첫째, 구리 전기도금은 광전지 태양전지의 금속화 비용을 절감하고 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다.

1.1 고가의 은 페이스트의 제약으로 인해 광전지의 금속화 공정을 시급히 혁신해야 합니다.

태양광 태양전지는 광전 변환을 달성하기 위한 태양광 시스템의 가장 핵심적인 장치이며, 그 준비 과정은 주로 세척 및 텍스처링, 확산 결절 및 결절, 전면 및 후면 코팅, 금속화 인쇄 및 응고와 같은 여러 주요 공정 링크로 구분됩니다. 그 중 금속화 링크는 주로 태양광 태양전지 전극 그리드 와이어를 만드는 데 사용되며, 셀 양면에 은 페이스트를 인쇄하여 금속 전극을 고형화함으로써 전극과 셀이 단단히 결합되어 효율적인 오믹을 형성합니다. 현재 출력을 달성하기 위해 접촉하십시오.

금속화 링크에는 주로 은 페이스트 스크린 인쇄, 은 코팅 구리 스크린 인쇄, 레이저 전사, 전기 도금 구리, 잉크젯 인쇄 및 기타 유형의 공정이 포함되며, 기존 스크린 인쇄는 성숙하고 단순하며 현재의 주요 흐름 생산 기술 경로이며 다른 공정은 그렇지 않습니다. 그럼에도 불구하고 대규모 산업화를 달성했습니다.

현재 태양전지 금속화 공정의 핵심 핵심 소재는 은 페이스트(Silver Paste)로, 이는 전지의 전도도를 직접적으로 결정할 뿐만 아니라 태양전지 가격 측면에서 실리콘 웨이퍼 다음으로 중요한 핵심 소모품이기도 하다. N형 전지의 확산이 가속화되면서 태양전지용 은 수요도 급격히 늘어날 전망이다.

중국 태양광 산업 협회의 통계에 따르면 2022년 P형 셀의 양극 은 및 백은 소비량은 약 91mg/개이며, 양면 은 페이스트(알루미늄)의 평균 소비량(은 95%)입니다. N형 TOPCon 셀의 경우 약 115mg/개, HJT 태양전지의 양면 저온 은페이스트 소모량은 약 127mg/개로, N형 태양전지의 은페이스트 소모량이 기존 대비 크게 증가 PERC.

현재 TOPCon 태양전지는 일반적으로 고온 은페이스트나 은알루미늄페이스트를 사용하고 있으며, HJT 태양전지는 비정질 실리콘막의 수소 함량이 높기 때문에 생산 공정의 온도는 250°C 이하로 제어되며 더 비싼 제품을 사용합니다. 저온 전도성 은 페이스트, 슬러리의 최적화 및 비용 절감은 N형 배터리의 경제성 향상 및 산업화에 특히 중요합니다.

은 페이스트는 고가의 은 분말을 주요 기판으로 사용하며, 현재 은 분말의 공급은 주로 외국 수입에 의존하고 있으며 은 페이스트의 가격은 은 가격과 환율 변동에 의해 교란될 것입니다. 은 페이스트의 대량 소비와 높은 가격은 HJT와 같은 N형 태양전지의 산업화를 제한하는 문제점 중 하나이며, 업계에서는 비용 절감과 효율성 향상을 달성하기 위해 금속화 공정 혁신이 시급합니다.

현재 은 소비를 줄이는 공정 기술에는 두 가지 주요 방향이 있습니다. 하나는 SMBB 또는 0BB 적용, 레이저 전사 및 기타 기술과 같은 고가의 은 페이스트 양을 줄이는 것입니다. 두 번째는 은분말 대신 비금속 구리를 사용하여 은박 구리, 전기 도금 구리 및 기타 기술을 적용하는 등 은분말의 양을 줄이는 것입니다.

태양광산업협회에 따르면 이종접합전지의 금속전극은 여전히 은전극이 지배적이며, 저온은 페이스트 전극의 시장점유율은 2022년 98.2%에 달할 것으로 예상된다. 실크 스크린 인쇄 기술과 전기 도금 구리 기술이 결합된 은 피복 구리 페이스트를 포함하여 비금속 구리와 같은 은을 대체합니다. 최근 태양전지 금속화 공정의 지속적인 혁신을 배경으로 은이 전혀 없는 기술인 구리 전기도금 공정 개발이 가속화되고 있다.

1.2 전기도금된 구리는 광전지가 비용을 절감하고 효율성을 높이는 데 도움을 주며 상당한 개발 이점을 제공합니다.

구리 도금은 비접촉 구리 전극 준비 공정으로, 광전지에서 완전한 은을 제거하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 구리 전기 도금 기술은 인쇄 회로 기판 PCB 및 기타 산업에서 성숙되었으며 결정질 실리콘 셀의 금속화 공정에도 사용할 수 있습니다. 그 원리는 전기 분해를 통해 모재 표면에 금속 구리를 증착하여 구리 그리드를 만드는 것입니다. 와이어를 사용하고 광기전 효과에 의해 생성된 캐리어를 수집하는 전극으로 사용됩니다.

은 페이스트 스크린 인쇄와 비교하여 구리 도금 공정은 은 페이스트 비용이 낮고 전도성이 우수하며 가소성 및 측면이 우수합니다.고은 스크린 인쇄 기술을 대체할 것으로 예상되는 비율은 태양전지 효율을 더욱 향상시키고 은 페이스트 비용을 절감하며 HJT 및 XBC 태양전지의 비용을 절감하고 효율성을 높이며 개발 규모를 확장하는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다.

(1) 구리 도금 비용 절감 장점: 은 페이스트 스크린 인쇄보다 은 페이스트 비용이 저렴합니다. 9월 5일 현재 상하이 금거래소 은 현물 종가는 5814위안/kg(풍력), 은전면 은페이스트는 6391위안/kg(백천영복), 전해동 평균 시장가격은 1#이다. 가격은 69.83위안/kg(백천영복)에 불과했고, 구리 가격은 은 페이스트의 약 1%에 불과했습니다.

구리 도금 기술은 고가의 은 원료가 필요 없으며, 전극 대신 저가의 순수 구리를 사용하여 원료 비용을 대폭 절감하여 Silver-Free를 실현합니다. 또한, 전착동선 장비는 HJT, XBC, 탑콘 등의 기술에 적용이 가능하며, 태양전지 전면과 후면에 양면 도금을 동시에 완성할 수 있어 원가절감 공간과 활용 가능성이 넓다.

(2) 구리 도금 장점의 시너지 효과:

(1) 구리 전극의 전도성은 은 그리드 와이어보다 우수하고 TCO 층과의 접촉 특성이 우수하여 셀 변환 효율 향상에 기여합니다.

A. 금속 저항률은 전극의 전력 손실 및 전도성에 영향을 미치며, 순수 구리는 저항률이 낮습니다. 이종접합 저온 은 페이스트는 주로 은 분말, 유기 수지 및 기타 재료로 구성되며, 슬러리 경화 후 일부 유기물은 전도성이 없으므로 저온 은 페이스트의 저항률이 더 높고 전극의 전력 손실이 발생합니다. 크다.

동시에 저온은 페이스트의 소결 온도가 250°C를 초과하지 않기 때문에 슬러리 내 Ag 입자 간의 결합이 단단하지 않고 공극이 많아 라인 저항이 증가하고 직렬 저항의 증가. 구리 도금 그리드 와이어는 순동을 사용하며 저항률은 순은에 가깝지만 저온 은 페이스트보다 훨씬 낮습니다. 전극 구조가 조밀하고 균일하며 뚜렷한 보이드가 없어 라인 저항률을 낮출 수 있습니다. 태양 전지 전극 저항 손실을 줄이고 전기 성능을 향상시킵니다.

B. 금속과 TCO 층의 접촉 특성은 이종 접합 태양 전지의 캐리어 수집, 접착 특성 및 전기적 특성에 영향을 미치며 구리 전기 도금 전극은 더 많은 장점을 가지고 있습니다. 실버페이스트와 TCO 투명전도막의 접촉면에는 홀이 많아 금속-반도체 접촉저항이 증가하고 전극 접착력이 감소하여 캐리어 수송에 영향을 미치게 된다.

구리 전극은 뚜렷한 구멍 없이 투명 전도성 필름에 밀착되기 쉽기 때문에 접촉 저항이 작아서 캐리어 수집 가능성을 높일 수 있습니다.

(2) 구리 전극은 선폭이 매우 미세하고 높이 대 폭 비율이 우수하며 가소성이 우수하여 셀 변환 효율 향상에 기여합니다. 은 페이스트 스크린 인쇄용 은 그리드 와이어의 폭은 일반적으로 약 30-40μm인 반면, 구리 도금된 구리 그리드의 폭은 약 15-20μm입니다.

전기 도금 공정에서 구리 금속의 증착은 마스크로 제한되며 그래픽 장비는 더 얇은 전극 선폭을 설계할 수 있고 전극은 마스크를 벗긴 후 더 나은 종횡비를 가지며 직사각형 모양으로 형성됩니다. 그리드를 최대화하고 음영 손실을 줄이며 구리 저항률 감소와 겹쳐 광 생성 캐리어의 생성 및 수집을 크게 향상시키고 셀 효율을 0.3%-0.5% 향상시킬 수 있습니다.

현재 구리 전기도금 공정은 여전히 대량 생산에 어려움을 겪고 있으며 기술, 공정, 장비, 재료 및 기타 조치를 통해 최적화되고 개선될 것으로 예상됩니다. 구체적인 대량 생산의 어려움은 다음과 같습니다.

(1) 전통적인 스크린 인쇄와 비교하여 전기 도금 구리 공정은 더 길고 메쉬 제거, 산화 등이 발생하기 쉽고 장비 공정 비용 및 수율 제어에 어려움이 있으며 대규모 대량 생산 기술이 더욱 필요합니다. 성숙했다.

(2) 전기 도금 공정은 다양한 중금속 및 폐액을 보유하며 환경 보호 처리 비용이 높습니다. 이어 업계는 상·하류 협업을 통해 기술, 공정, 장비, 재료, 태양전지 부품 등을 최적화·개선하고, 검증·양산 진행도 가속화할 것으로 기대된다.

둘째, 프로세스는 그래픽과 전기 도금에 중점을 두고 있으며 기술 경로는 아직 확정되지 않았습니다.

2.1 구리 도금 공정: 시드층증착 - 패터닝 - 전기도금 - 후처리

광전지 전기도금 구리 공정에는 주로 시드층 증착, 그래픽, 전기도금 및 후처리 4가지 주요 링크가 포함되며, 각 링크의 현재 기술 경로가 다르며, 다양한 조합 공정 방식이 병행되며, 포괄적인 성능이 필요하며, 적절한 공정을 선택하는 데 드는 비용이 필요합니다. 노선.

(1) 시드층 증착: 이종접합 셀의 표면에 투명 전도성 필름(TCO)을 전도층, 반사 방지층으로 증착합니다. 둘째, 접착력은 주로 반 데르 발스 힘이며 전극은 떨어지기 쉽습니다. 일반적으로 전극 접촉 및 접착 문제를 개선하려면 전기 도금 전에 PVD 장비를 사용하여 TCO 층에 시드 층(100nm)을 증착해야 합니다.

(2) 그래픽: TCO에 대한 동도금은 비선택적이므로 동도금 영역의 라인 패턴을 보여주기 위한 그래픽 마스크를 형성하고 전도성 부분과 비전도성 부분을 구분하는 것이 필요하다.

패터닝 과정에서 감광성 접착층이 HJT 태양전지 표면에 덮이고, 구리 도금이 필요하지 않은 위치 감광 재료는 선택적 조명에 의해 변형되고, 구리 도금이 필요한 위치 감광 재료는 그대로 유지된다.

현상 단계에서는 구리 도금 영역에서 변성 반응을 거치지 않은 감광성 물질을 제거하여 패턴화된 마스크를 형성하고, 라인의 패턴 영역에서 노출된 시드층에 구리가 증착되어 전도성을 갖게 됩니다. 후속 도금은 다른 위치에서는 구리 증착이 발생하지 않으므로 선택적 도금이 이루어집니다.

(3) 전기도금: 전기도금할 태양전지(음극)를 전기도금 장비의 황산구리(양극) 용액에 담그고 전기로 전기분해하여 구리이온(Cu2+양이온)을 환원시켜 구리를 선택적 구리 전극을 형성하기 위해 도금해야 하는 라인 영역의 구리에 증착됩니다.

(4) 후처리 : 주석을 전기도금하거나 구리산화방지제를 사용하여 보호층을 만들고, 습식에칭, 레이저에칭, 플라즈마에칭 등의 공정을 적용하여 마스크를 벗겨내고, 남은 시드층을 에칭한 후, 표면 처리를 통해 최종적으로 성형성이 우수하고 선택성이 우수한 구리 전극을 얻을 수 있습니다.

2.2 시드층 준비: 주로 PVD 장비와 관련됩니다.

시드층의 제조방법으로는 물리기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD), 스프레이, 프린팅 등이 있으며, 현재 PVD 장비가 주류를 이루고 있다. 경제성이 좋은 구리 금속은 시드층 제조에 자주 사용되며, 회로 안정성에 대한 요구가 증가함에 따라 구리 와이어의 안정성을 향상시킬 수 있는 일부 구리 합금 소재도 평가되고 있습니다.

이 링크의 기술적 차이점은 주로 시드 레이어를 준비할지 여부, 전체 표면 또는 로컬 시드 레이어를 준비할지 여부, 시드 레이어의 금속 선택에 있습니다.

2.3 그래픽 링크: 주로 노광기, 현상기, 레이저 장비 관련

구리 전기도금의 패턴화 공정은 주로 마스킹, 노출, 현상 등 여러 단계로 구성됩니다. 그 중 마스크링크는 태양전지 표면에 식각방지용 감광재를 코팅하여 도금이 필요 없는 부분을 덮어 보호하는 것으로서 감광재로는 주로 습식필름잉크, 드라이필름재, 등.

노광 및 현상 링크는 패턴을 감광성 재료로 전사하는 것이며 주요 기술은 LDI 레이저 직접 기록 리소그래피(마스크 필요 없음), 기존 마스크 리소그래피 기술, 레이저 슬로팅, 잉크젯 인쇄 등입니다. 그 중 마스킹 없는 LDI 레이저 직접 라이팅 리소그래피 기술의 적용 가능성은 크고, BC 배터리에도 레이저 슬로팅이 양산 적용돼 전체적인 그래픽 기술 루트가 점차 명확해지고 마무리될 것으로 예상된다.

현재 광기전력 전기도금 구리 그래픽 공정의 배치는 전기도금 구리 LDI 직접 기록 노광 장비와 근접/접촉 노광 장비의 출하를 실현했습니다.

리소그래피 기술은 광화학 반응 원리와 화학적, 물리적 에칭 방법을 사용하여 설계된 마이크로 그래픽 구조를 감광성 재료로 덮인 웨이퍼, 유리 기판, 구리 피복 적층판과 같은 기판 표면에 전사하는 것을 말합니다.

리소그래피 장비는 마이크로 나노 제조의 핵심 장비로, 범반도체 분야에서는 마스크 버전 사용 여부에 따라 리소그래피 기술은 주로 직접 라이소그래피(Direct Writing Lithography)와 마스크 리소그래피(Mask lithography)로 나뉘는데, 그 중 마스크 리소그래피(Mask lithography)는 더 나눌 수 있다. ~ 안으로근접/접촉 리소그래피 및 투영 리소그래피.

마스크 리소그래피는 광원에서 방출되는 빛의 빔으로, 마스크 버전에 의해 감광성 재료에 이미지가 형성되며, 근접 리소그래피, 접촉 리소그래피, 투영 리소그래피로 나눌 수 있습니다. 그 중 프로젝션 리소그래피가 더욱 발전하여 동일한 크기의 마스크 플레이트를 사용하여 더 작은 규모의 이미지를 얻을 수 있어 더 미세한 이미지를 얻을 수 있습니다.

마스크리스 리소그래피라고도 알려진 직접 쓰기 리소그래피는 컴퓨터가 회로 설계 패턴을 기계 인식 가능한 그래픽 데이터로 변환하고 컴퓨터 제어 빔 변조기가 패턴의 실시간 표시를 실현한 다음 그래픽 빔을 초점을 맞추는 것을 말합니다. 감광성 물질이 코팅된 기판 표면을 광학 이미징 시스템을 통해 직접 스캔하고 노광합니다.

직접 라이팅 리소그래피는 프로젝션 이미징 기술, 더블 테이블 기술, 스텝 스캐닝 노광 등 프로젝션 리소그래피의 기술적 특성을 가질 뿐만 아니라, 프로젝션 리소그래피가 갖는 높은 유연성, 저비용 및 공정 흐름 단축이라는 기술적 특성도 가지고 있습니다. 이 없습니다.

마이크로마운트 다이렉트 라이팅 리소그래피 기술은 고속 실시간 동적 표면 스캐닝을 이용한 다이렉트 라이팅 기술로, 고출력 자외선 레이저나 LED 광원을 이용해 디지털 마이크로미러 장치에 빛을 비추고 데이터를 통해 실시간으로 다이내믹한 그래픽을 생성하는 기술이다. 링크한 후 고정밀, 저왜곡 투영 노광 렌즈를 통해 감광성 재료로 덮인 기판에 직접 투영하여 실시간으로 효율적으로 노광 패턴을 형성합니다.

2.4 전기도금 링크: 주요 장비 전기도금 기계

전기 도금 공정에는 주로 수직 전기 도금, 수평 전기 도금, 플러그인 전기 도금 등이 포함되며 그 중 수직 전기 도금에는 주로 수직 리프팅 전기 도금 및 수직 연속 도금이 포함되며 전기 도금 장비의 현재 가치는 약 40-50 백만 위안 / GW입니다.

현재 전기도금 용량과 품질 성능을 향상시키고 조각화율을 줄이는 방법에 대한 다양한 기술 경로가 병행되고 있으며, 전기도금 공정의 최적화를 통해 전기도금 구리 기술이 태양전지 전기도금 기계의 개선 및 개선 방향이 될 것으로 예상됩니다. 2024년에는 기술 선정을 점차적으로 명확화한다.

수직 도금: 랙 도금, 고정 장치는 전기 도금을 위해 전기 도금 탱크에 수직으로 도금될 태양 전지를 고정합니다. 수직 리프트 도금에 비해 수직 연속 도금의 생산 능력이 증가했습니다.

플러그인 도금: 도금할 태양전지를 음극 전도성 브래킷 위에 놓고 아래쪽으로 삽입하여 도금용 인접한 두 양극판 어셈블리 사이에 전도성 지지 장치가 위치하도록 합니다.

Robotec이 획득한 발명특허 "플러그인 태양전지 구리 전극 전기도금 장치 및 그 방법"에 따르면, CN115613106A 장비는 양면 도금을 달성할 수 있고 단일 라인은 14000개 전체 조각/시간을 달성할 수 있으며 조각화 속도는 다음과 같습니다. <소자의 용량과 도금 품질을 향상시키는 0.02%, 불량률을 줄이고 합리적인 구조와 작은 설치 공간을 갖췄습니다.

또한 올해 4월 로보텍은 셀을 도전성 위에 세팅해 '다채널 태양전지 구리전극 도금장치'에 대한 실용신안특허(인가공고번호 CN219342367U, 인증공고일 2023.07.14)를 출원했다. 전기도금을 달성하기 위해 전도성 지지 유닛이 다수의 애노드 유닛의 애노드 플레이트 구성요소 사이에서 이동하도록 캐소드 전도성 바스켓을 이동시키는 지지 유닛; 본 실용신안의 전기도금 장치는 시간당 최대 24,000개의 전체 조각을 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있어 도금 균일성이 향상되고 도금 품질이 향상되며 조각화 위험이 줄어듭니다.

셋째, 전기도금동은 파일럿 테스트를 가속화하고 점진적으로 양산을 도입하여 시장 공간이 더욱 개방될 것으로 예상됩니다.

3.1 전기도금 구리는 파일럿 테스트를 가속화하고 점진적으로 대량 생산을 도입할 것으로 예상되며, Silver-Free 기술은 HJT 및 XBC 배터리의 산업화를 가속화할 것입니다.

현재 TOPCon 기술은 뛰어난 경제성과 가격 대비 성능을 바탕으로 광전지 모듈 확장의 주류 위치를 점차 확립해 왔습니다. 올해 4분기에는 대규모 생산능력이 확보돼 연간 출하량은 100~150GW에 달할 것으로 예상되며, 이후 양면 폴리, TBC 등 기술을 활용해 경쟁력이 강화될 것으로 예상된다. 경쟁 우위.

HJT 태양전지는 양면미결정 은입동 적용 및 도입으로 원가절감과 효율향상 및 시장도입이 중요한 시기입니다.페이스트, 0BB 기술, UV 변환 필름 및 기타 제품, 산업화 과정이 가속화되고 중앙 국유 기업 HJT의 입찰 규모가 최근 확대되었습니다. 앞으로는 무동, 저인듐 적층막 등 전기도금 기술을 통해 HJT 기술을 더욱 발전시켜 비용 절감과 효율을 높일 것으로 기대된다.

최근 LONGi는 BC 태양전지를 회사의 미래 주요 기술 경로로 확실히 선택했습니다. HPBC, TBC, HBC는 자체 장점을 갖고 있으며 일부 기업은 주로 은이 없는 ABC 기술 경로를 홍보하고 있으며 다수의 주요 태양전지 모듈 회사가 있습니다. BC 기술을 마련했으며 향후 XBC 셀 생산이 확대됨에 따라 무은 전기도금 구리 공정의 생산 도입이 가속화될 것으로 예상됩니다.

현재 기존 실버 페이스트 스크린 인쇄 공정을 사용하는 PERC, TOPCon 및 HJT 태양전지의 비실리콘 비용은 각각 약 0.14, 0.17 및 0.28위안/W일 것으로 예상되며, HJT 태양전지의 비실리콘 비용은 TOPCon 및 PERC 배터리보다 훨씬 높습니다.

이 중 HJT 기술은 TOPCon 기술과 비교하여 장비 감가상각 차이가 크며, 와트당 Silver Paste 비용도 TOPCon의 2배에 가깝습니다. HJT 태양전지 은 페이스트의 비용은 비실리콘 비용의 약 40%를 차지하며 이는 HJT 제품의 경제성에 큰 영향을 미치며 은 소비 감소에 대한 요구가 더욱 시급합니다.

0BB/NBB, 은도금 구리, 전기도금 구리 및 기타 공정을 통한 은 환원은 HJT와 같은 N형 태양전지의 높은 비실리콘 비용 문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.

현재 전통적인 순은 스크린 인쇄를 사용하는 HJT 태양전지의 금속화 비용은 약 0.14위안/W이다. 다양한 은환원 기술 중 은도금동과 0BB/NBB 기술의 파일럿 검증과 양산도입이 빠르며, 두 기술의 중첩적용으로 HJT 태양전지의 금속화 비용이 추정된다. 종합순은이 약 50%를 차지함)는 약 0.08위안/W이며, 그 중 은소비량은 약 9~10mg/W로 단기간에 대량생산이 가능한 금속화원가 절감경로가 된다.

단기적으로 파일럿 단계에 적용된 HJT 태양전지의 비실리콘 비용은 약 0.11위안/W로 추정되며, 이는 은 페이스트 스크린 인쇄보다 경제적이며 여전히 은에 비해 경제성이 개선되어야 합니다. -클래드 구리 +0BB 기술.

0BB(No Main Gate) 기술은 셀 링크에서 메인 게이트를 없애고 용접 스트립을 2차 게이트에 연결해 전류를 유도해 실버 페이스트 소모량을 약 30분의 1로 줄일 수 있다.