光伏电池片浆料技术探讨与展望

摘要 •光伏行业为降低成本，正积极探索降低银浆用量，主要途径包括工艺路线优化（如细线化印刷、钢板印刷）和技术路线创新（如间金属替代贵金属）。•高温电池技术中，常用银浆作为种子层，再印刷铜浆，利用铜的良好导电性降低成本。关键在于防止铜氧化，方法包括惰性气体保护和表面合金处理。•直接使用铜浆面临接触问题和铜迁移问题，因此需要银浆作为种子层以保证接触质量和稳定性。•铜浆替代银浆的主要技术难点是铜的氧化问题，解决方案包括烧结过程中的钝化处理和改进电池封装技术。•目前，一些企业已与海外公司合作开发新的铜浆制备方法，如物理喷雾法和化学方法，以降低成本并提高效率。•国内铜粉生产方面，博谦等企业采用喷雾法生产铜粉，但化学法在光伏领域应用仍有差距。光伏行业对材料稳定性和工艺精度的要求更高，带来特殊挑战。•未来同江产品价格将进一步优化，头部企业将占据更大市场份额。在新技术应用和标准制定方面，头部企业具有显著优势。铜浆替换银浆后，成本降低，但可靠性验证需时较长。 Q&A 当前光伏行业中，低成本营销技术路线有哪些主要方向？各自的研发和推进情况如何？ 随着光伏装机量的增长，银的需求持续增加，但供应可能跟不上需求增长，导致银价上涨。为应对这一挑战，行业内正在探索两大方向以降低银的用量。第一，通过工艺路线降低银的用量。例如，通过细线化印刷工艺减少银浆耗量，目前主流是10~11微米网板开口印刷，有些实验甚至使用8~9微米开口印刷。此外，还在探索钢板印刷等新工艺，以进一步降低银浆用量。第二，从技术路线设计上降低银的使用。例如，用间金属替代贵金属。头部企业如聚合迪科、固德等在这方面取得了一些进展，通过与下游电子片厂合作，实现联合研发，加快可行性方案落地。 在高温电池技术中，间金属替代方案有哪些具体实现方式？ 高温电池技术中，常见的是先在硅片上印刷一层薄薄的银浆形成种子层，再在其上印刷一层铜浆。这种方法利用了铜和纯银相差无几的导电率，同时减少了对昂贵白银的依赖。在烧结或固化过程中，为防止铜氧化，可以采用惰性气体保护或表面处理。此外，也有通过覆一层合金来隔绝空气的方法。这两种方式均旨在避免铜在高温下快速氧化，同时确保导电性能。 为什么不能直接用铜而必须先用一层银作为总成？ 直接使用铜会面临两个主要问题：首先是接触问题，铜与硅之间接触不如银与硅之间稳定；其次是迁移问题，铜容易迁移影响后期稳定性。因此，需要先用一层薄薄的银浆形成种子层，再在其上覆盖铜浆，这样既能保证接触质量，又能防止迁移问题，从而实现稳定可靠的导电性能。 在光伏领域中使用铜浆替代银浆的技术难点是什么？ 使用铜浆替代银浆的主要技术难点在于铜的稳定性问题。铜容易氧化，导致其在长期使用中的稳定性较差。虽然在其他领域已有尝试，但光伏行业对材料的要求更高，需要确保几十年的稳定工作。因此，如何防止铜氧化成为关键问题。目前有两种主要解决方案：一是通过钝化处理，使铜与空气隔绝；二是改进电池封装技术，确保工作环境中的空气隔绝。 目前有哪些具体的解决方案来防止铜氧化？ 现有解决方案包括两方面：首先是在烧结过程中进行钝化处理，通过惰性气体环境下烧结或在表面形成复合层（如油墨或玻璃釉覆盖），使得铜与空气隔绝。其次是改进电池封装技术，通过更好的封装材料和工艺，确保电池片在长期工作中不与空气接触。这些方法都旨在提高铜浆的稳定性，延长其使用寿命。 在工艺上控制厚度是否存在难度？ 控制厚度相对简单，只需在现有材料上进行微调即可。然而，真正的挑战在于如何将银替换为铜，并保证其长期稳定性。这需要对烧结工艺和封装技术进行深入研究和改进。 使用惰性气体烧结和空气氛围合金法这两种方式有什么区别？成本上会有差异吗？ 惰性气体烧结是在惰性气体环境中进行，以避免氧化。而空气氛围合金法则是在烧结过程中加入其他金属形成保护层，使得外界空气无法直接接触到铜。这两种方法都会影响生产成本。尽管单纯从材料成本来看，铜比银便宜，但制作成粉末 并应用到实际生产中的工艺复杂度和成本仍然较高。因此，总体而言，这些新方法可能会比传统银浆方式成本更高。 合金法通常会采用哪些金属？ 目前尚未确定具体采用哪些金属作为合金成分，这仍处于探索阶段。然而，通过加入适当的合金元素，可以有效地覆盖并保护铜表面，从而防止其氧化。 市场上是否已有成功案例或合作动向？ 是的，目前一些供应商已经开始与海外公司合作，例如以色列的一些企业，共同研究和开发新的制备方法，包括物理喷雾法和化学方法等。这些合作旨在降低成本，提高生产效率，并验证新材料的可行性。 铜粉在光伏行业的应用现状及其国产替代进程如何？ 目前铜粉在光伏行业的应用仍处于初期阶段，主要面临颗粒度和一致性的问题，因此成本较高。尽管如此，随着技术路线的确定和优化，未来有望实现成本进一步降低。参考银粉从国产替代到广泛应用的过程，铜粉也将经历类似的发展历程。目前，包括以色列、日本以及国内的一些企业都在进行相关研究。一旦方向明确并加以优化，将会带来显著的成本降低。 国内有哪些厂商能够持续供应合格且增长率较高的铜粉？ 在与光伏行业相关的领域中，目前国内比较有代表性的厂商包括博谦（前称广博），他们采用喷雾法生产铜粉，这种方法相对稳定。然而，在化学法方面，目前尚无特别成熟的企业能够满足光伏行业对细线化印刷的苛刻要求。虽然化学法在其他领域已经得到大面积应用，但在光伏领域仍存在一定差距。 光伏行业与其他增长行业相比，有哪些特殊挑战？ 光伏行业与其他增长行业相比，其信息化印刷要求更加苛刻，这使得工艺难度更大。例如，在电池片生产中，即便银浆占比不大，但如果导致后续成本增加，则不划算。此外，还需考虑封装等环节成本增加对可靠性的影响。因此，实现成熟稳定状态仍需时间，目前还无法准确预测具体时间表。 市场上银浆产品成分占比情况如何？铜浆目前的发展阶段怎样？ 目前市场上的银浆产品成分中，正面银含量至少占80%-90%。对于BC电池片背面的同江，现在还未到大规模采购和生产阶段，多数实验室仍在进行试验工作。 因此，同江内部各元素比例尚未达到可以明确统计的阶段。 未来同江产品价格优化趋势如何？ 展望未来，同江产品价格将进一步优化。预计2024年头部企业将更加集中，占据更大的市场份额，甚至超过50%。这不仅是因为其规模和商务优势，还与其研发实力密切相关。由于光伏增量技术难度较高、应用条件苛刻，这些头部企业将在推动技术进步和降低成本方面发挥重要作用。 在新技术应用方面，哪些企业能够率先受益并制定标准？ 头部企业由于掌握更多市场资源，能够与下游进行良好合作，因此在新技术推出和标准制定方面具有优势。例如，方正、低碳经营等公司不仅拥有市场资源，还具备技术储备和实力，能够创造第一波红利。相比之下，中小企业的交通费用较高，例如银江的交通费较高，而同江的装备成本可能达到1,000家左右。在铜浆替换银浆方面，由于成本大幅降低，目前行业内尚未形成一致的价格竞争，但随着技术成熟和产品趋同，这种情况可能会改变。 使用银浆作为种子层，然后再刷铜浆时，产线设备改造费用如何？ 从印刷方面来看，需要进行一定程度的改造，因为光伏印刷要求极高，对准难度大，成本也较高。此外，在烧结工序上也需要进行一些改造。总体而言，目前尚无非常确定的专门设备投入评估，但根据现有分析，这类改造成本不算太高，仅涉及印刷和烧结部分。 目前龙头企业对铜浆验证情况如何？ 目前龙头企业如天河、金科等已开始披露相关信息，但具体数据仍不明确。铜替换银浆的周期较长，因为需要经过可靠性验证。这包括通过实验方法模拟实际使用环境，以确定其可靠性。目前来看，相对于抗高温性能，现在的数据相对较少，但衰减情况比常规材料要大一些。 中小企业在配合龙头企业进行验证过程中有哪些进展？ 中小企业正在配合龙头企业及其实验室进行应用端验证。如果验证结果显示可靠性良好，则有望进入大规模量产阶段。然而，这还取决于基础材料如铜粉的大规模稳定生产能力。目前国内在银粉生产上已有丰富经验，但铜粉仍需进一步优化和稳定。 铜粉量产化是否存在困难？ 是的，即使验证结果良好，在实现铜粉量产化时仍会面临一定困难。这不仅涉及基础材料本身，还包括生产工艺和稳定性的提升。因此，需要进一步努力以确保大规模生产的可行性。 高温电池的封装技术能否解决铜氧化问题？为什么异质结没有采用这种封装技术？ 高温电池的封装技术确实可以在一定程度上解决铜氧化问题。然而，异质结目前仍主要使用银包铜，而不是完全裸露的铜。这是因为银包铜虽然也存在一些微孔，但总体上能够较好地保护铜不与空气直接接触，减少氧化风险。实验数据表明，银包铜粉末在致密性方面仍有改进空间，以进一步降低微孔数量和尺寸，从而更有效地防止氧化。 烧结工艺在总成上的应用有哪些难点？ 烧结工艺在总成上的应用确实存在一些难点。首先，需要严格控制总成的厚度和烧结过程中的参数，否则可能导致烧结后的铜与硅接触不良。此外，还需要确保设备投入能够匹配生产需求，并且避免偏移或错位，这些都可能影响最终产品的质量和性能。因此，如何优化烧结工艺以提高生产效率和产品稳定性是一个重要挑战。 电镀铜相比烧结工艺有哪些优缺点？ 电镀铜技术相对成熟，在前端制造过程中具有较高的稳定性。然而，它也面临环境污染的问题。此外，总工程本身也是一个难点，因为电镀过程中需要确保良好的接触和填充效果。尽管如此，从稳定性角度来看，如果不考虑后续使用中的可靠性问题，电镀铜依然是一种相对可靠的方法。 低银含量银浆的发展方向是什么？其意义何在？ 低银含量银浆的发展主要目的是降低成本。在降低银浆含量时，通过增加非金属树脂类物质来补充。然而，这种方法必须确保银与硅之间的合金形成及其接触性能不会显著下降。当前研究重点是通过改进配方和玻璃份额开发，以减少因降低用银量带来的效率损失，从而实现成本效益最大化。 涂布工艺与丝印、电镀等其他工艺相比有什么不同？其要求是什么？ 涂布工艺包括激光转印、钢板印刷、移印、喷涂等方式，与传统丝印、电镀等方法相比，其对总流程及后续处理要求有所不同。例如，大多数涂布方式完成后仍需进行进一步烧结以确保良好接触，而电镀则可以直接形成稳定层。因此，不同 涂布方式需要根据具体应用选择最适合的方法，并进行相应调整以满足生产需求。 铜浆成本高的原因是什么？未来是否有下降空间？ 铜浆成本高主要来自于附加值工艺，而非材料本身。当前，制备高质量铜粉所需实验室条件复杂且产率低，因此投入时间和资源较多导致成本增加。然而，随着技术成熟度提升及生产规模扩大，其成本有望逐步下降。如果未来能实现大规模稳定生产，那么整体成本将显著降低。