Дебаты о бессеребряной технологии возвращаются: меньше серебра, медь
Содержание
Краткий ответ: Дебаты о бессребряных технологиях вернулись на вершину повестки фотоэлектрической отрасли после крупного запуска продукта, который объединил в одном обсуждении металлизацию с обратным контактом и медь. Серебряная паста — крупнейшая несвязанная с кремнием статья затрат в высокоэффективной ячейке, и отрасль годами сокращала расход серебра на ячейку, а не заменяла его, поскольку медь приносит проблемы с адгезией и диффузией, которых нет у серебра. Сейчас интерес сосредоточен на том, достаточно ли созрели методы гальванического осаждения для серийного производства. Обсуждаемые в связи с запуском показатели мощности достигают гигаваттного масштаба: в планах фигурируют цифры 6,5 ГВт и 20 ГВт, и дискуссия продолжилась в выставочном сезоне 2026 года. Для производителя модулей вопрос не в том, работает ли медная гальванизация в лаборатории, а в том, сможет ли линия сохранять выход годной продукции при ней в течение смен.
Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech
Возвращение дебатов о бессеребряных технологиях
Последний запуск продукта LONGi снова сместил внимание фотоэлектрической отрасли на металлизацию солнечных элементов. По сравнению с другими технологиями в его так называемом «лесу технологий», ACM выделился как центральный фокус из-за его потенциала снизить зависимость от серебра.
За последние несколько лет большинство отраслевых дискуссий сосредоточилось на выборе между TOPCon, HJT и BC-технологиями. Конверсионная эффективность, мощность модуля и двусторонность занимали главное место на презентациях продуктов. Серебряная паста всегда была важной статьёй затрат в производстве солнечных элементов, но редко получала такое внимание.
Резкие колебания цен на серебро в начале года изменили разговор. Как только серебряная паста стала занимать более высокую долю в затратах на производство фотоэлектрических систем, чем поликремний, снижение потребления серебра стало долгосрочной проблемой, которую отрасль больше не могла игнорировать.
По мере расширения мощностей по производству N-типа элементов стоимость серебряной пасты становится все труднее игнорировать. Технологии BC и HJT предъявляют более высокие требования к металлизации, в то время как традиционные методы снижения содержания серебра постепенно приближаются к своим технологическим пределам. Поэтому производители элементов начали перепроектировать материалы сетки, контактные структуры и системы межсоединений модулей.
Почему фотоэлектрической отрасли необходимо снизить потребление серебра?
На протяжении десятилетий серебро широко признавалось одним из лучших материалов для фотоэлектрических электродов.
Оно обеспечивает отличную электропроводность, печатаемость и химическую стабильность. Процессы трафаретной печати, вжигания и пайки, построенные вокруг серебряной пасты, также были проверены годами массового производства. Поскольку фотоэлектрические модули должны работать на открытом воздухе в течение 25-30 лет, зрелость процесса имеет такое же значение, как и начальные характеристики.
Проблема в масштабе и цене.
Снижение расхода серебра на несколько миллиграммов на ячейку может показаться незначительным. Однако умножьте это количество на несколько сотен гигаватт годового производства, и финансовое влияние станет существенным. Серебро является одновременно промышленным сырьём и финансовым активом. На его цену влияют предложение с рудников, инвестиционный спрос, спрос со стороны электроники и ряд других факторов, на которые производители фотоэлектрических элементов почти не могут повлиять.
Серебро также в основном производится как побочный продукт других горнодобывающих работ. Его ограниченное годовое предложение — одна из причин, по которой оно сохраняет статус драгоценного металла. Если потребление серебра на ячейку останется неизменным, дальнейший рост производства фотоэлектрических элементов может в конечном итоге создать ситуацию, при которой отрасль просто не сможет обеспечить себя достаточным количеством серебра.
Ячейки TOPCon требуют металлизации с обеих сторон. Низкотемпературный процесс HJT требует специализированных составов паст. Ячейки BC переносят все электроды на тыльную сторону, что усложняет рисунок электродов. Показатели расхода серебра для разных размеров ячеек нельзя сравнивать напрямую, поэтому концепция «обессеребрения» в отрасли на самом деле охватывает несколько различных технических уровней:
Продолжение использования серебра: Тонкие пальцы, сверхтонкие пальцы, MBB, SMBB и 0BB используются для снижения расхода серебра.
Паста из серебра с медным покрытием или композитная паста серебро-медь: Медь выполняет основную проводящую функцию, а внешний слой серебра улучшает стойкость к окислению, электрический контакт и паяемость.
Медная паста или сплавы на основе меди: Медь заменяет большую часть традиционной серебряной пасты.
Электролитическое меднение: Медные электроды формируются непосредственно на поверхности ячейки, минуя традиционную печать серебряной пастой.
Замена серебра алюминием: Стоимость материала ниже, но электрическая проводимость и контактные характеристики труднее контролировать.
От консервативных корректировок до радикальных изменений процессов — каждый путь пытается ответить на одни и те же вопросы: Сколько серебра можно сэкономить? Какое оборудование необходимо модифицировать? Пострадает ли эффективность? Останется ли стабильным выход годной продукции? И будет ли модуль по-прежнему надёжно работать через 25 лет?
Традиционные технологии движутся к снижению расхода серебра
В настоящее время наиболее широко применяемое решение по-прежнему заключается в сокращении количества серебряной пасты, а не в полном отказе от нее.
Тонкие и сверхтонкие пальцы уменьшают ширину линий сетки, сохраняя при этом последовательное сопротивление под контролем. MBB и SMBB увеличивают количество шин или соединительных проводов, сокращая боковое расстояние, которое должен пройти ток. 0BB устраняет традиционные шины и позволяет проводам или композитным пленкам собирать ток непосредственно с пальцев.
Эти варианты подходят для постепенной модернизации производственных линий. Производители могут продолжать использовать зрелое трафаретное оборудование и оборудование для производства модулей, сохраняя технологический риск на относительно управляемом уровне. Производители TOPCon, такие как JinkoSolar, продолжают развивать технологию 0BB, в то время как производители HJT часто сочетают тонкие пальцы, 0BB и медь с серебряным покрытием.
Медь с серебряным покрытием — еще один важный путь.
Медный порошок проводит ток, а серебряное покрытие защищает медь и улучшает паяемость. По мере увеличения содержания меди расход серебра на линию сетки постепенно снижается. Huasun внедрила пасту из меди с серебряным покрытием в массовое производство HJT и продолжает разрабатывать составы с более высоким содержанием меди. Производители HJT, такие как Risen Energy, также продвигают технологии низкосеребряной пасты.
Преимущество этого пути в том, что он требует относительно ограниченной модификации производственной линии и предлагает четкий путь к снижению материальных затрат. Основные проблемы включают равномерность покрытия, диффузию меди, стабильность хранения пасты, печатаемость и надежность паяных соединений. Эти проблемы становятся более выраженными по мере снижения содержания серебра.
Рисунок 1. Цветное сканирующее электронно-микроскопическое изображение контакта из пасты меди с серебряным покрытием
В лагере сторонников низкого содержания серебра также существуют разногласия.
23 апреля JA Solar опубликовала статью под названием «Обеспечивая содержание серебра, JA Solar продолжает предоставлять надежный выбор». В ней утверждалось, что содержание серебра в модуле влияет на его базовое качество, и четко заявлялось, что компания продолжит использовать серебряную пасту. Основная позиция JA Solar заключается в том, что серебряные линии сетки уже прошли долгосрочную валидацию, в то время как медь и алюминий все еще сталкиваются с нерешенными вопросами, касающимися окисления, коррозии и стабильности интерфейса.
Компания Tongwei описала серебро как «балластный камень», обеспечивающий долгосрочную надежность модулей. Trina Solar также заявила, что снижение содержания серебра является четкой тенденцией, но ее реализация должна учитывать долгосрочную выгоду клиентов. Важно отметить, что эти компании также разрабатывают решения на основе серебра с медным покрытием или чистой меди. Их отношение к немедленному массовому внедрению может быть осторожным, но они не отказались от исследований технологий без использования серебра.
Ограничение стратегий снижения содержания серебра очевидно. Независимо от того, насколько низким станет потребление серебра, производство фотоэлектрических модулей остается связанным с драгоценным металлом и продолжает сталкиваться с колебаниями цен, которые невозможно контролировать. Как и сама технология TOPCon, традиционные методы снижения содержания серебра могут приносить все меньшую отдачу по мере приближения к своему техническому пределу. На высококонкурентном рынке выбор консервативного пути иногда может быть связан не столько с предпочтениями, сколько с выживанием.
ACM: Прорыв или переходная технология?
Через неделю после запуска LONGi компания Tongwei опубликовала статью под названием «Модули без серебра: ловушка или реальная выгода? Прочтите, прежде чем решать». Ее предупреждение в начале было прямым: «Не устанавливайте модули без серебра вслепую. Если эти три проблемы не понять заранее, через три-пять лет может быть слишком поздно сожалеть». Это заявление подчеркнуло резкое различие между техническими лагерями отрасли.
В отличие от стратегии постепенного снижения, которую предпочитают производители традиционных модулей, компании, работающие с технологией BC, активно заменяют традиционные материалы решетки.
Само серебро обладает отличной проводимостью. Однако в решетках солнечных элементов используется серебряная паста, а не чистое серебро. Медь может обеспечить лучшую проводимость, чем серебряная паста, содержащая стекло и другие добавки, при этом стоить гораздо меньше. Проблема в том, что медь, попадающая в кремниевую пластину, может создавать глубокие дефекты и снижать время жизни неосновных носителей. При длительной работе модуля медь также должна выдерживать окисление, диффузию, воздействие влаги и тепла, а также старение интерфейса. Для устранения этих рисков требуется скоординированная разработка барьерных слоев, контактных структур, составов паст, температурных режимов обжига и систем герметизации.
Технология ACM от LONGi пытается решить эти противоречия с помощью наносплавной системы и матричной контактной структуры.
Согласно публичной информации LONGi, ACM — это новое поколение медно-сплавной металлизации, разработанное для тыльноконтактных элементов HPBC и HIBC. Оно сочетает три элемента: наноразмерный барьерный слой, медно-сплавную проводимость и матричные точечные контакты. LONGi заявляет, что такая структура позволяет повысить КПД элементов, существенно снизить расход серебра и укрепить долгосрочную надежность модулей без снижения производственного выхода.
Рисунок 2. Мероприятие по запуску технологии ACM с нано-сплавными матричными контактами LONGi
С технической точки зрения классификации, ACM относится к семейству медных паст или медно-сплавной металлизации. Она сохраняет тесную связь с процессами печати и поэтому более совместима с существующим оборудованием для производства элементов. Для производителей, располагающих большими установленными производственными мощностями, такая совместимость имеет практическую ценность. Новый материал может создать значительные экономические выгоды только после его внедрения в крупномасштабное производство.
Публичные сообщения LONGi подчеркивают замену традиционной серебряной пасты и существенное снижение расхода серебра. Однако полный состав сплава и долю каждого металла компания не раскрывает. Основываясь на доступной отраслевой информации, ACM, по-видимому, использует сплав с преобладанием меди и может по-прежнему содержать небольшое количество серебра, возможно, в затравочном или контактном слое. Поэтому точнее классифицировать ACM как технологию глубокого сокращения серебра или путь, исключающий традиционную серебряную пасту. Утверждения о том, что это «чистая медь» или «абсолютно без серебра», могут потребовать более тщательной проверки.
Тем не менее, фотовольтаическое производство в конечном счете связано с количеством драгоценного металла, используемого на ватт, результирующим снижением затрат и дополнительными инвестициями в оборудование. Если расход серебра резко упадет, ACM по-прежнему имеет явное экономическое значение, даже если в сплаве останется небольшое количество серебра. Как недавно внедренная технология, ее реальные показатели в массовом производстве и полевые результаты потребуют времени для подтверждения.
Медное гальванопокрытие: прогресс вдали от прожекторов
После ажиотажа вокруг недавних запусков один момент остался без внимания: полностью безсеребряные продукты на основе медного гальванопокрытия уже поставлены на рынок.
Aiko, другая компания, работающая над технологией BC, использует медное гальванопокрытие для формирования электродов элементов. Процесс обычно включает формирование рисунка, нанесение затравочного или барьерного слоя, гальваническое меднение и нанесение внешнего защитного слоя. Затравочный слой обеспечивает электрический контакт и предотвращает диффузию меди в кремний. Медная сетка обеспечивает проводимость, а внешний металлический слой обеспечивает устойчивость к окислению и межсоединения.
Гальваническое меднение и ACM обе снижают зависимость от серебряной пасты, но их производственные маршруты сильно различаются.
ACM использует медную сплавную пасту, матричные контакты и процессы, связанные с печатью. Aiko обходит печать серебряной пасты и выращивает медные электроды методом гальваники. Гальванические линии сетки могут достигать относительно высокого соотношения сторон, что позволяет делать их более узкими и толстыми. Это уменьшает затенение, сохраняя достаточное проводящее сечение.
В отличие от ACM и традиционной металлизации серебряной пастой, технология гальванического меднения Aiko не требует высокотемпературного обжига. Это снижает термическое повреждение кремниевой пластины в процессе обработки и может косвенно повысить потенциал эффективности солнечного элемента.
Технологические барьеры также очевидны. Гальваническое меднение требует большего количества производственных этапов, включая формирование рисунка, нанесение покрытия, гальванику, очистку и обработку сточных вод. Инвестиции в оборудование выше, больше точек контроля процесса, и выход годной продукции может быть труднее стабилизировать на раннем этапе наращивания производства.
Рисунок 3. Встроенное оборудование для гальванической металлизации Ni/Cu/Ag для кристаллических кремниевых солнечных элементов
Согласно публично раскрытой хронологии, Aiko объявила о технологии бесплатиновой металлизации покрытием в 2021 году. Ее проект ABC мощностью 6,5 ГВт в Чжухае вступил в производство в четвертом квартале 2022 года. Компания заявляет, что с 2022 года совокупное массовое производство с использованием бесплатинового медного межсоединения превысило 20 ГВт.
Похоже, что Aiko начала раньше на пути к бесплатиновой металлизации.
Для рынка это преимущество означает, что решение Aiko уже прошло через инвестиции в оборудование, настройку процесса и валидацию проекта. Сможет ли оно в конечном итоге превзойти конкурирующие технологии, будет зависеть от стоимости за ватт, выхода производственной линии, амортизации оборудования и долгосрочной надежности.
Способность гальванического меднения продолжать снижать производственные затраты важнее, чем звание первого. Вклад Aiko в отрасль конкретен и измерим: медное гальванопокрытие вышло на гигаваттный масштаб производства и коммерческих поставок. Этот путь теперь имеет реальные производственные данные и практическую основу для дальнейшего совершенствования.
Aiko не использует точно такое же решение по металлизации на каждой производственной базе. Доступная информация указывает на то, что база в Чжухае использует бессеребряное медное соединение, в то время как база в Иу ранее в основном полагалась на раствор с низким содержанием серебра. Компания еще не достигла полного отказа от серебра во всех производственных сценариях. Например, для применений в коммунальном масштабе модули ABC могут использовать более тонкие сетки, содержащие серебро, чтобы сбалансировать конструкцию металлизации с двусторонностью. Доступные данные показывают, что модули ABC с пониженным содержанием серебра, произведенные на базе в Иу, используют примерно 70% серебра, требуемого обычными конструкциями, и могут достигать двусторонности 85%.
Это также показывает, что даже коммерчески устоявшаяся технология медного гальванопокрытия Aiko все еще имеет возможности для оптимизации. Этот оставшийся потенциал согласуется с более широкими возможностями технологии BC по снижению затрат и повышению эффективности.
Инновации в процессах вокруг бессеребряной металлизации
Наряду с ACM, LONGi представила процессы 0BB, шинглинг, conductive задняя пленка, и скрытых шин, представив объединённую систему как «технологический лес».
По отдельности эти процессы появляются не впервые. Одной из главных сильных сторон презентации LONGi был способ организации различных этапов процесса вокруг ACM и представление их как полной системы. Это помогло сделать больший акцент на роли интегрированных инноваций в производстве фотоэлектрических систем.
Aiko ранее упаковала несколько подобных инноваций в коммерческие продукты, а не представляла их только как технические концепции. Ее модуль ABC третьего поколения «Full-Screen», выпущенный в 2024 году, уже использовал точное перекрывающееся соединение, скрытые шины и конструкцию 0BB. На SNEC 2026 компания представила свой продукт ABC четвертого поколения, Full-Screen Ultra. За счет уменьшения требуемого пути утечки конструкция дополнительно сократила непроизводящую площадь на 20%.
Рисунок 4. Модуль Aiko G4 Full-Screen Ultra, представленный на SNEC 2026
Различные технические маршруты достигли редкой точки согласия по увеличению активной площади модуля, генерирующей энергию. Следующий этап конкуренции все еще будет решаться на производственной площадке. Номинальная мощность тестового образца может быстро возрасти при сочетании нескольких конструктивных улучшений. Достичь крупносерийного производства и пройти долгосрочную рыночную валидацию гораздо сложнее. И у BC-, и у TOPCon-продуктов впереди долгий путь.
Логика инноваций — вот что имеет значение
На следующий день после запуска LONGi акции Aiko сначала достигли суточного лимита торгов и помогли вызвать более широкий отскок акций производителей фотоэлектрического оборудования. Реакция быстро стала темой для обсуждения во всей отрасли.
Краткосрочный капитал, как правило, торгует темами, ожиданиями и гибкостью оценок, поэтому эти два события не следует рассматривать как прямую причинно-следственную связь. Запуск LONGi усилил внимание рынка к медной металлизации, технологии BC и оптимизации процессов производства модулей. Поэтому неудивительно, что Aiko, которая коммерциализировала смежные технологии раньше и продемонстрировала большую чувствительность цен на акции, стала прямым рыночным ориентиром.
Более глубокая причина заключается в том, что рыночные ожидания относительно фотоэлектрического цикла, по-видимому, меняются.
Вечером запуска LONGi Aiko опубликовала прогноз прибыли за первое полугодие 2026 года. Компания ожидала чистый убыток, относящийся к акционерам, в размере от 680 до 790 миллионов юаней. Отмена экспортных налоговых льгот, колебания обменных курсов и резервы на обесценение оказали давление на полугодовые показатели. Более позитивные сигналы поступили от квартальных показателей: убытки во втором квартале сократились по сравнению с первым кварталом, в то время как выручка от модулей ABC, доля зарубежных продаж и валовая прибыль улучшились.
Реакция рынка позволяет предположить, что, по крайней мере для технологически ведущих компаний, самый трудный этап, возможно, уже пройден. Сможет ли Aiko выйти из цикла первой и помочь возглавить более широкое восстановление отрасли, будет зависеть от объема поставок ABC, валовой прибыли, загрузки мощностей и операционного денежного потока.
В то же время усиливается политическое давление с целью устранения избыточных мощностей. Обязательный национальный стандарт под названием «Минимально допустимые значения энергоэффективности и классы энергоэффективности для кристаллических кремниевых фотоэлектрических модулей и инверторов», выпущенный в июне, а также изменения политики, связанные с отменой экспортных налоговых льгот на фотоэлектрическую продукцию и взиманием налога на потребление, являются четкими сигналами того, что кампания отрасли против разрушительной внутренней конкуренции продвигается вперед.
По мере ужесточения внешней среды снижение затрат, повышение качества и рост эффективности становятся вопросами выживания. Консервативный или агрессивный путь — в конечном итоге каждый столкнется с одним и тем же испытанием. Только компании, которые создадут комбинированное преимущество в себестоимости производства, качестве продукции и технических инновациях, смогут определить следующий этап развития фотоэлектрической отрасли.
Мнение Ooitech
Настоящая конкуренция — это не просто серебро против меди. Вопрос в том, может ли система металлизации сочетать низкий расход материалов со стабильным выходом годной продукции, приемлемой амортизацией оборудования, надежным соединением модулей и подтвержденной устойчивостью к влажному теплу. Медная паста обеспечивает более легкую совместимость с производственной линией, тогда как гальваническое покрытие позволяет создавать более тонкие сетки с высоким соотношением сторон, но требует более строгого контроля процесса и сточных вод. Победит тот путь, который стабильно работает в гигаваттном масштабе, а не тот, у кого самые громкие заявления в день запуска.
Похожие: 0BB на back-contact ячейках: преимущества и пределы выхода объясняет, как удаление напечатанных шин меняет бюджет серебра ещё до того, как будет изменена паста.
Похожие: Технология ячеек 0BB: что меняет удаление шины сравнивает другие пути сокращения серебра, которые конкурируют за один и тот же бюджет пасты.
Дополнительные материалы и справочные данные
Публичные справочные материалы по этой теме, опубликованные организациями, которые поддерживают технологическую дорожную карту и рыночные данные отрасли:
