《光伏银浆供需研究:2022年全球总需求量将突破4000吨》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-04-27
  • 近期发布最新研究报告《太阳电池导电浆料年度报告2022》。报告指出,光伏产业持续增长的前景、高速增加的全球新增装机量和N型电池的崛起,大大鼓舞了浆料企业研发与产能建设的热情。全球2021年正银需求量约为2802吨(不含背银和TOPCon/异质结银浆),相比2020年增长31.3%。

    受全球光伏市场强劲增长,以及TOPCon/异质结电池产量大幅增加的影响,预计2022年全球银浆总需求量将突破4000吨(包含背银和TOPCon/异质结银浆)。光伏浆料市场竞争趋于激烈,原料供应、技术革新和浆料品质具备优势的企业才能保持盈利能力。

    主要数据

    《太阳电池导电浆料年度报告2022》显示,2021年全球正银需求量约为2802吨。其中,中国正银需求量达到2655吨。国产正银全球市占率快速增长至约70%,已在光伏浆料界占据重要地位,预计2022年国产正银市占率将会继续上升。

    2022年是TOPCon和异质结电池的发展元年,亚化咨询数据显示,2022年底中国TOPCon电池产能将达40GW,产量有望突破21GW;而异质结电池产量将达10GW左右。

    中国是全球最大的银粉进口国,2021年,中国全年银粉累积进口3240.61吨。其中,从日本、美国、韩国进口银粉的占比分别为91.48%、6.81%和0.86%,其他地区进口量占比0.85%。进口银粉中超过一半用于生产光伏银浆。

    N型电池的发展给光伏导电浆料行业带来新的市场机遇。2022年中国TOPCon银浆需求量预计达到438吨,HJT银浆需求量预计为260吨。

    政策驱动光伏市场需求爆发

    自2022年以来,国家能源局、国家发改委、财政部、住建部发布了一系列利好政策支持光伏产业发展,稳步扩大太阳能等清洁能源的利用,加快推进大型光伏发电基地建设。在全球范围内,已经有多个国家下发了针对光伏在内多种可再生能源的相关激励政策,旨在促进可再生能源发电占比。亚化咨询展望,在政策倾斜推动光伏产业发展的大背景下,2022年全球光伏新增装机量有望超过220GW,对应光伏电池需求量为286GW。光伏装机需求增长将推动光伏银浆市场需求扩大。

    光伏银浆需求稳步提升,N型电池银浆占比扩大

    目前光伏行业最受关注的主流N型电池是TOPCon和HJT。TOPCon极限效率高,产线改造成本低,或成为未来2-3年电池技术发展方向;HJT量产效率高,降本路线清晰,或将成为更长期的电池技术。2021年,TOPCon和HJT电池相对成本较高,量产规模仍较小,市场占比约为3%。

    2021年通威太阳能金堂基地1GW HJT项目、无锡尚德2GW TOPCon电池、中来1.5GW大尺寸TOPCon电池智能工厂投产;2022年初,晶科在安徽合肥、浙江海宁已投产16GW TOPCon电池。TOPCon与HJT电池产能的加速释放,标志着2022年将会成为TOPCon和HJT电池发展与推广的元年。

    N型电池的爆发为浆料企业带来了新的市场,亚化咨询分析,2022年中国TOPCon银浆需求量将达到438吨,HJT银浆需求量将达到260吨。N型电池的发展在给导电浆料行业带来新的市场机遇的同时,也对浆料行业提出了更高的技术和性能要求。浆料企业需紧跟不断更新迭代的高效电池的特殊需求来设计所需的新型浆料,助力电池效率进一步突破。

    光伏银浆行业国产化大幅提升,龙头集中度进一步增加

    银浆是光伏产业链中尚未完全实现国产化的一环,但银浆的国产化率持续提升。国产正银市场份额已从2015年的5%提升至2021年的约70%左右,聚和股份、帝科股份和苏州晶银是国产浆料三大龙头企业,其2021年合计出货量超过1636吨。随着龙头企业产能建设的加速和产能利用率的增加,预计行业集中度还将进一步提升。

    激光转印、铜电镀及银包铜的研发,助力光伏电池持续降本

    异质结和TOPCon电池正在迈向25%+量产效率,其占领市场的关键是如何持续降低银浆耗量。主流异质结电池企业和设备厂商都在探索银包铜浆料的应用,银包铜浆料的国产化和电池的长期可靠性是行业关注的重点。

    激光转印技术采用激光图形化扫描,将浆料从柔性透光材料转移至电池表面形成栅线。激光转印可以实现25μm以下的线宽和更优的高宽比。2021年4月,迈为公布已经研发完成一种特殊的转移印刷设备,有望节省银浆40-50%。2021年6月,帝尔宣布已完成激光转印量产化技术储备,与下游龙头企业紧密推进产业化进程。

    铜电镀技术也被光伏行业寄予厚望。2021年9月,澳大利亚SunDrive公司联合迈为,用无种子层直接铜电镀工艺在M6单晶异质结电池上创造了25.54%的效率纪录。2021年10月,金石能源发布无需低温银浆与焊带的铜栅技术和栅线互联技术。2021年11月,海源复材与苏州捷得宝签约合作铜栅线技术,捷得宝表示,包括TOPCon和HJT在内,全球有12家客户与其持续进行铜栅线验证。

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    • 当前,市场上的太阳电池大多以P型单晶硅电池为主,其制备工艺相对简单、成本较低,再加上单晶PERC技术和选择性发射极技术的引入,使得P型单晶电池组件效率得到大幅提升,目前量产效率已突破23%。但由于P型单晶硅PERC电池理论转换效率极限为24.5%,导致P型PERC单晶电池效率很难再有大幅度的提升,并且未能彻底解决以P型硅片为基底的电池所产生的光衰现象,这些因素使得P型硅电池很难有进一步的发展。与P型硅相比,N型硅少子寿命更长,对Fe等金属有更高的容忍度,以N型硅为基底的电池片理论转换效率更高,且不会发生由于B-O复合体导致的LID(Light Induced Degradation)光致诱导衰减现象,可以进一步降低光伏发电的制造成本及系统成本,这使其成为高效晶体硅太阳电池的必选材料。 据德国知名太阳能研究所(ISFH)在2019年的报告分析,以Topcon(Poly passivated)和HIT为代表的N型电池理论极限效率远高于P型PERC电池,随着时间的推移和技术的逐渐成熟,N型电池有望实现更高的量产电池效率,N型电池的效率会逐步和P型电池拉开差异。   图1 不同技术路线的硅基电池理论极限效率(ISFH,2019) 随着N型电池效率相对于P型电池的优势不断扩大,可以预见的是,N型电池技术的市场份额会逐步扩大,如下图所示,预计到2031年,N型电池技术的市场份额会突破50%,预计会产生超过150GW的市场需求,相较于目前水平会有10倍以上的提升,未来一段时间会是N型单晶硅技术相关配套产业的投资热潮。 图2 2020-2030年不同电池技术市场占比变化趋势 在众多的N型电池技术中,N型Poly passivated(隧穿氧化层钝化接触)是其中最被看好的一种,这是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的太阳电池。2013年德国Fraunhofer 研究所的Frank Feldmann博士在28th EU-PVSEC首次提出隧穿氧化层钝化接触电池概念,该电池的结构如下: 图3 N型Poly passivated电池结构 N型Poly passivated电池以N型硅片为基板,使用一层超薄的氧化层来钝化电池的背面,其中背面氧化层厚度1~2 nm,随后在氧化层之上沉积50~200 nm非晶硅并掺磷,之后经过退火重结晶加强钝化效果。最终会形成一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化,超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层,同时阻挡少子空穴避免复合,进而实现电子在多晶硅层的横向传输并被金属收集,极大地降低了金属接触复合电流,提升了电池的开路电压、短路电流和填充因子。 图4 Poly passivated电池的载流子输运机制 市场上另外一种主流N型技术HIT也采用了背钝化技术,但使用了非晶硅膜层,电池制造工艺中需要制备多层非晶硅膜层,制备工艺比较复杂,导致HIT太阳电池的制造成本偏高,降低了整体的性价比。 一道新能致力于提供更高性价比的产品和系统解决方案,选择N型Poly passivated光伏技术路线,目前在量产效率、成本控制等方面处于行业领先水平。并且一道新能会进行持续的技术创新,进一步提高N型电池的效率和量产产能,进一步提效降本,为光伏市场和终端客户提供具有更高性价比的产品。 1.更高效率 一道新能Poly passivated技术采用N型硅片,具有少子寿命高、对金属杂质的容忍度高,叠加隧穿氧化层钝化技术,大幅提升了电池光电转换效率,理论效率可以到28.7%,为光伏行业降本增效打开了更大的空间。 目前,一道新能N型电池效率>24.5%,组件效率>21.7%,N型组件比P型单晶PERC组件效率高约3%,相当于在组件端可以节约3%的非硅材料和制造成本。在系统应用端同样可以节省约3%的系统BOS成本,可以在同样的安装面积下实现更高的装机量,提升单位土地面积的发电量,对于土地资源紧张的经济发达城市更为重要,可以有效提升可再生能源发电的装机占比。 另一方面,建造一个同样装机量的光伏电站,得益于N型组件更高的效率和功率,使用一道新能N型组件可以使用更少的组件、土地、立柱、支架、线缆和逆变器,节约系统BOS成本,提高电站收益率。 2.更低功率衰减 传统的P型单晶硅会存在光致衰减效应(LID),在光照下,P型硅片内的硼(B)等杂质会和氧发生反应,生成B-O复合体,导致P型电池和组件的功率在初始运行的前几个月内大幅下降,高达2.0%,会极大的影响光伏电站的发电性能和整体收益率。而一道新能N型电池因为采用了N型硅片,硅基片内不会产生B-O复合体,没有光致衰减问题,可以实现零LID。 得益于N型电池的优异特性,一道新能N型光伏组件具有更优异的功率质保,可以给予30年的功率质保,首年功率衰减<1%,剩余29年每年功率衰减<0.4%/年,30年功率质保期后组件功率不低于额定功率的87.4%,确保使用一道N型组件的光伏电站在整个电站生命周期,都会有更优异的发电性能。 3.更高双面率 得益于更优异的N型特性,一道新能N型组件双面率高达85%,相较于P型单晶PERC组件70%的双面率,可以将光伏电站背面增益提高21.4%。尤其对于地表反射率较高的光伏电站,优势更加明显,例如建立在荒漠的大型地面电站,假设用P型单晶PERC组件可以实现10%的背面发电量增益,在同样的系统配置下,使用一道新能N型光伏组件可以实现约12.1%的发电增益,提高光伏电站的收益率。 4.更低温度系数 光伏组件在户外发电时,温度会远远高于标准测试条件下的额定温度25℃,而光伏组件的功率输出和温度是负相关的,组件在高温下会有一定的功率损失。一道新能的N型组件温度系数较低,仅有-0.30%/℃,而常规P型单晶硅光伏组件的温度系数高达-0.35%/℃,一道新能N型单晶硅组件由于高温带来的功率损失比常规P型组件低16.7%,可以极大提升N型单晶硅光伏组件的实际发电能力,提升电站的收益率。 5.更优异的低辐照性能 光伏组件的标定功率是基于标准测试条件(STC)测试获得,但是户外项目实际的辐照量远远达不到标准测试条件下的1000W/m2,而光伏组件在低辐照度下,组件效率相对于标准条件下会有一定损失,称作低辐照性能。一道新能N型单晶硅光伏组件具有优异的低辐照性能,可以确保光伏组件在辐照度较低的阴雨天气也取得较好的发电量,确保电站的发电量和收益率得到保证。 6.系统成本和LCOE成本分析 为了对比一道新能N型技术和市面上常规的P型单晶组件技术的差异,以广州100MW地面电站为例,下表对比了一道新能N型技术和P型技术在电池、组件以及电站端的性能表现,得益于更高的发电量和低BOS成本,N型度电成本LCOE仍然低于P型单晶组件项目,年发电量增加约500万度电,可以实现更高的电站收益。 近两年来,从组件尺寸到技术发展,光伏行业正经历着日新月异的变革,一道新能将持续致力于研发高性价比的N型光伏产品,助推中国早日实现碳达峰、碳中和的目标。
  • 《东方日升异质结耗银量取得重大突破!》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2024-01-28
    • 近日,东方日升宣布成功降低异质结伏曦组件纯银用量,达到了每瓦小于7mg的领先水平,不仅显著优于PERC(约7.82mg/W)和TOPCon(约10.24mg/W),也是目前异质结技术中的佼佼者。 银浆使用量的突破,突显了东方日升践行‘推进光伏解决方案’的承诺,叠加刚刚通过的由T?V南德颁发的3倍IEC测试证书,也预示着异质结伏曦已逐步‘进化’为更具成本效益、更高效率和更高可靠性的光伏组件产品。 根据世界白银协会的数据,自2016年以来银矿产量一直在下降,2023年白银产量约为8.421亿盎司。而自2016年以来,白银需求却随着工业发展一直在增长,2023年增加到11.67亿盎司。不平衡的供需关系推动白银价格持续走高,根据伦敦期货数据,2023年白银价格曾达到26.11美元/盎司的高点,此后价格基本维持在25美元/盎司上下浮动。而大量研究报告指出,目前光伏用银已经排到电子电气、银投资、珠宝之后的第四位,并且增速在放大,高耗量叠加低产量与高成本,降低纯银用量是异质结组件降本关键方向。 作为全球领先的头部光伏企业之一,东方日升已积累了许多相对成熟的技术,覆盖了当前市场所有热门技术路线,推动异质结降本增效已成为东方日升重点聚焦领域。继2022年底异质结伏曦组件投入量产后,公司针对异质结开发的低银浆料、0BB电池技术、‘昇连接无应力互联技术’、210超薄片等技术成果正逐步显现,持续推动度电成本下降。 目前异质结伏曦组件转换效率最高可达23.9%,碳足迹数值达到了376.5kg eq CO2/kWc。进入高银价时代,在最新纯银用量<7mg/W优化加持下,伏曦已成为当前市场上极具收益优势的低碳组件,低银技术与‘昇连接无应力互联技术’持续进步,收益优势将越来越大,未来有望重塑异质结技术量产、出货格局。 在光伏行业追求降本增效的底层逻辑下,东方日升正积极发挥开拓者作用,持续不断寻求经济可行和可持续的光伏解决方案,以伏曦为代表的高效组件突破创新,为更绿色、更健康的未来铺平道路,助力碳中和目标高质量实现。