低温导电浆料助力HJT电池技术创新

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 87%4% 79%7% PERC电池成本结构 83%7% 74%10% TOPCon电池成本结构 73%11% 61%16% 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：4.5~6E-6Ω.cm高温：2~3E-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：＞1.5N@90%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BL@28um DK61A@28um DK61A@24um DK61A-1@24umPaste Screen Uoc(mV) Isc(mA) Rs FF Eff LD(mg) Thk/Width(um) Speed(mm/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 LD(mg) Thk/Width(um) Speed(mm/s)BL 28um — — — — — — 14/48.8 350 11%20%• 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 Uoc(mV) Isc(mA) Rs(mΩ) FF(%) Eff(%) Qty LD(mg) H/W(um)BL 18um —— —— —— —— —— —— —— ——DK61A 18um 0 42 -0.34 0.13 0.15 ~9000(2kg) 29.5 15.1/32.8Paste Screen Uoc(mV) Isc(mA) Rs(mΩ) FF(%) Eff(%) Qty(Pcs) LD(mg) Front H/W(um)BL R-34umF-28um — — — — — 197 47+41=88 11.1/39.1DK61A R-20umF-20um 0.8 111 0 -0.36 0.240 191 41+30=71 15.1/32.1R-20umF-20um 0.9 106 0.03 -0.64 0.153 187 37+26=63 14.7/32.2 35-40%VS 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% -3.81%Eff loss -8.72% -6.77% -4.62%EL 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(%) Uoc(mV) Isc(mA) FF(%) Rs(mΩ) Eff(%) LD(mg) 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(%) Uoc(mV) Isc(mA) FF(%) Rs(mΩ) Eff(%) LD(mg) RemarkBL BL 0% - - - - - -DK61FAgCu BL 50% -0.5 2 +0.08 -0.3 0.01% +1 RS-Finger FS-Finger Cu(%) Uoc(mV) Isc(mA) FF(%) Rs(mΩ) Eff(%) LD(mg) 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 | info@dkem.cnCollaborative InnovationWhen Performance Matters®