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光伏用銀漿以白銀為主材，主要用于太陽能電池柵線的制作，其成本占整個太陽能電池非硅成本的30%以上，且占比越來越高。同時根據(jù)世界白銀協(xié)會的預(yù)測，2050年光伏用銀漿將消耗世界總銀量的90%，整個行業(yè)很有可能將面臨無銀可用的局面。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(xiàng)前沿技術(shù)，正以其獨(dú)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(jié)伏曦電池片產(chǎn)線上，銅漿的測試導(dǎo)入和量產(chǎn)工作正在有條不紊地展開。從目前的產(chǎn)線結(jié)果來看，銅漿在異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品上的應(yīng)用，已經(jīng)取得了非常好的結(jié)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(xiàn)在的6mg/W達(dá)到0.5mg/W！如圖1所示。  圖1 純銅漿料 印刷柵線電鏡圖 異質(zhì)結(jié)技術(shù)的電池結(jié)構(gòu)和低溫工藝極致適合銅漿應(yīng)用 對漿料自身而言，銅漿的應(yīng)用核心在于解決銅在電池高溫?zé)Y(jié)情況下的穩(wěn)定性。首先銅本身就較為活潑，在高溫?zé)Y(jié)過程中容易被氧化，所以在銅漿使用過程中，對銅的防氧化處理尤為關(guān)鍵；其次就是銅離子的擴(kuò)散，傳統(tǒng)銀漿燒結(jié)后形成合金，而銅漿如果也要進(jìn)行同樣的高溫?zé)Y(jié)工藝，在燒結(jié)過程中由于高溫，銅元素則容易在電池片上擴(kuò)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(jié)構(gòu)來說，電池外層膜層均為絕緣材料，為了能夠讓電池柵線和電池的硅材料形成良好的歐姆接觸，就必須要采用高溫?zé)Y(jié)（700-800℃左右）的方式，將柵線“燒穿”電池表面的絕緣材料，使柵線直接和硅材料進(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，則直接采用這種“燒穿”工藝即可；但是在使用銅漿的情況下，為了避免高溫過程中銅被氧化以及銅在電池片上的擴(kuò)散滲透，就需要分兩步走，先制作“種子層”來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，這無形中也帶來了工藝復(fù)雜度和成本的增加。 但是對于異質(zhì)結(jié)技術(shù)來說，在使用銅漿上，遠(yuǎn)不需要這么麻煩。由于異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)的最外層就是導(dǎo)電的TCO膜，不需要高溫?zé)Y(jié)，電池的柵線就可以直接和其連接形成良好的歐姆接觸，所以在使用銅漿來制作異質(zhì)結(jié)電池柵線的時候，就不需要考慮額外制作種子層，不會帶來工藝復(fù)雜度和成本的增加。 東方日升研究團(tuán)隊通過大量的測試發(fā)現(xiàn)，硅片表面僅10nm厚度的TCO就可以在溫度小于650℃ 時有效阻擋銅離子的滲透，而HJT電池正背面TCO層厚度均達(dá)到了80nm。由于TCO層的阻擋，銅不易擴(kuò)散和滲透進(jìn)電池內(nèi)部，并且HJT全程是處在不超過200℃的低溫制程中，所以說異質(zhì)結(jié)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單，同時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(jié)產(chǎn)線來說，只需進(jìn)行幾個核心步驟的設(shè)備改良即可與傳統(tǒng)的金屬化工藝兼容，為光伏電池提供了一個平滑的技術(shù)轉(zhuǎn)型路徑。無需大規(guī)模改造現(xiàn)有生產(chǎn)線，即可實(shí)現(xiàn)純銅漿料的應(yīng)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(xiàng)重要創(chuàng)新，尤其是對異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品來說，不僅在降低成本方面具有更加顯著的優(yōu)勢，還在提升電池效率和簡化制造工藝方面展現(xiàn)了巨大潛力。隨著東方日升等企業(yè)在該領(lǐng)域的持續(xù)研究和應(yīng)用推廣，純銅漿料技術(shù)有望成為未來光伏電池制造的主流選擇，也必定會推動異質(zhì)結(jié)技術(shù)更加具備競爭力。 結(jié)語 在中國悠久的歷史長河中，從夏商周直至秦漢，銅的輝煌成就了一段段傳奇，鑄就了一件件國寶級青銅器，它們不僅是技術(shù)的結(jié)晶，更是藝術(shù)與文化的傳承。當(dāng)今，中國的光伏產(chǎn)業(yè)站在世界之巔熠熠生輝，而純銅漿料技術(shù)就像一顆璀璨的寶石即將為這光輝增添一抹新的色彩。就如同古代青銅器在藝術(shù)與技術(shù)上的成就一樣，純銅漿料技術(shù)將再次閃耀奪目，異質(zhì)結(jié)技術(shù)也將會在這一技術(shù)的加持下，推動光伏行業(yè)邁向更加高效、可持續(xù)的發(fā)展道路。 |
