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肖蓓
大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

逆境中的大订单,与正银有关

  • 2012年04月30日
  • 作者: 肖蓓
    肖蓓

    肖蓓

    大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

    肖蓓于2012年2月加入PV-Tech,担任驻大中华区编辑。肖蓓毕业于湖南商学院,并获得了传媒广告专业文学学士学位。曾就职于中国家族传媒集团《家族商业评论》,2010年加入大美国际资讯《光伏信息》报,先后负责中国华南、华东片区的新闻报道工作,多次策划并报道行业热点新闻,两年期间发表10多篇光伏产业新闻专题及30多篇深度新闻专题,共计逾25万字。其精华新闻报道收录于其个人博客,截至目前已受到业内近万人点击交流。在此期间,肖蓓走访了广东、湖南、成都、湖北、江苏、上海、陕西等地60多家光伏企业,涉及多晶硅、太阳能电池、组件、系统集成、设备、认证等领域,同时与广东、湖南、上海太阳能协会及科研院所专家保持着友好交流。肖蓓关注太阳能行业的新闻与未来走向,看好光伏产业并打算长期关注其发展。

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2012年1月—4月,英利新能源、尚德电力、中电光伏、中国电力设备集团以及天合光能相继传出消息,与杜邦结成战略科技与采购伙伴关系,增加从杜邦采购的光伏原料量,包括Solamet光伏金属浆料和Tedlar聚氟乙烯薄膜背板。

其中,英利表示此前双方共同协作开发特制浆料,应用于英利高效率N型单晶光伏组件(N-type)—熊猫组件系列(Panda),现已完成实验室测试阶段,电池转换效率可达到19%以上。天合光能亦提到杜邦的客制化的Solamet®金属化电极浆料以及其它材料,应用于高效光伏电池与组件,以实现天合光能先进的技术平台,包括其高效Honey系列组件技术。

杜邦与各大公司的合作,侧面反应出当前各大光伏制造商对高效产品的竞相追逐,其中一家公司市场部高层表示:“一则低效率组件现在、将来市场肯定不好,逼着所有活下来的企业都去发展高效组件;二则效率上去了,很多地方的成本都会下来,即使银浆贵一些,但是摊到每瓦上的硅料、玻璃、EVA、接线盒等都会下来,其增加的成本是可以抠出来的。”这一笔帐,所有企业都在算。

2011年,市场遇冷国内组件遭到滞压,在同一批货品中,欧美系统安装商、终端客户更倾向使用能使其利润更快回收的产品,光电转换效率高且质量有保证的组件受到越来越多的青睐。于是,几乎同一时间,大型企业们竞相转入高效产品的研发与技术推进。这样的情况,与此前经历金融危机后的2009年如出一辙,2008年金融危机让中国许多光伏企业遭遇传统线产品的发展瓶颈,他们开始更关注自己产品的竞争力,并考虑企业未来一个更长远的发展方向,他们需要降低成品、提高效率,在当时展开了一轮高效电池技术的竞赛。

市场很好时,各大企业忙于扩展传统线,其研发力度同比变弱减少;当市场不好、传统线遭遇困难停下来时,其研发就会加大。对于高效光伏电池的研发,如今已不仅仅是光伏电池厂商一方的努力,还需要产业链各个环节的配合,也就在这样的时期,对于一些专注高效研发的设备商、原材料企业、研究机构而言,他们与企业的合作及订单反而更好,比如荷兰ECN,比如杜邦。

“浆料是当前提高光伏电池光电转换效率一个很关键的点。”中国科学院电工研究所太阳电池技术研究室主任王文静对浆料在能效方面的作用尤其认可,他认为:“现在即使只使用普通的浆料技术与丝网技术的配合,就有可能使电池效率达到19%,并基本可以淹没很多中效电池(即前期达到18.5—19%之间的任何技术),比如激光掺杂、硅墨水等在普通浆料面前现在都将没有太多价值。而且,浆料的技术还有上升空间,与各种使光伏电池达到高效的技术密切联系。”

与高效有关

晶体硅光伏电池所适用的正面银浆,它主要用于收集正面电流,汇集电流中的电子并将其运出组件用于发电,它是制造光伏电池的主要原材料,对光伏电池的性能如接触电阻、短路电流、开路电压、填充因子、转换效率等有着很大影响。同时具备高技术门槛,对金属化产品与技术的要求需看重几个因素:良好的接触电阻、细线印刷、高宽比、焊锡性以及量产效率,要达到这几个因素,其材料很关键。

目前光伏行业有很多技术可以使光伏电池能效增高,以实现降低单位成本,例如金属穿孔卷绕(MWT-Metal Wrap Through)、发射极穿孔卷绕(EWT-Emitter Wrap Through)、选择性发射极(SE-Selective Emitter)、非晶硅/晶硅异质结(HIT-Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)、
背面接触(IBC-interdigitated back contact)等,这些目前业内研究的热点都需要各种镀膜、材料和设备的共同配合。从提高光伏电池与组件的转换效率方面来说,如何提升电池效率并有效地提供光伏组件输出更多的电力是关键,而导电浆料是其中最重要的材料之一。在光伏业界,光伏电池效率每年的提高点约0.5%,其中主要来源之一在于金属浆料,它每年协助电池效率提升0.2-0.4%。比如在光伏多晶电池工艺中,过去线宽要印到120-130μm,效率仅在14%左右,透过浆料与印刷工艺的开发,现今一些品牌银浆可以做到细线印刷,线宽仅50μm,且效率可达到17%以上。

再如2012年的研究热点MWT,它主要靠减少主栅的遮光面积来提高效率。MWT是一种特殊化的电池结构,能将正面主电极移转至背面,以减少电池受光面的遮光效应,其浆料成分组成就如同主栅线电极(bus bar)一般,需具备填孔等特性。奥特斯维能源研发(太仓)有限公司研发技术人员如此阐述:“MWT其实会受到各个公司的实际生产环境影响,根据MWT结构不同,需要使用不同的浆料,由于在过程中会导致接触电阻和本身电阻的产生,需要银浆最好能做到既收集电流又不遮光,而达到这个要求需要银浆具备好的电气连接性、高机械强度、低分流、高导电性、焊接性。”新型光伏电池结构设计选择性发射极对银浆也有要求,比如要求银浆本身粘度不能太稠,也不能太稀;接着还有要考虑反向电流,漏电等问题。杜邦™ Innovalight™硅墨即是使用在选择性发射极的产品与技术,其优点在于只要增加一道丝网印刷的工艺手续。还有HIT,目前以23%效率的排名第二,代表企业sanyo其产能接近700MW,HIT实际是晶硅和薄膜的结合,在这个工艺中需要的电极是低温银浆(胶),银浆(胶)的固化温度仅在100-150℃。据透露,在这个工艺中企业接触过的浆料品牌尚只有杜邦与贺利氏,且还处于试用开发中。

根据不同电池技术的应用,浆料公司们推出了不同的产品,2011年福禄公司推出了适合n(结)正面接触电极的NS3133TP,适应于金属穿孔卷绕(MWT)电池的n(结)接触电极NS3166MWT以及发射极穿孔卷绕(EWT)的n(结)接触电极NS3165EWT。此前针对MWT电池,贺利氏也开发了SOL109银浆,它可以提供良好的焊接性能与电性能。杜邦微电路材料事业部运用新一代金属贯穿式背电极技术,推出了专供背板互连式硅晶太阳能电池设计使用的杜邦™ Solamet® PV701。据杜邦微电路材料光伏产品全球营销经理 Mr.Peter Brenner介绍:“这项产品结构能让背面接点电池设计的制造商将光伏电池的转换效率提高0.4%,这在杜邦规划的技术蓝图中,也是协助太阳能产业于2012年达成结晶硅(c-Si)光伏电池转换效率超过20%的重要一环。”目前,杜邦、贺利氏、福禄等公司均在进行新型浆料的开发,期望在现有电池结构设计上逐步提升转换效率,将新型光伏电池结构设计如局部背面电场(Local BackSurface Field - LBSF)、选择性发射极(Selective Emitter - SE)以及低表面浓度扩散的发射级(Lightly Doped Emitter - LDE)成为可实现的技术。

正因为银浆独特的产品性能以及其与高效电池存在密切的关系,为此,中国很多大型光伏电池制造商如英利、尚德、阿特斯、天合、天威、南京中电、东方迈吉等企业R&D部门在进行高效电池研发过程中,频频与银浆生产商互动探讨技术路线。浆料企业生产的银浆在性能方面表现越突出,就越能协助光伏电池、组件制造商研发生产出高效的产品,然而目前业内表现良好的银浆生产商只有少数几家。

互相较劲

2009年以前美国杜邦公司占据着光伏电池正面银浆大部分市场,这家美国知名的上市公司亦是进入中国太阳能市场最早的原材料企业之一,然而近年来其太阳能浆料市场份额随着一家德国企业的进入渐渐产生了变化。总部位于德国汉瑙市的贺利氏是一家主要从事贵金属材料与技术、拥有160年历史的家族企业,该司2006年创建光伏电池金属浆料开发项目,研发了此后市场上熟悉的SOL系列银浆产品。贺利氏的进入开启了两家企业在太阳能领域的竞争,而近两年来两家企业的市场占比走势亦反映出争夺的势态,请参照图三。

查看下面光伏用正面银浆品牌的市场占比趋势图,我们可以看到2009年贺利氏进入亚太市场后逐渐打开市场局面,并一路往上走,最终于2010年下半年时两方出现了第一个交叉点,也正是此时贺利氏的市场占比首次超越杜邦,并逐步往上走,杜邦则往下滑。然而到2011年年底时,我们又可以看到第二个交叉点出现了,贺利氏的市场份额逐渐往下走,而杜邦往上走并超越了他的竞争对手,逐渐在恢复其市场份额。

近两年杜邦与贺利氏之间正频繁出现市场比例的交叉超越,这个现象与他们的技术及新产品关系密切。从产品上看,杜邦公司的产品推层出新速度快且多,细数2008年以来杜邦推出的主要正面接触电极系列产品:2008年PV159,2009年PV173,2010年PVD1A、PVD2A、PV16A,2011年PV17A,每年都有新品推出。除常规产品还有改良作品,比如配合个别大企业的高效电池计划专门对浆料进行相关改良工作,根据某些大厂的情况,在调整17A粘度的基础上,渐渐又有了17D、17F、17M等,成分与17A一样,只是粘度略微差异,重点在于改善印刷性能,据透露,近期杜邦18系列亦已面市。晚两年进入的贺利氏在产品上相对单薄,但亦不容小觑,为打开中国市场,该公司推出了SOL正银系列产品:2008年SOL952、SOL953,2009年3月-2010年9月CL80-9235H、CL80-9235HL、CL80-9235HM,2010年9月-2011年SOL9410、SOL9411、SOL9455,其中SOL9411推出后受到业内电池、组件制造商认可,并在当时引领了一次技术革新。据透露,贺利氏96系列银浆已经出来,正等待时机投入市场。

2010年以来这两家的产品竞争追逐很紧,当贺利氏SOL9411风头正劲时,杜邦紧接着推出的PV17A被业界视为是为了克制竞争对手而出。在目前大规模生产中PV17A 已广泛应用于细线印刷工艺,其主流设计为50μm左右,在银硅欧姆接触上具有优势。据了解,这两款产品亦是市场上反馈与比较最多的两款畅销品,各家企业对此使用评价各有褒贬。横店东磁公司之前一直使用杜邦16A的正银,2011年开始使用杜邦17A,该司太阳能部门的技术人员向笔者表示:“杜邦的正银印刷性能比较好,电性能比其它的好,新品推出速度快,与市场结合紧。”除了印刷及电性能,阿特斯研发人员提到两点:“此银浆的触变性好,并且烧结窗口宽。”对此,海润光伏电池线工艺人员也赞同,据他们透露,在使用17A的情况下他们太仓公司的太阳能单晶电池效率在常规工艺下已做到18.7%。

多年的技术研发积累与市场开拓让杜邦获得了领先的位置,但不代表他没有劣势,在走访市场过程中,价格高昂是电池线人员对杜邦产品劣势反馈最多的一点,据了解,目前市场中杜邦的正银价格位居第一。杜邦以直接与间接销售
(代理商)的经销方式,在间接销售部分业界认为在某些情况下容易增加终端的采购成本,不利于提高性价比优势。另外,杜邦在技术服务及产品调适性上弹性大,因企业而异,此点在电池厂中所得评价亦褒贬不一。一直使用杜邦银浆的横店东磁相关人员也提出一个缺点:“杜邦的浆料普适性不强,即需要厂家调整,或者需要很有经验的技术人员调试才可以,如果改用贺利氏的9411或许其他成本会较低。”但当问及是否有想法换其他正银,他们表示暂时没有,主要在于杜邦还在不断改进,而且产品推得快。相对而言,贺利氏产品价格比杜邦略低,印刷效果不错,据江苏一家电池大厂反馈:“使用9411我们在单次印刷普通工艺下,得到最高的多晶电池单批效率平均在17.4%。”

从客户角度看,对于中国光伏制造商而言,在高效与利润面前,其对供应商的品牌忠诚度并没有想象中忠诚,只要出现对其有利的新技术、浆料,他们都乐意试验,杜邦与贺利氏的技术与产品更新是他们所乐见的,对于他们而言,鹬蚌相争最后受益的是渔翁。为此我们可以看到,英利不仅与杜邦合作研发多种技术路线,与贺利氏的合作也很频繁,据此前贺利氏CTO张伟明博士介绍,贺利氏在英利的熊猫计划(Yingli Panda Project)计划中发挥了作用,合作开发出了适应英利N+型电池用浆料。

除了英利,尚德、亿晶、海润、阿特斯等大部分国内一线光伏企业都同时使用了杜邦、贺利氏的浆料,两个品牌在同一家公司同台竞技的情况并不少见。不同的光伏电池厂商对杜邦与贺利氏产品的评价并不完全相同,各有优劣,但这不妨碍他们将这两家作为主流银浆产品来使用。对于光伏电池、组件制造商而言,采取浆料多元化路线对他们的好处,一方面可以更快地接收消息及吸收最新技术,同时让浆料供应商展开价格竞争,降低自己的成本。在这种情况下,决定了杜邦与贺利氏将延续他们在传统领域40多年的竞争历史,并在太阳能光伏领域将竞争发扬光大。

为了进一步强化在光伏材料领域的地位,2011年杜邦收购了专注于先进硅墨及工艺流程技术的Innovalight公司,Innovalight具备硅技术以及选择性射极技术,杜邦将Innovalight硅墨与旗下金属电极浆料结合,共同研发SE材料以提高光伏电池的转换效率。技术上的兼并改进其背后最终目的是为了市场,2012年第一季度以来市场上屡次传来杜邦与中国领先的光伏制造商合作的消息。而另一边的贺利氏则相对沉默,贺利氏光伏事业部全球业务经理Andy London表示:“贺利氏与竞争对手不一样,有些是上市企业,因为上市会面临股价不断上升的压力,所以推广和促销对他们来说很重要,他们需要推广他们的形象及股价。贺利氏是家族企业,一直专注于产品及技术创新,通过产品及技术产品为客户带来其产品增值,我们了解自己所有的客户,我们最好的广告是我们的销售人员所做的服务以及与客户建立起来的良好口碑,我们的产品比广告更重要。”

反超&跟风

在这个市场中还有一家实力派企业美国福禄,早在2008年福禄公司在亚洲光伏市场中所占正银的市场份额仅次于杜邦,位列第二,引领着这个产业(如图四)。但自2009年后其市场业绩逐步往下滑,被比其晚进入市场的贺利氏所超越,直至目前福禄依旧落后于杜邦与贺利氏。那么,在后来的竞争中为什么会落后?

 “产品推层出新慢,跟不上其他两家的速度”、“比较保守”、“印刷过宽,效率提升不明显”,这些是来自光伏电池、组件制造商的反馈,一线下游光伏制造商看重技术与产品的领先,在这个以高效优先的光伏圈,竞争体现得比以往残酷,如果优质产品推出的速度比竞争对手慢一拍,长此以往就将失去市场。

客观而言,作为最早从事太阳能光伏浆料研发生产的企业之一,福禄具备良好的技术积累实力与研发功底,他同时是全球领先的银粉、玻璃粉制造商,银粉是制备银浆的主要原材料之一,自身制备银粉是其一大优势,保证了其稳定的原材料供应。在这个产业竞争环境中,福禄是目前最有潜力制衡杜邦与贺利氏的企业。为了挽回失去的市场,近几年福禄进一步加大对技术研发团队的充实与建设,该司表示,他们一直将一线光伏电池、组件制造商视为重点客户,并在寻找重拾市场的机会。近期,杜邦的频繁动作引起了福禄公司及业内其他企业的关注,他们也关注到当前正银市场份额所产生的变化以及两家企业的交叉超越现象,在福禄公司高层看来这种现象代表了一种机会。从最近走访市场的情况看,他们收到客户的反馈是积极的,如果福禄公司研发出更优质高效的银浆,那么,他也将拥有迎头赶上的机会。看到这一点的福禄公司高层感到很高兴,他们希望在适当的时机能扳回以往的地位,重现“风光”,而如今交叉曲线的出现以及客户的反馈,让他们又斗志昂扬。

从整体看,目前银浆市场的竞争不如铝浆激烈,光伏电池制造商对银浆的选择性也相对较小。但整个银浆市场却不小,虽然2011年全球光伏市场陷入低谷,但正面银浆需求量超过了800吨,2011年全球银浆市场市值保守估算依然超过80亿元人民币规模。但就银浆市场来说,业内人士预测未来并不会有显著的成长而是呈现持平的趋势,其主要原因在于,从技术跟产品发展趋势来看,发展高效率电池以及低银耗量的浆料已成为主流技术。

庞大的市场充满诱惑力,目前市场上除了靠前的杜邦、贺利氏、福禄,还有一些其他活跃成员与新进入者。比如致力于开发和制造用于微电子工业厚膜浆料的美国ESL ElectroScience在中国市场上颇具潜力。德国巴斯夫2010年亦带着他的银浆进入了中国,在传统化工领域的优势让他对自身定位也很高,其银浆产品价格与杜邦、贺利氏相当。与此同时,巴斯夫还携手德国知名设备厂商Schmid研究技术路线。一般情况下,一款优质的银浆需要与相关设备紧密兼容才能发挥出最好的效果,材料、设备、工艺三者共同支撑了电池效率及制造成本的快速进步。为此,在一定情况下,浆料企业与设备制造商展开合作具有一定优势。来自俄罗斯的摩若克里斯所生产的银浆则主要追逐欧洲市场,目前在中国以铝浆为主。

另外一家新进入者是韩国三星,2011年三星正式在中国销售适用于光伏专用的银浆,该司也是近来反馈较多的一家企业。在中国展开销售后,三星相继推广了一系列正银、背银产品,目前该司正银有Samsung8500、8510系列,背银7100、7300系列。为了迅速打开中国市场,三星选取了价格偏差,其光伏银浆产品的价格均比杜邦、贺利氏、福禄低。据相关电池制造商反馈,三星的正银效率相对不及杜邦、贺利氏,但其他方面如印刷性能等表现良好,基于以上优势,三星银浆已在福建吉阳、爱康等国内光伏电池制造商中使用。还有日本两家浆料企业最近亦跃跃欲试,日本则武、纳美仕(NAMICS)寻找了中国的代理商,意图开拓中国市场。

由于高技术壁垒,进入正银市场非常困难,虽然新进浆料公司的产品各具一定优势,但对于新浆料推出的速度比较慢,有点等待跟风的势头,这一点却是致命的。如果在技术路线上只能等着跟风,那么就注定做不上主流。正如高效电池一样,两条线到十条线的小型企业不愿意也投不起新技术的经费,中型企业迫于压力在观望,只有一线企业在低调研发,这也就注定了他们的结局。小厂做不大是因为跟风,只能跟在大企后面发展,行情好的时候还可以,行情不好劣势就显现出来了。现在大厂虽然也困难,但他们集中在往后的发展,趁现在采用新技术进行试验,一旦行情转好,就会远远把小厂甩开,电池组件制造商如是,原材料供应商同样如此。

降成本的重要目标

目前市面上电池片的价格已经很低,但降低成本的趋势依旧不变,继续减少成本,其中一个重要的降成本目标还是银浆。前两年由于硅原料紧张硅片价格处在一个较高的水平,而那时白银的价格却比较低,银浆仅占到太阳电池总成本的5%-8%之间;近两年随着硅料硅片价格的下降,当前光伏银浆占比光伏电池(包括硅片环节)总成本正逐步上升,达到14%以上。这个现象对两个产业链环节产生了直接影响,一个是光伏电池、组件制造企业,毛利水平受到影响;一个是银浆生产制造商,其控制成本的压力增大了,与光伏产业其他产业链环节一样,银浆也需要尽可能的降低成本,以配合整个产业低成本的要求。

光伏电池、组件制造商对一款银浆的评判标准中,成本是很重要的一个考虑因素,他们希望银浆价格低,希望银浆企业能帮助他们实现更低的银耗量,减少印刷单耗,降低对贵金属的依赖。从材料供货商的角度来看,如何通过材料的开发与改进,在设备、工艺流程上能维持最低的实现成本(Implementation Cost)最少的设备投资、最低限度的工艺流程改变,是在现今成本考虑趋势下材料供货商所应思考的方向。从光伏下游制造商角度看,对原材料、辅料等供应链环节的合理成本控制非常必要,但一味追求低成本而压低价格,容易导致银浆价格市场混乱、产品质量参差不齐等情况,反而有悖于初衷,因为,若非工艺出现大跃进,银浆的价格并没有那么容易下降。

首先,银浆的价格与白银的价格紧密联系,银浆的价格会根据国际市场金银价格而出现波动。如果白银价格出现大幅下跌,那么银浆的价格则可能出现大幅下降。如果白银价格一直保持在一个相对高的价位,那么银浆的成本亦不会低。虽然业内一直在尽量降低银含量,但据Merchant Research & Consulting发布的一份新报告中称:近来太阳能行业的应用使银的需求变得“高而稳定”,普通光伏电池板(156,60片版型)含有10克的银。光伏电池被认为是安全、节能、环保的未来发电产品,将成为未来白银工业的主要需求,在未来十年内,太阳能行业的用银量预计将从2010年的6400盎司提升到8450万盎司(1盎司约为31.104克)。可见在未来一段时间内,银浆里的白银需求量依旧将保持强劲需求。

其次,银浆是国内目前比多晶硅料对外依存度还要高的原材料,这源于上述提到的核心技术掌握在海外少数几家企业手里,由于核心技术无法扩散从而形成垄断,这使得他们在价格定制上具备优势和话语权。从一定程度上看,新竞争者的进入对这个市场产生了一定影响,至少在价格上会形成一定松动,但是收效并不大,因为他们并未走到主流,尚未形成很强竞争力。同时,在共同的利润面前,要舍弃通过投入大量研发资本多年积累而形成的价格优势,对于商业社会的商业企业而言,这并不是生存发展法则,他们更愿意在技术、产品高效方面不断地努力。

替代者与本土化

为了降低成本、解除垄断,已经有企业在寻找可以替代银浆的材料与技术,如刻槽埋栅、激光SE、局部背场以及新南威尔士的电镀技术。以电镀为例,它是用含银的电镀液,选择现在流行的Ni/Cu/Ag三层度,成本比较划算,一般是镍、铜、银三层,在这个架构上,银的份量减轻了,而铜比银便宜很多;还有只用镍和铜的,在价格上就拉开了差距,差三分之一到四分之一的价格,当中就是铜价和银价的差额。

早在2010年日本展会上就有公司宣称,他们做的电极是镍和铜,效率达到18.6%,成本很低。另外,肖特公司为了降低成本放弃了电池表面电极传统使用的银浆材料,也选用了镍镀铜来代替,但工艺成本及产品可靠性仍然是个瓶颈。据透露,尚德冥王星技术的特点也跟激光工艺和电镀栅线有关。此项新技术有优势亦也有劣势,电镀比银浆划算,减少了银的耗量,可以取得更好的FF,效率也会高点,但有一个很大的缺点即污染太大。

降低银浆成本还有一个有效的途径,即本土化。中国浆料企业如广州儒兴、亿晶光电、武汉优乐、苏州固碍等都进行了相关研发工作,但因它涉及到半导体、金属材料、高分子、无机材料、纳米材料等多项先进技术,这些都需要一个过程的积累,因此国内相关企业与研究院所在这方面的研发进

(责任编辑:肖蓓)

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