光伏用銀漿以白銀為主材，主要用于太陽(yáng)能電池柵線(xiàn)的制作，其成本占整個(gè)太陽(yáng)能電池非硅成本的30%以上，且占比越來(lái)越高。同時(shí)根據世界白銀協(xié)會(huì )的預測，2050年光伏用銀漿將消耗世界總銀量的90%，整個(gè)行業(yè)很有可能將面臨無(wú)銀可用的局面。去銀化已經(jīng)成為光伏領(lǐng)域研發(fā)突破的重點(diǎn)。
在這一背景下，純銅漿料技術(shù)作為光伏行業(yè)的一項前沿技術(shù)，正以其獨特的優(yōu)勢和潛力，成為行業(yè)主要的研究方向。目前在東方日升的異質(zhì)結伏曦電池片產(chǎn)線(xiàn)上，銅漿的測試導入和量產(chǎn)工作正在有條不紊地展開(kāi)。從目前的產(chǎn)線(xiàn)結果來(lái)看，銅漿在異質(zhì)結產(chǎn)品上的應用，已經(jīng)取得了非常好的結果，在保證電池效率的情況下，能夠使得電池單瓦純銀耗量由現在的6mg/W達到0.5mg/W!
異質(zhì)結技術(shù)的電池結構和低溫工藝極致適合銅漿應用
對漿料自身而言，銅漿的應用核心在于解決銅在電池高溫燒結情況下的穩定性。首先銅本身就較為活潑，在高溫燒結過(guò)程中容易被氧化，所以在銅漿使用過(guò)程中，對銅的防氧化處理尤為關(guān)鍵;其次就是銅離子的擴散，傳統銀漿燒結后形成合金，而銅漿如果也要進(jìn)行同樣的高溫燒結工藝，在燒結過(guò)程中由于高溫，銅元素則容易在電池片上擴散和滲透，形成深能級中心，從而破壞鈍化效果，影響到電池性能。
對于PERC、TOPCon和BC技術(shù)的電池結構來(lái)說(shuō)，電池外層膜層均為絕緣材料，為了能夠讓電池柵線(xiàn)和電池的硅材料形成良好的歐姆接觸，就必須要采用高溫燒結(700-800℃左右)的方式，將柵線(xiàn)“燒穿”電池表面的絕緣材料，使柵線(xiàn)直接和硅材料進(jìn)行接觸，形成合金和有效連接。在這種工藝條件下，如果是銀柵線(xiàn)，則直接采用這種“燒穿”工藝即可;但是在使用銅漿的情況下，為了避免高溫過(guò)程中銅被氧化以及銅在電池片上的擴散滲透，就需要分兩步走，先制作“種子層”來(lái)燒穿絕緣材料以便和硅材料形成良好接觸，然后再采用銅漿，這無(wú)形中也帶來(lái)了工藝復雜度和成本的增加。
但是對于異質(zhì)結技術(shù)來(lái)說(shuō)，在使用銅漿上，遠不需要這么麻煩。由于異質(zhì)結電池結構的最外層就是導電的TCO膜，不需要高溫燒結，電池的柵線(xiàn)就可以直接和其連接形成良好的歐姆接觸，所以在使用銅漿來(lái)制作異質(zhì)結電池柵線(xiàn)的時(shí)候，就不需要考慮額外制作種子層，不會(huì )帶來(lái)工藝復雜度和成本的增加。
東方日升研究團隊通過(guò)大量的測試發(fā)現，硅片表面僅10nm厚度的TCO就可以在溫度小于650℃ 時(shí)有效阻擋銅離子的滲透，而HJT電池正背面TCO層厚度均達到了80nm。由于TCO層的阻擋，銅不易擴散和滲透進(jìn)電池內部，并且HJT全程是處在不超過(guò)200℃的低溫制程中，所以說(shuō)異質(zhì)結技術(shù)是非常適合和匹配銅漿材料和工藝。HJT電池搭配銅漿不但工藝更簡(jiǎn)單，同時(shí)還具備更高的可靠性。
工欲善其事必先利其器，對于異質(zhì)結產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，只需進(jìn)行幾個(gè)核心步驟的設備改良即可與傳統的金屬化工藝兼容，為光伏電池提供了一個(gè)平滑的技術(shù)轉型路徑。無(wú)需大規模改造現有生產(chǎn)線(xiàn)，即可實(shí)現純銅漿料的應用，這大大降低了技術(shù)升級的成本和風(fēng)險。
純銅漿料技術(shù)作為光伏行業(yè)的一項重要創(chuàng )新，尤其是對異質(zhì)結產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不僅在降低成本方面具有更加顯著(zhù)的優(yōu)勢，還在提升電池效率和簡(jiǎn)化制造工藝方面展現了巨大潛力。隨著(zhù)東方日升等企業(yè)在該領(lǐng)域的持續研究和應用推廣，純銅漿料技術(shù)有望成為未來(lái)光伏電池制造的主流選擇，也必定會(huì )使異質(zhì)結技術(shù)更加具備競爭力。
