疊柵：光伏電池降本提效新變革

光伏電池片主要通過其正背面的金屬電極來導(dǎo)出內(nèi)部電流，傳統(tǒng)光伏電池的柵線呈十字交叉型，由細(xì)副柵和粗主柵垂直排列構(gòu)成。隨著電池技術(shù)發(fā)展，柵線圖形也在不斷變化，力求在減少遮光損失、降低銀耗的同時(shí)保證導(dǎo)電性能。16主柵及以上的SMBB（Super-Multiple Busbar）是目前主流的多主柵技術(shù)，無主柵但有副柵的0BB是SMBB技術(shù)的升級(jí)，而疊柵技術(shù)則可以理解為更極致的0BB，上下兩層的結(jié)構(gòu)使得主柵和副柵完全被取代，從而進(jìn)一步打開電極金屬化環(huán)節(jié)的降本增效空間。

降本提效技術(shù)新變革

傳統(tǒng)光伏電池的電極結(jié)構(gòu)為副柵+主柵+焊帶，柵線呈十字交叉型，主柵主要起到匯集副柵的電流、串聯(lián)的作用，副柵用于收集光生載流子，最終焊帶導(dǎo)出電流。而“疊柵”為上下兩層結(jié)構(gòu)，下面一層為少量銀漿形成的導(dǎo)電種子層，上面一層為極細(xì)三角導(dǎo)電絲（銅），所謂“疊柵”即是將三角導(dǎo)電絲“疊”到種子層上。（見圖一）

圖一：疊柵結(jié)構(gòu)示意圖

原本SMBB、0BB的電池片組件的金屬化工藝采用絲網(wǎng)印刷或串焊，會(huì)有銀耗高、遮光面積大、電阻高、生產(chǎn)速度慢等問題，而疊柵則解決了上述問題，具備電阻小、省銀、提效、平臺(tái)化等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)方式下電流的運(yùn)動(dòng)路徑為電池表面→副柵→主柵→焊帶，需要有副柵到主柵橫向運(yùn)輸?shù)倪^程，而疊柵為電池表面→導(dǎo)電種子層→導(dǎo)電絲，均為縱向運(yùn)輸（見圖二）。橫向傳輸過程中的熱阻損耗會(huì)拉低電池及組件輸出功率，減少橫向傳輸后熱阻損失可以降低很多，提高組件輸出功率，電流傳導(dǎo)的電阻率要求也大大降低，因此疊柵可以將銀換成便宜的銅，且導(dǎo)電絲可以更細(xì)。同時(shí)種子層不需要以往主副柵對(duì)高寬比的要求，僅需很薄的種子層形成隧穿，從而大幅降低銀漿耗量。據(jù)國聯(lián)證券，目前SMBBTOPCon的銀漿耗量約11mg/W，銀漿價(jià)格約8000元/kg（白銀現(xiàn)貨價(jià)格約7800元/kg，增加部分加工費(fèi)），若使用疊柵技術(shù)可節(jié)省75%的銀漿，降本約0.07元/W。

圖二：0BB電池與疊柵電池的電流傳輸路徑對(duì)比

另一方面，疊柵技術(shù)采用了具有超高表面反射率的極細(xì)三角導(dǎo)電絲，對(duì)太陽光線的利用率很高，與常規(guī)的扁形焊帶、圓形焊帶相比，幾乎可以反射所有的垂直入射光和斜射光（見圖三），制成組件后的光學(xué)增益明顯，組件功率提升更高。疊柵的遮光率可降低至1%以下，而SMBB光伏電池遮光率約3%，0BB技術(shù)遮光率約2.5%。根據(jù)時(shí)創(chuàng)能源，遮光率每下降1%，光伏電池效率絕對(duì)值可提升0.25%左右。結(jié)合與疊柵技術(shù)相匹配的高效電池技術(shù)（雙POLO鈍化技術(shù)等），以2382*1134組件版型為例，相較TOPConSMBB技術(shù)，采用疊柵技術(shù)的單塊組件功率可提高25-30W以上。此外，疊柵為平臺(tái)化技術(shù)，TOPCon、HJT、BC均可使用，同時(shí)還有雙面綜合功率高、美觀、極強(qiáng)的抗隱裂能力、熱斑風(fēng)險(xiǎn)低等諸多優(yōu)勢(shì)。

量產(chǎn)突破階段，良率有待提升

疊柵的工藝流程主要分為三步：制備種子層、制備三角導(dǎo)電絲、將三角導(dǎo)電絲和種子層焊接結(jié)合。疊柵的工藝難點(diǎn)主要在于上百根三角導(dǎo)電絲和種子層的對(duì)準(zhǔn)焊接，同時(shí)還要兼顧良率和速率，即如何又快又準(zhǔn)地將導(dǎo)電絲“疊”到種子層上。目前對(duì)準(zhǔn)是影響疊柵良率的關(guān)鍵。東吳證券指出，現(xiàn)有技術(shù)一是在電池片上難以做到致密排布，即電池片上焊帶的數(shù)量受到工藝制約，難以生產(chǎn)具有高密度焊帶的電池；二是即便通過焊帶布設(shè)工裝將焊帶布設(shè)在電池片上，由于焊帶較細(xì)、且為三角容易翻轉(zhuǎn)，故疊柵需要新的工藝來進(jìn)行生產(chǎn)。

東吳證券分析認(rèn)為，從材料端來看，疊柵雖然銀漿單瓦成本能夠降低5分左右，但需要增加三角導(dǎo)電絲單瓦成本5分，故材料端目前成本偏高；設(shè)備方面，絲印設(shè)備因種子層工藝改進(jìn)使用臺(tái)數(shù)減少，但需要新的疊柵設(shè)備，按照3年折舊，設(shè)備單W成本要貴1分左右，目前小批量生產(chǎn)下尚不具備經(jīng)濟(jì)性；未來量產(chǎn)后有望比SMBB、0BB單瓦成本降低2-4分。

而根據(jù)國聯(lián)證券的測(cè)算，在疊柵與0BB同一良率的前提下，小批量產(chǎn)階段，疊柵比0BB節(jié)省成本約3.8分/W（6分/W-1.9分/W）；大批量產(chǎn)階段，疊柵比0BB節(jié)省成本約8.7分/W。不過，目前0BB良率已經(jīng)到量產(chǎn)水平，而疊柵良率還處于量產(chǎn)突破階段，良率仍需進(jìn)一步提升，而實(shí)際降本效果與良率高度相關(guān)，因此建議持續(xù)關(guān)注后續(xù)疊柵的量產(chǎn)數(shù)據(jù)。

技術(shù)龍頭戰(zhàn)略合作，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化加速

2024年8月，時(shí)創(chuàng)能源與通威股份、晶盛機(jī)電簽署了《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，擬共同推動(dòng)疊柵組件技術(shù)發(fā)展及量產(chǎn)。戰(zhàn)略合作中，時(shí)創(chuàng)能源提供獨(dú)家的三角導(dǎo)電絲+疊柵專利技術(shù)包，晶盛機(jī)電提供疊柵串焊設(shè)備，通威進(jìn)行量產(chǎn)驗(yàn)證。時(shí)隔一個(gè)月，9月時(shí)創(chuàng)公告將募資不超過2.85億元，用于建設(shè)“年產(chǎn)1GW疊柵組件制造項(xiàng)目”，項(xiàng)目總投資額約2.88億元，預(yù)期建設(shè)周期為9個(gè)月。

東吳證券指出，通威的TOPCon產(chǎn)能2024年底會(huì)達(dá)到150GW，考慮到技術(shù)的進(jìn)一步差異化發(fā)展，通威需要疊柵來助力TOPCon的進(jìn)一步降本增效；時(shí)創(chuàng)能源在材料配方領(lǐng)域具備豐富經(jīng)驗(yàn)，需要借助大廠的力量快速推動(dòng)疊柵技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，通威股份作為大廠既有實(shí)力也有意愿進(jìn)行同步研發(fā)，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能夠通過銷售導(dǎo)電絲或者分享超額收益實(shí)現(xiàn)技術(shù)變現(xiàn)；晶盛機(jī)電在設(shè)備研發(fā)與制造方面具有優(yōu)勢(shì)，也是時(shí)創(chuàng)的股東之一，持有其1.5%的股份，能夠通過銷售疊柵設(shè)備或者分享超額收益實(shí)現(xiàn)技術(shù)變現(xiàn)。晶盛掌握疊柵設(shè)備的專利、時(shí)創(chuàng)掌握三角焊帶的專利，通威具備規(guī)?；漠a(chǎn)能，三方合作有望加速疊柵產(chǎn)業(yè)化。

從目前進(jìn)度來看，疊柵產(chǎn)業(yè)化最大的瓶頸在于設(shè)備和材料，如工藝的跑通、產(chǎn)品的良率、經(jīng)濟(jì)性等。疊柵技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)0到1的突破，正處于量產(chǎn)突破階段，未來隨著量產(chǎn)的跑通和設(shè)備成本的不斷優(yōu)化，率先布局的相關(guān)設(shè)備及材料商有望受益于疊柵擴(kuò)產(chǎn)。

圖三：不同焊帶對(duì)比