从降银到无银:光伏电池金属化三大技术路线现状分析

发布时间 | 2026-08-24 16:08 分类 | 粉体应用技术 点击量 | 2
导读:光伏“以铜降银”三大路线

光伏银浆是电池片金属化环节的核心材料,直接决定电池的光电转换效率与制造成本,然而银作为稀缺伴生矿产,供给刚性强、价格波动剧烈,制约着光伏产业降本。而随着TOPCon、HJT、BC等新型电池技术快速扩产,精细化印刷、细栅加密、0BB等工艺的节银潜力也已逼近物理上限,单纯依靠工艺优化难以实现大规模降本,以铜代银、降银至无银成为行业必然的技术演进方向。


当前光伏产业已形成三条“以铜降银”的技术路线,分别为银包铜浆料印刷、电镀铜金属化、纯铜浆丝网印刷。

一、银包铜浆料印刷

银包铜技术是目前成熟度最高、产业化最快的降银方案,是在铜粉表面包裹一层银层,形成“铜核银壳”的核壳结构。这种结构既利用了铜的低成本优势,又借助外层银的优异导电性和抗氧化性保证了电极性能,银的包覆率仅需30%,甚至更低就能达到与纯银粉接近的性能,直接替代传统银浆,可大幅压缩光伏电池的金属化成本,同时其也是通过丝网印刷等现有工艺制备电池栅线,与现有产线兼容性极高。


目前,银包铜浆料已在低温HJT电池中应用得十分成熟,良率稳定。而在TOPCon电池中则由于工艺需要在高温环境(通常超过700℃)下烧结,Ag浆料才能烧穿SiNₓ,形成欧姆接触,但银层可能因热激活发生局部熔融团聚,导致银壳破损,内部的铜芯暴露后被氧化,并扩散进硅,最终影响电池性能。不过,如今已有企业通过技术创新得到解决。比如,帝科股份采用了“银种子层+高铜层”的技术方案,先在700℃以上的高温下烧结纯银种子层,确保可靠的欧姆接触并延缓铜扩散,再在200℃左右的低温中烧结上层的银包铜层,覆盖导电层,降低银的消耗量。

纯银方案和“银种子层+高铜层”方案对比

纯银方案和“银种子层+高铜层”方案对比

整体来看,尽管银包铜路线是现阶段性价比最高的降银方案,但作为过渡技术,银包铜无法实现彻底无银,仍存在一定贵金属依赖,长期降本空间有限。同时,工艺管控门槛较高,低银含量浆料(银占比<20%)的银壳完整性难以保障,烧结过程中易出现壳层开裂、铜芯暴露氧化的问题,直接影响栅线导电性与长期可靠性。

二、电镀铜金属化

电镀铜技术摒弃传统浆料印刷模式,依托电化学沉积原理直接成型纯铜栅线,具体来说,是是先通过激光掩膜或光刻工艺完成图形化,并在电池表面制备超薄导电种子层,再将带有种子层的电池浸入含铜离子(如Cu²⁺)的电解液中,作为阴极。通入电流后,溶液中的铜离子在阴极(电池)表面获得电子,被还原为金属铜原子,并优先在种子层上持续沉积、增厚,形成设计好的铜栅线,最后在铜栅线表面制备一层钝化保护层,以解决铜栅线易氧化、易腐蚀、易扩散的核心难题。

电镀铜原理

电镀铜原理

这种路线彻底摆脱了银浆依赖,可实现理论零银耗,从根源上解决银成本波动、资源稀缺的行业痛点,是光伏金属化技术的长期演进方向。同时,相比传统丝网印刷银浆,电镀铜栅线致密度更高、导电性更优、栅线宽度更细,可实现降本与增效的双重增益。

不过,电镀铜技术需要新增图形化、电镀、清洗、废液处理等整套设备,工艺路线较为复杂,产线的改造门槛高,投资成本远高于传统丝网产线,目前全球仅少数头部企业突破量产壁垒,形成高度集中的垄断格局。其中,爱旭股份作为全球首家攻克电镀铜量产级核心技术的企业,独创ABC背接触电池专属的铜电镀金属化方案,彻底解决了铜栅线扩散到硅片、长期湿热环境下氧化等行业致命瓶颈。

三、纯铜浆丝网印刷

纯铜浆完全摒弃银粉,以纯铜粉体为唯一导电相,搭配有机载体、抗氧化添加剂、烧结助剂制备浆料,沿用传统丝网印刷+烧结工艺制备电极。该路线的核心挑战源于铜材料的固有缺陷:一是铜在高温环境下极易氧化,形成绝缘性氧化铜层,直接破坏栅线导电性,需要进行抗氧化改性;二是铜原子易向硅基底扩散,造成电池漏电、衰减加剧,影响组件寿命;三是纯铜浆烧结后栅线孔隙率较高,易渗入水汽引发长期腐蚀失效。当前,纯铜浆路线的行业成熟度显著低于银包铜、电镀铜两条路线。但一旦技术突破,改变生产工艺无需大规模改造现有丝网印刷产线,仅需优化烧结、气氛系统即可实现量产,兼顾极致降本与产线复用性。

作为全球唯一实现纯铜浆技术量产突破的光伏龙头,隆基绿能自研的ACM(纳米合金矩阵式接触)纯铜浆金属化技术,通过“种子层+铜合金保护层+矩阵式接触”的多层工艺设计,攻克了铜栅线氧化、硅片扩散等行业致命瓶颈。通过配套优化丝网印刷参数、快速烧结曲线,实现了纯铜浆栅线的高精度、高可靠性印刷,技术方案成熟度行业领先。

小结

银价持续高企让“以铜降银”从可选项变为必答题。银包铜浆料印刷凭借产线兼容、落地成本低的优势,成为当前产业过渡阶段的主流选择;电镀铜金属化凭借零银消耗、高导电、高转化效率的核心优势,契合光伏产业长期提质降本需求,是行业重要演进方向,未来或将随着设备成本下行、工艺成熟度提升逐步打开规模化量产空间;而纯铜浆丝网印刷虽目前仍存在较多难题待解决,但其产线改造成本低,目前头部企业的技术突破正持续扫清产业化障碍,有望成为普惠性无银技术方案。

 

参考文献:

1、北斗星光伏研学社.《【技术】TOPCon银包铜技术应用》

2、Jerry6078.《光伏无银化哪家强?》

3、江苏祥环科技.《浅谈光伏电池铜电镀金属化技术》

 

粉体圈Corange整理

作者:Corange

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