Дебаты о бессеребряных технологиях возвращаются

Последний запуск продукта LONGi снова переключил внимание фотоэлектрической отрасли на металлизацию солнечных элементов. По сравнению с другими технологиями в так называемом «технологическом лесу», ACM выделилась как центральная тема из-за своего потенциала снизить зависимость от серебра.

За последние несколько лет большинство отраслевых дискуссий сосредоточилось на выборе между технологиями TOPCon, HJT и BC. Эффективность преобразования, мощность модуля и двусторонность занимали главную сцену на презентациях продуктов. Серебряная паста всегда была важной статьей затрат на солнечные элементы, но редко получала такой уровень внимания.

Резкие колебания цен на серебро в начале года изменили ход обсуждения. Как только доля серебряной пасты в стоимости фотоэлектрического производства превысила долю поликремния, снижение потребления серебра стало долгосрочной проблемой, которую отрасль больше не могла игнорировать.

По мере расширения мощностей N-типа стоимость серебряной пасты становится все более сложной для игнорирования. 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 сеток, контактные структуры и системы межсоединений модулей.

Почему фотоэлектрической отрасли необходимо снижать потребление серебра?

На протяжении десятилетий серебро широко признавалось одним из лучших материалов для фотоэлектрических электродов.

Он обеспечивает отличную электропроводность, печатные свойства и химическую стабильность. Процессы трафаретной печати, вжигания и пайки, построенные на основе серебряной пасты, также проверены многолетним массовым производством. Поскольку фотоэлектрические модули должны работать на открытом воздухе от 25 до 30 лет, зрелость процесса имеет такое же значение, как и начальная производительность.

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 товаром и финансовым активом. Его цена зависит от предложения на рудниках, инвестиционного спроса, спроса в электронике и ряда других факторов, на которые производители фотоэлектрических систем практически не влияют.

Серебро также в основном производится как побочный продукт других горнодобывающих работ. Его ограниченное годовое предложение является одной из причин, по которой оно сохраняет статус драгоценного металла. Если расход серебра на ячейку останется неизменным, дальнейший рост производства фотоэлектрических систем может в конечном итоге создать ситуацию, когда промышленность просто не сможет обеспечить достаточное количество серебра.

Ячейки TOPCon требуют металлизации с обеих сторон. Низкотемпературный процесс HJT требует специализированных составов паст. Ячейки BC перемещают все электроды на заднюю сторону, делая рисунок электродов более сложным. 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.

• Серебряно-медная композитная паста или паста с серебряным покрытием: 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 обычной серебряной пасты.

• Медное гальваническое покрытие: Медные электроды формируются непосредственно на поверхности ячейки, минуя обычную печать серебряной пастой.

• Замена серебра алюминием: Стоимость материала ниже, но электропроводность и контактные характеристики сложнее контролировать.

От консервативных корректировок до радикальных изменений процессов — каждый путь пытается ответить на одни и те же вопросы: Сколько серебра можно сэкономить? Какое оборудование нужно модифицировать? Не пострадает ли эффективность? Останется ли стабильным выход продукции? И будет ли модуль надежно работать через 25 лет?

Традиционные технологии движутся к снижению потребления серебра

В настоящее время наиболее широко применяемым решением по-прежнему является уменьшение количества серебряной пасты, а не полный отказ от нее.

Тонкие и сверхтонкие пальцы уменьшают ширину 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 удаляет традиционные шины и позволяет проводам или композитным пленкам собирать ток непосредственно с пальцев.

Эти варианты подходят для поэтапной модернизации производственных линий. Производители могут продолжать использовать зрелое оборудование для трафаретной печати и сборки модулей, сохраняя управляемость технологического риска. Производители TOPCon, такие как JinkoSolar, продолжают развивать 0BB, в то время как производители HJT часто комбинируют тонкие пальцы, 0BB и пасту из серебра с медным покрытием.

Серебро с медным покрытием — еще один важный путь.

Медный порошок проводит ток, а серебряное покрытие защищает медь и улучшает пайку. По мере увеличения содержания меди потребление серебра на линию сетки постепенно падает. Huasun внедрила пасту из серебра с медным покрытием в массовое производство HJT и продолжает разрабатывать составы с более высоким содержанием меди. Производители HJT, такие как Risen Energy, также продвигают технологии низкосеребряных паст.

Преимущество этого пути в том, что он требует относительно ограниченной модификации производственной линии и предлагает четкий путь к снижению затрат на материалы. Основные проблемы включают равномерность покрытия, диффузию меди, стабильность пасты при хранении, печатные свойства и надежность паяных соединений. Эти проблемы становятся более выраженными по мере уменьшения содержания серебра.

Рисунок 1. Цветное сканирующее электронно-микроскопическое изображение контакта из пасты серебра с медным покрытием

В лагере сторонников низкого содержания серебра также есть разногласия.

23 апреля компания JA Solar опубликовала статью под названием «Обеспечение содержания 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 сетки уже прошли долгосрочную проверку, в то время как медь и алюминий все еще сталкиваются с нерешенными вопросами, связанными с окислением, коррозией и стабильностью интерфейса.

Компания Tongwei назвала серебро «балластным камнем», поддерживающим долгосрочную надежность модулей. Компания Trina Solar также заявила, что сокращение использования серебра является четкой тенденцией, но ее реализация должна учитывать долгосрочную выгоду клиентов. Важно отметить, что эти компании также разрабатывают решения с серебряным покрытием на меди или чистой медью. Их отношение к немедленному массовому внедрению может быть осторожным, но они не отказались от исследований бессеребряных технологий.

Ограничение стратегий сокращения использования серебра очевидно. Независимо от того, насколько низким станет потребление серебра, производство фотоэлектрических модулей остается привязанным к драгоценному металлу и продолжает сталкиваться с колебаниями цен, которые невозможно контролировать. Как и сама технология TOPCon, традиционные методы сокращения серебра могут давать убывающую 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: Революция или переходная технология?

Через неделю после запуска LONGi компания Tongwei опубликовала статью под названием «Бессеребряные модули: ловушка или реальность? Прочтите это, прежде чем решить». Ее предупреждение в начале было прямым: «Не устанавливайте бессеребряные модули вслепую. Если эти три проблемы не будут поняты заранее, через три-пять лет может быть слишком поздно сожалеть». Это заявление подчеркнуло резкое различие между техническими лагерями в отрасли.

В отличие от стратегии постепенного сокращения, предпочитаемой традиционными производителями, компании, работающие по технологии BC, активно заменяют традиционные материалы сеток.

Само серебро обладает отличной проводимостью. Однако сетки солнечных элементов используют серебряную пасту, 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, попадая в кремниевую пластину, может создавать глубокие дефекты и снижать время жизни неосновных носителей. При долгосрочной эксплуатации модуля медь также должна выдерживать окисление, диффузию, воздействие влажного тепла и старение интерфейса. Решение этих рисков требует скоординированной разработки барьерных слоев, контактных структур, составов паст, окон вжигания и систем инкапсуляции.

Технология ACM от LONGi пытается разрешить эти противоречия с помощью наносплавной системы и контактной структуры матрицы.

Согласно публичной информации LONGi, ACM — это новое поколение медно-сплавной металлизации, разработанное для заднеконтактных элементов HPBC и HIBC. Оно объединяет три элемента: наномасштабный барьерный слой, медно-сплавную проводимость и матричные точечные контакты. LONGi утверждает, что такая структура может повысить эффективность элементов, существенно снизить расход серебра и укрепить долгосрочную надежность модулей без снижения выхода продукции.

Рисунок 2. Мероприятие по запуску технологии ACM наносплавной матрицы контактов LONGi

С точки зрения технической классификации, ACM относится к семейству медных паст или медно-сплавной металлизации. Она сохраняет сильную связь с процессами печати и поэтому более совместима с существующим оборудованием для производства элементов. Для производителей, эксплуатирующих большие объемы установленных производственных мощностей, эта совместимость имеет практическую ценность. Новый материал может создать значительные экономические выгоды только после внедрения в крупномасштабное производство.

Публичные сообщения LONGi подчеркивают замену обычной серебряной пасты и существенное снижение расхода серебра. Однако полный состав сплава и доля каждого металла не раскрыты. 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 снижения содержания серебра или путь, исключающий обычную серебряную пасту. Утверждения, описывающие ее как «чистую медь» или «абсолютно без серебра», могут потребовать более тщательной проверки.

Тем не менее, производство фотоэлектрических модулей в конечном итоге связано с количеством драгоценного металла на ватт, результирующим снижением затрат и дополнительными инвестициями в оборудование. Если расход серебра резко упадет, ACM все равно имеет явное экономическое значение, даже если в сплаве остается небольшое количество серебра. Как недавно внедренная технология, ее реальные показатели массового производства и полевые результаты потребуют времени для подтверждения.

Медное гальваническое покрытие: прогресс в стороне от прожекторов

После ажиотажа вокруг недавних запусков один момент остался без внимания: полностью бессеребряные продукты на основе медного гальванического покрытия уже поставляются на рынок.

Aiko, еще одна компания, работающая над технологией BC, использует медное гальваническое покрытие для формирования электродов ячеек. Процесс обычно включает нанесение рисунка, осаждение затравочного или барьерного слоя, 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 стойкость к окислению и межсоединения.

Медное гальваническое покрытие и ACM 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 пастой и выращивает медные электроды с помощью гальванического покрытия. Гальванические линии сетки могут достигать относительно высокого соотношения сторон, что позволяет им быть более узкими и толстыми. Это уменьшает затенение, сохраняя достаточное поперечное сечение проводимости.

В отличие от ACM и традиционной металлизации серебряной пастой, технология медного гальванического покрытия Aiko не требует высокотемпературного обжига. Это снижает термическое повреждение кремниевой пластины во время обработки и может косвенно повысить потенциальную эффективность солнечного элемента.

Барьеры процесса также очевидны. Медное гальваническое покрытие требует большего количества производственных этапов, включая нанесение рисунка, покрытие, осаждение, очистку и очистку сточных вод. Инвестиции в оборудование выше, больше точек контроля процесса, и выход продукции может быть сложнее стабилизировать на раннем этапе наращивания.

Рисунок 3. Оборудование для гальванической металлизации Ni/Cu/Ag в линию для кристаллических кремниевых солнечных элементов

Согласно публично раскрытому графику, Aiko объявила о технологии покрытия без серебра 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 бессеребряного медного соединения превысило 20 ГВт.

Похоже, что Aiko начала раньше на пути к бессеребряной 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 медного гальванопокрытия продолжать снижать производственные затраты важнее, чем звание первопроходца. Вклад Aiko в отрасль конкретен и измерим: медное гальванопокрытие вышло на гигаваттный уровень производства и коммерческих поставок. Теперь у этого направления есть реальные производственные данные и практическая основа для дальнейшего совершенствования.

Aiko не использует одинаковое решение для металлизации на всех производственных площадках. Доступная информация указывает на то, что на заводе в Чжухае применяется бессеребряное медное соединение, тогда как завод в Иу ранее в основном использовал раствор с низким содержанием серебра. Компания пока не достигла полного отказа от серебра во всех производственных сценариях. Например, для масштабных применений модули ABC могут использовать более тонкие сетки с содержанием серебра, чтобы сбалансировать конструкцию металлизации с двусторонностью. Доступные данные показывают, что модули ABC с пониженным содержанием серебра, произведенные на заводе в Иу, используют примерно 70% серебра, необходимого для традиционных конструкций, и могут достигать двусторонности 85%.

Это также показывает, что даже коммерчески внедренная технология медного гальванопокрытия Aiko все еще имеет потенциал для оптимизации. Этот остаточный потенциал согласуется с более широкими возможностями снижения затрат и повышения эффективности технологии BC.

Инновации процессов вокруг бессеребряной металлизации

Наряду с ACM, LONGi представила процессы 0BB, шинглинг, токопроводящую заднюю пленку и скрытые шины, представив комбинированную систему как «технологический лес».

По отдельности эти процессы появляются не впервые. Одним из главных преимуществ презентации LONGi был способ организации различных этапов процесса вокруг ACM и представления их как целостной системы. Это помогло подчеркнуть роль интегрированных инноваций в производстве фотоэлектрических элементов.

Aiko ранее упаковывала 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 направления достигли редкой точки согласия в вопросе увеличения активной площади генерации модуля. Следующий этап конкуренции по-прежнему будет решаться на производственном поле. Мощность тестового образца может быстро возрасти при объединении нескольких улучшений конструкции. Достичь крупносерийного производства и пройти долгосрочную рыночную валидацию гораздо сложнее. Как BC, так и TOPCon продукты все еще имеют долгий путь впереди.

Логика инноваций — вот что имеет значение

На следующий день после запуска LONGi акции Aiko сначала достигли дневного лимита торгов и помогли вызвать более широкий отскок акций производителей фотоэлектрического оборудования. Реакция быстро стала темой для обсуждения во всей отрасли.

Краткосрочный капитал склонен торговать темами, ожиданиями и гибкостью оценки, 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 модулей. Поэтому неудивительно, что Aiko, которая коммерциализировала соответствующие технологии раньше и показала большую чувствительность цены акций, стала прямым рыночным ориентиром.

Более глубокая причина в том, что рыночные ожидания относительно фотоэлектрического цикла, похоже, меняются.

Вечером запуска LONGi Aiko опубликовала прогноз прибыли за первое полугодие 2026 года. Компания ожидала чистый убыток, приходящийся на акционеров, в размере от 680 до 790 миллионов юаней. Отмена экспортных налоговых льгот, колебания обменного курса и резервы под обесценение повлияли на полугодовые показатели. Более позитивные сигналы поступили от квартальных результатов: убытки во втором квартале сократились по сравнению с первым кварталом, в то время как выручка от модулей ABC, доля зарубежных продаж и валовая маржа улучшились.

Реакция рынка предполагает, что, по крайней мере для технологически лидирующих компаний, самый сложный 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 маржи, 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», опубликованный в июне, а также изменения политики, касающиеся отмены экспортных налоговых льгот на фотоэлектрические продукты и введения налога на потребление, являются четкими сигналами того, что борьба отрасли против разрушительной внутренней конкуренции продвигается вперед.

По мере ужесточения внешней среды снижение затрат, повышение качества и эффективности становятся вопросами выживания. Консервативный или агрессивный путь — каждый в конечном итоге 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. Это вопрос того, может ли система металлизации сочетать низкий расход материалов со стабильным выходом, управляемой амортизацией оборудования, надежным соединением модулей и проверенной устойчивостью к влажному теплу. Медная паста обеспечивает более легкую совместимость с производственной линией, в то время как гальванопокрытие позволяет создавать более тонкие сетки с высоким соотношением сторон, но требует более строгого контроля процесса и сточных вод. Победит тот маршрут, который стабильно работает в гигаваттном масштабе, а не тот, у кого самые громкие заявления в день запуска.