸由3BB切換為4BB;約2015, 廠家逐漸由4BB切換為5BB;2017,部分大廠開始紛紛推出多主柵電池片,多主柵 不久成為市場主流。
多主柵技術(shù)使用范圍很廣,既可以運用于傳統(tǒng)的P型電池,也可用于N型電池。多主 柵技術(shù)升級主要體現(xiàn)為組件串焊機設備的更迭,對于電池設備來說變化不大,主要 需要絲印設備網(wǎng)版的更換調(diào)節(jié)以及分選設備的準確度提升。多主柵技術(shù)被廣泛用于 HJT,將低溫銀漿耗量從4BB時的350mg/片降到了200-250mg/片。目前9BB、12BB已經(jīng)成為金屬化工藝的主流技術(shù),有望進一步降低銀漿用量。
隨著多主柵技術(shù)的逐漸成熟,在其基礎上,邁為聯(lián)合華晟推出SMBB(Super MBB),有望將HJT銀漿耗量降到120mg/片。
在多主柵的基礎上,除了優(yōu)化的SMBB,還發(fā)展了鈞石的新型柵線設計和梅耶博格的無主柵(SMWT)技術(shù)等。以上幾種技術(shù)的共同點是接觸式金屬化技術(shù),都采用絲網(wǎng)印刷工藝,更多對于主柵和細柵的進行優(yōu)化設計。而非接觸金屬化技術(shù)不再局限于絲網(wǎng)印刷工藝,通過各種創(chuàng)新電極制作方式實現(xiàn)銀漿耗量、柵線形貌等進一步優(yōu)化,目前雖不是主流技術(shù),但處于研發(fā)之中。
2.新型技術(shù):轉(zhuǎn)移印刷
激光轉(zhuǎn)印是一種漿料印刷技術(shù),不僅僅針對銀漿,其他漿料也可以用激光轉(zhuǎn)印來實現(xiàn)。電池片正面有 100 多道細柵,激光轉(zhuǎn)印在加工過程中無需接觸電池表面,可以 降低碎片率,實現(xiàn)更細的細柵、降低銀耗量成本、提升效率。
帝爾激光太陽能電池激光工藝設備全球市占率第一,激光轉(zhuǎn)印技術(shù)走在國際前沿。激光轉(zhuǎn)印之 前主要是在 PERC 上進行了長時間論證,在TOPCON 上也有實驗,效果明顯。在 公司實驗室也有 HJT 布局,都在進行研發(fā),激光轉(zhuǎn)印技術(shù)已經(jīng)在客戶段實驗性論 證,目前在加緊進行工程化導入,期待明年能夠交付給客戶整線。公司高速 PTP 激 光印刷技術(shù)的研發(fā)技術(shù)擬達成激光轉(zhuǎn)印技術(shù)實現(xiàn)更好的高寬比更細的柵線印刷,提 升太陽能電池轉(zhuǎn)換效率,節(jié)省印刷漿料的耗量,滿足不同尺寸 166-220mm 太陽能 電池生產(chǎn)需求,預計明年6月份取得成果。
邁為作為傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷設備龍頭也在積極研發(fā)轉(zhuǎn)印技術(shù),轉(zhuǎn)移印刷、二次印刷和噴墨打印都在布局之中。邁為在研發(fā)一種特殊的轉(zhuǎn)移印刷設備,用一種轉(zhuǎn)移印刷的 方法來代替絲網(wǎng)印刷,能夠做到更細的柵線,形貌更好。同時開發(fā)一種可以轉(zhuǎn)移太 陽能電池銀漿的薄膜,該薄膜由特殊材料和工藝制成,采用一種特殊的轉(zhuǎn)移工藝, 并配合高精度CCD系統(tǒng),可以很準確的將銀漿從薄膜上轉(zhuǎn)移到電池片上。
預計未來五年絲網(wǎng)印刷的多主柵技術(shù)仍是主流,而轉(zhuǎn)移印刷也在不斷取得新的成果,有望為HJT電池節(jié)省更多的銀漿。(二)減少貴金屬銀的使用
1.電鍍銅技術(shù)
HJT電鍍銅技術(shù)是一種新型制備電極技術(shù),利用電解原理在導電層表面沉積銅,主要基于種子層柵線的方法替代絲網(wǎng)印刷制作電極,一般使用含銀的電鍍液,再用銅 鍍層,從而減少銀漿用量,或者用銅鍍層完全代替銀漿,從而使成本更具有競爭力。 在銀電極的工藝基礎上,電鍍銅通過PVD鍍種子層等一系列步驟代替雙面銀絲印, 然后燒結(jié)形成銅電極。總體來說工藝流程比原來更加復雜,所需的設備更多。
電鍍銅技術(shù)的優(yōu)劣勢非常明顯,更大的優(yōu)勢便是用銅代替部分或全部的金屬銀,材 料成本價格低廉,且雙面金屬化可以同時完成。劣勢在于工藝流程比傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印 刷工藝更長,需要更多的設備成本及人力成本,且高溫下銅容易氧化,化學性質(zhì)不 易控制,電鍍液中有很多有害化學物質(zhì),處理麻煩導致環(huán)保成本較高,隨著環(huán)保政 策的加緊,電鍍項目的審批將更加困難。效率方面,SunDrive的電鍍工藝與邁為的 設備合作,在全尺寸單晶HJT電池上的光電轉(zhuǎn)換效率達到了25.54%,創(chuàng)造了新的世 界紀錄。綜合來看,較其他技術(shù),電鍍銅目前的競爭力不大。
2.銀包銅技術(shù)
以上的降本技術(shù)是對于金屬化工藝的優(yōu)化升級,對于銀漿材料本身的降本優(yōu)化也意義非凡。銀漿材料優(yōu)化后,與金屬化工藝相疊加,可以實現(xiàn)銀漿成本的進一步降低, 從而實現(xiàn)HJT的持續(xù)降本。銀漿材料降本一方面在于實現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?;蛧a(chǎn)化, 帝科股份、蘇州固锝及聚和股份等國內(nèi)銀漿巨頭都在積極擴大生產(chǎn)規(guī)模;另一方面 在于材料成分優(yōu)化,降低材料成本,研發(fā)新型漿料,銀包銅是這方面的代表技術(shù)。
銀粉在低溫銀漿的總成本中占比超過98%,所以低溫銀漿降本的關鍵點在于降低銀粉耗用量。DOWA的銅粉生產(chǎn)技術(shù)有一定的優(yōu)勢,無機涂層、有機涂層和薄片處理 可滿足各種需求,銅粉主要用于多層陶瓷電容器的外部電極應用,但銅作為銀的替 代材料越來越受業(yè)內(nèi)關注,DOWA也在其銀粉與銅粉的基礎上,積極研發(fā)銀包銅粉,用于替代銀粉實現(xiàn)降本,KE與DOWA的銀包銅技術(shù)處于國際前沿。
銅具有良好的導電性和導熱性,且價格低廉,與銀相比,具有巨大的價格優(yōu)勢,但 是銅最主要的缺點是化學性質(zhì)不夠穩(wěn)定,抗氧化能力差,尤其是在潮濕、高溫的環(huán) 境,不能滿足光伏漿料的要求。開發(fā)銀包銅超細粉體的目的是替代銀粉:既能滿足光伏漿料的要求,有具有巨大的價格競爭優(yōu)勢。銀包銅降本的本質(zhì)在于將銀漿中的一部分銀用賤金屬銅替代,用銀覆蓋銅,通過實驗不斷調(diào)整銀與銅的摻雜比例以提高光電轉(zhuǎn)化效率,在保證一定效率的同時降低銀漿成本。銀包銅粉是在超細銅粉產(chǎn)品的基礎上制備的,超細銅粉的品質(zhì)優(yōu)劣會直接影響到最終銀包銅的性能。技術(shù)參數(shù)方面,銀包銅粉的電阻與密度均介于銀粉與銅粉之間,且電阻隨著壓力的增大而減小,而銀包銅粉的比表面積高于銀粉和銅粉。銀包銅粉的粒徑從2微米到4 微米不等,銀包銅粒徑形狀有球形和片狀。據(jù)SMM,銅顆粒的形態(tài)對包覆產(chǎn)生重要 影響,包覆顆粒越納米化、原子化排列,包覆層越致密化,可提供更高的耐溫性。 包覆層越細密化,顆粒越接近銅的顏色,以此可判斷包覆質(zhì)量。且燒結(jié)溫度越高, 包覆層需要越厚,即需要銀含量越高。銀包銅在傳統(tǒng)的PERC高溫工藝中容易氧化失效,HJT的低溫工藝可以抑制銅的氧化,因此銀包銅有很大的潛力在HJT中得到推廣應用。
綜合以上的HJT降本技術(shù)看,在降低銀漿耗量方面,我們認為多主柵技術(shù)和轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)有較好的應用前景,國產(chǎn)設備也在不斷取得優(yōu)化突破;在減少貴金屬銀的使用方面,我們認為銀包銅技術(shù)前景廣闊,較容易實現(xiàn)量產(chǎn)。
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