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銀漿系由高純度的(99.9% )金屬銀的微粒、粘合劑、溶劑、助劑所組成的一種機械混和物的粘稠狀的漿料
銀微粒
金屬銀的微粒是導(dǎo)電銀漿的主要成份,薄膜開關(guān)的導(dǎo)電特性主要是靠它來體現(xiàn)。金屬銀在漿料中的含量直接與導(dǎo)電性能有關(guān)。從某種意義上講,銀的含量高,對提高它的導(dǎo)電性是有益的,但當(dāng)它的含量超過臨界體積濃度時,其導(dǎo)電性并不能提高。一般含銀量在80~90%(重量比)時,導(dǎo)電量已達(dá)高值,當(dāng)含量繼續(xù)增加,電性不再提高,電阻值呈上升趨勢;當(dāng)含量低于60%時,電阻的變化不穩(wěn)定。在具體應(yīng)用中,銀漿中銀微粒含量既要考慮到穩(wěn)定的阻值,還要受固化特性、粘接強度、經(jīng)濟(jì)性等因素制約,如銀微粒含量過高,被連結(jié)樹脂所裹覆的幾率低,固化成膜后銀導(dǎo)體的粘接力下降,有銀粒脫落的危險。故此,銀漿中的銀的含量一般在60~70% 是適宜的。
粘合劑
粘合劑又稱結(jié)合劑,是導(dǎo)電銀漿中的成膜物質(zhì)。在導(dǎo)電銀漿中,導(dǎo)電銀的微粒分散在粘合劑中。在印剜圖形前,依靠被溶劑溶解了的粘合劑使銀漿構(gòu)成有一定粘度的印料,完成以絲網(wǎng)印刷方式的圖形轉(zhuǎn)移;印刷后,經(jīng)過固化過程,使導(dǎo)電銀漿的微粒與微粒之間、微粒與基材之間形成穩(wěn)定的結(jié)合。這是結(jié)合劑的雙重責(zé)任。結(jié)合劑通常采用合成樹脂,它是高分子的聚合物。合成樹脂可分為熱固型和熱塑型兩大類。熱固性樹脂,如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。它們的特征是在一定溫度下固化成形后,即使再加熱也不再軟化,也不易溶解在溶劑中。熱塑性樹脂因其分子間相對吸引力較低,受熱后軟化,冷卻后則恢復(fù)常態(tài)。熱塑性聚合物樹脂由于鏈與鏈之間容易相對移動的原因,表現(xiàn)出具有可撓性。結(jié)合劑的樹脂一般都是絕緣體,由于粘合劑本身并不導(dǎo)電,若不在一定溫度下固化,導(dǎo)電微粒則不能形成緊密的連接。不同的樹脂加入同一種導(dǎo)電物質(zhì),固化成膜后,其導(dǎo)電性能各不相同,這與粘合劑樹脂凝聚性有關(guān)。導(dǎo)電銀漿對結(jié)合劑樹脂的選擇,有多方面的考慮。不同結(jié)合劑的粘度、凝聚性、附著性、熱特性等有較大的差異。導(dǎo)電銀漿的制造者對于導(dǎo)電銀漿所作用的基材、固化條件、成膜物的理化特性都需要統(tǒng)籌兼顧。
助劑
導(dǎo)電銀漿中的助劑主要是指導(dǎo)電銀漿的分散劑、流平劑、金屬微粒的防氧劑、穩(wěn)定劑等。助劑的加入會對導(dǎo)電性能產(chǎn)生不良的影響,只有在權(quán)衡利弊的情況下適宜地、選擇性地加入。
導(dǎo)電銀漿按燒結(jié)溫度不同,分為高溫銀漿,中溫銀漿和低溫銀漿。其中高中溫?zé)Y(jié)型銀漿主要用在太陽能電池,壓電陶瓷等方面。低溫銀漿主要用在薄膜開關(guān)及鍵盤線路上面。
玻璃粉
兩個作用。一,腐蝕晶硅,通過腐蝕SiNx,形成導(dǎo)電通道。二,在漿料-發(fā)射極界面間作為傳輸媒介。
核心觀點
金屬化是光伏電池片制備的關(guān)鍵工藝之一,主要通過銀漿制作太陽能電池電極,對于各種電池片來說,銀漿成本是僅次于硅片的第二大成本占比。
尤其對于TOPCON、HJT技術(shù)來說,銀漿成本從PERC的10-11%顯著提升至16%-24%以上,成為限制其產(chǎn)業(yè)化推廣的重要因素,因此探索金屬化的升級優(yōu)化意義重大。
我們分析,金屬化技術(shù)升級主要通過兩大途徑:
1)采用新型金屬化工藝降低銀漿耗量(可用于PERC、TOPCON、HJT等各技術(shù)路線);
2)采用國產(chǎn)化、新型漿料材料降低銀漿耗量(銀包銅僅可用于 HJT 技術(shù))。
當(dāng)前,基于傳統(tǒng)絲印的 MBB 多主柵技術(shù)已經(jīng)成為各電池路線主流金屬化方式,新型 SMBB、電鍍、轉(zhuǎn)移印刷、銀包銅等技術(shù)正在積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化驗證,一旦驗證將加速推進(jìn) TOPCON、HJT 等電池片技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
2、N 型電池技術(shù)銀漿成本顯著提升,優(yōu)化升級金屬化迫在眉睫
金屬化是光伏電池片制備的關(guān)鍵工藝之一,主要用于制作太陽能電池電極。
太陽電池經(jīng)過制絨、擴散及 PECVD 等工序后,已經(jīng)制成能夠光照發(fā)電的 PN 結(jié),而正負(fù)電極能夠?qū)?PN 結(jié)兩端形成歐姆接觸,實現(xiàn)電流輸出。
TOPCON 技術(shù)對于工藝和設(shè)備相較于 PERC 差異不大,但 TOPCON 采用高溫雙面銀漿,單片耗量在130-150mg左右,雙面PERC的85mg/片耗量。
根據(jù)TRENDFORCE 數(shù)據(jù),當(dāng)前漿料占 TOPCON 成本15.8%左右,因此如何優(yōu)化技術(shù)化工藝、銀漿漿料成本對于降低 TOPCON 電池生產(chǎn)成本至關(guān)重要。
2)HJT:
由于 HJT 電池采用非晶硅薄膜需要溫度限制在200℃的低溫環(huán)境,因此 HIT 電池通常使用可在低溫下固化的特殊低溫銀漿,較傳統(tǒng)高溫銀漿貴2000元/kg。
同時,異質(zhì)結(jié)雙面銀漿的耗量相對于 TOPCON 進(jìn)一步提升,當(dāng)前耗量在250mg/片左右,當(dāng)前漿料占 HJT成本24.3%左右。
3、金屬化工藝升級+新型材料,銀漿降本存在較大空間
3.1. 接觸式金屬化技術(shù)(絲網(wǎng)印刷工藝)
3.1.1. 多主柵:提升效率降低銀漿耗量,當(dāng)前各電池路線主流技術(shù)
多主柵技術(shù)又稱 MBB(Multi-Busbar),通常指主柵線在6條及以上。由于主柵線數(shù)量增加能夠使得柵線做得更細(xì),從而減少了電池表面的遮擋;同時縮短了電流在細(xì)柵上傳導(dǎo)距離,可有效降低組件的串聯(lián)電阻;此外因主柵線及細(xì)柵線寬度減少,還能夠顯著降低銀漿耗量。
根據(jù)光伏們數(shù)據(jù),多主柵技術(shù)在電池端轉(zhuǎn)換效率可提升大約0.2%,節(jié)省正銀耗量25-35%;組件端功率可提升10W左右;度電成本可降低約1%。
主柵技術(shù)的發(fā)展歷程也體現(xiàn)為柵線數(shù)量的增加,基本節(jié)奏為2-3年實現(xiàn)一個進(jìn)階:初的太陽能電池主要以 2BB 為主,而在2010年開始各廠家逐步切入3BB,2013年進(jìn)一步發(fā)展為4BB,2015年又切換為5BB。但由于繼續(xù)提升主柵數(shù)量對于電池片分選、組件串焊、組件疊層均提出了更高的要求,直到2019年市場主流電池片仍為5BB。
而近兩年隨著電池、組件技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化,市場現(xiàn)有產(chǎn)品實現(xiàn)了 MBB 的普及推廣。
多主柵技術(shù)擁有較強兼容性,可疊加多晶、單晶、黑硅、PERC、TOPCON、HJT、雙面、單玻、雙玻等多項主流技術(shù)。同時多主柵技術(shù)升級主要體現(xiàn)為組件串焊機設(shè)備的更迭,對于電池設(shè)備來說變化不大,主要需要絲印設(shè)備網(wǎng)版的更換調(diào)節(jié),以及分選設(shè)備的度提升。
因此 MBB 技術(shù)也進(jìn)一步推動 N 型電池片的加速滲透,將 HJT 銀漿耗量從300mg/片降低至200-250mg/片以下。9BB、12BB已經(jīng)成為當(dāng)前各技術(shù)路線電池金屬化、組件串焊的主流技術(shù),但當(dāng)前銀漿成本仍然較高,仍需進(jìn)一步優(yōu)化金屬化技術(shù)
多主柵進(jìn)一步優(yōu)化:設(shè)備廠先發(fā)布局,期待下游量產(chǎn)驗證結(jié)果
邁為聯(lián)手華晟布局SMBB,降低 HJT 銀漿耗量至140-160mg/片。去年12月,邁為聯(lián)合華晟發(fā)布SMBB技術(shù)(SuperMBB),基于12BB技術(shù)提高串焊精度至0.05mm,降低主柵的pad 點大小從0.9*0.6至0.4*0.3,讓焊帶和細(xì)柵直接匯聯(lián)進(jìn)一步降低主柵寬度。通過柵線設(shè)計及焊盤點的優(yōu)化,實現(xiàn) HJT 銀耗進(jìn)一步降低,從9BB的250mg/片降至140-60mg/片。
目前華晟對于 SMBB 分為兩個階段實施,今年4月24日已經(jīng)實現(xiàn)SMBB組件首批出貨,目前正在持續(xù)推進(jìn)下一階段的量產(chǎn)調(diào)試和驗證。和MBB技術(shù)類似,SMBB對于電池片絲網(wǎng)印刷設(shè)備變化相對較小,主要集中在組件串焊機設(shè)備精度進(jìn)一步提升。
目前邁為基于其自動化設(shè)備工藝開發(fā)了串焊設(shè)備在華晟產(chǎn)線上進(jìn)行調(diào)試,其他組件設(shè)備廠商也在研發(fā)布局相應(yīng)技術(shù)。若后續(xù)華晟SMBB組件驗證順利,將有望推動該技術(shù)在產(chǎn)業(yè)加速滲透。
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