電子材料是指電子技術(shù)中使用的具有特定要求的材料。根據(jù)其作用和用途不同,電子材料可分為電子功能材料、封裝與裝聯(lián)材料、工藝與輔助材料三大類。其中,電子功能材料是指具有電、磁、聲、光、熱等物理效應(yīng)并通過這些效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的探測(cè)、變換、傳輸、處理、存儲(chǔ)等功能的材料;封裝與裝聯(lián)材料是指在電子設(shè)備和元器件中用于支撐、裝聯(lián)和封裝等使用的材料;工藝和輔助材料主要是指電子元器件(組件)、電子功能材料、封裝和裝聯(lián)基板的制造工藝與加工過程中使用的材料。
電子材料在電子信息產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中發(fā)揮著重要的作用,其工藝水平的高低和產(chǎn)品質(zhì)量好壞直接決定了元器件的性能,是世界各國(guó)為發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)而優(yōu)先開發(fā)的關(guān)鍵材料之一。
電子漿料集金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料于一身,其制備涉及到粉末冶金技術(shù)、低熔點(diǎn)玻璃制備技術(shù)、漿料加工技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、納米技術(shù)、流變學(xué)等諸多高科技技術(shù)領(lǐng)域。隨著各領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展,二十世紀(jì)三十年代,為滿足軍事用途,國(guó)外出現(xiàn)了最早的電子漿料,由金、銀、銠等貴金屬粉末制備而成,成本昂貴。其中,銀粉因其導(dǎo)電性好、價(jià)格相對(duì)較低、性能穩(wěn)定而在電子漿料發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。二十世紀(jì)七十年代,隨著制造成本的大幅降低,電子漿料逐步應(yīng)用到民用電子產(chǎn)品特別是集成電路中。二十世紀(jì)九十年代,電子漿料得到了迅猛的發(fā)展,主要用于高分辨率、高精密、高集成的電路。
導(dǎo)電銀漿生產(chǎn)工藝流程
目前,利用太陽能的方式主要有光-熱-電轉(zhuǎn)換方式及光-電直接轉(zhuǎn)換方式兩種,前者由于需要兩次能量轉(zhuǎn)換,效率低、成本高,而后者可以直接實(shí)現(xiàn)光能電能的轉(zhuǎn)化,可以實(shí)現(xiàn)低成本高效率,因此后者被認(rèn)為是利用光能的最佳方式。光-電轉(zhuǎn)換方式下,太陽光直接照射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電,形成了以硅材料的應(yīng)用開發(fā)為內(nèi)容的產(chǎn)業(yè)鏈條。
硅太陽能電池是一種典型的二端器件,兩個(gè)端子分別在硅片的受光面和背光面。太陽能電池使用的厚膜導(dǎo)體漿料分為三種:受光面的正面銀漿、背光面的背面銀漿和背面鋁漿。三種導(dǎo)體漿料經(jīng)過絲網(wǎng)印刷過程分別印制在硅片的兩面,烘干后經(jīng)共燒結(jié),形成硅太陽能電池的兩端電極。三種電極漿料的金屬化工藝共同實(shí)現(xiàn)硅太陽能電池的導(dǎo)電互聯(lián)機(jī)能。其中,正面銀漿是制備太陽能電池金屬電極的關(guān)鍵材料,直接關(guān)系著太陽能電池的光電性能。
太陽能電池片實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展
根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池可分為三大類:第一類為晶體硅太陽能電池,包括單晶硅和多晶硅,其研發(fā)及市場(chǎng)應(yīng)用較為深入,光電轉(zhuǎn)化效率高,占據(jù)了目前電池片主要市場(chǎng)份額;第二類為薄膜太陽能電池,包括硅基薄膜、化合物類以及有機(jī)類,但由于原材料稀缺或含毒性、轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),市場(chǎng)應(yīng)用較少;第三類為新型太陽能電池,包括疊層太陽能電池等,目前正處于研發(fā)階段,技術(shù)尚未成熟。
全球光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,正面銀漿市場(chǎng)前景廣闊
近年來,光伏裝機(jī)容量和晶硅太陽能電池片產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)促進(jìn)了正面銀漿市場(chǎng)的繁榮。根據(jù)IRENA發(fā)布的《GlobalEnergyTransformation:ARoadmapto2050》,2050年全球累計(jì)光伏裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到7122GW,在不考慮其他變化因素下,若按光伏電池片與正面銀漿需求量比例情況,即每1GW電池片消耗27噸正面銀漿計(jì)算,到2050年,全球新增光伏裝機(jī)所需正面銀漿超過5,481噸/年,未來全球正面銀漿市場(chǎng)前景廣闊。
正面銀漿國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程有望加快
隨著國(guó)產(chǎn)正銀的技術(shù)含量、產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性的持續(xù)提升,國(guó)產(chǎn)正銀在性價(jià)比方面已經(jīng)具備了一定優(yōu)勢(shì),更能滿足下游客戶的實(shí)際需求,并逐步被光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)所認(rèn)可。近年來,我國(guó)涌現(xiàn)出帝科股份、蘇州晶銀、匡宇科技等國(guó)產(chǎn)正銀代表企業(yè),逐漸替代了以杜邦、賀利氏、三星SDI、碩禾等國(guó)際大型正面銀漿生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)份額,正面銀漿國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。
未來正面銀漿市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)
近年來,隨著光伏產(chǎn)業(yè)鏈投資的不斷加大,我國(guó)已經(jīng)成為全球重要的光伏產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)基地,國(guó)內(nèi)電池片、組件產(chǎn)能充足且得到國(guó)際認(rèn)可,具備向全球光伏市場(chǎng)供應(yīng)的能力。由于電池片和組件系正面銀漿的下游應(yīng)用領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)正面銀漿廠商通過國(guó)內(nèi)電池片和組件企業(yè)間接供應(yīng)全球光伏市場(chǎng)。因此,國(guó)內(nèi)正面銀漿耗量受全球光伏市場(chǎng)發(fā)展及國(guó)內(nèi)電池組件國(guó)際市場(chǎng)份額變化的影響。
由于晶硅太陽能電池正面電極是采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷銀細(xì)柵線和主柵線形成的,在不影響電池遮光面積及串聯(lián)工藝的前提下,增加主柵數(shù)目有利于減少電池功率損失、提高電池應(yīng)力分布的均勻性以降低碎片率,從而提高組件產(chǎn)品的性能與品質(zhì)。在此背景下,出現(xiàn)了不同主柵線數(shù)量的4主柵(4BB)、5主柵(5BB)、多主柵(MBB)等主柵技術(shù)。由于增加主柵數(shù)量過程中主柵寬度逐步縮窄、細(xì)柵寬度逐步減小,導(dǎo)致正銀消耗量減少,因此,在不考慮其他因素的前提下,多主柵技術(shù)較4BB、5BB等對(duì)電池片單位銀漿消耗量更低。
另一方面,根據(jù)光伏技術(shù)原理不同,晶硅電池可分為P型晶硅電池和N型晶硅電池,其中P型晶硅電池由摻硼P型硅基體摻雜磷元素形成N型發(fā)射極實(shí)現(xiàn)PN結(jié),而N型晶硅電池由摻磷N型硅基體摻雜硼元素形成P型發(fā)射極實(shí)現(xiàn)PN結(jié),從而使兩者的金屬化歐姆接觸原理與工作機(jī)制有所區(qū)別。其中N型晶硅電池正面P型發(fā)射極需要更多的銀漿才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)可接受的電學(xué)性能,而背面N型硅基體亦需要銀漿實(shí)現(xiàn)電學(xué)性能;同時(shí)N型晶硅電池的特征之一是雙面電池屬性,其背面通過銀漿絲網(wǎng)印刷實(shí)現(xiàn)的電極結(jié)構(gòu)類似于P型晶硅電池正面電極結(jié)構(gòu),從而均導(dǎo)致N型電池對(duì)正面銀漿單位消耗高于P型電池。
綜上,雖然MBB等主柵技術(shù)的不斷推廣,一定程度上降低了電池片的單位正銀消耗量,但以N型晶硅電池為代表的電池技術(shù)市場(chǎng)占有率逐步提升,其對(duì)正面銀漿的單位消耗量高于P型電池。因此,國(guó)內(nèi)正面銀漿耗量也受電池、組件技術(shù)變化,以及不同類型電池市場(chǎng)份額占比的綜合影響。
綜合考慮未來光伏行業(yè)發(fā)展情況及技術(shù)變化的影響,未來正面銀漿市場(chǎng)需求仍舊廣闊,具體分析如下:
1、國(guó)內(nèi)電池片、組件的全球化應(yīng)用推動(dòng)了我國(guó)正面銀漿市場(chǎng)需求
在光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的支持下,我國(guó)光伏行業(yè)得到了快速發(fā)展,根據(jù)《中國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展路線圖(2018)》預(yù)測(cè),未來年度光伏新增裝機(jī)量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),具體如下:
由于正面銀漿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)受下游光伏電池片及組件行業(yè)技術(shù)革新影響,采用不同的電池、組件技術(shù)的光伏電池除對(duì)正面銀漿產(chǎn)品特性存在不同要求外,亦對(duì)正面銀漿單位消耗存在不同影響。一方面,隨著以MBB等主柵技術(shù)的推廣,電池單位正面銀漿消耗量呈現(xiàn)下降趨勢(shì);但另一方面,以N型晶硅電池為代表的電池技術(shù)市場(chǎng)占有率逐步提升,其對(duì)正面銀漿的單位消耗量高于P型電池。
具體如下:
(1)以P型電池為例,報(bào)告期內(nèi)及未來年度的單片光伏電池銀漿耗量、正面銀漿耗量
以P型電池為例,根據(jù)《中國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展路線圖》預(yù)測(cè),目前通過增加主柵數(shù)量以及減小細(xì)柵寬度可以減少正銀消耗量,具體情況如下:
以N型晶硅電池為例,由于其高少子壽命和無光致衰減等天然優(yōu)勢(shì),是高效電池技術(shù)路線的重要選擇。根據(jù)國(guó)際光伏線路圖(ITRPV2019)預(yù)測(cè),N型硅片的市場(chǎng)占有率將持續(xù)增加,2021年約為15%,2029年將超過40%。而國(guó)際光伏線路圖(ITRPV2019)顯示,N型電池、異質(zhì)結(jié)N型電池等銀漿消耗量遠(yuǎn)高于P型電池,因此,N型電池的發(fā)展對(duì)正面銀漿需求的增長(zhǎng)有促進(jìn)作用。
綜上,盡管隨著技術(shù)進(jìn)步,電池單位消耗正面銀漿量會(huì)有所下降,但以對(duì)正面銀漿消耗較高的N型晶硅電池市場(chǎng)占有率的增加,亦為正面銀漿增加了新的市場(chǎng)需求。
一般來講,絲網(wǎng)印刷是指用絲網(wǎng)作為版基,并通過感光制版方法,制成帶有圖文的絲網(wǎng)印版,在電路板、廣告等諸多行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。在光伏行業(yè),絲網(wǎng)印刷主要應(yīng)用于電池的電極成形,利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料,非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料的基本原理進(jìn)行印刷,是電池片生產(chǎn)過程中重要過程。絲網(wǎng)印刷技術(shù)的演變過程情況如下:
行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)情況
經(jīng)過多年的快速發(fā)展,正面銀漿集中度相對(duì)較高,國(guó)內(nèi)外正面銀漿主要生產(chǎn)企業(yè)情況如下:
1、國(guó)際正銀廠商
(1)賀利氏控股集團(tuán)
賀利氏控股集團(tuán)總部位于德國(guó)哈瑙市,成立于1851年,業(yè)務(wù)涉及環(huán)境、能源、健康、交通運(yùn)輸以及工業(yè)應(yīng)用,產(chǎn)品和解決方案包括電子與汽車行業(yè)、化學(xué)與制藥行業(yè)、醫(yī)療與健康行業(yè)、光伏行業(yè)、鋼鐵鋁銅行業(yè)、貴金屬、石英玻璃、光源與加熱解決方案及其他解決方案。賀利氏專注于太陽能電池導(dǎo)電銀漿,主要是傳統(tǒng)晶硅技術(shù)的開發(fā)和研究,包括可用于異質(zhì)結(jié)電池的低溫工藝漿料、有機(jī)光伏電池和鈣鈦礦型太陽能電池以及鈍化接觸技術(shù)的金屬化解決方案。
(2)三星SDI
三星SDI是韓國(guó)三星集團(tuán)在電子領(lǐng)域的附屬企業(yè),業(yè)務(wù)領(lǐng)域覆蓋小型鋰離子電池、汽車電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電子材料等。三星SDI擁有15年銀漿研發(fā)與制造經(jīng)驗(yàn),2010年開始供應(yīng)光伏電池企業(yè)用的導(dǎo)電銀漿,擁有PA-SF8700系列、PA-SF8630系列、PA-SD7000系列和PA-SB5000系列正面銀漿產(chǎn)品。
(3)碩禾電子材料股份有限公司
碩禾電子材料股份有限公司原屬于國(guó)碩科技的太陽能材料化學(xué)事業(yè)部,2006年起開始研發(fā)適用于太陽能電池的各項(xiàng)導(dǎo)電漿料(正面銀漿、背面銀漿、背面鋁漿)。2008年10月起將太陽能材料化學(xué)事業(yè)部的資產(chǎn)、技術(shù)分割成立為國(guó)碩科技的子公司,同年11月更名為碩禾電子材料股份有限公司,為一家太陽能導(dǎo)電漿料專業(yè)制造廠。
2、境內(nèi)正銀企業(yè)
(1)蘇州晶銀新材料股份有限公司
蘇州晶銀新材料股份有限公司于2011年8月10日成立,為蘇州固锝電子股份有限公司子公司,主要從事導(dǎo)電性漿料的研發(fā)與生產(chǎn),目前自主研發(fā)產(chǎn)品可雙層印刷、適合高/低方阻晶體硅太陽能電池正面銀漿、背面銀漿、薄膜太陽能電池用銀漿、汽車電子用銀漿、印刷電子用銀漿、IC封裝以及RFID等漿料。
(2)上??镉羁萍脊煞萦邢薰?br />
上??镉羁萍脊煞萦邢薰厩吧頌樯虾?镉铍娮蛹夹g(shù)有限公司,于2004年12月28日成立,主營(yíng)業(yè)務(wù)是從事硅太陽能電池導(dǎo)電正面銀漿的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,主要客戶集中在光伏行業(yè)的中下游領(lǐng)域,主要產(chǎn)品為正面銀漿。2016年12月12日,匡宇科技在全國(guó)中小企業(yè)股轉(zhuǎn)系統(tǒng)掛牌。
(3)無錫帝科電子材料股份有限公司
無錫帝科電子材料股份有限公司主要從事新型電子漿料等電子材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,可廣泛應(yīng)用于新能源、半導(dǎo)體、顯示照明等行業(yè)。目前,公司主要產(chǎn)品是晶硅太陽能電池正面銀漿,并已積極研發(fā)和推廣太陽能疊瓦組件導(dǎo)電膠、半導(dǎo)體及顯示照明領(lǐng)域的封裝和裝聯(lián)材料等多類別產(chǎn)品。2020年6月18日,帝科DKEM®成功登陸創(chuàng)業(yè)板,成為中國(guó)首家光伏與半導(dǎo)體導(dǎo)電銀漿上市公司。
原標(biāo)題:光伏銀漿 — 最古老的導(dǎo)電印刷材料之一