铜浆的作用及原理
思瀚产业研究院    2025-08-21

1、 电池金属化的作用

金属化是光伏电池生产中至关重要的工艺，通过在晶硅表面制备金属电极（如银浆、铜浆等），实现电流导出，直接影响电池的光电转换效率、成本和长期可靠性。

要求及发展趋势：降低成本、提高效率。

其主要工艺是将金属化浆料通过接触式（如丝网印刷）和非接触式（如激光转印、电镀铜）工艺使金属栅线附着在电池片表面制作电极。

2、晶硅电池金属化方案变迁

1980年代前： 20世纪40~50年代以真空蒸镀Ag/Al为主的“实验室探索期”；60~70年代在航天需求带动下，引入Ti/Pd/Ag多层蒸镀和Cu/Ni电镀的“早期应用期”。

1980年代后：光伏电池金属化以丝网印刷配合银浆、铝浆为主，并不断优化提升。

目前：因银价格持续上涨，同时光伏行业竞争愈加激烈，贱金属化替代成为新一代光伏发展降本的核心，铜代银方案开始出现并逐步成熟。

铜浆产业化的难点及解决方案

铜氧化产生的原因：因铜过于活泼，易于氧化，形成氧化铜。以银包铜粉为例，在200℃左右就会形成氧化铜，膨胀后将银包铜结构破坏，使得金属化电极失去导电性能。

铜氧化防止的方式：1）其他气体保护，防止铜和氧气接触，避免氧化；2）表面包覆，采用其他有机无机材料，在铜粉表面形成保护层，防止铜和氧气接触。

铜迁移的原因：铜原子在高温烧结过程中快速扩散进入硅基体，通过晶格空位和间隙路径移动，形成深能级陷阱中心。这破坏PN结结构，导致杂质复合增强、少子寿命下降、漏电流增加、开路电压降低。铜的扩散速度极快，在TOPCon电池（涉及多层掺杂接触区）中尤为严重，因为其多晶硅薄膜结构对铜扩散敏感。HJT结构含有TCO层，可以有效阻挡铜迁移，因此对于铜迁移问题，主要针对TOPCON和BC电池。

铜迁移的解决方案：通过在铜和硅片中间添加种子层，以防止铜对硅的扩散。