光伏電鍍銅技術(shù)路線優(yōu)勢之增效:(1)銅電鍍電極導電性能優(yōu)于銀柵線,且與TCO層的接觸特性更好,促進提高電池轉(zhuǎn)換效率。A.金屬電阻率影響著電極功率損耗與導電性能,純銅具有更低電阻率。異質(zhì)結(jié)低溫銀漿主要由銀粉、有機樹脂等材料構(gòu)成,漿料固化后部分有機物不導電,使低溫銀漿的電阻率較高、電極功率損耗較大;同時,由于低溫銀漿燒結(jié)溫度不超過250℃,漿料中Ag顆粒間粘結(jié)不緊密,具有較多的空隙,導致其線電阻的提高及串聯(lián)電阻的增加。而銅電鍍柵線使用純銅,其電阻率接近純銀但明顯低于低溫銀漿,且其電極結(jié)構(gòu)致密均勻,沒有明顯空隙,可實現(xiàn)更低的線電阻率,降低電池電極歐姆損耗、提高電性能。B.金屬與TCO層的接觸特性影響著異質(zhì)結(jié)太陽電池載流子收集、附著特性及電性能,銅電鍍電極更具優(yōu)勢。銀漿料與TCO透明導電薄膜之間的接觸存在孔洞較多,造成其金屬-半導體接觸電阻的增加和電極附著性降低,影響了載流子的傳輸。而銅電鍍電極易與透明導電薄膜緊密附著,無明顯孔洞,使接觸電阻較小,可以提高載流子收集幾率。電鍍銅助力光伏電池金屬化環(huán)節(jié)降本增效。山東HJT電鍍銅
銀漿成本高有四大降本路徑,兩大方向。一是減少高價低溫銀漿用量,例如多主柵(MBB)、激光轉(zhuǎn)?。欢菧p少銀粉的用量,使用賤金屬替代部分銀粉,例如銀包銅、電鍍銅。銅電鍍是一種非接觸式的電極金屬化技術(shù),在基體金屬表面通過電解方法沉積金屬銅制作銅柵線,收集光伏效應產(chǎn)生的載流子。為解決電鍍銅與透明導電薄膜(TCO)之間的接觸與附著性問題,需先使用PVD設(shè)備鍍一層極薄的銅種子層(100nm),銜接前序的TCO和后序的電鍍銅,種子層制備后還需對其進行快速燒結(jié)處理,以進一步強化附著力。同時,銅種子層作為后續(xù)電鍍銅的勢壘層,可防止銅向硅內(nèi)部擴散。山東HJT電鍍銅電鍍銅可以增強金屬的導電性和導熱性,使其在電子和建筑領(lǐng)域中具有更好的性能。
電鍍工藝主要包括垂直電鍍、水平電鍍、插片式電鍍等,其中垂直電鍍主要有垂直升降式電鍍和垂直連續(xù)式電鍍,當前多種技術(shù)路線并行,如何提升電鍍產(chǎn)能和質(zhì)量性能、降低碎片率將是電池片電鍍機提升和改善的方向,伴隨電鍍工藝精簡優(yōu)化,電鍍銅技術(shù)有望于2024年逐步明確技術(shù)選型。垂直電鍍:掛鍍,夾具夾住待鍍電池垂直插入電鍍槽進行電鍍。垂直連續(xù)式電鍍較垂直升降式電鍍的產(chǎn)能有所提高,垂直連續(xù)電鍍設(shè)備目前正在制造第三代設(shè)備,將擁有產(chǎn)能規(guī)模大(8000片/小時以上)、破片率低(小于0.1%)、均勻性好、高效節(jié)能、清潔環(huán)保等優(yōu)勢。水平電鍍:在電鍍槽內(nèi)通過滾輪水平傳輸待鍍電池,滾輪導電使種子層形成電鍍系統(tǒng)陰極,在通電及水平傳輸中實現(xiàn)電鍍。
適用電鍍銅工藝的光伏電池片產(chǎn)能:當前PERC生產(chǎn)成本相對較低,且由于具備更高效率的N型電池,如TOPCon、HJT、IBC出現(xiàn),我們認為未來PERC電池會被逐步替代,PERC電池不具有采用電鍍銅工藝的必要性。N型電池作為新技術(shù)路線,降本是其規(guī)?;l(fā)展邏輯,電鍍銅工藝作為降本增效的技術(shù),為其降本可選技術(shù)路線之一。根據(jù)CPIA對各類電池技術(shù)市場占比變化趨勢的預測,我們計算得出2022年到2030年,適用電鍍銅工藝的全球N型電池(TOPCon、HJT、IBC)產(chǎn)能自13.87GW增長至504.28GW。光伏異質(zhì)結(jié)電池電鍍銅行業(yè)情況電鍍銅的優(yōu)勢主要是性能提升和成本節(jié)約。
電鍍銅是一種非接觸式的銅電極制備工藝,有望助力光伏電池實現(xiàn)完全無銀化。銅電鍍技術(shù)在印刷電路板PCB等行業(yè)應用成熟,亦可用于晶硅電池金屬化環(huán)節(jié),其原理是在基體金屬表面通過電解方法沉積金屬銅制作銅柵線,進而作為電極收集光伏效應產(chǎn)生的載流子。銅電鍍工藝發(fā)展優(yōu)勢明顯,較銀漿絲網(wǎng)印刷具備更低的銀漿成本、更優(yōu)的導電性能、更好的塑性和高寬比,有望替代高銀耗的絲網(wǎng)印刷技術(shù),進一步提高電池效率和降低銀漿成本,助力HJT和XBC電池降本增效和規(guī)?;l(fā)展。HJT 電池外層的 TCO 是天然的阻擋層材料,因此 HJT 電池電鍍銅工藝也可以選擇不制備種子層。浙江釜川電鍍銅設(shè)備
光伏電鍍銅設(shè)計的導電方式主要有彈片式導電舟方式。山東HJT電鍍銅
銅電鍍工藝流程:種子層沉積—圖形化—電鍍—后處理,光伏電鍍銅工藝流程主要包括種子層沉積、圖形化、電鍍及后處理四大環(huán)節(jié),目前各環(huán)節(jié)技術(shù)路線不一,多種組合工藝方案并行,需要綜合性能、成本來選擇合適的工藝路線。(1)種子層沉積:異質(zhì)結(jié)電池表面沉積有透明導電薄膜(TCO)作為導電層、減反射層,由于銅在TCO層上的附著性較差,兩者間為物理接觸,附著力主要為范德華力,電極容易脫落,一般需要在電鍍前在TCO層上先行使用PVD設(shè)備沉積種子層(100nm),改善電極接觸與附著性問題。(2)圖形化:由于在TCO上鍍銅是非選擇性的,需要形成圖形化的掩膜以顯現(xiàn)待鍍銅區(qū)域的線路圖形,劃分導電與非導電部分。圖形化過程中,將感光膠層覆蓋于HJT電池表面,通過選擇性光照,使得不需要鍍銅的位置感光材料發(fā)生改性反應,而需要鍍銅的位置感光材料不變;在顯影步驟時,待鍍銅區(qū)域內(nèi)未發(fā)生改性反應的感光材料會被去除,形成圖形化的掩膜,后續(xù)電鍍時銅將沉積于該線路圖形區(qū)域內(nèi)露出的種子層上并發(fā)生導電,而其他位置不會發(fā)生銅沉積,實現(xiàn)選擇性電鍍。山東HJT電鍍銅