光伏设备行业深度研究：叠栅：SMBB、0BB下一代降银增效技术解析

证券研究报告 行业研究|行业深度研究|光伏设备 叠栅：SMBB、0BB下一代降银增效技术解析 请务必阅读报告末页的重要声明 2024年11月16日 证券研究报告 |报告要点 0BB（无主栅）是SMBB技术的升级，而叠栅可理解为更极致的0BB。叠栅利用“种子层+导电丝”取代“副栅+主栅”，可降低75%的银浆，未来甚至可以完全不用银；三角导电丝具有超高表面反射率，实现遮光率小于1%，因此叠栅相较TOPConSMBB可提高组件功率。叠栅降本空间比0BB更大，但是目前叠栅良率不及0BB，仍需进一步提升，而导电丝的对准问题是目前良率提升的掣肘。2024年8月通威-晶盛-时创达成战略合作，拟共同推动叠栅组件技术发展及量产，我们建议持续关注后续量产数据。 |分析师及联系人 刘晓旭 SAC：S0590524040006 蒙维洒 请务必阅读报告末页的重要声明1/19 行业研究|行业深度研究 2024年11月16日 光伏设备 叠栅：SMBB、0BB下一代降银增效技术解析 投资建议： 强于大市（维持） 上次建议：强于大市 相对大盘走势 光伏设备 20% 沪深300 -3% -27% -50% 2023/112024/32024/72024/11 相关报告 1、《光伏设备：通威大产能HJT首片流片，大厂扩产有望提速》2024.06.07 2、《光伏设备：政策加码引导光伏高质量发展，持续看好龙头设备商》2024.05.30 扫码查看更多 0BB是SMBB技术的升级，而叠栅可理解为更极致的0BB 随着电池技术发展，栅线图形由4BB、5BB、MBB发展到SMBB（多主栅），0BB（无主栅）是SMBB技术的升级，取消了主栅但留有副栅；而叠栅是可理解为更极致的0BB，主栅+副栅完全被取代。“叠栅”为上下两层结构，下面一层为少量银浆形成的导电种子层（薄层无高宽比要求因此用量少），上面一层为极细三角导电丝（铜），从而形成“叠栅”，其独特的栅线结构进一步打开电极金属化环节的降本增效空间。 优势：电流无需水平传导而降本，导电丝高反射率而增效 （1）降本：叠栅电流收集路径：电池表面→导电种子层→导电丝，利用“种子层 +导电丝”取代“副栅+主栅”，电流无需水平传导，仅需短距离垂直传导，因此种子层不需要传统主副栅的高宽比，仅需很薄种子层形成隧穿，从而大幅降低银耗目前时创能源的叠栅可降低75%的银浆，未来甚至可以完全不用银。（2）增效：三角导电丝具有超高表面反射率，遮光率可降低至1%以下（0BB约2.5%，SMBB约3%），相较TOPConSMBB，叠栅可提高组件功率25-30W以上。 难点：导电丝对准种子层难度大，良率仍需进一步提升 叠栅难点来源于两方面：一方面是如何将导电丝与种子层对准，另一方面是如何保证三角导电丝在焊接过程中不倾斜或者翻转（保持直立）。前者考验精准配位问题，后者考验导电丝的收丝、放丝、焊接。我们认为（1）对准：可以借鉴时创“等间距排列的带真空吸附的三角凹槽”；（2）收丝&放丝：可以借鉴时创“稳定控制张力的收放线装置”；（3）焊接直立：可以借鉴时创“新型绕线焊接方式+导电丝焊锡提前加热”。目前时创叠栅已经0到1突破，但量产良率仍需进一步提升。 进展：0BB已实现成熟量产，叠栅仍在良率爬坡阶段 叠栅为更极致的0BB，可以实现更显著的降本。根据我们测算，在叠栅与SMBB、0BB同一良率的前提下，小批量量产阶段，叠栅比SMBB节省成本约6分/W，比0BB节省成本约3.8分/W；大批量量产阶段，叠栅比SMBB节省成本约12分/W，比0BB节省成本约8.7分/W。目前SMBB是成熟的主流组件技术，0BB也已经获得10GW+量产订单，量产良率已经获得头部厂商的验证和认可。而目前叠栅正在量产突破阶段，我们建议持续跟踪新技术的量产催化节点的相关数据。 投资建议：关注率先布局叠栅技术的龙头企业 2024年8月通威-晶盛-时创达成战略合作，其中时创提供三角导电丝+叠栅专利技术，晶盛提供叠栅串焊设备，通威负责量产生产；三方拟共同推动叠栅组件技术产业化，我们建议持续关注后续量产数据，建议关注晶盛机电、时创能源。 风险提示：下游需求不及预期；叠栅良率不及预期；技术迭代的风险。 正文目录 1.0BB是SMBB技术的升级，叠栅可理解为更极致的0BB4 1.10BB无主栅有副栅，叠栅无主栅无副栅4 2.优势：电流无需水平传导而降本，导电丝高反射率而增效5 2.1降本：电流无需水平传导，铜替换银存在空间5 2.2增效：导电丝超高反射率，遮光率低至1%以下6 3.难点：导电丝对准难度大，良率需进一步提升7 3.1种子层：虚线状金属种子层，丝网印刷成本低7 3.2导电丝：反光涂层高反射率，底部可低温焊接8 3.3焊接：导电丝对准难度大，且导电丝不能倾斜9 3.4工艺升级：叠栅+双面POLO可进一步降本增效11 4.进展：0BB已实现成熟量产，叠栅仍待良率提升12 4.1成本对比：叠栅比0BB更具成本优势，但良率是掣肘12 4.2叠栅进展：通威-晶盛-时创战略合作，推动叠栅量产14 5.投资建议：关注率先布局叠栅技术龙头企业15 5.1时创能源：独创三角导电丝，提供叠栅专利技术15 5.2晶盛机电：研发能力优异，配合时创开发叠栅设备16 6.风险提示18 图表目录 图表1：光伏电池一般通过主栅和副栅汇集电流4 图表2：光伏电池组件技术发展迭代路径5 图表3：0BB电流传输路径平行电池片表面6 图表4：叠栅电流传输路径垂直电池片表面6 图表5：三角导电丝可以反射直射光和斜射光7 图表6：叠栅组件不仅双面综合功率高且美观7 图表7：叠栅断续式的虚线状金属种子层8 图表8：三角导电丝的侧面具有高反光率9 图表9：叠栅电池片的转印模板10 图表10：叠栅新型绕线焊接方式11 图表11：新型的稳定控制张力的收放线装置11 图表12：金属电极与硅基体直接接触12 图表13：金属电极不再与硅基体直接接触12 图表14：叠栅相较于传统SMBB工艺可节约6分/W~12分/W13 图表15：0BB相较于传统SMBB工艺可节约1.9分/W~3.5分/W14 图表16：时创能源募集资金使用计划15 图表17：时创能源产品从光伏湿法辅助品到叠栅组件16 图表18：晶盛机电硅片-电池片-组件设备一体化布局17 1.0BB是SMBB技术的升级，叠栅可理解为更极致的0BB 1.10BB无主栅有副栅，叠栅无主栅无副栅 光伏电池片主要通过其正背面的金属电极来导出内部电流，其中金属电极可分为主栅（Busbar）和副栅（又称细栅，Finger），主栅主要起到汇集副栅的电流、串联的作用，副栅用于收集光生载流子。 图表1：光伏电池一般通过主栅和副栅汇集电流 资料来源：MBJSolutionsGmbH，国联证券研究所 SMBB是目前主流的多主栅技术。随着电池技术发展，栅线图形由4BB、5BB发展到MBB（Multiple-Busbar，9-15主栅）发展到SMBB（Super-MultipleBusbar，16主栅及以上），主栅变得更细（减少遮光损失、降低银耗）、更多（保证导电性能）。主栅变细能够减小表面对太阳光的阻挡，降低银浆用量；但主栅变细会增大电阻，需要增加主栅的数量保证导电性能，因此主栅设计的核心在于宽度与数量的平衡。 0BB（无主栅）是SMBB技术的升级，无主栅有副栅。0BB一方面直接取消电池片主栅，进一步降低银耗；另一方面在组件环节用铜焊带替代原有主栅导出电流的作用，进一步降本且增效。过去MBB组件焊带直径在0.2-0.4mm之间，而0BB焊带更细，直径为0.2mm，遮光面积更小，理论上能够提升组件功率。 叠栅是更极致的0BB，主栅+副栅完全被取代。叠栅不仅用导电丝（铜）完全替代了主栅，而且用种子替代了副栅，可以将银浆用量降低到75%以上，甚至可以完全不用银。 图表2：光伏电池组件技术发展迭代路径 资料来源：宁夏小牛官网，赶碳号科技，国联证券研究所 2.优势：电流无需水平传导而降本，导电丝高反射率而增效 2.1降本：电流无需水平传导，铜替换银存在空间 叠栅为什么叫“叠”？——传统的光伏电池栅线呈“井”字型分布，细的副栅和粗的主栅相互垂直；而“叠栅”为上下两层结构，下面一层为少量银浆形成的导电种子层（薄层无高度要求因此用量少），上面一层为极细三角导电丝（铜），从而形成“叠栅”，其独特的栅线结构进一步打开电极金属化环节的降本增效空间。 （1）现有电流收集路径（图3）：电池表面→副栅→主栅→焊带，电流需要水平传导，即平行于电池表面；而银导电性比铜好（但价格高），因此传统方式为了保证电阻不要过高而选择用银作主副栅收集电流。 （2）叠栅电流收集路径（图4）：电池表面→导电种子层→导电丝，电流通过种子层时不需要水平传导，而是垂直于电池表面传输，因此电流传导的电阻率要求大大降低；因此叠栅可以将银换成便宜的铜，且导电丝可以更细。同时种子层不需要以往主副栅对高宽比的要求，仅需很薄种子层形成隧穿，从而大幅降低银浆耗量。 时创能源通过“导电种子层+导电丝”替换“副栅+主栅”，原则上可降低75%的银浆，未来甚至可以完全不用银；此外，叠栅不需要焊带，导电丝负责与另一片电池形成串联。①种子层：先通过种子层，利用银作为基底，使银与电池形成交联，得到 银硅合金，形成接触；由于银只起到隧穿作用，仅需要非常薄的厚度，因此所需银量极小。②导电丝：利用三角焊带的高度，与银种子层结合，提高栅线的电流（电阻率与高度成反比）。目前时创的导电丝是纯铜，但需要在铜表面做一些特殊处理，例如要兼顾导电率、反射率、高温不形变等问题，属于公司的独家配方；而种子层还需要部分银浆，是为了与电池表面更好地接触，未来种子层可以使用别的工艺形成，从而彻底放弃银。 目前SMBBTopcon的银浆耗量约11mg/W，银浆价格约8000元/KG（白银现货价格约7800元/kg，增加部分加工费），若叠栅可节省75%的银浆，降本约0.07元/W。 图表3：0BB电流传输路径平行电池片表面图表4：叠栅电流传输路径垂直电池片表面 资料来源：赶碳号科技，国联证券研究所资料来源：赶碳号科技，国联证券研究所 2.2增效：导电丝超高反射率，遮光率低至1%以下 三角导电丝利用侧面提供二次反射，遮光面积1%以下。叠栅技术采用了具有超高表面反射率的极细三角导电丝，对太阳光线的利用率很高，几乎可以反射所有的垂直入射光和斜射光（扁焊带不能反射，圆焊带能反射部分）。因此叠栅的遮光率可降低至1%以下，而SMBB光伏电池遮光率约3%，0BB技术遮光率约2.5%。 图表5：三角导电丝可以反射直射光和斜射光 资料来源：《三角焊带对光伏组件电性能影响的研究》（雷鸣宇等），国联证券研究所 根据时创能源，遮光率每下降1%，光伏电池效率绝对值可提升0.25%左右。结合与叠栅技术相匹配的高效电池技术（双POLO钝化技术等），以2382*1134组件版型为例，相较TOPConSMBB技术，采用叠栅技术的单块组件功率可提高25-30W以上。除此之外，叠栅制作的组件产品不仅正面功率高，同时还有双面综合功率高、美观、极强的抗隐裂能力、热斑风险低等诸多优势。 图表6：叠栅组件不仅双面综合功率高且美观 资料来源：时创能源官网，中来股份官网，国联证券研究所 3.难点：导电丝对准难度大，良率需进一步提升 3.1种子层：虚线状金属种子层，丝网印刷成本低 叠栅工艺流程为：制作种子层→制作导电丝→导电丝和种子层的对准&导电丝不倾斜/翻转（保持直立）。其中第三步的难度最大，影响叠栅量产良率。 叠栅种子层由若干金属印刷点构成，印刷点依次排列且彼此断开，形成断续式 的虚线状金属种子层（也可以是直线型，但连接处的宽度较窄），每个金属印刷点之间最大间距约10-20μm，此间距对电池片光生电流收集或电能损耗基本无影响，能有效节约银浆耗量。 叠栅印刷网版比传统的丝网印刷线径更大，成本更低。传统的栅线追求高宽比 （栅线越细，高度要越高，才能降低电阻率）