光伏银粉、银浆行业市场分析

光伏银粉、银浆行业市场分析一、电池片技术变革胜负手，上下游产业链清晰银浆是光伏电池片重要辅材，上下产业链清晰。在光伏新技术革新中，光伏电池片发挥重要作用。从整体产业链角度看，光伏银浆产业链可以划分为上游原材料、中游光伏银浆、下游电池片厂商三个环节。①上游原材料包括银粉、玻璃氧化物、有机载体等，其中银粉目前海外Dowa供应较多，截至目前银粉国产替代进展加快，国内代表企业包括博迁新材、宁波晶鑫、连城数控等；②产业链中游为光伏银浆企业，其中包括中国的主要供应商，如聚和材料、帝科股份和苏州晶银，以及国际企业，如贺利氏、三星SDI等。③产业链下游为主要光伏电池片供应商，如通威股份、爱旭股份、晶科能源、隆基绿能、安徽华晟、东方日升等。二、原料端：光伏银粉技术壁垒高，银包铜粉助力HJT量产进程2.1光伏银粉是银浆核心原料光伏银粉是银浆重要组成部分，占据光伏银浆成本的74%以上。银粉质量直接影响着电极材料的电阻，对光电效率产生影响。银粉的形貌结构、粒度及分布特征、松装和振实密度、比表面积、烧结性能、耐蚀性等各方面因素都会对银浆的使用性能产生影响，特别是形貌结构和粒度特征能够直接或间接决定其他性能。玻璃氧化物、有机物载体在银浆中成本中分别占比1.47%/0.16%，在银浆中具备传输介质的角色。玻璃氧化物占比虽少但配比多少仍对整体性能影响较大，其中玻璃氧化物含量过高会影响导电性能，而含量过低则会对欧姆接触产生不利影响。有机载体的成本占比为0.16%，其含量和比例对银浆的印刷性能和质量有着重要影响。2.2光伏银粉制备技术随性能要求持续迭代银粉因其形貌、粒径、分散性以及振实密度等特性都对电性能、接触性、流动性以及生产成本产生显著影响。根据银粉外貌的差异，可以将银粉分为树枝状银粉，球形银粉以及片状银粉。不同的银粉形状将导致银浆烧结厚膜结构的差异，从而对电池片性能产生影响。通常来看，树枝状银粉作为光伏银浆的银粉材料使用。树状银粉表面形状越复杂的粒子体系，表面自由能越高，更容易发生团聚，使银浆在烧结过程中容易收缩变形，从而影响银浆的使用性能。球形银粉通常被用于制备正面银浆，片状银粉则更适合制备背面银浆。截至目前，光伏银浆中主要使用的超细银粉包括球形银粉和片状银粉。球形银粉制备的银浆通常具有更出色的流动性，可满足正面银浆对银粉性能的要求。为确保充分的银粉接触面积，银浆供应商选择将大粒径和小粒径的银粉混合使用。片状银粉制备的银浆流动性较差，因此不适用于精细度要求高的正面电极的应用，但可以运用于电池片背面，参数要求不高的场景，有效地降低成本，同时保持电池片较低低电阻率。通常情况下，银粉的研磨工艺采用三辊研磨机，通过调整辊间间隙和辊筒转速来实现浆料的轧压、分散、研磨、解除团聚、充分混合，以确保银浆的结构均匀，成分一致。不同类型的产品需要设置不同的研磨参数，因此精细化的研磨工艺是决定银粉质量的关键因素。制备方法角度看，球状银粉可以通过蒸发冷凝法、银盐分解法（主要包括硝酸银直接喷雾热分解法、银化合物热分解-烧结法和银盐分解-包覆烧结法）和液相还原法制备。片状银粉则可以通过机械球磨法和化学还原法等方法制备。球状银粉的制备：①蒸发冷凝法：通过直接加热银块使其气化，再利用惰性气体的碰撞和冷凝过程制备球形银粉。其优点包括较短的生产周期、良好的球形度以及高结晶度。主要缺点是生产过程能耗先对较高，此外产品的粒度分布较为广泛。②银盐分解法：1)硝酸银直接喷雾热分解法：本方法采用硝酸银直接喷雾热分解形成球银粉，通过对多个关键参数进行调整来获得具有均匀粒径和良好球形度的银粉。这些参数包括热分解温度、载气流量、硝酸银溶液浓度、流速以及雾化功率。但这一方法将使银粉的粒径分布相对较宽，无法满足正面银浆调制中对粒径分布的较为严格的要求。2)银化合物热分解-烧结制备法：银化合物热分解-烧结制备球形银粉的方法涉及银化合物的热分解和烧结过程。首先，用K+、Na+、NH4+的氢氧化物、碳酸盐、草酸盐制备银盐，其中包括K+、Na+、NH4+。然后，这些银盐颗粒经过分散处理后送入热分解和致密化烧结过程，最终获得球形度良好且结晶性高的银粉。但这一方法存在一些问题，包括在烧结过程中容易形成硬团聚甚至多孔体的挑战，因此需要在分解前确保银盐颗粒得到充分分散的稳定分散工艺条件。确保银盐颗粒具有均一粒径也至关重要，因此需要配置回收含银废水的设备。3）银盐分解-包覆烧结法：银盐分解-包覆烧结法也是一种制备球形银粉的工艺。首先，合成碳酸银前躯体，然后用包覆剂均匀包覆。包覆后的碳酸银前躯体经低温脱结晶水、高温热分解和致密化烧结，洗涤后得到高结晶度银粉。这一制备方法由西材院首次提出，所得到的球形银粉称为AgRA-1粉。AgRA-1的优点在于球形度和分散性良好。但在沉淀过程中需处理含银尾液，受前躯体碳酸银粒径的限制，需要进一步研究碳酸银前躯体的粒径均匀可控的工艺条件。③液相还原法：银粉厂商普遍采用此方法，通过将还原剂直接加入银盐溶液中实现。这一工艺方法具有多个优势，包括较低的设备投资成本、短的生产周期、低成本、易于控制的工艺条件，以及便于规模化生产。片状银粉则可以通过机械球磨法和化学还原法等方法制备。①机械球磨法：通过化学反应制备出银微晶粉，再将其与一定量的分散剂和钢球一同置于磨机中进行研磨。在磨机中，银粉末在钢球的冲击、剪切等作用下反复发生变形、断裂和焊合，最终形成片状银粉。②化学还原法：该方法是一种不经过球磨工艺的方法。在这个过程中，还原剂，如抗坏血酸、甲醛、维生素B2、过氧化氢、葡萄糖、维生素C、乙二醇等，直接作用于银盐溶液，将银盐还原成片状银粉。根据《光伏银浆用银粉的研究》中，西材院改进抗坏血酸还原体系，通过调控硝酸银浓度、温度，还原剂参数，和分散剂，实现了控制球形银粉的大小和分散性。研发了AgRB-3和AgRB-4银粉，满足正面银浆需求。这两种银粉均匀、分散性好，烧结活性强，生产过程稳定。另外，经过400℃保温和超细氧化物涂层，银粉结晶性得以提升。2.3N型趋势渐显，银包铜粉或成为HJT电池片降本重要途径电池片N型趋势渐显，银包铜方案助力HJT降本增效。原料端看，适用于HJT银包铜粉经过多种制备方式，在超细铜粉的表面形成不同厚度的银镀层，其导电性能可以根据包覆银层的致密性、厚度和银含量进行调控。银包铜粉不仅保留银的优点，还抑制铜的氧化以及复合物的形成，能够充分利用铜的低成本和出色导电性等优势。在超细铜粉表面形成不同厚度的银镀层，兼具银较好的导电性，化学稳定性高，不易氧化。但由于银包铜（含银量50%左右）在高温下会出现银迁移造成铜裸露的情况，工作温度集中在300℃以下，因此银包铜技术主要运用于低温银浆领域。银包铜技术作为减少银用量的重要路线，有望降低30%-50%的银浆成本。制备银包铜粉的主要方法包括混合球磨法、熔融雾化法和化学镀法。混合球磨法虽然广泛使用，但存在一定的银资源浪费。熔融雾化法虽然能够获得性能优异的产品，但其工艺复杂且成本较高，因此在市场上采用较少。因此，化学镀法成为主要的银包铜粉制备方法。银包铜粉化学镀法通常分为直接置换法、还原化学镀法和置换还原化学镀法。直接置换法是指铜与银离子之间直接发生置换反应，其反应速度较快，但不够稳定，因此生成的银层较为疏松，难以满足抗氧化性的要求。还原化学镀法是通过银配位离子与还原剂之间的反应，沉积出银颗粒，包覆在铜的表面。这一方法通常会生成呈岛状的银包覆层，具有均匀的厚度和较低的针孔率。然而，该方法的镀液稳定性较差，反应速度和镀层厚度较难精确控制。置换还原化学镀法综合前两种方法的优点。此方法通过将银配位离子溶液、还原剂以及分散剂与铜粉反应，减慢铜与银离子之间的直接置换反应，从而实现稳定的镀银反应。从而能够较快地沉积银层，且容易控制反应过程，确保镀层具有均匀的厚度和良好的质量。因此，置换还原化学镀法有望成为制备银包铜粉的主流工艺。2.4光伏银粉国产替代进行时，价格维持高位国外银粉供应商垄断优势明显，国内产品进步明显。全球银粉市场格局相对集中，主要包括日本DOWA、美国AMES等，其中日本DOWA是全球最大的光伏银浆用银粉供应商，占据全球50%以上的市场份额。国内厂商主要包括苏州思美特、宁波晶鑫、山东建邦、博迁新材、等。与国产银粉相比，进口银粉在技术参数上具有一定优势，可以提供更好的印刷、欧姆接触和烧结性能，因此银浆企业使用海外银粉制备浆料开发难度更低。使用国产银粉需要银浆企业优异的玻璃粉组合物和有机载体配合，以提高正面银浆的印刷能力、欧姆接触性能和烧结性能，这对银浆企业的技术要求较高。截至2023年，国内银粉制备技术进步较快，银粉领域国产替代趋势势不可挡，已经能够满足正面银浆厂商的部分需求，在N型电池片运用领域仍有所突破。银粉价格波动上行，银浆价格或将有所提升。银粉的成本在很大程度上受银价波动和银粉市场供求的影响。2020年下半年，受银粉价格波动的影响，价格曾一度上涨到2020年8月的7000元/kg，但到2022年9月底，价格回落到4500-5000元/kg之间。截至2023年10月，正银及银粉价格价格大致在5500-6000元/kg之间，价格维持高位。三、银浆：光伏电池片核心辅材，N型化革新垫脚石3.1光伏银浆是电池片核心辅材光伏银浆是电池片成本的第二大组成部分，占电池片非硅成本比例约33%。光伏银浆作为电池电极的核心材料，主要用于硅片金属化（栅线添加），即通过丝网印刷技术，将设计完成后的图形转移到硅片上，然后通过丝网印刷机和印刷电极模板将银浆印刷在硅片的正反面，再通过低温烘烤，高温烧结形成欧姆接触电极，从而收集和传导光伏电池的表面电流。光伏发电是电池片在被太阳光照射时，硅片内部电荷分布发生变化，从而将光能转化为电能的过程。在此过程中，银浆作为电极材料印刷在硅片的两面构成电池片，起着重要的导电作用，因此光伏银浆品质会直接影响光伏电池的光伏转换效率。按位置和作用分类，光伏银浆可分为受光面的正面银浆和背光面的背面银浆。正面银浆常用于P型电池的受光面，N型电池的双面。较于背面银浆，正面银浆受光时间长，对发电性能要求更高，因此在含银量、银浆细度等方面的技术要求更高，导致正面银浆单价有一定溢价。背银常用于P型电池的背光面。受光照时间短，对导电性能要求较低，主要起到粘连作用。按技术路线及工艺流程分类，光伏银浆可分为高温银浆和低温银浆。高温银浆在500℃以上的环境通过烧结工艺将银粉、玻璃氧化物、其他溶剂混合而成,P型电池及N型TOPCon电池适用高温银浆。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。HJT电池片需要低温银浆适配。HJT电池是在晶硅基片使用薄膜技术制作PN节、减反射层和导电层的新型电池工艺技术，非晶硅薄膜具有含氢量较高等属性，其生产环节温度要求不超过250℃，HJT电池生产所需的特殊温度催生了低温银浆，同时加大了银浆用料。低温银浆技术仍需突破，国产替代空间大。整体来看N型电池浆料的国产化程度仍较低，约为20%左右。由于其金属化电极工艺使用低温银浆，技术门槛较高，能够提供成熟产品的厂商主要是来自日本的KE。日本KE专注HJT电池使用的低温银浆开发，目前其Finger细栅产品的体电阻率已低于6*(10~6)Ωcm，并将在1年内通过引入低温烧结银粉技术，将电极体电阻率降至(4~5)*(10~6)Ωcm;细栅产品可印刷35-40μm宽的Finger设计网版，该产品焊接拉力大于1N/mm。此外贺利氏、LG、Namics、杜邦也有比较成熟的产品。国内厂商中天盛、晶银、聚和、帝科都有一些较为稳定的产品。随着帝科股份顺利收购江苏索特（原杜邦旗下Solamet光伏金属化浆料业务的全部资产），预计国内银浆企业在N型电池领域的技术突破有望加速。目前HJT电池使用的低温银浆对进口依赖度仍然较大，主栅银浆国产化比例只有10%，细栅银浆依赖进口较多。低温银浆需要同时满足印刷和固化工艺要求，需要额外的固化剂作为原料，并且混合工序的工艺控制比高温银浆更加严苛。全球范围内低温银浆主要供给方为日本京都电子，我国主要厂商为苏州固锝，低温银浆国产较低。3.2银浆市场以高温银浆为主，正面银浆国产占比提升明显龙头厂商产能扩张加速，行业集中度有望进一步提升。国内正面银浆行业形成了以聚和股份、帝科股份、苏州晶银(苏州固得子公司)为代表的三大国内浆料龙头企业鼎立局面，根据CPIA数据，2021年，全球市场正面银浆总消耗量为3478吨，以此测算，行业CR3合计占比约为47.90%，其中聚和股份正银销量944.32吨，占27.15%；帝科股份正银销量492.27吨，占14.15%；苏州晶银正银销量229.33吨，占比6.59%。从扩产进度看，聚和股份拟IPO募集资金10.27亿元，其中2.73亿元用于建设年产3000吨导电银装建设项目(一期)，建设完成后，公司将拥有年产1700吨光伏银浆的生产能力，其中正面银浆1200吨、背面银浆500吨。帝科股份于2020年IPO募集资金3.99亿元建设年产500吨正面银装项目:2021年7月，帝科股份拟以12.47亿元收购江苏索特100%股权拟获取杜邦旗下Solamet事业部的浆料业务。苏州晶银由苏州固锝增资2.12亿元，拟用于建设年产太阳能电子浆料500吨项目。银浆国产化进程加速，聚和材料取代贺利氏银浆龙头地位。根据中国光伏行业协会数据，国产正面银浆市场占有率由2015年的5%提升至2022年的85%左右，2023年有望提升至95%左右。2022年聚和材料正面银浆销量达1374吨，位居全球第一，提供全国47.6%的正银消耗，继续保持全球光伏正面银浆出货量第一地位。在市场总需求中，正面银浆占比超过70%，高温银浆占比超过98%。根据华经情报数据，截至2021年中国正面银浆耗量2250吨、背面银浆耗量824吨，分别占比73.2%和26.8%，全球来看，正面银浆耗量2546吨、背面银浆耗量932吨。根据立鼎研究数据，目前市场上高温银浆占比超过98%，低温银浆占比不足2%。我们预计2023-2025年市场将迎来HJT等N型电池放量，进而带动更高价值量低温银浆及银包铜浆料占比将持续提升。国产高温银浆后来居上逐步占据海外市场份额。早期杜邦、贺利氏、三星SDI等海外巨头公司凭借技术和资金实力，率先抢占了全球高温银浆市场的绝大多数份额，随着国产正面银浆技术含量、产品性能、稳定性持续提升，性价比优势明显。同时近几年国产银浆相对于杜邦、贺利氏、三星SDI和硕禾四家企业研发周期缩短，产品迭代速度快，能不断满足电池企业对电池效率的提升需求。四、新技术推动银浆产品迭代，未来需求可观4.1从BSF到HJT，银浆产品适配市场需求持续更迭铝背场适配银浆技术存在效率限制。Al-BSF技术采用多晶硅技术。通常需要银浆的固化温度在800°C至900°C之间，同时要求银浆具有良好的导电性和附着性，以保证长期的性能稳定性。位于电池的背面，有助于电流在电池片内部传导，但存在效率限制。PERC适配银铝浆，规模化后单耗有所下降。相对BSF电池片，PERC技术通过引入背面钝化层，增加电池的效率，减少表面反射，提高电池的光电转换效率。PERC电池对银浆的相容性要求更高，要求银浆必须与被通透层和其他材料紧密结合，同时不损伤层。PERC电池要求更细致的电极线，对银浆的打印性有更高的要求，在此场景下银铝浆更加适配。随着双面PERC电池的快速发展以及PERC电池技术的不断进步，电池片的平均铝浆消耗量持续减少。根据CPIA数据，截至2022年，单面PERC电池的铝浆消耗量约为780mg/片，而双面PERC电池的铝浆消耗量约为264mg/片。TOPCon电池片银铝浆可与隧穿氧化层及多晶硅接触层相适配。TOPCon技术通过将电池的电流收集结构移到电池片前，减少背场的使用，要求银浆与隧道氧化层和多晶硅接触层完美相容，进一步提高了电池的效率和降低了电池片的电压损失，比PERC电池更高效。XBC电池技术提高电池性能和外观。XBC技术将电池的电流收集结构移到电池片背面，消除了电池的前面导线，提高了电池的外观和性能。BC电池从两面捕获阳光，保证双向性能，对银浆的透明性和附着性有要求。通常具有更高的效率和更美观的外观，但制造复杂，成本较高。HJT低温工艺匹配低温银浆，未来银包铜浆料有望进一步降本。HJT技术采用多层太阳能电池，包括n型和p型硅层，以增强电池的光电转换效率。通过创建异质结构，有效地捕获和利用太阳光能量，使太阳能电池在同样的光照条件下产生更多电能。但HJT电池制备需要低温环境对固化温度、各层膜的附着度有要求。N型电池银浆耗量有所下滑，但未来市场需求占比持续提升。银浆在电池片成本中占比例较高，目前正极银的消耗量主要通过多主栅技术、降低小栅线的宽度、无主栅技术来降低。根据CPIA数据，2022年，p型电池片主栅格的数量从9BB更为11BB和16BB，正银用量下降至65~70mg/片左右，同比下降约9.34%；背银用量约为26mg/片，同比增长5.26%；n型TOPCon电池双面银浆（铝（95%银）平均用量约为115mg/片，同比下降20.74%；异质结电池双面低温银浆用量约为127mg/片，同比下降33.16%。但2022年以来，银浆耗量相对较多的N型电池片(主要为HJT、TopCon)转换率高、温度系数低、双面率高以及载流子寿命高等优势日益凸显，产能建设加速，市场占比快速提升，有望提振未来对应银浆产品需求。我们预计，随着下游需求提升及银耗相对较高的N型电池片占比增长，光伏银浆需求稳中有进。其中，预计2023-2025E年光伏银浆总体需求分别5756/6993/720