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(gè)太陽能電池非硅成本的30%以上，且占比越來越高。同時(shí)根據(jù)世界白銀協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，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(shì)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(cè)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!
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(duì)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(duì)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(jí)中心，從而破壞鈍化效果，影響到電池性能。
對(duì)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(duì)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(shí)候，就不需要考慮額外制作種子層，不會(huì)帶來工藝復(fù)雜度和成本的增加。
東方日升研究團(tuán)隊(duì)通過大量的測(cè)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(shí)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(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(duì)于異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線來說，只需進(jìn)行幾個(gè)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(gè)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(jí)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。
純銅漿料技術(shù)作為光伏行業(yè)的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新，尤其是對(duì)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(shì)，還在提升電池效率和簡(jiǎn)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(huì)使異質(zhì)結(jié)技術(shù)更加具備競(jìng)爭(zhēng)力。
