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隨著光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大到年太瓦級(jí)產(chǎn)量以迅速減少全球排放，繼續(xù)成本降低軌跡將變得更加具有挑戰(zhàn)性。將組件產(chǎn)量從目前的200吉瓦提高到每年300吉瓦，再到幾太瓦，將消耗比該行業(yè)目前使用的更多的材料資源。這將需要考慮要采購(gòu)的其他材料，Sundrive Solar首席科學(xué)家，新南威爾士大學(xué)光伏與可再生能源工程學(xué)院教授Alison Lennon寫道。

2022年第10期 十月 5， 2022 光伏雜志


鍍銅可以更有效地減少對(duì)銀的需求。電鍍銅是多晶的，因此其導(dǎo)電性遠(yuǎn)大于固化的銀或銅漿。

可以說，隨著材料儲(chǔ)量的消耗，采礦業(yè)將增加勘探以保持恒定的儲(chǔ)量/生產(chǎn)比例。然而，新發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量中的礦石品位通常會(huì)下降，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)和開采了更高質(zhì)量的儲(chǔ)量。低質(zhì)量的礦石導(dǎo)致精煉成本增加和排放強(qiáng)度增加，因?yàn)樾枰嗟哪茉磥?lái)精煉低質(zhì)量的礦石。這兩個(gè)因素都會(huì)增加光伏制造商的原材料成本。

高銀使用量是硅異質(zhì)結(jié)（HJT）技術(shù)的一個(gè)特殊問題，因?yàn)镠JT雙面電池目前每個(gè)M10電池需要約205毫克，對(duì)于24.5%效率的電池，其銀含量約為25噸/吉瓦。這種銀的使用比用于當(dāng)前鈍化發(fā)射極和后接觸（PERC）電池的銀使用量大兩倍以上，并且最終可以限制制造中HJT技術(shù)的采用，盡管它是最有效的電池技術(shù)之一。

銀使用率高的主要原因之一是電池需要低溫銀漿，以免損壞其表面鈍化。這些漿料的導(dǎo)電性較差;因此，需要更大的銀質(zhì)量。低溫漿料還需要較長(zhǎng)的固化時(shí)間，這對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說是不可取的。正在試驗(yàn)用于HJT電池以降低金屬化成本的一種替代方案是銅漿。然而，迄今為止，這些漿料中的銅顆粒需要厚厚的銀涂層來(lái)降低氧化風(fēng)險(xiǎn)，并且該涂層可以占顆粒重量的50%。由于市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)有限，這些漿料目前也具有最小的成本效益。

鍍銅可以更有效地減少對(duì)銀的需求。電鍍銅是多晶的，因此其導(dǎo)電性遠(yuǎn)大于固化的銀或銅漿。然而，與可以絲網(wǎng)印刷的漿料不同，在將銅鍍到電池表面之前，必須首先在SHJ電池的透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層上形成掩模。此屏蔽步驟增加了過程的復(fù)雜性和成本。

此外，許多鍍銅方法要求首先通過物理蒸汽沉積到TCO上施加種子金屬層，以增加電鍍銅的附著力，并在電鍍過程中提供電極“夾子”接觸點(diǎn)。該種子層必須在電鍍后去除，這會(huì)增加成本和工藝復(fù)雜性。此外，電鍍過程中的電池剪切與較薄的晶圓不兼容，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)會(huì)變得更加普遍。

將理論付諸實(shí)踐

澳大利亞初創(chuàng)公司Sundrive Solar正在通過其低成本掩蔽和直接鍍銅工藝來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。該公司的高分辨率圖案化使窄至10微米的手指能夠直接鍍?cè)陔p面HJT電池的TCO表面。該工藝使其與中國(guó)高正電技術(shù)設(shè)備供應(yīng)商蘇州麥克斯韋科技有限公司合作，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)26.41%的電池效率。

Sundrive的直接電鍍工藝還允許將銅鍍到低銦TCO，預(yù)計(jì)這是大批量生產(chǎn)中所必需的，以最大限度地減少對(duì)有限銦全球儲(chǔ)量的可持續(xù)性問題。麥克斯韋和Sundrive已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了25.94%的鍍銅電池的效率，具有低銦TCO。這表明可以減少HJT電池中的銀和銦的使用，而不會(huì)顯著影響效率。

除了降低制造成本外，Sundrive每吉瓦用13噸銅代替25噸銀，每吉瓦可將HJT模塊的隱含排放量減少約6千噸二氧化碳當(dāng)量（CO2e）。這種減少首先是由于每個(gè)電池所需的銅質(zhì)量較低;而且與銀相比，生產(chǎn)銅的排放強(qiáng)度更低。

我們通過使用銅代替銀進(jìn)行HJT電池金屬化來(lái)減少隱含排放的估計(jì)是一個(gè)保守的值，因?yàn)樗僭O(shè)所有銅都是從初級(jí)生產(chǎn)中獲得的。鑒于大部分銅可以從回收中獲取資源，由于工業(yè)用途中銅的體積較大，鍍銅HJT模塊的實(shí)際隱含排放量可能甚至低于我們估計(jì)的42噸CO2e / GW的HJT電池生產(chǎn)值。鍍銅光伏組件隱含排放量的減少最終將反映在更低的組件成本上。

原標(biāo)題：銅是光伏行業(yè)的新希望