“小二,这是银子,不用找啦!”
这是古装剧中,大家再熟悉不过的饭后结账场景对白。
身为贵金属的白银,曾经是“银本位”称重货币,跨过千年中国历史长河,为经济发展做出了巨大贡献,直到1935年卸任“银本位”属性。
当科技发展不断提升着工业化水平,白银以导电、导热、延展、柔韧等特性受到青睐,在多个工业领域发光发热,成为重要的工业原料之一。
当白银与光伏相遇,碰撞出绚烂的火花。
在光伏发电领域,为了提高发电效率,银粉、光伏银浆成了电池片的重要辅料。
但中国缺白银,缺指标优异的银粉,缺低温光伏银浆,只能长期依赖进口。
光伏产业腾飞,叠加中国全球第一的光伏产品产量,不由让人担忧,如果白银、银粉、低温银浆进口受阻,光伏产业将走向何方?
白银卸任货币职能,成为工业领域“抢手货”
在每吨地壳物质中,含金0.0011克、银0.07克、铜60克。金、银、铜“钱族三兄弟”皆属金属货币原料,也都曾以货币的形式出现。其中白银既不像金那样稀缺,又不像铜那样常见,而是以一个不多不少刚刚好的姿态存在,非常适合以货币的身份进行流通。
那么,故事来了。
公元前221年,经过10年征战,秦始皇嬴政横扫六国,统一天下,统一币制。上币为黄金,下币为铜钱,白银列为器饰宝藏,并不属于称量货币序列。
汉朝起,丝绸之路的打通,使白银逐渐成为货币金属。由于货币不通用,交易双方需要一种公认的交易媒介。最终,亚欧大陆都生产且较为稀缺的贵金属白银得到了双方的认可,成为跨境贸易的主要结算货币。
明代货币化,中国正式迈入用银之国行列,实行银两制,即以金属的重量计值,属于称量货币制度。
至唐宋时期,航海术、海外贸易的大力发展,使得很多国家来到神州大地,也见识到了丝绸、瓷器、茶叶、香料等奢侈品魅力。宋朝时,通商国家已经近60个。
中国成为了白银的集中地。
繁荣持续,历经明清。
数据显示,1565年至1760年,中国与吕宋之间的贸易总额为1.8564亿万两白银,早期殖民国家西班牙曾吐槽:“从美洲好不容易弄到的白银几乎全部流入中国。”
美国学者弗兰克在《白银资本》中认为,全世界在17-18世纪的白银产量约有1/3乃至1/2流入了中国。
清末,银元出现,白银终于踏进货币制度阶段。又经“袁大头”、“孙中山头像”等银元……
1935年11月,南京国民政府进行币制改革,颁布《紧急安定货币金融办法》,宣布废除银本位制,实行白银国有制。并由中央、中国、交通三家银行发行纸币法币为流通货币。纵横历史数个朝代的银本位退出历史舞台。
由于鸦片战争等一系列侵略战争及不平等条约导致中国白银大量流失,这是后话。
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当白银剥离“银本位”属性,退出历史舞台的白银,却以其导电、导热、柔韧、延展性等特性,在工业领域迎来第二个春天。
当下,白银已经应用于工业领域的很多环节,成为了不可或缺的辅材。
在电子产品中,导热硅脂是不可或缺的导热材料,能够将SoC、CPU、GPU、内存等原件运行过程中产生的热量传导给散热系统。部分导热硅脂,为了提高导热效率,会添加白银成分,正是利用了白银导热性好的特性。
在高保真级音响设备上,通常会采用含有银的焊锡。由于银具有优秀的导电性和高性价比(与金相比),降低了声音信号在焊点处的损耗,从而提高了信号的还原度,信号线的声音柔美且清澈透明。这种高端焊锡通常含有10%-14%的银。
同样在HIFI级音响设备领域,为了提高信号线材的三频均衡,业界广泛采用的方法是使用高纯度单晶铜信号线材进行镀银处理,形成铜镀银结构。这种方法充分利用了银的导电、柔韧、延展特性,既提升了信号质量,又减轻了铜线氧化现象的出现。
但是,对于中国而言,上述领域的工业用银应用量之和,可能都比不过一个产业环节的耗银量,这就是遥遥领先世界的光伏产业的电池片环节。
光伏发展并入快车道,中国缺银状况雪上加霜
中国光伏的高速崛起,使得中国白银消耗量明显上升,并将需求压力给到了全球白银市场。
众所周知,在光伏“四大件”中,只有中国与其他国家两个分类。
据CPIA数据显示,2022年,中国硅料、硅片、电池片、组件四个环节在全球占比中,产能、产量的占有率均超80%。占比最高的为硅片环节。
2022年,在多晶硅领域,中国的产能达到116.67万吨,占全球的87%。此外,硅片产能为650.06GW,全球占比高达97.9%,堪称“一统寰宇”。电池片产能为505.55GW,全球占比为86.7%。而组件产能为551.62GW,全球占比为80.8%。
2022年,从光伏四大环节的实际产量来看,中国多晶硅产量为85.69万吨,全球占比85.6%;硅片产量为371.09GW,全球占比85.6%,强势一枝独秀;电池片产量330.59GW,全球占比90.3%;组件产量294.6GW,全球占比84.8%。
以上数据已然说明,无论是从产能还是产量,中国均拔得头筹。世界光伏看中国,而且是仰望。
当白银与光伏产业产生交集,带来的结果就是白银消耗量惊人。
然而,中国缺银,非常缺。
根据美国地质勘探局的数据,全球白银储量约为55万吨。这些储量主要分布在南美洲、北美洲、欧洲和亚洲地区。其中,秘鲁、墨西哥、波兰、中国、俄罗斯和澳大利亚等国家的储量最为丰富。排名前8位的国家占据了全球总储量的约70%,显示出较高的集中度。
据世界白银协会《世界白银年鉴2023》显示,2022年储量和产量如下。
2022年的世界白银储量排行榜中,秘鲁以9.8万吨的储量位列第一;中国以7.1万吨的储量排名第二;波兰排名第三,储量为6.5万吨。
在2022年,根据白银矿产量排名显示,墨西哥、中国和秘鲁分别位居前三名,其中墨西哥排名第一。结合上述储量排名可以发现,尽管秘鲁的银矿储量最大,但其银矿产量却仅排名第三,仅为排名第一的墨西哥的一半。
白银储量世界第一的秘鲁,产量仅排名世界第三,令人费解数据的背后,其实是与白银存在于自然界中的形态有关。
在大自然中,大约有2/3的银矿是与金、铜、锌、铅等元素“掺杂”在一起的,称为伴生矿。相比,独立银矿较少见,但银矿品位(银含量)高,通常情况下产能更高。
秘鲁大部分白银出自几个铜伴生矿,银矿品位同独立银矿相比低。相反,墨西哥拥有的银矿大多是独立银矿,效率、产能则更加出众。
再看储量与产能均排在第二位的中国,按理来说应该不缺银,但事实并非如此。
中国虽有1500座银矿,但小型银矿占比高达83.5%,大型银矿山,少之又少。品位大于50g/吨的银矿只有1/4左右,并且基本都是铜、铅、锌的伴生矿。
从某种角度来说,中国银储量和产量,是一个个小银矿累加起来的,产量效率并不高。
中国缺大型银矿、缺产量优秀的独立银矿。
从中国矿产白银维度来看,2013-2022年,中国矿产白银数据相对稳定,在3100吨至3400吨左右波动。其中2016年达到最高点,为3438.8吨;2020年白银矿产量为3104.27吨,近年来最低。
从全球矿产白银维度来看,2013-2022年,全球矿产白银量在22174.99吨至25508.9吨波动。
两下对比,不难看出,中国矿产白银量,基本为全球矿产白银量的14%左右。
近年来,全球工业用银的需求量持续稳定增长。
据世界白银协会供需平衡表显示,白银连续三年存在需求缺口。2021年白银需求缺口为55.1百万盎司(1562.06吨),2022年缺口237.7百万盎司(6738.68吨),2023年预期缺口为142.1百万盎司(4028.47吨),工业需求增量是过去三年白银需求最大亮点。
2022年,全球矿产银23314.64吨,全球工业用银量已达17309吨,其中电池领域是最大增量来源,特别是光伏电池。
从部分工业产品的银消耗量上来看。制造一部手机约,需要使用0.2-0.3可以制造。一个笔记本电脑则需要使用0.75-1.25可以。相比较之下制造一个光伏电池的耗电量则要大得多,大概需要20克银。
数据显示,从2014年到2022年期间,光伏用银的需求量已经从1500吨增长到了4000多吨。据世界白银协会预计,2023年光伏用银的需求量将超过5000吨。
而上文说过,全球90.3%的电池片产自中国,保守估算,2023年中国光伏用银将达到4515吨左右。
也就是说,中国矿产白银量,连光伏赛道用银都无法满足。然而,这仅是工业领域中光伏一项用银“支出”。
相关数据显示,在全球每年消耗的白银中,有60%被用于工业生产,贵金属投资和首饰消耗各占20%。
中国是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家,中国制造已成为了能够影响世界的经济引擎,白银需求量巨大,这使得中国白银缺口被进一步放大。
虽然白银产量除矿产白银外,还有非矿产白银(包括回收白银等),但回收白银的产量并不很高,2022年全球回收银供给量为5102.9吨,并不能从根本上解决白银需求。
解决的方法只剩一个——进口。
据中国海关统计,从2017-2022年,我国对银矿砂及其精矿的进口量从53.23万吨涨到了143.17万吨,进口额也从12.86亿美元涨到了32亿美元。
2022年,中国从29个地区采购银矿砂及其精矿,进口量前十地区分别为秘鲁、墨西哥、玻利维亚、蒙古、西班牙、古巴、瑞典、澳大利亚、美国和尼加拉瓜。其中秘鲁为56.03万吨,占据进口总量的39.14%。墨西哥、玻利维亚位列第二、第三,分别为26.12万吨和11.35万吨。
光伏银粉高度依赖进口,存在被卡脖子风险
在光伏赛道,用银最大环节存在于电池片环节,最终应用形态为银浆。
纵观光伏电池片银浆产业链,上游由高纯度银粉、琉璃氧化物、有机树脂、有机溶剂等组成,中游为光伏银浆,下游则为电池片。
其中,高纯度银粉是导电相,以白银优秀的导电性能为提高电池片效率;玻璃氧化物是粘结相,是导电膜层媒介,负责连接导电相和基底;有机树脂、有机溶剂等有机载体组成混合物,导电相和粘结相运载体,控制浆料流动性。
银浆通过印刷工艺,附着在光伏电池片上,烘干烧结后形成光伏电池的金属电极,可收集和传导光伏电池表面电池。
银粉,看似只需把白银磨成粉末就可实现,其实则不然,银粉的制作存在技术壁垒。从银粉平均粒径尺寸来看,银粉由纳米银粉、超细银粉、极细银粉和细银粉四大类组成。
平均粒径越小,制作技术难度越高,价格也随之升高。
从颗粒形状来看,银粉又分为球形银粉、片状银粉、树枝状银粉等。
球形银粉因其高球形度备受青睐,其制备的银球具有良好的流动性,能够更顺畅地通过正极细栅线,满足正面银浆对银粉性能的要求。
片状银粉主要由球形银粉经过特殊加工获得,具有独特的二维结构。在银浆中,片状银粉的接触面积大于其他形态的银粉,因此所制备的银浆具有更低的电阻和更出色的导电性能。片状银粉呈片状结构,提高银装烧结的致密性,同时具有更大的表面积,使制成的银装能够覆盖更广的区域。然而,片状银粉的流动性较差,不适用于需要极细栅线的正面银浆。
树枝状银粉是由银粉粒子自发聚集成高度有序的枝状结构形成的。然而,由树枝状银粉配制的银浆在烧结后形成的厚膜通常过于疏松且导电性不佳。这是由于树枝状银粉的表面能较大,容易发生团聚现象,导致由树枝状银粉制备的银浆在印刷过程中透过丝网的能力较差。此外,银浆在烧结时收缩严重,导致厚膜的连续性也较差。基于这些原因,树枝状银粉通常不被用于制备太阳能电池银浆。
按照制备方法分类,制造方法又分为物理法制备的银粉和化学法制备的银粉两类。
物理法制备的银粉主要包括气相法、溅射法和热蒸发法等。气相法是通过将金属银在高温下气化,然后冷凝成粉末的方法。溅射法则是将金属靶材置于真空环境中,通过高能粒子轰击靶材,使金属原子从靶材表面溅射出来,沉积在基材上形成银粉。热蒸发法则是将金属银加热至高温,使其蒸发并凝结在基材上形成银粉。
化学法制备的银粉主要包括溶胶凝胶法、共沉淀法和化学还原法等。溶胶凝胶法是通过将金属盐溶解在水中,形成溶胶,然后通过水解和聚合反应生成凝胶,最后经过干燥和热处理得到银粉。共沉淀法则是将金属盐溶液与沉淀剂混合,使金属离子与沉淀剂反应生成沉淀物,经过过滤、洗涤和干燥等步骤得到银粉。化学还原法则是将金属盐溶液与还原剂反应,使金属离子还原为金属原子,然后通过沉积、过滤和干燥等步骤得到银粉。
如此复杂的工艺和生产流程,使得看似普通的光伏银粉成为了稀罕货。
目前,我国光伏银粉的国产化进步虽然明显,但供应量相对较低,依赖进口程度较高。进口银粉与国产银粉相比,能够提供工艺要求的更好的欧姆接触、印刷和烧结性能,国内银浆企业在使用进口银粉生产银浆的开发难度更低。
随着光伏产业的腾飞,近年来,我们银粉进口量逐步走高。
近年来,我国光伏银粉进口量持续走高。2015年时,光伏银粉进口量为1730.2吨,2020年,已经达3336.3吨高点,这与我国光伏产业快速发展不无联系,同时也反映出我国光伏银粉企业无法满足市场需求的现状。
我国是全球最大的银粉进口国,但全球银粉市场格局呈现相对集中的态势,主要被日本DOWA(日本同和)和美国AMES等企业所主导。其中,日本DOWA是全球最大的光伏银浆用银粉供应商,以其银粉粒径更小、分散性更佳、有机物包覆效果更好且质量更加稳定的特点,占据了全球超过50%的市场份额。
以2023年上半年为例,中国光伏银粉进口数量为1063.7吨,来源地主要来自于日本、美国、韩国,三者之和高达99.26%。
其中,近90%的光伏银粉来自日本,且几乎都是DOWA公司生产,行业垄断态势明显。
光伏银粉的下一个生产环节就是光伏银浆了。而光伏银粉是银浆重要组成部分,牵一发动全身。
虽然我国光伏银浆经过一段时间的发展,取得了阶段性的成果,正面银浆、高温银浆国产化程度较高。
但在专供HJT光伏电池片的低温银浆环节,仍存在技术壁垒和产量上的不足,绝大多数份额还需要进口。
写在最后
中国作为白银消耗大国,是客观存在的事实。由于产银国众多,“东边不亮西边亮”,抛开银枯竭因素,目前暂不需担忧。
但光伏银粉的需求缺口,却让人不禁担忧。
作为上游重要原材料的光伏银粉一旦断供,将带来连锁反应。传导到银浆环节,就算光伏银浆100%能够达到国产化,且低温银浆产能覆盖需求,也仍将受制于上游银粉无法完全国产化的制约,面临巧妇难为无米之炊的境地。
届时,影响将进一步蔓延,影响电池片、组件等环节的产量。
虽然,在银包铜等技术的不断推动下,银浆内银含量不断降低,但对于产能不断提升的中国光伏产业而言,银粉需求仍不容小觑。
白银衍生品银粉已然具备战略物资属性,却因技术壁垒,仍依赖大量进口,无法满足国内需求。如果一味地以进口方式,弥补需求缺口,无异于将自己的“生死”交予他人。
中国光伏企业应大力加快降银耗与银替代产品的技术研发迭代,在光伏发电效率与减少耗银量上寻找平衡点,以少银化、去银化为目标,最终摆脱光伏银粉严重依赖国外的现状,避免当年硅料被国外企业卡脖子的悲剧再次上演。
毕竟,国际形势风云多变,地缘政治冲突加剧,求人不如求己,光伏产业,不容有失。
令人欣慰的是,银粉、银浆企业早已经意识到这点,努力向前,迎接挑战。
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