低温导电浆料助力HJT电池技术创新-solarbe文库

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低温导电浆料助力HJT电池技术创新METALLIZATION SOLUTIONS FOR HJT SOLAR CELLS 汇报人陈聪2022年12月08日 300842.SZ 致力于成为全球领先的高性能电子材料公司TO BECOME A WORLD-LEADING ELECTRONIC MATERIALS COMPANY| 帝科DKEM® 2010年成立于中国无锡 · 宜兴| 以全球能源结构转型与国家半导体战略为依托，聚焦高性能电子材料开发与应用| 中国首家光伏与半导体导电银浆上市公司，工信部“专精特新”小巨人企业| 先进配方化材料技术平台，赋能多元业务发展| 以先进配方化材料技术平台赋能多元业务发展，2021年营收达28亿元宜兴研发与制造中心 | 上海研发创新中心 | 无锡研发创新中心 MATERIALS INNOVATION EMPOWERING A BRIGHT NET-ZERO FUTURE材料科技创新，赋能零碳美好未来行业光伏半导体电子产业链电池组件芯片模组功能金属化互联互联金属化产品高温导电银浆导电粘合剂导电粘合剂高温导电银浆低温导电银浆非导电粘合剂低温导电银浆金属化与互联解决方案METALLIZATION INTERCONNECTION DKEM® TECHNOLOGY ROADMAP FOR PV METALLIZATION INTERCONNECTION帝科DKEM® 光伏金属化与互联技术路线图帝科DKEM®致力于通过研发创新不断穿越电池技术周期，助力光伏行业提效降本©DKEM 874 797 PERC电池成本结构 837 7410 TOPCon电池成本结构 7311 6116 HJT电池成本结构硅片银浆设备折旧电费人工靶材制程及其他耗材COST BREAKDOWN OF DIFFERENT SOLAR CELL TECHNOLOGIES 不同光伏电池技术的成本结构光伏电池技术从P型往N型切换成为2022年最受关注的行业事件多元化应用场景有望让不同电池技术路线长期共存、差异化发展当前硅料价格下，硅片成本对于不同电池技术发展均形成巨大挑战金属化银浆在非硅成本里仍然占比较大，对于HJT电池影响尤为突出微晶工艺、薄片化工艺、金属化方案等对于HJT电池性价比优化至关重要 *外圈基于100元/kg硅料价格测算*内圈基于300元/kg硅料价格测算©DKEM CHALLENGES OF HJT METALLIZATION FROM MATERIALS TO PROCESS AND INDUSTRIALIZATIONHJT电池金属化的关键挑战从材料、工艺到产业化01 02 03高的体电阻低温4.56E-6Ω.cm高温23E-6Ω.cm 长的烘干、固化时间低温≥10min高温450mm/s04 05 差的栅线高宽比低温40-50um/13-18um高温20-30um/10-15um 差的主栅焊接性低温＞1.5N90银含量高温＞2.0N≥83银含量可靠性材料本身及交互影响供应链低温银粉供应稳定性 METALLIZATION SOLUTIONS FOR HJT SOLAR CELLSHJT电池金属化解决方案HJT金属化提效 HJT金属化降本 HJT金属化可靠性低体电阻更适配的片粉、球粉组合设计引入微纳米银粉，低温烧结熔融低接触电阻不同尺寸的片粉、球粉复配设计与不同基底的绒面，更好的填充与结合细线印刷在低体电阻率下，引入更小的粉体有机体系改良，在≤24um开口下优异的长期印刷性适配钢版网印刷、转印等工艺银包铜技术高可靠性粉体稳健的应用与封装方案主栅浆料更好的焊锡融合能力更强的耐焊性能主栅/副栅浆料更高的附着力更佳的耐水汽能力更佳的耐弱酸能力基于纯银浆的金属化方案METALLIZATION BASED ON SILVER PASTE正面 DK61A副栅银浆 DK51A主栅银浆背面 DK61A副栅银浆 DK51A主栅银浆全套金属化方案 HJT METALLIZATION VOLUME RESISTIVITY IS THE FOUNDATION HJT金属化体电阻率是基础低温银浆的体电阻率是高温银浆的2-3倍，制约了HJT电池金属化提效与降本持续降低体电阻率是HJT电池效率与成本优化的基础 DK61A低温银浆在不同固化时间和温度下均表现出更低的体电阻率 DK61A具有良好的低温、快速固化特性4.7 4.7 4.44.4 4.4 4.24.2 4.3 44 4 3.93.63.844.24.44.64.85 5min 7min 20minVolume Resistivity E-6 Ω.cm Volume Resistivity v.s. Curing ConditionDK61A-180oCBL-180oCBL-200oCDK61A-200oC ©DKEM HJT METALLIZATION FINE-LINE PRINTING IS THE APPROACHHJT金属化细线印刷是路径BL28um DK61A28um DK61A24um DK61A-124umPaste Screen UocmV IscmA Rs FF Eff LDmg Thk/Widthum Speedmm/s BL 28um 14.0/48.2 35024um 0.2 55 0.1 -0.11 0.10 -6 16.8/39.7 350Paste Screen Uoc Isc Rs FF Eff LDmg Thk/Widthum Speedmm/sBL 28um 14/48.8 350 1120 基于低体电阻率的卓越细线印刷能力是支持HJT电池效率大幅提升和湿重大幅下降的有效路径 ©DKEM 客户端数据 HJT METALLIZATION FINE-LINE PRINTING IS THE APPROACHHJT金属化细线印刷是路径 20-30 Paste Screen UocmV IscmA RsmΩ FF Eff Qty LDmg H/WumBL 18um DK61A 18um 0 42 -0.34 0.13 0.15 90002kg 29.5 15.1/32.8Paste Screen UocmV IscmA RsmΩ FF Eff QtyPcs LDmg Front H/WumBL R-34umF-28um 197 474188 11.1/39.1DK61A R-20umF-20um 0.8 111 0 -0.36 0.240 191 413071 15.1/32.1R-20umF-20um 0.9 106 0.03 -0.64 0.153 187 372663 14.7/32.2 35-40VS 24-30um opening©DKEM 客户端数据基于低体电阻率的卓越细线印刷能力是支持HJT电池效率大幅提升和湿重大幅下降的有效手段基于高产能的网版印刷工艺，低温银浆在保持稳健可靠性的同时，湿重优化潜力和空间仍然巨大从细线印刷到超细线印刷- 丝网印刷20um开口基于18um开口，相对于量产24um开口可进一步降低正面副栅银浆用量20以上- 钢版网印刷13um开口基于12-15um开口，有机会实现25um的正面副栅固化线宽，有望显著降低银浆用量18um430/13 430/13 480/11 520/11 520/930-36um 28-30um 24um ≤20um5BB → 9/10/11BB → 12BB → SMBB156.75/158.75 → 166 → 182/210 钢板 HJT METALLIZATION INTERCONNECTION STRATEGYHJT金属化互联策略探讨 Angela De Rose et al., Interconnection of silicon heterojunction solar cells by infrared soldering-solder joint analysis and temperature study, 2019 断裂通常在最薄弱界面- 焊带与银结合面- 银层内部- 银层与TCO结合界面 DK51A低温主栅银浆，通过- 无机粉体，填充优化，提高致密度，抗钎焊能力，提高拉力、耐焊性能。- 有机配方，偶联剂等等的优化，具有更佳的界面结合力。 - 增韧剂等优化，减少界面、银层内部应力，来提高形变以及热冲击下，结合力的稳定性 HJT METALLIZATION INTERCONNECTION STRATEGYHJT金属化互联策略探讨 Angela De Rose et al., Interconnection of silicon heterojunction solar cells by infrared soldering-solder joint analysis and temperature study, 2019 合理的主栅评估方法可以有效释放主栅降低银含量的空间 SMBB互联工艺需要优异的焊接性和工艺窗口（需要电池组件一体化推动） DK51A低温主栅银浆具有更佳焊锡浸润性、耐焊性，以及热老化稳定性无主栅互联工艺的开发与量产是银浆用量优化的重要路径之一（需要电池组件一体化推动） ©DKEM HJT METALLIZATION RELIABILITY MATTERSHJT金属化可靠性是关键Paste BL DK61A DK61A-MODFF loss -8.10 -6.03 -3.81Eff loss -8.72 -6.77 -4.62EL before acid treatment EL after acid treatment 水汽和有机酸对于低温银浆的可靠性构成较大挑战针对性设计的DK61A低温银浆具有良好的耐水汽和耐有机酸能力 ©DKEM 基于银包铜技术的低成本金属化方案LOW-COST METALLIZATION BASED ON SILVER/COPPER正面 DK61F副栅银包铜浆料 DK51A主栅银浆背面 DK61F副栅银包铜浆料 DK51A主栅银浆全套金属化方案 RELIABILITY OF SILVER/COPPER TECHNOLOGY ANTI-SILVER MIGRATION银包铜技术的可靠性预防银迁移银迁移银填充浆料系统中的银在偏压（电势）与水汽、离子性污染源（微量氯、溴等）环境下发生溶解、移动的电化学过程。银迁移容易造成铜裸露氧化的风险。1、Electro-DissolutionAg → Ag H2O → H OH-2、Ion-TransportAg OH- → AgOH3、Electro-Deposition2AgOH → Ag2O H2O Ag2O H2O → 2AgOH ⇌ 2Ag 2OH-Ag → Ag 高品质银包铜粉低偏压版型设计高阻水封装系统合理的铜含量选择足够的银层厚度完整的银包覆良好的表面后处理双玻胶膜阻水密封阻水丁基胶等组件版型设计 HJT LOW-COST METALLIZATION DEVELOPMENT APPLICATION OF SILVER/COPPER PASTE HJT低成本金属化银包铜浆料开发与应用RS-Finger FS-Finger Cu UocmV IscmA FF RsmΩ Eff LDmg Cure temperatureBLpure silver 0 - - - - - - 200CDK61FAgCu 40 -0.8 27 -0.34 0 -0.064 2 200C40 -0.9 20 -0.34 -0.1 -0.079 1 210C ©客户端测试数据RS-Finger FS-Finger Cu UocmV IscmA FF RsmΩ Eff LDmg RemarkBL BL 0 - - - - - -DK61FAgCu BL 50 -0.5 2 0.08 -0.3 0.01 1 RS-Finger FS-Finger Cu UocmV IscmA FF RsmΩ Eff LDmg RemarkBLpure silver 0 - - - - - -DK61FAgCu 50 0.33 -8 -0.27 0.15 -0.09 -0.1 基于高可靠性银包铜粉体的筛选与开发，构建稳健可靠的银包铜低温浆料系统持续改善银包铜浆料系统的体电阻率，缩小与纯银浆料的电性能差距，进一步增强银包铜技术的性价比稳健负责的商业化推进策略，上下游协同保障组件产品生命周期内的可靠性新型金属化方案NEW APPROACHES FOR METALLIZATION https//www.solartechuniversal.com HJT METALLIZATION NEW APPROACHESHJT电池新型金属化方式探讨丝网印刷导电浆料依然是光伏电池金属化的绝对主力产能大、工艺简便、细线潜力大、可靠性风险小新型金属化方式被业内外广泛讨论，仍需进行改善优化与验证，以便快速形成量产潜力J. Lossen et al. Energy Procedia 67 2015 156 – 162https//www.solartechuniversal.comLIMODIO et al. 10.1109/JPHOTOV.2019.2957671 01 0203钢版网印刷激光转印SWCT 04铜电镀完美兼容低温浆料超细线潜力大关注网版稳定性银浆用量下降潜力大工艺稳定性验证关注耗材成本银浆用量下降潜力大电池组件一体化关注专利风险与耗材成本成本下降突出关注产能与可靠性关注过程与耗材成本 SUMMARY OUTLOOK总结与展望 Thomas G. Allen et al., Nature Energy 4, 914-928 2019 正面 DK61A副栅银浆 DK51A主栅银浆 DK61F副栅银包铜浆料 DK51A主栅银浆背面 DK61A副栅银浆 DK51A主栅银浆 DK61F副栅银包铜浆料 DK51A主栅银浆全套金属化方案电池技术往N型切换是2022年全行业重点多元化应用场景可能导致不同技术路线长期共存 N型高效电池银浆用量相较P型PERC电池明显上升，但正在快速优化金属化发展是HJT电池性价比优化的关键因素 HJT电池金属化提效降本空间巨大– 丝网印刷方案更低的电阻率、（超）细线印刷、银包铜技术– 新型金属化方案钢版网印刷、激光转移、SWCT/0BB、电镀 EMPOWERING A BRIGHT NET-ZERO FUTURE赋能零碳美好未来 Wuxi DK Electronic Materials Co., Ltd.无锡帝科电子材料股份有限公司www.dkem.cn | infodkem.cnCollaborative InnovationWhen Performance Matters®