随着光伏产业规模扩大到年太瓦级产量以迅速减少全球排放，继续成本降低轨迹将变得更加具有挑战性。将组件产量从目前的200吉瓦提高到每年300吉瓦，再到几太瓦，将消耗比该行业目前使用的更多的材料资源。这将需要考虑要采购的其他材料，Sundrive Solar首席科学家，新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院教授Alison Lennon写道。

2022年第10期 十月 5， 2022 光伏杂志


镀铜可以更有效地减少对银的需求。电镀铜是多晶的，因此其导电性远大于固化的银或铜浆。

可以说，随着材料储量的消耗，采矿业将增加勘探以保持恒定的储量/生产比例。然而，新发现的储量中的矿石品位通常会下降，因为已经发现和开采了更高质量的储量。低质量的矿石导致精炼成本增加和排放强度增加，因为需要更多的能源来精炼低质量的矿石。这两个因素都会增加光伏制造商的原材料成本。

高银使用量是硅异质结（HJT）技术的一个特殊问题，因为HJT双面电池目前每个M10电池需要约205毫克，对于24.5%效率的电池，其银含量约为25吨/吉瓦。这种银的使用比用于当前钝化发射极和后接触（PERC）电池的银使用量大两倍以上，并且最终可以限制制造中HJT技术的采用，尽管它是最有效的电池技术之一。

银使用率高的主要原因之一是电池需要低温银浆，以免损坏其表面钝化。这些浆料的导电性较差;因此，需要更大的银质量。低温浆料还需要较长的固化时间，这对于生产来说是不可取的。正在试验用于HJT电池以降低金属化成本的一种替代方案是铜浆。然而，迄今为止，这些浆料中的铜颗粒需要厚厚的银涂层来降低氧化风险，并且该涂层可以占颗粒重量的50%。由于市场经验有限，这些浆料目前也具有最小的成本效益。

镀铜可以更有效地减少对银的需求。电镀铜是多晶的，因此其导电性远大于固化的银或铜浆。然而，与可以丝网印刷的浆料不同，在将铜镀到电池表面之前，必须首先在SHJ电池的透明导电氧化物（TCO）层上形成掩模。此屏蔽步骤增加了过程的复杂性和成本。

此外，许多镀铜方法要求首先通过物理蒸汽沉积到TCO上施加种子金属层，以增加电镀铜的附着力，并在电镀过程中提供电极“夹子”接触点。该种子层必须在电镀后去除，这会增加成本和工艺复杂性。此外，电镀过程中的电池剪切与较薄的晶圆不兼容，预计在不久的将来会变得更加普遍。

将理论付诸实践

澳大利亚初创公司Sundrive Solar正在通过其低成本掩蔽和直接镀铜工艺来应对这些挑战。该公司的高分辨率图案化使窄至10微米的手指能够直接镀在双面HJT电池的TCO表面。该工艺使其与中国高正电技术设备供应商苏州麦克斯韦科技有限公司合作，实现了高达26.41%的电池效率。

Sundrive的直接电镀工艺还允许将铜镀到低铟TCO，预计这是大批量生产中所必需的，以最大限度地减少对有限铟全球储量的可持续性问题。麦克斯韦和Sundrive已经实现了25.94%的镀铜电池的效率，具有低铟TCO。这表明可以减少HJT电池中的银和铟的使用，而不会显着影响效率。

除了降低制造成本外，Sundrive每吉瓦用13吨铜代替25吨银，每吉瓦可将HJT模块的隐含排放量减少约6千吨二氧化碳当量（CO2e）。这种减少首先是由于每个电池所需的铜质量较低;而且与银相比，生产铜的排放强度更低。

我们通过使用铜代替银进行HJT电池金属化来减少隐含排放的估计是一个保守的值，因为它假设所有铜都是从初级生产中获得的。鉴于大部分铜可以从回收中获取资源，由于工业用途中铜的体积较大，镀铜HJT模块的实际隐含排放量可能甚至低于我们估计的42吨CO2e / GW的HJT电池生产值。镀铜光伏组件隐含排放量的减少最终将反映在更低的组件成本上。

原标题：铜是光伏行业的新希望