電鍍工藝能否成為下一代太陽能電池金屬化主流技術?
在太陽光伏電池邁向“平價上網”這一終極目標之路上,傳統絲網印刷銀漿能否繼續滿足未來發展需求正在受到質疑。一方面,絲網印刷正面銀漿使用貴金屬,成本高昂;另一方面,使用銀漿進行絲網印刷和燒結工藝限制了更薄的硅片和效率更高的電池設計的應用。
在漿料和電池片行業持續進行技術研發,提升絲網印刷銀漿性能和應用水平的同時,太陽電池金屬化的其他工藝也在取得進展,包括電鍍、噴墨、刻槽埋柵、激光SE、局部背場等技術,其中電鍍工藝近年來發展較快。
電鍍一般是用含銀的電鍍液,選擇鎳/銅/銀三鍍層,或者只用鎳/銅鍍層,通過降低銀含量使得成本具有競爭力。此外,電鍍技術可實現寬度更細的柵線和低接觸電阻,從而創造更高的電池效率。根據ITRPV 2015中的光伏發展路線圖,未來電鍍技術需求將增加,到2025年電鍍技術的市場份額將達到30%。
早在2009年,無錫尚德采用Pluto技術,采用真空蒸鍍柵線后再加以電鍍,提升均勻性及高寬比,實現了19%的單晶硅電池轉換效率,并進行了量產。與傳統的絲網印刷技術相比,采用Pluto技術的電池正面電極更窄,可以減少陽光的遮擋并減少與硅片的接觸面積,進而提高電池的功率輸出近12%。
2014年7月,IMEC(比利時納米電子研究中心)通過在N型PERT電池上運用半導體電鍍設備供應商美科(Meco)的鎳/銅/銀鍍層(三根主柵線)技術,使得電池效率創紀錄達21.5%。此外在2013年,IMEC通過使用Meco的鎳/銅鍍層工藝,使得PERC電池轉換效率達到20.7%。
2015年3月,MacDermid公司推出HELIOS鍍膜解決方案,通過激光刻蝕、鍍膜、熱退火等工藝制作窄銅網導體替代銀漿,其中鍍層為1μm鎳層、10-15μm銅層和0.2μm銀層。該工藝可實現30μm的柵線寬度和4N的拉力,從而可將單個電池的成本降低6美分。此外,低溫操作使得這一工藝可應用于高效電池上,如PERC、硅基異質結和雙面電池等。
2015年9月,RENA公司推出InCellPlate Cu平臺,可在硅基上進行鎳/銅/銀直接電鍍,替代在電池前表面的傳統絲網印刷流程,從而將電池生產的單位成本降低6美分。RENA公司已經成功地實現了該技術的應用,在Cz-PERC電池上實現了20.8%的轉換率。
2015年11月,日本Kaneka公司宣布采用銅接觸金屬化的雙面異質結晶硅太陽能電池效率創紀錄達25.1%,得到了德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)的驗證,并計劃利用該技術設立一條試生產線。
亞化咨詢認為,太陽電池電鍍金屬化技術正在向低成本,高效率以及適用于新型高效電池的方向發展。但電鍍也有工藝復雜,附著力不良,以及廢水處理等難題需要解決,因此目前市場份額還較小。電鍍工藝和絲網印刷銀漿工藝都在持續進步,絲網印刷銀漿工藝能否滿足未來太陽電池行業不斷提升的性能需求,而電鍍工藝又能否成為下一代太陽電池金屬化主流技術,值得太陽能光伏行業保持關注和探討。
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