目前主流的少银/去银新技术包括铜电镀、铜浆料、0BB、叠栅等。根据 CPIA 数据,当前在各环节不计折旧,硅料、硅片、电池片环节不含增值税的情况下,最终组件含税成本为 0.692 元/W,其中,银浆(包含主副栅)的成本为 0.072 元/W,占电池成本的 27.3%,组件成本的 10.4%。银浆在整个组件成本中占据一定比例,在产业链大降价的背景下,降银成为光伏行业降本提效的重要方向。目前金属化降本主要包括两个方向:
(1)原材料端通过寻找新型导电非贵金属替代银浆达到降本目的,如铜电镀、铜浆料等技术是以低价的铜替代高价的银,从而降低金属化的成本;
(2)工艺端持续改进减少银浆用量,如 0BB和叠栅技术通过调整电极主副栅的组织形式,减少电池片浆料的使用,从而降低成本并提高效率。这些金属化新技术的应用,将给辅材环节将带来升级迭代或增量需求,为光伏辅材细分领域带来了新的机遇。
纯铜浆或为金属化降本理想方案。铜导电性仅次于银且价廉易得,是最有希望代替银的材料。银包铜是通过金属铜部分替代银,用银覆盖铜。不断调整银与铜的掺杂比例,在保证光电转化效率的同时降低浆料成本,是成熟度较高的降本路径。银包铜粉在高温环境下容易氧化,故只能用于 HJT 电池的低温银浆上。
电镀铜是利用电解原理在导电层表面沉积铜膜,优势在于用铜替代全部金属银,材料价格低廉,并且可实现双面金属化;劣势在于工艺流程复杂导致前期投资成本较高以及电镀液中含有大量有害化学物质会带来环保问题。
使用铜浆代替银浆是一种理想的方式,但在导电铜浆制备过程中,导电相中超细铜粉的化学性质较活泼且比表面能大,与空气接触会使铜粉表面生成一层绝缘氧化物薄膜降低其导电性,关键在于防止铜粉在电池片生产过程中被氧化而影响导电性能。银包铜并不适用于主流高温工艺,而电镀铜设备投资太大,尚不具备经济性,因此若能解决好铜氧化、烧结扩散以及附着性问题,纯铜浆或为金属化降本理想方案。
银浆龙头企业正积极推进低银铜浆方案。目前,聚和材料、帝科股份等企业通过材料创新与工艺迭代,逐步攻克氧化、扩散和焊接难题。聚和材料采用聚合物包覆技术,有效抑制铜粉氧化,通过烧结助剂调控铜原子扩散路径,减少对 PN 结的影响。
帝科股份的种子层浆料方案结合高铜浆料,在烧结时利用惰性气体保护,降低氧化风险。银层与硅片直接接触形成欧姆接触,铜浆叠加其上,既减少银耗又阻隔铜扩散。凭借在铜浆领域的技术先发优势,银浆龙头企业未来有望通过持续的产品迭代,获得市占率巩固及盈利能力提升。
叠栅作为新一代平台化技术,成熟度有望逐步提升。传统电池的电极结构为副栅+主栅+焊带,0BB(无主栅)是 SMBB 技术的进一步升级,在光伏电池中,主栅是连接电池片的金属导电条,用于收集电流。0BB技术通过消除主栅,使用更细的焊带代替,从而降低银耗、提升发电效率,有助于降低生产成本。而叠栅取消了主副栅和焊带,利用三角导电丝和种子层进行导电,改变了传统栅线结构的电流收集路径。
传统栅线电流收集路径为“电池表面→副栅线→主栅线→金属焊带”;而叠栅技术在电池表面制备一层用于收集电池片表面电流的导电种子层,在该种子层上方放置超高表面反射率的极细三角导电丝。导电种子层和导电丝通过导电连接材料,形成联通,其电流收集路径为“电池表面→导电种子层→导电丝”。叠栅技术不需要横向传输,运动路径变短,电阻变小从而提升组件功率,降低银浆耗量。
目前,通威股份积极推动叠栅技术量产导入。2024 年 8 月,通威股份与时创能源、晶盛机电签署《战略合作协议》,拟共同推进叠栅组件技术的发展并实现其量产化。同时在 9 月 22 日,通威股份与时创能源进一步深化合作,签订《技术合作开发合同》,旨在加速叠栅组件技术从实验室中试线向工程化大规模量产的转化过程共同构建在行业中的领先地位和竞争优势。叠栅技术将带动三角导电丝等辅材的增联需求。
从形态上看,三角导电丝作为叠栅技术的关键部件,传统焊带通常为扁平带状结构,存在一定的遮光面积,而三角导电丝直径极细,呈三角棱柱形状,具备超高表面反射率,极大减少了对光线的遮挡;
从材质上看,传统焊带多由铜锡合金等金属制成,而三角导电丝在材质选择上更注重导电性和反射性,需要研发适配的新型合金材料或复合材质,以保证在低电阻导电的同时,还能与导电种子层稳定结合;
从工艺上看,传统焊带的制造主要涉及轧制、电镀等常规金属加工工艺,生产设备和流程相对成熟。但叠栅技术中的三角导电丝生产,对精度要求极高,需要采用精密的拉拔、蚀刻或 3D 打印等先进制造技术,以确保每一根导电丝的尺寸、形状高度一致,满足叠栅技术对电流收集路径的严苛要求。
同时,导电丝与种子层的连接工艺也不同于传统焊带的焊接方式,需开发新的连接技术,如纳米焊接、导电胶粘接等,保证连接的可靠性和稳定性,避免出现接触不良、电阻增大等问题。
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