HJT太陽能電池是已知工業(yè)化電池中相對效率最高的太陽能電池結(jié)構(gòu)。目前傳統(tǒng)晶硅電池轉(zhuǎn)化效率為20.2%，高效晶硅電池效率也僅能達到22%，而HJT電池效率最高可達27%。但目前HJT電池實際量產(chǎn)效率與高效晶硅電池基本持平，主要技術(shù)難點是低溫銀漿的導(dǎo)電性能較低，且漿料產(chǎn)品占電池制造的非硅產(chǎn)品部分超過50%。因此，HJT銀漿的突破對電池的產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。因HJT銀漿的高導(dǎo)電性、高焊接拉力、快速印刷等技術(shù)要求難以同時滿足，目前，HJT電池銀漿產(chǎn)業(yè)化技術(shù)被國外企業(yè)獨家壟斷，價格昂貴，嚴(yán)重制約我國HJT電池技術(shù)發(fā)展。

本文將從原材料選擇、配方設(shè)計、生產(chǎn)工藝控制、檢測及應(yīng)用等五個方面介紹HJT低溫漿料的技術(shù)開發(fā)難點，同時分析HJT漿料的技術(shù)發(fā)展趨勢：

一、HJT低溫銀漿發(fā)展現(xiàn)。

1、HJT電池對銀漿的特殊要求

HJT電池是在晶硅基片使用薄膜技術(shù)制作PN節(jié)、減反射層和導(dǎo)電層的新型電池工藝技術(shù)，其整個電池制作前道過程的工藝溫度均不超過400℃。如使用與晶硅電池一致的高溫銀漿制作電池的正/負(fù)電極，該銀漿成型所需要700℃以上高溫將對HJT電池的薄膜結(jié)構(gòu)造成非常大的損傷。因此需要一款針對HJT電池工藝開發(fā)的低溫銀漿，其要求是：

①電極成型溫度低于200℃

②電極體電阻率低于10-5Ωcm

③該電極無需與硅形成歐姆接觸，但與TCO導(dǎo)電層的接觸需足夠低

④可以經(jīng)受電池串焊時200-350℃的釬焊溫度沖擊，焊接拉力應(yīng)大于1N/mm

⑤在長期光照條件下，保持電極體電阻的穩(wěn)定，并保證與組件封裝材料間的化學(xué)穩(wěn)定性。

基于以上技術(shù)要求，目前HJT行業(yè)均采用樹脂固化型的低溫銀漿制作電池的正/負(fù)電極，該種類銀漿的成型固化溫度低于200℃，固化時間相對較短以滿足電池的產(chǎn)能需求，而在電阻率、焊接附著力和化學(xué)穩(wěn)定性方面需要針對HJT電池的需求進行針對性開發(fā)。

2、HJT低溫銀漿企業(yè)及產(chǎn)品特點

因技術(shù)路線與高溫銀漿有非常大的差異，目前HJT低溫銀漿的供應(yīng)商情況也是完全不一樣的。

①進口供應(yīng)商情況：

目前HJT銀漿市場占有率最大的供應(yīng)商是來自日本的KE。與傳統(tǒng)的日本銀漿巨頭日本住友、日本昭榮不一樣的是，日本KE的規(guī)模并不大，員工人數(shù)在50人以下。但其股東背景卻來頭不小，分別是有機樹脂巨頭日本第一工業(yè)制藥和全球銀粉最大的制造商之一日本同和。日本KE專注開發(fā)低溫銀漿，特別是HJT電池使用的高導(dǎo)電性低溫銀漿。目前其Finger細(xì)柵產(chǎn)品的體電阻率已低于6*10-6Ωcm，并將在1年內(nèi)通過引入低溫?zé)Y(jié)銀粉技術(shù)，將電極體電阻率降至4-5*10-6Ωcm;細(xì)柵產(chǎn)品可印刷35-40um線寬的Finger設(shè)計網(wǎng)版，該產(chǎn)品焊接拉力大于1N/mm。Busbar主柵產(chǎn)品的成本更低、焊接拉力更大，并將在未來3-5年內(nèi)逐步開發(fā)銀包銅漿、銅漿，進一步降低產(chǎn)品成本。

美國低溫銀漿巨頭漢高公司也是HJT銀漿的供應(yīng)商之一。依托其豐富的低溫銀漿產(chǎn)品線和雄厚的低溫漿料技術(shù)積累，漢高是最早參與開發(fā)HJT專用低溫銀漿的供應(yīng)商之一，其產(chǎn)品曾一度成為行業(yè)主流產(chǎn)品。但該公司產(chǎn)品一致存在電阻率、焊接拉力和細(xì)線印刷性較難平衡的問題，且產(chǎn)品開發(fā)速度略遜于KE公司。隨著最近幾年漢高將資源轉(zhuǎn)移至疊瓦組件使用的ECA導(dǎo)電膠市場，其HJT低溫銀漿已逐漸淡出市場。

另日本Nanotech、杜邦、賀力氏均有開發(fā)過HJT低溫銀漿產(chǎn)品，但目前面試的量產(chǎn)品市占比較小，相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)特點不明朗。

②國產(chǎn)供應(yīng)商情況：

雖然在光伏正面銀漿市場上，截止2018年國產(chǎn)供應(yīng)商已經(jīng)達到了超過35%的市占比，但在HJT低溫漿料的技術(shù)開發(fā)、市場開拓方面，國內(nèi)廠商尚處于起步階段，目前已宣稱涉足該領(lǐng)域的國內(nèi)廠商有常州聚和、深圳首騁、蘇州晶銀等4-5家，但就HJT電池企業(yè)的技術(shù)反饋來看，已達到量產(chǎn)品技術(shù)要求的廠家并不多，其中以常州聚和的產(chǎn)品技術(shù)相對較好，在印刷性、體電阻率和焊接拉力方面均能達到進口產(chǎn)品同一水平。常州聚和雖然是國產(chǎn)銀漿廠商中成立相對較晚的一家，但依托全球領(lǐng)先的供應(yīng)商資源和擁有超過30年銀漿開發(fā)經(jīng)驗的研發(fā)團隊，已形成包括P型單多晶正銀、PERC背面銀漿、N型雙面銀漿和HJT低溫銀漿等多個技術(shù)品類在內(nèi)的豐富產(chǎn)品集，其HJT低溫銀漿產(chǎn)品已經(jīng)多家國內(nèi)HJT電池客戶評估認(rèn)可，并已進入批產(chǎn)供貨。常州聚和也在不斷研發(fā)窄線寬、高速印刷、低溫快速固化、低體電阻率及低成本的HJT低溫銀漿新品。

二、HJT低溫銀漿技術(shù)開發(fā)難點

1、原材料選擇

①專用銀粉開發(fā)：行業(yè)熟知光伏高溫銀漿自2010年以來，均采用的是1-3um的球形銀粉，該種銀粉在燒結(jié)過程中部分熔融形成致密度高、體電阻低的銀電極。但HJT電池工藝中的電極成型溫度達不到可使該尺寸球形銀粉部分熔融燒結(jié)的要求，因此在銀粉選擇上需考慮其他機理降低電極的體電阻：1、通過不同尺寸、不同形貌銀粉的復(fù)配，使銀粉在銀漿中達到最優(yōu)的密堆積狀態(tài)，減少電極固化后的內(nèi)部孔洞密度;2、通過提升銀含量，提升電極固化過程的體積收縮率，增加電極固化后銀顆粒之間的接觸點及接觸有效性。與此同時，HJT低溫銀漿的銀粉選擇，還要考慮與TCO膜的接觸電阻和電極互聯(lián)后的焊接拉拔力。

②有機體系開發(fā)：HJT銀漿需同時滿足印刷的墨性要求和固化工藝要求，相比于高溫?zé)Y(jié)銀漿的有機體系，可謂用量更少、作用更大。首先，因為要兼顧印刷和固化的要求，HJT銀漿所用樹脂體系是固化單體或預(yù)聚物，分子量相對較低，且多為合成樹脂體系，有豐富的官能團，而高溫?zé)Y(jié)銀漿所用樹脂多為天然高分子改性樹脂或合成的直鏈樹脂。另外固化劑或固化促進劑作為影響低溫銀漿固化性能的關(guān)鍵助劑，是低溫銀漿有機配方中最重要的有機助劑之一，而在高溫?zé)Y(jié)銀漿中是不用使用這一組分的。在溶劑、分散劑、流變助劑和流平劑等有機助劑選擇方面，為了匹配低溫銀漿選用的銀粉、主樹脂和固化劑，在種類和功能的著重性上也是和高溫?zé)Y(jié)銀漿不同的。

2、配方設(shè)計

因應(yīng)用工藝條件的差異，高溫?zé)Y(jié)銀漿和HJT低溫銀漿在配方設(shè)計的技術(shù)難點上是完全不同的。

高溫?zé)Y(jié)銀漿配方設(shè)計的難點是：1、平衡降低接觸電阻和減少電極燒結(jié)對PN節(jié)區(qū)腐蝕之間的技術(shù)矛盾;2、在減少電極遮光面積的同時降低電極線電阻。

低溫銀漿配方設(shè)計的難點是：1、平衡降低電極線電阻和提升電極焊接附著力之間的技術(shù)矛盾;2、在降低電極線電阻的同時保證電極的長期可靠性、降低電極制造成本。

3、生產(chǎn)工藝控制

低溫銀漿的制備工藝共分為配料、混料、攪拌、三輥混合、過濾包裝5大步驟,其中配料及三輥混合工序為關(guān)鍵工序。

銀漿是配方型產(chǎn)品，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，如配方出現(xiàn)問題，是無法通過制備工藝彌補的，所以在整個工藝流程中，配料工序是關(guān)鍵工序之一。區(qū)別于傳統(tǒng)的涂料油墨行業(yè)的純手工配料方式，高附加值的HJT銀漿可采用數(shù)字化配料系統(tǒng)硬件結(jié)合先進的物流管理軟件系統(tǒng)，避免人為操作在該工序引入的不可控因素，提升產(chǎn)品品質(zhì)控制能力。

三輥工序是銀漿生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品粘度、細(xì)度、固體含量、流變性能的關(guān)鍵混合工序。銀漿中的樹脂、溶劑、銀粉、各種助劑在該工序?qū)崿F(xiàn)微米級的充分混合及潤濕分散。HJT銀漿是低溫固化型有機體系，對溫濕度、有機及金屬雜質(zhì)的影響更加敏感，所以相比于高溫光伏銀漿在三輥工序，需提升剪切速度、溫度、輥距控制精度，同時通過對輔助工裝、外圍設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，進一步提升工序控制能力，實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量的精細(xì)化控制。

4、產(chǎn)品檢測及應(yīng)用性能

①建立嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量控制體系：HJT低溫銀漿的產(chǎn)品性能控制，需要根據(jù)客戶燒結(jié)、印刷及與基材接觸的需求，模擬HJT電池、器件低溫固化環(huán)境，建立低溫銀漿測試平臺，進行電阻、附著力、線型等成品關(guān)鍵參數(shù)的檢測，保證產(chǎn)品性能達到產(chǎn)品開發(fā)要求。同時需要建立產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程的品質(zhì)管理、原材料進料檢驗、生產(chǎn)全流程管理等質(zhì)量控制體系，全方位的保證產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格控制在較小的波動范圍內(nèi)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要參考半導(dǎo)體材料和TS16949汽車行業(yè)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

②產(chǎn)品應(yīng)用性能保證：嚴(yán)格來說，HJT低溫漿料產(chǎn)品在漿料生產(chǎn)線只完成了該產(chǎn)品生產(chǎn)流程的前半部分，而其后半部分是在電池片生產(chǎn)線固化形成電池電極工藝過程中完成的。因此低溫漿料產(chǎn)品質(zhì)量好壞，最后起決定作用的是應(yīng)用工藝過程的控制。這部分工作，需要漿料企業(yè)配合電池片企業(yè)共同完成。作為HJT低溫漿料產(chǎn)品，印刷工藝、網(wǎng)版參數(shù)、印刷耗材、烘干及固化工藝，甚至之后的電池互聯(lián)焊接工藝均能印象到產(chǎn)品性能的評估。

三、HJT低溫銀漿發(fā)展趨勢

作為影響HJT電池性能的關(guān)鍵材料，HJT低溫銀漿性能的提升可在較大幅度上提升HJT電池在各種類型光伏電池競爭中的地位，其性能發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.降低電阻率

銀最為一種導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異的金屬，其本征電阻率可達到1.6*10-6Ωcm。晶硅電池?zé)Y(jié)型銀漿目前產(chǎn)品的電阻率水平是在2-3*10-6Ωcm。目前的HJT低溫銀漿產(chǎn)品電阻率雖然可比傳統(tǒng)低溫銀漿下降40-50%，達到5-6*10-6Ωcm，但該數(shù)值仍是燒結(jié)型銀漿的1.5-2倍，這也是HJT電池串聯(lián)電阻高、FF低的主要原因之一。未來通過引入新的銀粉材料、優(yōu)化固化體系，HJT銀漿電阻率有望降低至3-4*10-6Ωcm。

2.量產(chǎn)性提升

隨著HJT電池市場的不斷擴大，電池量產(chǎn)工藝要求也將不斷上升。

印刷工藝方面，目前為保證印刷質(zhì)量，HJT電池主流的細(xì)柵網(wǎng)版開口在35-40um之間，而以以往光伏行業(yè)細(xì)柵逐年收窄的趨勢來看，未來1年內(nèi)將降至28-30um。同時印刷速度也將由現(xiàn)有的200-250mm/s提升至300-350mm/s，使每片電池片的印刷耗時小于1.5s。

固化工藝方面，目前的固化條件普遍是30-40min@200℃，而優(yōu)化后的工藝應(yīng)該達到15-20min，固化溫度下降至150-180℃。

3.銀漿成本的下降

因HJT電池需要雙面印刷銀漿制作電極，目前HJT單片電池銀漿耗量>0.3g，是燒結(jié)型銀漿的3倍以上，再加上銀漿單價較高，使每片電池的制造成本上升了1.2-1.5元，占電池非硅制造成本超過50%?？赏ㄟ^以下幾個方向降低該項成本：

1、通過主柵圖形的優(yōu)化設(shè)計和細(xì)柵的細(xì)線化，可降低15-20%的銀漿單片耗量。

2、通過主副柵分步印刷，降低主柵銀漿的固含量，可進一步降低10-15%的銀漿耗量。

3、在保證線電阻和焊接拉力的前提下，通過部分賤金屬替代銀，可大幅降低銀漿制造成本，該技術(shù)可能在未來2-3年取得一定的突破。

來源：摩爾光伏