近年來，隨著光伏產能向太瓦級快速擴張，銀漿消耗已成為制約行業可持續發展的關鍵瓶頸。2023年，光伏銀耗已占全球總需求的16.2%，而當前主流的TOPCon等高效電池技術因采用雙面銀柵結構，進一步推高了銀耗壓力。若不突破現有材料體系，未來光伏產業的規模化發展將面臨銀資源供應的根本性約束。美能TLM接觸電阻測試儀是專用于太陽能電池電極優化中關鍵電學參數提取的高精度分析設備，具備接觸電阻率與柵線電阻雙重測試功能。為TOPCon電池等高效結構的電極材料優化與工藝改進提供可靠的量化依據。

本研究提出一種面向產業化的TOPCon電池降銀金屬化方案。通過采用無鋁純銀漿替代含鋁銀漿，優化正面接觸工藝以降低耗量并提升電性能；同時在背面創新引入“銀接觸層+銅導電層”的疊印結構，利用銅漿承擔主要導電功能。實驗表明，該方案可在維持電池效率的前提下，將銀耗從約15 mg/Wp顯著降低至9 mg/Wp以下，降幅達40%，為行業提供了一條兼具技術可行性與經濟性的可持續發展路徑。

技術路線：正背面差異化降銀策略

正面與背面均采用降銀設計的Cu-TOPCon電池截面示意圖

兩個實驗的印刷工藝流程與TOPCon參比工藝對比

本研究采用分步驗證方法，最終目標為同一電池集成正背面降銀方案：

正面策略：采用無鋁純銀漿替代工業標準含鋁銀漿，利用其更高電導率實現耗量降低。通過“先細柵后匯流條”的分步印刷工藝，在無匯流條條件下完成高溫燒結形成優質硼接觸，后續匯流條采用低溫銅漿印刷。

背面策略：創新性采用“疊印”結構：先印刷超薄銀層確保與n+多晶硅的歐姆接觸，再覆蓋銅漿層承擔主要導電功能。銅漿采用Copprint納米銅漿，可在300°C快速固化，其寬粒徑分布與抗氧化配方確保良好導電性與工藝穩定性。

實驗結果與分析

Millennial Solar

漿料耗量、提取的電阻值及有效體電阻率

使用兩種不同正面漿料印刷的TOPCon太陽電池IV參數對比：參比含鋁銀漿與新型無鋁銀漿

兩種正面漿料所印刷細柵的激光掃描顯微鏡圖像(a)為參比含鋁銀漿印刷細柵的光學顯微圖像(b)為其對應的高度分布熱力圖。(c)和(d)分別為新型無鋁銀漿印刷細柵的光學圖像與高度分布圖

第二實驗中各印刷步驟的濕漿料耗量

針對背面降銀的第二組實驗所制備太陽電池的IV參數

正面實驗顯示，無鋁銀漿在耗量降低40%的情況下，仍保持與參比電池相當的串聯電阻。雖然細柵形貌更寬更矮導致短路電流微降，但開路電壓和填充因子的提升證實了金屬誘導復合的降低。特別是比接觸電阻從1.8 mΩ·cm2降至1.3 mΩ·cm2，有效體電阻率降低32%，表明銀的利用效率顯著提高。

背面實驗中，銅漿疊印結構電池展現出與全銀參比電池相同的效率水平。盡管由于光學損失導致短路電流略有下降，但減少的金屬接觸面積帶來了開路電壓的增益。關鍵的是，填充因子完全保持，證明銅漿導電性能足以替代銀漿功能。實驗雖未優化耗量，但銀用量已減少三分之二以上。

產業化潛力評估

Millennial Solar

基于實驗結果推算，M10尺寸TOPCon電池的銀漿總耗量可從當前約125 mg/片降至73 mg/片，其中：

正面：從60 mg降至45 mg（無鋁銀細柵）

背面：從65 mg降至≤28 mg（銀接觸層+銅主柵）

對應24.5%效率下，銀耗將從15 mg/Wp降至9 mg/Wp。需新增銅漿94-132 mg/片及一道固化工序，但在當前銀價趨勢下具備顯著經濟優勢。該方案兼容現有絲網印刷產線，無需重大設備改造，具備快速導入潛力。

本研究通過正背面差異化金屬化設計，系統性論證了TOPCon電池降銀的可行性。無鋁銀漿在正面應用可提升電學性能的同時降低耗量，銅漿疊印結構在背面實現功能性替代。兩者結合有望推動TOPCon電池銀耗突破10 mg/Wp關口，為太瓦級光伏時代的材料可持續性提供關鍵技術支撐。未來工作將聚焦于細柵形貌優化、銅漿可靠性驗證以及正背面工藝集成測試。

美能TLM接觸電阻測試儀

Millennial Solar

美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

靜態測試重復性≤1%，動態測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

通過美能TLM接觸電阻測試儀提供了精準的比接觸電阻率數據與金屬-半導體界面電學特性系統性評估，為論證無鋁銀漿在降低接觸電阻、提升金屬化效率方面的優勢提供了關鍵實驗依據，并支撐了銅漿疊印結構中薄銀接觸層設計的可行性結論，為TOPCon電池實現低銀耗、高效率的金屬化方案奠定了可靠的數據基礎。

原文參考：TOPCon Solar Cells With Al-Free Ag and Cu Metallization

*特別聲明：「美能光伏」公眾號所發布的原創及轉載文章，僅用于學術分享和傳遞光伏行業相關信息。未經授權，不得抄襲、篡改、引用、轉載等侵犯本公眾號相關權益的行為。內容僅供參考，若有侵權，請及時聯系我司進行刪除。