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银主投资(投资银股是什么意思)

2023-04-28 08:46:02 股票知识 阅读 0

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-摘要--


成本是制约异质结等新型光伏电池产业化推进的重要因素,目前银浆作为主要的金属化浆料在电池成本占比中仍然较高,各类低银金属化方案不断涌现,无主栅技术有望降低30%-40%的银耗,目前产业端、设备端各厂商都在积极布局。本文将对无主栅技术的工艺、设备、产业化现状进行阐述,分析技术发展背后的投资机会。




金属栅线持续优化,主栅“更多”且“更细”是发展方向

电极金属化是光伏电池生产的关键工序,光生载流子必须通过金属化形成的导电电极实现收集。晶硅电池电极包括主栅和细栅,细栅收集光生载流子,主栅收集细栅汇集后的电流经由焊带导出电池片。我们将主栅的发展趋势总结为“更多”且“更细”,即增加主栅数量且减小主栅宽度。增加主栅数量能够缩短电流在细栅的传输距离,同时减少每条主栅承载的电流,降低功率损耗;减小主栅宽度能够减少遮光,提高光能利用率,同时减少银浆耗量,但是过细的栅线会导致电阻率增加造成电阻损失,因此栅线宽度设计仍需在遮光和导电之间取得平衡。




无主栅技术采用焊带汇集细栅电流并实现电池互连,进一步促进降本增效

MBB、SMBB工艺便是将主栅做多且做细的重要实践。有厂商延续这样的思路,提出了无主栅技术,即采用铜丝焊带替代原有银主栅直接汇集细栅电流并实现电池片之间的互连,焊带数量较主栅数量进一步增加,且宽度进一步变细,助力进一步实现降本增效。从降本角度来说,无主栅技术从浆料等方面实现了成本的下降,预计HJT电池银浆单耗将从18mg/W下降至12mg/W;从增效角度来说,无主栅技术使光生载流子的传输距离下降,有效降低串联电阻,实现功率损耗降低;同时能够减少电池表面遮挡,组件功率提升约1%。




SmartWire专利受限,国内主流设备商聚焦点胶焊接方案

根据焊带与电池片互连方式不同,目前可将无主栅技术分为SmartWire方案、点胶焊接方案及其他,各方案对组件设备提出全新要求。①SmartWire方案:内嵌铜线于聚合物薄膜,随后通过层压实现铜线与细栅的电气互连,该方案下电池片串接由全新线膜布设机实现,焊接由层压设备实现,该方案会造成较为严重的光学遮挡且复合膜成本较高,且目前存在专利限制,产业化进展较慢。②点胶焊接方案:目前大致存在两种路线选择,根据焊接与点胶的先后可分为先焊与后焊。该方案核心环节包括通过点胶体将焊带粘结于电池片,以及焊带与细栅直接接触实现电气互连。该方案无需用膜,较SmartWire更具经济性,胶水承担拉力功能,焊带与细栅焊接承担导电功能,对应串焊设备需发生变化。③其他无主栅方案:包括无主栅叠瓦方案、Multi Busbar Connector技术、Merlin技术等。




无主栅技术处于产业化早期,组件、设备厂商积极布局

国内无主栅技术研发持续推进,近年来已有多款无主栅组件推向市场,如赛拉弗导电胶互连型无主栅组件(2016)、爱康科技无主栅异质结组件(2022),中能创210无主栅异质结组件(2022)。此外,国内主流设备厂商也积极布局无主栅设备,迈为股份量产型设备正在中试,预计2023年上半年推向市场;奥特维无主栅设备正在客户端验证;先导智能已有量产型无主栅串焊设备推出。



风险提示:

①无主栅电池及组件研发不及预期:无主栅电池及组件为光伏行业的新技术,工艺成熟是一个多维度均达标的系统工程,量产取决于包括辅材在内的多因素,由于行业技术创新和新产品的开发受各种客观条件的制约,存在失败的风险。此外新技术、新产品研发成功后也存在不能得到市场的认可或者未达到预期经济效益的风险。


②光伏行业投资不及预期:近年来光伏行业投资、扩产持续火热,若行业出现周期性或政策性波动,行业增长势头放缓,将不利于新技术的研发及产业化推进。

--正文--


一、银浆降本迫在眉睫,无主栅技术渐行渐近

1.1 成本是制约高效电池产业化发展的重要因素,降银是光伏电池降本的关键


成本是阻碍异质结等高效电池产业化发展的重要因素,其中金属化浆料成本在非硅成本中占比最高,降低银浆成本势在必行。根据CPIA数据,2021年P型电池正银、背银消耗量分别约为71.7、24.7mg/片;TOPCon电池片正面银(铝)浆(95%银)、背银平均消耗量分别为75.1、70mg/片;异质结电池双面低温银浆消耗量约190mg/片,较P型电池银浆消耗量高约93.6mg/片。此外,异质结电池由于具有非晶硅薄膜层,通常需要采用烧结温度在250℃以下的低温银浆,避免非晶硅薄膜向晶体转变,低温银浆价格显著高于高温银浆,导致HJT电池的银浆成本占比显著高于PERC。从HJT的成本电池构成来看,我们参考DKEM于2022年1月发布的数据,银浆成本占比高达25%,仅次于硅片成本。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


降低银浆耗量的方式可分为两种思路:①降低浆料用量绝对值,通过工艺改进尽可能在金属化环节减少银浆的使用或者损耗,比如将栅线变细,提高高宽比等,对应实现路径包括SMBB、网版图形优化、钢板印刷、激光转印等;②通过用贱金属替代银,达到减少、未来甚至是不需要银浆的目的,对应的实现路径是使用贱金属代替传统银浆,包括银包铜、电镀铜等。


无主栅技术结合以上两种思路实现金属化降银。目前金属电极仍以银电极为主,2021年市场占比达到 99.9%;由于银价格较高,部分企业及研究机构正积极开发利用降低银浆单耗的技术。无主栅电池采用焊带汇集细栅电流并实现电池互连,焊带宽度小于传统主栅宽度;此外,无主栅电池通常采用铜焊带,原有银电极主栅被完全取代,实现了贱金属代替传统银主栅的功能。


本报告将分别从无主栅的定义、分类、国内下游客户进展及相关设备厂商展开介绍。




1.2 金属栅线优化探索不停,主栅“更多”且“更细”是发展方向


晶硅太阳能电池的工作原理为光生伏特效应,太阳光照射半导体P-N结,P-N结两端产生电压,即光生电压。太阳光照射到电池表面,吸收具有能量的光子在内部产生非平衡状态的电子-空穴对。由于P-N结内建电场的作用,电子与空穴将分别向N、P区移动,P-N结附近形成与内建电场方向相反的光生电场。抵消P-N结内生电场剩余部分使P、N区分别带有正负电荷形成光生电动势,外接负载后电流将从P区流出,通过负载再从N区流入。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



晶硅电池内部电流形成后主要通过金属电极导出,金属电极可分为主栅和细栅。金属化是太阳能电池生产工序中一个关键步骤,光生载流子必须通过金属化形成的导电电极才能获得有效收集,晶硅电池的电极包括主栅和细栅,主栅用于汇流、串联,细栅用于收集光生载流子,主栅和细栅分布在太阳能电池片表面,起到光生电流的收集和传输作用。光生电流通过细栅汇集,主栅收集细栅汇集后的电流经由焊带导出电池片,并与其他电池片相连接,最终焊带连接于接线盒上,形成能够单独使用的光伏组件产品。因此,在主栅总宽度更细、不影响光能利用率的前提下,提高主栅的数量最直观的作用是缩短光生电流传输至主栅线的路径,电流在细栅上的路径越短,消耗的功率就越小,相应组件整体功率输出就越高,同时可有效降低组件工作温度。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



MBB技术已成为行业主流,SMBB技术是对MBB的升级。目前主流的MBB(Multi-Busbar,多主栅)技术为9-12BB,即单个电池片上印刷9-12条主栅,多主栅已成为行业主流技术;SMBB(Super Multi-Busbar,超多主栅)技术是对MBB技术的进一步升级,一般为15-25BB,即单个电池片上印刷有15-25条主栅。多主栅技术发展的核心思路是“更多”且“更细”,即增加主栅数量且减小主栅宽度。


增加主栅数量能够减少功率损耗、提高组件可靠性。从效率角度来看,为了提升电池组件效率,应当优化金属化电极以减少遮挡和阻抗损失,由MBB向SMBB转变也正是技术发展方向之一,两者的本质都是为了缩短了电池片主栅之间的细栅长度,减小细栅电阻,因此细栅宽度可以更窄。主栅数的增多可以减少光生电流传输到主栅线的路径,消耗功率减少,对应组件输出功率就越高。从成本角度来看,多主栅对电池片隐裂、断栅、破裂等容忍度更高,在组件的持续工作当中造成的损失更小;同时,焊接后焊带在电池片上的分布更为均匀,对电池片的作用力分布更均匀,分散了电池片封装应力,进而可以提高组件可靠性。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



主栅数量的增加需与主栅宽度的减小齐头并进,减小主栅宽度能够推动光能利用率提升和银耗的降低。从遮光角度看,栅线越细越能更大程度地利用光能,太阳光从电池正面进入电池,正面的金属电极会遮挡一部分硅片,这部分照在电极上的光能也就无法转变成电能,只增加主栅数量势必导致总遮光面积的增大,从而降低光能利用率,因此,同时通过栅线变细的方式来减小总遮光面积,有助于提高光能利用率;从银耗角度看,细栅和主栅优化可以使得整体银浆耗量下降,显著降低银浆成本,这是降低其非硅成本的核心因素。


但主栅宽度设计受到导电性及焊接等问题的限制。①主栅和细栅的设计需要在遮光和导电之间取得平衡,从导电角度看栅线并非越细越好。栅线的作用在于传导电流,从电阻率的角度分析,栅线越细则导电横截面积越小,栅线持续变细又会进一步增大电阻损失。②工艺端,太细的主栅会造成焊接困难,主栅宽度下降使得与焊带的连接出现问题,无法保证焊接拉力。


1.3 无主栅技术采用焊带汇集细栅电流并实现电池互连,进一步促进降本增效


沿着多主栅的发展思路进一步增加主栅数量并降低主栅宽度,部分厂商提出采用铜丝焊带直接连接细栅汇集电流并实现电池互联,取消了电池正面传统的主栅,这种技术便是无主栅技术。电池环节保留传统的第一步正面网印,在电池上制作底层的细栅,但不印刷主栅;而后在组件环节通过不同的办法将多条垂直于细栅的金属线焊带(一般为带有涂层的铜线,涂层可为涂锡层、SnBiAg合金层或其他低熔点的金属层或合金层,熔点可低至120℃左右)覆盖其上,用更细、更密集的复合金属线替代常规银主栅与细栅形成交织的导电网格结构,随后进行焊接、层压等工艺。


无主栅电池通常采用增加焊带数量提升电流收集能力。主流的无主栅电池设计通常是电池细栅间距均匀以及细栅数量均匀分布,在组件制作时通过焊带和细栅直接形成合金接触达到电流传输作用,但由于细栅宽度和焊带宽度很细,焊带和细栅接触面积较小电流收集能力较差,所以无主栅电池通常采用增加焊带数量来减少电流传输路径提升电流收集能力。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



无主栅技术可实现光伏电池及组件端降本增效:


从降本路径来说,0BB无主栅技术从浆料等方面实现了生产成本的下降:浆料方面,预计常规MBB电池主栅银耗约8mg/W(按166尺寸异质结电池片、效率25%估算,约55mg/片),细栅银耗约10mg/W(约69mg/片),电池无主栅的设计,可降低30%-40%的电池浆料单耗,主栅银耗降至0mg/W,细栅银耗约12mg/W(约82mg/片),有助于实现成本降低;此外,层压和焊接环节是组件加工过程中温度较高的两个环节,其中层压温度在145-150℃,焊接温度高达190℃左右,组件焊接的温度下降是薄片化进一步突破的必由之路,由于无主栅铜丝焊带上金属/合金层熔点较低,最低可达120℃,而传统焊带(锡铅合金)的熔点在180℃,因此0BB能实现较传统串焊更低温度下的焊接,推动硅片进一步薄片化降本,预计可实现硅片降本20%。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



从增效角度来说,金属细栅线引起的功率损耗Pf与主栅数量nBB的平方成反比,因此无主栅搭配多焊丝的应用通过增加 nBB的数量,细栅线与焊丝的接触点增多,光生载流子的传输距离下降,有效降低串联电阻,从而降低功率损耗,同时组件抗隐裂能力提升。此外,无主栅技术还可以进一步减少电池正面栅线遮挡,组件CTM得到有效提升。


无主栅技术在多主栅的基础上更进一步地实现了银耗降低。与多主栅技术相比,无主栅技术的特点在于使用了更多更细的铜丝焊带以汇集、导出电流,一方面进一步增加了汇集电流的“栅线”数量,另一方面用更便宜的镀层铜丝焊带替代了原有银主栅导出电流的作用,实现大幅度的材料降本。因此,无主栅技术既有主栅数量进一步增加带来的降本增效优势,又在多主栅技术的基础上进一步消除了正面银浆的用量,持续推进晶硅电池降本步伐。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



此外,相较于传统组件串焊技术,无主栅技术下无需焊带-主栅对准,同时焊丝与细栅的接触点增加,能够减少由于电池片隐裂造成的损失,具有提高产品稳定性等优点。


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此外,无主栅技术也存在诸多需要解决的问题。①镀层材料及配比的确定:主要为了优化电学性能和机械性能;②膜材的确定:若用膜,则膜材既要透光性又需要与铜丝有一定的粘合度,且目前国内由于专利问题并未大范围使用;③串焊机新设备导入;④层压机的改进;⑤组件厂工艺匹配:低温预压、低温层压。


无主栅技术对于设备及耗材的要求较高。无主栅技术除了对焊带的要求比较高以外,对设备要求也很高,主要问题在于铜和硅的热膨胀系数相差很大,铜的热膨胀系数高于硅,温度越高,膨胀也就越快,回缩以后会对形状产生影响,进而对于设备各项参数均有更高要求。



二、SmartWire专利受限,国内厂商积极布局点胶焊接方案


根据组件环节铜丝焊带与无主栅电池片的互连方式不同,目前可将无主栅技术分为SmartWire方案、点胶焊接方案及其他方案。①SmartWire方案:通过内嵌铜线于聚合物薄膜,随后通过层压工艺实现铜线与细栅的电气互连;②点胶焊接方案:在电池片上设置点胶体,通过点胶体将焊带粘结于电池片上,焊带与各电池片细栅直接接触实现电气互连;③其他方案:包括无主栅叠瓦方案、Multi Busbar Connector技术、Merlin技术等。SmartWire方案和点胶焊接方案的本质差异在于前者电气互联通过层压工艺实现;而点胶焊接方案通过焊接实现,胶水承担拉力作用,工艺实现方案存在显著区别。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



2.1 SmartWire方案:导电网版结合聚合物薄膜实现电气互连,需更换全新设备


Meyer Burger的SmartWire技术是使用导电网版结合聚合物薄膜实现电池片连接的无主栅技术,相关专利将在2023年到期。SmartWire最早来源于Day4 Energy提出的无主栅技术,2008年Day4 Energy获得了Day4 Electrode专利技术;2011年,Day4 Energy将更名为DNA技术的电池互连技术成功应用于Roth & Rau的异质结电池,并取得了19.3%的组件效率,同年Meyer Burger收购Roth & Rau;2012年,Day4 Energy因经营不善退市,并将其技术出售给Meyer Burger,后者将DNA技术更名为SmartWire并继续开发,并于2013年向市场发布。


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SmartWire的特点在于使用载体膜,在层压环节实现线膜与细栅的互连。SmartWire先使用高分子载体膜与多条导电传输铜带相连接,形成带薄膜-网栅线电极的线圈结构,再将复合好的膜线与电池片连接,后将膜片复合好的电池片组串,按照传统工艺,与封装胶膜、背板或玻璃重叠,随后在加热层压过程使金属连接线与细栅形成稳定电接触,载体膜永久留在产品中。SmartWire技术使用的低温工艺非常适用于HJT电池,能够处理厚度低至110μm的硅片。SmartWire技术的应用可进一步减少银浆耗量,与无主栅技术结合的双面电池银浆耗量可下降40%。相比于传统串焊以及导电胶互连的银浆耗量也有较大幅度下降。与常规串焊相比,无主栅光伏组件封装主要增加了铜丝与薄膜的复合过程,且将电池串接和焊接过程分开,新型串焊机只用来实现铜丝复合膜与电池的定位性接触,而将焊接过程转移到层压工艺中,实现150℃左右的低温焊接,减少高温过程对电池的热损伤的同时,电池在焊接后的翘曲问题也得以解决。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



区别于传统串焊,SmartWire采用“膜接”实现原有串焊环节的功能,串焊机的定位及功能出现改变,需要更换全新设备。SmartWire方案下首先经过复合机将铜丝与薄膜复合,随后封装过程中电池片串、焊分离:串接环节由新型串焊机实现,主要作用是预压,使无主栅焊带定位、匹配电池表面,并形成初步的接触;焊接环节由层压设备在低温下完成。


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SmartWire也存在工艺复杂度较高、专利限制及材料成本高等问题。①工艺复杂度高:虽然取消了串焊步骤,但需要进行膜线复合及热压成串两个步骤作为替代,并且头尾电池片线膜电极复合单元需要经过特殊制作处理,增加了工艺复杂度,也导致了潜在的量产瓶颈;②专利限制:目前SmartWire技术仍存在专利限制,预计2023年专利到期后会推动众多市场参与者的研发进程;③材料成本较高:用于促进低温焊接的铟锡焊料合金的价格较高;④光学遮挡较严重:使用复合膜造成较为严重的光学遮挡,影响电池片焊接后的透光率。因此,目前SmartWire产业化进展较慢。


2.2 点胶焊接方案:新型串焊实现焊带与细栅互连,点胶工序增加拉力


与SmartWire工艺不同,点胶焊接方案不使用载体膜,同时将电池片焊接互连工序保留在串焊环节。点胶焊接方案的核心在于将每条焊带与电池片表面印刷的细栅线直接接触形成电性连接、进而将电池片连接成电池串的串焊环节,该方案采用超低温焊接工艺,胶水承担拉力功能,焊带与细栅焊接承担导电功能。


该工序按照焊接与点胶的顺序不同可分为先焊与后焊两类,其中:①先焊为先进行电池片与焊带的焊接后点胶,主要通过加热使得金属连接线表面合金或金属熔化并与电池片完成焊接,随后在电池片上设置点胶体(UV胶、热熔胶等粘合剂),具体操作为通过点胶形成粘附点将焊带粘结于电池片上,以加固焊带与电池片的连接强度、实现焊带与电池片的机械连接。先焊工艺难度相对较高,但是便于后续检测,有助于提高生产良率。②后焊则为先点胶再进行电池片与焊带的焊接。


完成电池片成串工序后,接着对多个电池串进行排版、焊接汇流条以形成电池组件;对电池组件进行加热层压,最终完成组件封装。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


材料端,该方案使用的焊带是现有的普通焊带,无需采用载体膜。点胶焊接与SmartWire在材料端的区别在于不需要内嵌铜带的高分子膜层,能够降低材料成本,因此相对于SmartWire的方式来说,不仅可以降低电池片的银浆用量,同时还可以有效降低电池组件的成本。


设备端,点胶焊接方案对应串焊设备需配合工序实现焊带(焊丝)与电池片的连接这一新工序。以苏州迈展《一种光伏电池串制造设备》专利设备为例,该制造设备包括上料机构、焊带上料机构、治具上下线机构、焊接机构、涂敷固化机构,以及电池串输送机构。通过牵引机构、机械手将裁切成工艺所需的长度的多股焊带与电池片二种材料依次按顺序摆放,使得相邻电池正背面依次靠多股焊带预焊成电池串;并在后续工作流程中进行电池串正背面涂敷粘附点,及固化彻底消除搭接不良风险,取消了复合膜和电池片正背面PAD点,其减少光伏电池片表面遮挡的同时,减少了银浆料的使用,极大的降低了成本。总体而言,新型无主栅技术需更换全新设备,且价值量有望超过现有PERC、TOPCon等串焊设备。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



点胶焊接方案较传统串焊及以SmartWire为代表的带膜焊接均有较大优势。传统串焊机在电池串的制造过程中将电池片主栅与焊带进行焊接,且焊带与电池片主栅之间位置的对齐度要求较高;SmartWire技术依靠透明复合薄膜与金属线制成单个电池串单元后,与电池片进行连接,并在光伏组件后续制作过程中,通过层压将金属线表面低熔点合金与栅线完成连接,此技术单个电池串单元的现有技术制造成本较高,内部复合膜的耐温性和透光较差,多股金属线与银浆接触不稳定,降低了导电性能;点胶焊接方案对应的串焊机通过改善用于串联电池片的焊带的结构及连接方式,能够有效解决电池片透光率下降、导电性降低等问题。


2.3 其他无主栅方案:多种类型无主栅方案均有研发开展

2.3.1无主栅叠瓦方案——无主栅与叠瓦结合的高密度电池组件


无主栅叠瓦方案是无主栅和高密度封装技术的结合。无主栅叠瓦方案在传统无主栅技术的基础上通过电池连接结构的优化实现组件提效,电池片之间经过叠片后通过焊接点上的导电胶进行电流传输,取消了相邻电池片之间的间距,组件内有效发电面积增多,从而提升了组件的效率。通过电池网版优化采用新的焊接方式,使电池主栅银浆耗量减少70%,达到降本目的;缩短电流传输路径提升组件功率;电池片与片之间无空白间距,增加组件有效发电面积,提升组件效率。


无主栅叠瓦方案通过叠瓦技术实现电池片互连,随后将焊带、承载膜放于电池片表面,在层压环节实现焊带与细栅的接触。具体步骤为,①无主栅电池片准备:无主栅电池片正面与背面均设有放置方向与无主栅电池片细栅方向垂直的多条焊带,其中一侧的正面设有一列均匀布置的焊接点,另一侧的背面设有相同对应的一列焊接点,焊接点包括焊带焊接区和导电胶印刷区。②导电胶印刷:采用点胶或者印刷方式在焊接点的导电胶印刷区上涂覆导电胶;③叠片固化:将分割后的电池片按照一定顺序叠片成串,相邻的两片电池的正面与背面交叠;④焊带放置:在电池片的正背面放置焊带,焊带的方向与细栅垂直,并将焊带的两端分别连接到相邻两个电池片边缘的焊接点的焊带焊接区上;⑤承载膜敷设:在电池片表面放置承载膜,通过加热固定在电池片表面,使焊带和细栅以及焊接点形成物理接触;⑥层叠:将电池串进行排版焊接形成串与串的电路连接,电路采用先串联再并联方式;⑦层压焊接:敷设封装材料层压,使焊带固定在无主栅电池片上进行焊接;⑧组件封装:组件封装层压,通过层压中的高温以及抽真空,使焊带和无主栅电池片的细栅形成良好的接触;⑨连接接线盒。




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2.3.2 Multi Busbar Connector技术——铜线直接铺设在电池表面,保留红外焊接


2012年德国太阳能设备制造商Schmid发布无主栅技术Multi Busbar,导电传输铜线直接铺设在电池表面。该技术的实现方式与SmartWire有所不同,主要体现在铜线铺设方式及对于细栅的要求上:①铜线铺设方式方面:其主栅也为有特殊镀层的铜线,但铜线不是内嵌在聚合物薄膜中,而是直接铺设在电池表面;②对细栅的要求方面:细栅网版需特殊设计,在细栅与铜线交界处预留焊盘。在电池网印细栅完成后,电池来到改进的串焊机,而串焊机将通过图像识别技术配合真空吸盘,将15条铜线将精确的铺设在电池表面的细栅的焊盘之上,实现红外焊接,同时也将铜线焊接在相邻电池的背面。


Schmid的无主栅技术继承了当时已有的网印电池和组件工艺,需更换细栅网版和新的串焊设备。与Meyer Burger类似,Schmid称相比3主栅,其Multi Busbar技术可以降低电阻损失,将填充因子提高0.3%,效率净提高0.6%。银浆的用量也可以降低75%。


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2.3.3 Merlin技术——网印分段细栅的电池片技术,需要特定铜网耗材及铺设设备


GT Advanced Technologies于2014年推出太阳能电池正面无主栅金属化技术Merlin,是采用分段细栅实现无主栅的电池片端技术。该技术的细栅采用分段结构,并非完整的一条,进一步挖掘了主栅数量增多所带来的优势,通过分段的细栅进一步减少银的用量和正面遮挡。Merlin在网印分段银细栅之后,无需传统意义上的主栅连接,而是采用十余根特殊包层的铜线将细栅串联,铜线最后汇聚在一个类似宽焊带的结构上连接到相邻电池的背面。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


Merlin技术对电池和组件性能和成本的提升表现在:①减少银的使用:由于Merlin技术不需要银主栅,银细栅也替换为分段结构,其正面银浆的消耗将大大降低,GT宣称可减少80%的银浆用量;②效率提高:由于使用了较细的铜线替代主栅,铜线的数量得以提高,紧凑的铜线间距降低了串联电阻;同时由于铜线的截面形状更有利于将反射光大角度偏转,提高这部分光被玻璃反射再吸收的可能性,短路电流得以提升,可提效约0.7%;③便于串组:无需传统串焊工艺和额外的焊带,降低电池间的排布空隙和串联电阻;④支持新的组件设计:GT称由于其Merlin技术对组件形变的容忍程度更高,组件可采用更薄的玻璃,同时由于减少了焊带和银的重量,GT预计采用Merlin技术的组件可以更轻薄,从而减少安装过程的成本。综合考虑以上改进,GT称其Merlin技术可以在整个系统层面降低10%的成本。


Merlin技术需要该技术特定的正面铜网和铺设铜网的设备。电池厂商客户则无需大的改变,其只需调整正面网印工艺,仅网印分段细栅。




三、国内厂商已发布无主栅组件产品,行业尚处于产业化早期


目前国内多家组件厂商开始投入无主栅组件的研发及生产,已有多种无主栅产品推出。赛拉弗、爱康科技和中能创分别在2016年、2022年8月、2022年11月发布其无主栅异质结组件产品,其中中能创于2022年9月融资数亿元扩建大尺寸无主栅异质结电池量产线。此外,东方日升等组件厂商也在积极布局无主栅无应力焊接技术。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


3.1 赛拉弗:2016年推出导电胶互连型无主栅组件


赛拉弗于2016年推出“日食”系列的旗舰组件型号,为国内首个推出无主栅组件的企业。赛拉弗通过自主设计网版,研发出无主栅的电池片,制成的组件产品整体取消了主栅并优化电池栅线设计,增加了受光面积;电池片不再是一片一片串焊,而是通过一种类似导电胶进行焊接连接成串,通过串并联的方式做成组件。此外,该组件取消了焊带汇流条,减少了组件内部的损耗,间接组件转换效率;同时采用无主栅设计以及创新性的电气设计,降低了组件内部损耗,有效提高组件功率,同时大幅度降低了反向电流对组件产生热斑效应的影响。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


3.2 爱康科技:2022年8月推出无主栅异质结组件


爱康发布无主栅异质结组件产品,产业化进程进一步推进。2022年8月爱康发布700W+“ZERO无极”异质结组件,该产品综合运用“0BB无主栅、120um以下硅薄片、低银含量浆料、高强度钢边框”技术,具有零PID和LID、低温度系数、高双面率、低衰减、高功率质保、高可靠性等多重优势。常规电池焊带和栅线有648个焊点,爱康0BB无主栅电池产品的焊带和细栅有1332个焊点,0BB电池焊点增加2倍,提升产品可靠性。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


3.3 中能创:已实现无主栅异质结电池100MW量产


中能创是无主栅异质结组件新锐制造商,常州1GW组件工厂正在规划中。产线端,2022年9月,中能创完成近亿元Pre-A轮融资,此轮融资主要用于扩建大尺寸无主栅异质结电池的量产线、研发下一代产品,并扩充其团队。2022年,中能创研发出全球首个210mm无主栅超薄化异质结电池,获得了德国TÜV莱茵的第三方权威认证,实现100MW的小批量生产,计划在2023年建设1GW产能,2024年实现10GW。目前,中能创是中国第一家、全球第二家掌握大尺寸无主栅异质结技术的企业。产品端,公司于2022年11月11日发布210无主栅异质结组件,通过无主栅技术,异质结电池的硅料和银浆消耗将大大减小,每瓦成本可降低0.2元-0.25元。多种技术叠加下,目前中能创的异质结电池可比常规的PERC电池多发电5%-6%,预计1GW异质结电池片和组件能够节省3000万左右的设备成本。


四、国内设备厂商积极布局无主栅技术,探索银浆降银方案


由于SmartWire专利及成本等方面的问题,目前国内设备厂商主要聚焦于点胶焊接方案,目前无主栅技术设备主要参与者包括迈为股份、先导智能、奥特维等。




4.1 迈为股份:采用先焊工艺,预计2023年完成中试并推出量产设备


迈为0BB的实现方式是先焊接、再点胶,焊接完成后即可进行检测,适合国内高速迭代的工艺现状。目前机械设计、工艺方案相关试验已在166样机基本完成可行性验证,210量产机型已投料完成,后续将在2022年11月底进行设备装配,预计12月完成设备测试,计划2023年一季度进入客户端进行中试,上半年推出量产设备。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾



与现有SmartWire及相应拓展技术不同,迈为无主栅技术不使用载体膜、同时保留传统焊接工艺。迈为已有无主栅技术对应串焊设备,从具体参数及性能来看,目前原型机可实现产能4800半片/h,承载超低温焊接工艺,与现有的0BB技术不同,出于对层压环节焊接拉力无法检测的考虑,迈为设备保留传统焊接工艺,而非将焊接留在层压环节进行,同时并不使用类似SmartWire技术的载体膜,胶水承担拉力功能,焊带与细栅焊接承担导电功能。迈为方案差异化特点在于串联动作和合金化动作的同步实现,消除同类技术因合金化动作后移带来的质量隐患。




金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


4.2 先导智能:已发布量产型无主栅串焊设备


2022年11月24日,先导智能推出量产型无主栅串焊设备,量产效率超过6800片/小时,可实现100μm厚度电池片串焊。该设备采用无主栅印刷,省略了原有主栅和印刷工序,可降低银浆成本约20%,同时固化温度低于200℃,无需高温焊接,无需助焊剂,年维护成本较传统MBB设备降低约30%。


金属化降银探索不停,无主栅技术方兴未艾


4.3 奥特维:无主栅设备正在验证中


奥特维已有无主栅设备正在配合客户验证。根据公司2022年10月23日投资者交流披露,公司认为0BB组件量产取决于包括耗材在内的多种因素,具体时间尚不清楚。目前公司串焊机针对SMBB技术已经成熟量产,正在验证0BB串焊工艺。


五、投资建议



六、风险分析

①无主栅电池及组件研发不及预期:无主栅电池及组件为光伏行业的新技术,工艺成熟是一个多维度均达标的系统工程,量产取决于包括辅材在内的多因素,由于行业技术创新和新产品的开发受各种客观条件的制约,存在失败的风险。此外新技术、新产品研发成功后也存在不能得到市场的认可或者未达到预期经济效益的风险。


②光伏行业投资不及预期:近年来光伏行业投资、扩产持续火热,若行业出现周期性或政策性波动,行业增长势头放缓,将不利于新技术的研发及产业化推进。

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