机械一周解一惑系列：叠栅技术助力光伏降本增效，关注核心材料+设备厂商

一周解一惑系列： 叠栅技术助力光伏降本增效，关注核心材料+设备厂商 2024年12月08日 本周关注：凌云股份、浙江鼎力、奥来德、三一重工 推荐 维持评级 叠栅技术是一种泛半导体金属化技术和电池组串技术。2024年6月，时创 能源在SNEC展会上展出了一款名为“古琴”的组件产品，最高功率达650W，组件效率达24.1%。同时，时创能源在该组件的标签上，还特别写道：节约75%的银浆。叠栅叠栅技术是一种泛半导体金属化技术和电池组串技术。它融合了电池和组件两个工段的多个技术，包括低银副栅线印刷、细丝三角焊带技术、绒面处理技术，该技术在材料及设备领域带来重大改革，有望推动光伏产业大幅降本增效。叠栅技术创新点主要在于改变电流收集路径。叠栅技术核心结构是在电池表面制备一层用于收集电池片表面电流的导电种子层。在该种子层上方，放置超高表面反射率的极细三角导电丝。导电种子层和导电丝通过导电连接材料，形成导通。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 分析师李哲执业证书：S0100521110006邮箱：lizhe_yj@mszq.com分析师占豪 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 执业证书：S0100522090007 （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 邮箱：zhanhao@mszq.com 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。 相关研究1.一周解一惑系列：海风迎来快速增长期，重视深远海趋势下投资机会-2024/12/012.一周解一惑系列：工程机械海外龙头三季报简析-2024/11/243.一周解一惑：国产电测仪器崛起，教育招标回暖+设备更新受益-2024/11/184.星海系列：人形机器人与AI大模型之Robot+AI的Transformer之旅-2024/11/075.一周解一惑系列：轮胎模具需求稳步增长，出海空间广阔-2024/10/20 现有电流收集路径：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。而叠栅技术电流收集途径为：电池表面→导电种子层→导电丝，从而完全避免了电流在副栅线中平行于电池表面方向的传导，只有导电种子层到导电丝的垂直于电池表面方向的传导。因此，对于种子层平行于电池表面方向的电阻要求大大降低，从而实现大幅降低银耗量，甚至可以完全不用银。 叠栅技术优势明显，大规模商业化难点在于材料+设备端磨合。叠栅技术 作为一种新技术，相较于当前主流技术优势明显，以2382*1134组件版型为例，较常规N型TOPConSMBB技术，采用叠栅技术的单块组件功率，可提高25-30W以上，效率提升较为明显。目前叠栅技术难点主要集中在三角导电丝、三角导电丝与种子层焊接以及相应配套设备研发。其中，要想实现良好的电流传输收集功能，对种子层和三角导电丝的对位焊接要求极高，这也是目前叠栅技术亟待突破的核心要点！同时目前叠栅技术还处于大规模商业化验证的过程中，还需要设备配合进行工艺打磨和技术突破，因此相关设备也是核心难点之一。 行业头部企业强强联合，有望加速叠栅技术成熟。1）9月22日，通威股 份与时创能源在成都签署《技术合作开发合同》，双方拟就叠栅组件技术展开技术合作开发，并制定相应的后期量产计划。通威股份CTO邢国强博士和时创能源CEO方敏作为双方代表签约，通威股份董事长、CEO刘舒琪，时创能源董事长符黎明博士，晶盛机电董事长曹建伟博士现场见证。2）2024年7月，时创能源帝尔激光签署战略合作协议。时创能源董事长符黎明，帝尔激光董事长、总经理李志刚现场签约。 投资建议：建议关注叠栅技术相关标的：时创能源、晶盛机电，帝尔激 光。 风险提示：1）下游需求不及预期的风险。2）叠栅技术商业化拓展不及预 期的风险。 目录 1叠栅技术有望助力光伏产业大幅降本增效3 1.1什么是叠栅技术？3 1.2时创能源叠栅技术上的核心专利布局5 1.3设备和材料是叠栅技术的关键9 1.4行业头部企业强强联合，有望加速叠栅技术成熟10 2部分相关标的12 2.1时创能源（688429.SH）12 2.2晶盛机电（300316.SZ）13 2.3帝尔激光（300316.SZ）14 3风险提示15 插图目录16 1叠栅技术有望助力光伏产业大幅降本增效 1.1什么是叠栅技术？ 2024年6月，时创能源在SNEC展会上展出了一款名为“古琴”的组件产品，最高功率达650W，组件效率达24.1%。同时，时创能源在该组件的标签上，还特别写道：节约75%的银浆。 在外观上，该组件并不像常规组件那样布满栅线，也不像BC组件般采用了正面无栅线的设计，而是在长边上有五根栅线，类似于古琴上的琴弦，具有很高辨识度。 6月21日，时创能源在投资者关系活动记录表中表示：叠栅组件测试已经做了一年多。叠栅组件需要大面积焊接，公司进行了机械载荷振动测试，还有温度三倍加严测试，可靠性标准测试结果大部分已出，半片电池边缘钝化较好，目前来看稳定性较强；此外，公司还做了UV加严测试，等待测试结果。 叠栅技术是一种泛半导体金属化技术和电池组串技术。它融合了电池和组件两个工段的多个技术，包括低银副栅线印刷、细丝三角焊带技术、绒面处理技术，该技术在材料及设备领域带来重大改革，有望推动光伏产业大幅降本增效。 叠栅技术核心结构是在电池表面制备一层用于收集电池片表面电流的导电种子层。在该种子层上方，放置超高表面反射率的极细三角导电丝。导电种子层和导电丝通过导电连接材料，形成导通。 叠栅技术创新点主要在于改变电流收集路径：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。现有电流收集路径：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。而叠栅技术电流收集途径为：电池表面→导电种子层→导电丝，从而完全避免了电流在副栅线中平行于电池表面方向的传导，只有导电种子层到导电丝的垂直于电池表面方向的传导。因此，对于种子层平行于电池表面方向的电阻要求大大降低，从而实现大幅降低银耗量，甚至可以完全不用银。 图1：当前主流技术SMBB技术及其电流收集路径 资料来源：光伏猿辅导，民生证券研究院 图2：叠栅技术电流收集途径 资料来源：光伏猿辅导，民生证券研究院 此外，叠栅技术采用了超高表面反射率的极细三角导电丝，可使得电池表面的等效遮光面积降低到1%以下。 整体而言，叠栅技术具备以下技术特点： 图3：叠栅技术主要特点 资料来源：时创能源，民生证券研究院 组件端效率影响有多少？根据目前公布的相关信息可以看到，以2382*1134组件版型为例，较常规N型TOPConSMBB技术，采用叠栅技术的单块组件功率，可提高25-30W以上，效率提升较为明显。 1.2时创能源叠栅技术上的核心专利布局 1.2.1一种叠栅光伏电池 时创能源公开了一种叠栅光伏电池，包括电池片、至少一个正极、至少一个负极、导电丝，正极与负极分别设置在电池片两面，正极与负极内各设有至少两个相互平行的电流收集层，导电丝设置在相邻两条电流收集层上，在各正极与负极内设置两条电流收集层与导电丝焊接，对导电丝进行两点固定，防止导电丝在焊接过程中发生倾斜或翻转。 图4：BC电池的叠栅结构 资料来源：时创能源专利，国家知识产权局，民生证券研究院 1.2.2BC电池叠栅结构及串联方法 针对BC电池技术电极的特殊要求，时创能源的叠栅工艺做了相应调整配套。叉指背接触叠栅电池结构在电池片背面分别形成正极和负极电极区，电极区呈交叉指状结构，正极电极区与负极电极区的指状结构分别具有根部区域和指状突起，指状突起相互交叉分布，根部区域各自连接起至少两个相同极性的指状突起，在根部区域表面设置有绝缘层，与电极区连接的导电丝从绝缘层上方通过。利用本发明的结构串联电池片，能够避免串联电池电流失配问题，同时能够提高产能降低成本，并且提高工作稳定性。 太阳能电池片叠栅结构在电池片上制作平行排布的超薄电流收集层取代原有金属电极，在电流收集层栅线上、沿着栅线方向覆盖用于横向传输电流的导电丝，导电丝间距为0.2~2mm。叠栅结构电池中电流横向传输不再通过烧结而成的金属电极栅线进行，而是通过纯金属的导电丝进行。叠栅电池结构中摒弃了传统电池中用于电流横向传输和收集的副栅线设计。 将叠栅技术应用于BC电池中，所有叠栅结构均在电池片背面，导电丝密集平行排布，且各导电丝之间相互独立。一般电池片表面电流不均匀，如果导电丝之间完全相互独立，成串后会导致电池片之间的严重失配，拉低整串电池的电流输出；另外，如果其中一根导电丝出现虚焊、脱焊、脱落、断裂等问题引起的电路断开，将会导致整个电池串对应电路断开的位置点电流的严重失衡。为解决以上问题，可以在垂直于导电丝的方向，设置一根或多根连接条将所有正极或负极导电丝连接为一体，并在相反电极接触位置做绝缘设计。 图5：BC电池的叠栅结构 资料来源：时创能源专利，国家知识产权局，民生证券研究院 1.2.3叠栅电池片制作过程中连接导电丝的焊接工艺 叠栅电池片制作过程中连接导电丝的焊接工艺，包含如下步骤：S1、提供导电丝，在导电丝的焊接面镀上焊锡形成镀锡导电丝；S2、提供电池片，将导电丝与电池片上的待焊接部位对准；S3、提供初步加热，其中所述初步加热位于镀锡导电丝与待焊接部位接触之前，初步加热使与待焊接部位接触之前的镀锡导电丝的焊锡的锡面受热融化；S4、提供压力，使导电丝焊接面上的焊锡与待焊接部位接触，与待焊接部位接触的焊锡变形形成充分接触；S5、提供充分的加热，完成焊接。采用本发明的工艺，能使异形导电丝与电池片的焊接部位之间形成更好的接触，提高焊接质量，提高生产效率。 图6：叠栅电池导电丝焊接工艺示意图 资料来源：时创能源专利，国家知识产权局，民生证券研究院 1.2.4叠栅技术如何增强焊接力？ 叠栅电池片增强焊接力的方法，包括提供电池片，在电池片上布设电流收集层，在电流收集层上布设焊盘，其中所述焊盘的宽度大于电流收集层的宽度。通过本发明方法，增加了导电丝与电流收集层的整体接触面积，提高了导电丝与电流收集层的焊接力，使剥离导电丝的困难增加，降低焊接虚焊率，进而提高了叠栅电池片的生产良率。 图7：叠栅电池片增强焊接力示意图 资料来源：时创能源专利，国家知识产权局，民生证券研究院 1.2.5叠栅技术中导电丝加固方法 导电丝的加固方法为：在叠栅电池片上垂直于导电丝的方向涂覆形成至少两条固定胶条，且固定胶条连接所有导电丝并与叠栅电池片的本体连接。本发明提供的用于叠栅电池片导电丝的加固方法，直接将原本固定胶点转化为固定胶条，能够简化工艺、降低工艺难度，加强电流收集层与导电丝的连接，在解决因导电丝与电流收集层连接力弱而导致的虚焊、脱焊等问题的同时，也不会造成固定胶的浪费。 图8：叠栅电池导电丝加固方法示意图 资料来源：时创能源专利，国家知识产权局，民生证券研究院 1.3设备和材料是叠栅技术的关键 叠栅技术作为一种新技术，相较于当前主流技术优势明显，但同时大规模商业化也存在一些难点，本文认为叠栅技术未来主要难点集中在三角导电丝、三角导电丝与种子层焊接以及相应配套设备研发。 叠栅技术大体结构：在电池表面制备一层用于收集电池片表面电流的导电种子层。在该种子层上方，放置超高表面反射率的极细三角导电丝。导电种子层和导电丝通过导电连接材料，形成导通。 图9：叠栅技术光路示意图 资料来源：光伏猿辅导，民生证券研究院 1）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