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銅領未來:東方日升實現0.5mg/w純銀耗量,革新異質結金屬化成本

2024-12-03 14:56  瀏覽:  

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。同時根據世界白銀協會的預測,2050年光伏用銀漿將消耗世界總銀量的90%,整個行業很有可能將面臨無銀可用的局面。去銀化已經成為光伏領域研發突破的重點。

在這一背景下,純銅漿料技術作為光伏行業的一項前沿技術,正以其獨特的優勢和潛力,成為行業主要的研究方向。目前在東方日升的異質結伏曦電池片產線上,銅漿的測試導入和量產工作正在有條不紊地展開。從目前的產線結果來看,銅漿在異質結產品上的應用,已經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!

異質結技術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,而銅漿如果也要進行同樣的高溫燒結工藝,在燒結過程中由于高溫,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技術的電池結構來說,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,就必須要采用高溫燒結(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雜度和成本的增加。

但是對于異質結技術來說,在使用銅漿上,遠不需要這么麻煩。由于異質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結電池柵線的時候,就不需要考慮額外制作種子層,不會帶來工藝復雜度和成本的增加。

東方日升研究團隊通過大量的測試發現,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層厚度均達到了80nm。由于TCO層的阻擋,銅不易擴散和滲透進電池內部,并且HJT全程是處在不超過200℃的低溫制程中,所以說異質結技術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,對于異質結產線來說,只需進行幾個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平滑的技術轉型路徑。無需大規模改造現有生產線,即可實現純銅漿料的應用,這大大降低了技術升級的成本和風險。

純銅漿料技術作為光伏行業的一項重要創新,尤其是對異質結產品來說,不僅在降低成本方面具有更加顯著的優勢,還在提升電池效率和簡化制造工藝方面展現了巨大潛力。隨著東方日升等企業在該領域的持續研究和應用推廣,純銅漿料技術有望成為未來光伏電池制造的主流選擇,也必定會使異質結技術更加具備競爭力。

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