电子料浆应用 技术前沿：光伏电子浆料（银浆+铝浆）与烧结工艺

技术前沿：光伏电子浆料（银浆+铝浆）与烧结工艺

光伏电子浆料产品质量、性能指标和稳定性对晶硅太阳能电池的性能和可靠性有 较大影响，属于晶硅太阳能电池的关键原材料。一方面，下游晶硅太阳能电池厂商为 了保证电池片的品质与稳定供应，需对上游供应商的技术能力、生产工艺、产品品质、 管理能力进行严格的质量检测和质量认证，认证周期通常较长，认证通过后，还需要 考察供应商的实际供货能力，如此方可进入客户供应链体系。

另一方面，光伏行业制 造端产业集中度较高。根据中国光伏行业协会（CPIA）数据，2022 年全国电池片产量 约为 330.6GW，其中排名前五企业产量占总产量的 56.1%，产量达到 5GW 以上的电池片企业有 17 家。头部公司优势显著，优质的光伏浆料厂商与长期合作的客户之间粘 性较强。

光伏电子浆料行业属于技术密集型产业，晶硅太阳能电池厂商对光伏浆料的要求 较高，比如开路电压、短路电流、填充因子、电池转换效率等均有严格指标。

光伏浆料对晶硅太阳能电池的性能具有重大影响，直接决定电池的光电转换效率 及稳定性，进而影响电池的各项性能指标，所以光伏浆料是晶硅太阳能电池的核心原 材料，而晶硅太阳能电池是光伏发电系统的核心部件。

晶硅太阳能电池银浆和铝浆

晶硅太阳能电池银浆主要用于晶硅 太阳能电池片正面电极和背面电极，用于收集和导出硅基太阳能电池产生的电流。晶 硅太阳能电池铝浆主要用于形成晶硅太阳能电池背表面场，吸除晶体硅中杂质，提高 晶硅太阳能电池开路电压。

（1）光伏发电的主要原理

光伏发电的主要原理是半导体的光生伏特效应。当晶硅太阳能电池受到光照时， 光子被吸收，晶硅太阳能电池体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势，将光子 转换为电子、太阳能转换为电能。

光的特性。

各个区间波长的分布见下图，可见光，又可分为紫光(390-450)蓝光（450--490nm），绿光(490-570nm)，红光（620-780nm）.

1.光子的能量跟波长成反比，h为普朗克常数，C为光速，都为常量。下面公式1是基于把光当成电磁波来看。

2.大气质量：太阳光穿过大气层的路径，AM1.5为1.5倍垂直入射穿过大气层的距离，也就是θ=48度。AM0条件下，太阳能垂直入射到地球最大的光强为1366W/㎡。

二极管以及光伏发电原理

价带：共价键束缚载流子自由移动，不能参与导电。

导带：电子可以自由移动。

禁带：介于价带和导带之间。

禁带宽度：一个电子从价带运动到能参与导电的自由状态所需要吸收的最低能量值，硅材料禁带宽度1.12ev，对应110nm波段。

载流子：电子和空穴都能参与导电并都称为。

电子移向导带的运动导致了电子本身的移动。

电子移动过程还产生了空穴在价带中的移动。

本征载流子：没有注入能改变载流子浓度的杂质的半导体材料叫做本征材料，浓度跟材料本身以及温度有关系，且电子空穴数目相等。

N型半导体：掺杂后多子带负电，例如掺磷。

P型半导体：掺杂后多子带正电，例如掺硼，掺镓。

晶体硅的原子结构，最外层电子由四对共用电子对组成。

太阳能电池片最重要的参数

禁带宽度：电子从从价带到导带跃迁需要的最小能量；

导带自由载流子数量；

光照条件下产生和复合的自由载流子数量。

平衡载流子浓度

本征载流子浓度由材料以及温度所决定，温度越高，载流子浓度越高。

平衡载流子浓度：在没有偏置情况下，导带和价带的载流子数量称为平衡载流子浓度。多子数量等于本征自由载流子数量加上参杂的自由载流子数量，一般情况下，参杂的载流子数量大于本征载流子数量的几个数量级，也就是约等于参杂浓度。

Ni: 本征载流子数量， n0p0分别代表电子和空穴载流子数量。

光的吸收：

Eph <Eg 光子能量Eph小于禁带宽度Eg，光子与半导体的相互作用很弱，只是穿过，似乎半导体是透明的一样 。< span> </Eg 光子能量Eph小于禁带宽度Eg，光子与半导体的相互作用很弱，只是穿过，似乎半导体是透明的一样 >

Eph=Eg 光子的能量刚刚好足够激发出一个电子-空穴对，能量被完全吸收。

Eph>Eg 光子能量大于禁带宽度并被强烈吸收。

吸收深度：

400nm以下紫外波段，在硅片厚度0.1um处被完全吸收。

400—800nm可见光波段，在硅片厚度10um处被完全吸收。

800-1000nm近红外波段，在硅片厚度100um处被完全吸收。

1100nm近红外处波段，能穿透硅片厚度超过1000um。

载流子的产生率：

不同波段光在电池片厚度的产生率： 蓝光在0.1um处被完全吸收；红光在50um处几乎被完全吸收； 近红外光在100um处还能激发表面90%的载流子，吸收很慢。

全波段总的生成率：在电池片表面，因短波段基本集中在表面，故激发的载流子数量最多，然后随着硅片厚度增加光的吸收逐步递减，导致载流子数量逐步减少。

三种复合：

• 辐射复合：电子空穴的复合，激发出近似禁带宽度的1100nm的光，也是EL/PL发光的原理。

• 俄歇复合：涉及两个电子，一个空穴。电子跟空穴复合，传递能量给另外一个电子做运动，没有光激发。主要体现在重掺杂或者加热高温材料。

• 肖克莱-雷德-霍尔复合：也叫复合中心的复合或者缺陷复合，直接吸收电子或者空穴，辐射出能量非常弱的光。

扩散长度/少子寿命

少子扩散长度：在复合之前一个载流子从产生处开始运动的平均路程。

少子寿命：在复合之前一个载流子从产生到复合的平均时间。

表面复合

半导体表面的缺陷是由于晶格排列在表面处的中断照成的，即在表面处产生挂键，所以电池表面是一个复合率非常高的区域。减少挂键的数目可以通过在半导体表面处生长一层薄膜以连接这些挂键，这种方法也叫做表面钝化。

载流子的运动：在大多数情况下，电子是电场相反的方向运动。

扩散：

在两个不同浓度的区域之间将会出现载流子梯度。载流子将从高浓度区域流向低浓度区域。

漂移：

由外加电场所引起的载流子运动叫“漂移运动”。

PN结：

n型半导体区域的电子浓度很高，而p型区域的空穴浓度很高，所以电子从n型区扩散到p型区，同理，空穴从P型区扩散到n型区。当电子和空穴运动到pn结的另一边时，也在杂质原子区域留下了与之相反的电荷，这种电荷被固定在晶格当中不能移动。在n型区，被留下的便是带正电的原子核，相反，在p型区，留下的是带负电的原子核。于是，一个从n型区的正离子区域指向p型区的负离子区域的电场E就建立起来了。这个电场区域叫做“耗尽区”，因为此电场能迅速把自由载流子移走，因此，这个区域的自由载流子是被耗尽的。

正向偏压下的二极管（核心知识点）

正向偏压（也叫正向偏置）指的是在器件两边施加电压，以使得pn结的内建电场减小。电场的减小将破坏pn结的平衡，即减小了对载流子从pn结的一边到另一边的扩散运动的阻碍，增大扩散电流。

从pn结的一端到另一端的扩散运动的增加导致了少数载流子（少子）往耗散区边缘的注入。这些少数载流子由于扩散而渐渐远离pn结并最终与多数载流子（多子）复合。在正向偏置下的扩散电流也是复合电流。复合的速度越高，通过pn结的扩散电流就越大。“暗饱和电流”（I0）是区别两种不同二极管的非常重要的参数。I0是衡量一个器件复合特点的标准，二极管的复合速率越大，I0也越大。

反向偏压

反向偏置电压是指在器件两端加电场，以使pn结增大。在pn结中的内建电场越大，载流子能从pn结一段扩散至另一端的概率就越小，即扩散电流就越小。

理想二极管方程：

I为通过二极管的净电流；

I0为暗饱和电流（在没有光照情况下输出的电流），I0随着T的升高而增大。在温度为300k时，KT/q=25.85mV。

V是施加在二极管两端的电压；

q和k分别代表电荷的绝对值和玻耳兹曼常数；

T则表示绝对温度（K）。

收集概率：（可结合载流子产生率对比）

“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被pn结收集并参与到电流流动的概率，它的大小取决于光生载流子需要运动的距离和电池的表面特性。在耗散区的所有光生载流子的收集概率都是相同的，因为在这个区域的电子空穴对会被电场迅速地分开。当载流子在与电场的距离大于扩散长度的区域产生时，那么它的收集概率是相当低的。相似的，如果载流子是在靠近电池表面这样的高复合区的区域产生，那么它将会被复合。下面的图描述了表面钝化和扩散长度对收集概率的影响。

量子效率：

所谓“量子效率”，即太阳能电池所收集的载流子的数量与入射光子的数量的比例。量子效率即可以与波长相对应又可以与光子能量相对应。如果某个特定波长的所有光子都被吸收，并且其所产生的少数载流子都能被收集，则这个特定波长的所有光子的量子效率都是相同的。而能量低于禁带宽度的光子的量子效率为零。下图将描述理想太阳能电池的量子效率曲线。

光伏效应

电池开路的情况下，pn结的正向偏压处在新的一点，此时，光生电流大小等于扩散电流大小，且方向相反，即总的电流为零。

电池短路的情况下，将不会出现电荷的聚集，因为载流子都参与了光生电流的流动，短路电流等于光生电流（同样等于开压状态下内部扩散电流）。

工作状态下，其电流等于光生电流减去太阳能电池内部扩散电流。

短路电流等于光生电流，且等于内建电场作用下的漂移电流，也是电池片能提供的最大的电流。

开路电压下，光生载流子导致正向偏压从而消弱内建电场，增加扩散电流，光生电流等于扩散电流且方向相反。

工作状态下，流出电池的电流大小就等于光生电流与扩散电流的差。

内建电场代表着对前置扩散电流的障碍，所以电场减小的同时也增大扩散电流。

复合机制对开路电压的影响（核心难点）

PN结边缘的少子数量，越少，耗尽区越宽，则需要增加掺杂浓度。

扩散长度。 掺杂浓度越高，扩散长度越低（扩散电流越大），则需要降低掺杂浓度。

二者需要达到平衡。

ECV曲线解读

体电阻（硅片电阻率）：电阻是纵向的，电子垂直移动然后到达表面。故移动的距离为电池片厚度，横截面为电池片面积，即R=ρW/A

方块电阻：电阻是横向的，不是垂直纵向，即横截面积等于距离L乘以厚度T，所以电阻R=ρ L / （L*T），只要L是正方形边长，则方块电阻只跟电阻率以及N区厚度有关系。

方块电阻的测量非常容易，通过四探针测试方法，外面两根探针提供电流，中间两根探针处产生压降，N区和P区之间的PN结做为结缘体。注意测试必须在暗室。

太能能电池等效电路图(核心知识点)

引起串联电阻的因素有三种：第一，穿过电池发射区和基区的电流流动；第二，金属电极与硅之间的接触电阻；第三便是顶部和背部的金属电阻。串联电阻对电池的主要影响是减小填充因子，此外，当阻值过大时还会减小短路电流。串联电阻并不会影响到电池的开路电压，因为此时电池的总电流为零，所以串联电阻也为零。

并联电阻RSH造成的显著的功率损失通常是由于制造缺陷引起的。

温度效应

本征载流子随着温度高，浓度高，导致暗电流增加，复合增加，从而导致开路电压下降。

光伏发电

根据半导体的特性，半导体中有电子和空穴两种电流载体（指可以自由移动的带 有电荷的物质微粒，简称“载流子”），其中电子带负电（电子带负电荷）、空穴带正电 （空穴少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷，即带正电）。半导体材料中 某种载流子占大多数，则称为多子，占小部分的即为少子。硅片最基本的材料是“硅”， 纯净的硅不导电，但可以通过在硅中掺杂其他元素来改变特性：在硅晶体中掺入硼元 素，即可做成 P 型硅片；掺入磷元素，即可做成 N 型硅片。因硼元素和磷元素价位特 点不同，P 型硅片中空穴作为多子主要参与导电，电子是少数载流子（少子）；N 型硅 片中电子作为多子主要参与导电，空穴是少数载流子（少子），上述 P（Positive，正电） 和 N（Negative，负电）即根据硅片多子的正负电情况进行的命名。

PN 结（结是指交叉，译自英文“PN junction”）是光伏电池片的基本结构单元， 其通常形成于同一块硅片中 P 型区域和 N 型区域的交界处，可以通过向 P 型硅片表面 扩散磷元素或者向 N 型硅片表面扩散硼元素制得。多子的移动称为扩散，少子的移动 称为漂移，在内电场下电子或空穴受电场力作用发生移动，最终漂移和扩散达到平衡 就会形成 PN 结，形成稳定空间载荷区。内电场及 PN 结形成过程如下：

光伏电池片发电即是利用 PN 结位置产生的自由电子的电位差来产生电流，当太 阳光照射在电池片表面时，电子吸收能量变为移动的自由电子，同时在原来的位置形 成空穴，自由电子受到内电场的作用会向 N 型区移动，同时对应空穴向 P 型区移动。 当连接电池正负极形成闭合回路时，自由电子受到内电场的力从 N 型区经过导线向 P 型区移动，在外电路产生电流。

（2）导电浆料产品在光伏发电中的主要作用

晶硅太阳能电池是一种典型的二极管器件，晶硅太阳能电池片生产商通过丝网印刷工艺将光伏电子浆料分别印刷在硅片的两面，烘干后经过烧结，形成晶硅太阳能电 池的两端电极。

晶硅太阳能电池的电极分为正面电极和背面电极，分别位于电池的正面和背面两 个表面上，正面是指电池的受光面，背面是指电池的背光面。为使电池表面接收入射 光，正面电极做成栅线状，由主栅线和细栅线两部分构成。细栅线较细，起到收集电 池扩散层内的载流子并传输到主栅线的作用；主栅线较粗，起到汇流、串联的作用， 连接细栅线和电池外部引线。背面电极只有主栅结构，起到汇流、串联的作用，连接 电池外部引线。以 PERC 电池为例，PERC 电池基底为 P 型硅片，正面电极与 N+发射 极接触，是电池的负极；背面电极与 P 型区接触，是电池的正极。

为了增大电池片透光面积，使绝大部分入射光进入电池激发能量，栅线高宽比要 尽可能平衡，以保持栅线良好的导电性。由于栅线电极对导电率要求较高，综合考虑 烧结过程中电极的稳定性、烧结后电极的导电性能以及电极与硅片附着力等因素，正 面电极和背面电极的导电功能组分选用银浆最合适。以 PERC 电池为例，晶硅太阳能 电池使用的厚膜导体浆料分为正面银浆、背面银浆和铝浆，三种电极浆料的金属化工 艺共同实现晶硅太阳能电池的导电互联机能。

银浆方面，银浆主要用于汇集、导出载流子。根据位置的不同，可分为电池片受 光面的正面银浆和背光面的背面银浆，根据功能的不同，又可分为汇流、串联的主栅银浆和收集载流子的细栅银浆。 铝浆方面，铝浆主要用于形成晶硅太阳能电池铝背场，吸除晶体硅中杂质。

由于 P 型硅片含有杂质铁、钴、镍、铜等元素，因此在晶硅太阳能电池生产工艺中，利用 铝原子与硅原子结构上的差异，将铝原子扩散到硅片背面形成铝硅合金，因而形成吸 杂中心。高温下杂质在铝中溶解度较高，而在硅中溶解度较低，因此吸杂中心可以吸 除杂质，提高电池片短路电流、开路电压和填充因子，并进一步提高光电转换效率。 以 PERC 电池为例，浆料的具体应用情况如下：

由于半导体不是电的良导体，电子在通过p-n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p-n结，以增加入射光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。

太阳能电池术语

①路电流(isc)

当将太阳能电池的正负极短路、使u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(a)，短路电流随着光强的变化而变化。

②开路电压(uoc)

当将太阳能电池的正负极不接负载、使i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(v)。单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～0.7v。

③峰值电流(im)

峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(a)。

④峰值电压(um)

峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5v，典型值为0.48v。

⑤峰值功率(pm)

峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：pm===im×um。峰值功率的单位是w(瓦)。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度lkw／㎡、光谱aml.5、测试温度25℃。

⑥填充因子(ff)

填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。计算公式为ff=pm/(isc×uoc)。填充因子是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。

串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0.5～0.8之间，也可以用百分数表示。

⑦转换效率(η)

转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳能量功率的比值。即：

η=pm(电池片的峰值效率)/a（电池片的面积）×pin（单位面积的入射光功率），其中pin=lkw／㎡=100mw／cm2。

组件的板形设计一般从两个方向入手。一是根据现有电池片的功率和尺寸确定组件的功率和尺寸大小；二是根据组件尺寸和功率要求选择电池片的尺寸和功率。

电池组件不论功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等几种串联形式组成。常见的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×12片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串联形式的电池组件为例介绍电池组件的板型设计方法。

光伏电子浆料产品分类：

① 银浆

银浆产品主要为背面银浆，包括 PERC 电池背面银浆和常规晶硅太阳能电池 背面银浆。

主要应用场景

② 铝浆

铝浆产品主要包括单面 PERC 电池铝浆、双面 PERC 电池铝浆和常规晶硅太 阳能电池铝浆。

主要应用场景

银粉和铝粉体系核心技术

掌握粉体 特性和其对浆料印刷性能和光电性能的影响机理，从而可选择并复配适用于窄线宽网 版印刷、适宜烧结温度、良好欧姆接触以及高附着力等需求的粉体，并通过针对性的 提前固液混合预处理，进一步优化粉体的稳定性，有效满足下游客户对浆料产品大批 量稳定供应和产品技术迭代的需求。

银粉和铝粉是电子浆料体系核心的导电功能相，直接影响电子浆料的印刷性能和 光电性能。 在粉体体系制备方面，掌握不同类型光伏浆料的粉体特性，掌握不同粒度分 布、振实密度、比表面积、表面包覆物、分散性的粉体对浆料产品的影响机理，针对 下游客户不同工艺晶硅电池结构特点、成分特征以及制备工艺条件，复配多种不同规 格的粉体，以提高浆料的光电性能。并通过研究粉体生产工艺流程和生产工艺参数对 粉体以及浆料产品最终印刷性能和光电性能的影响规律，与供应商充分沟通，协助设 计优化可实现稳定量产的粉体产线，最终实现浆料产品的大批量稳定生产和迭代。

在粉体体系应用方面，针对不同类型导电浆料的粉体，在混合搅拌前利用有 机溶剂提前固液混合预处理，进一步优化粉体分散性能。在此基础上，针对性的选取 改造分散设备并调整分散参数，优化粉体环节工艺流程，提高浆料产品大批量生产的 稳定性，并最终提高浆料产品的印刷性能和光电性能。

粉体预处理 技术

金属粉体作为光伏电子浆料中的导电功能相，其性能对浆 料的电性能、流动性、粘附性等性质起着关键作用。金属 粉体的形态和粒径是决定浆料导电性、烧结质量等特性的 主要因素，振实密度是影响烧结厚膜的致密性以及电池光 电转换效率的重要因素。在浆料制备过程中不同种类的分 散剂会影响金属粉体的分散性，从而影响浆料的细度、粘 附性和电阻率。

可利用有机溶剂将金属粉体提前固液混合预处理，使其 具备更好的分散性，更稳定的应用在浆料生产工艺中。

玻璃粉体系核心技术

玻璃粉是电子浆料体系核心的高温粘接相，对银粉和铝粉的烧结及欧姆接触的形 成有决定作用。

玻璃粉体系搭建了由 PbO、Bi2O3、SiO2、B2O3、Al2O3 等多种氧化物 组成、配比的玻璃粉研发框架，满足玻璃粉体系组分的功能需求和制备工艺，其中 PbO 和 Bi2O3 能够降低玻璃粉软化点和玻璃粉烧结温度；SiO2 能使玻璃粉网络结构更 致密，提高玻璃粉机械强度和化学稳定性；B2O3 能够降低玻璃粉的热膨胀系数，减少 金属层与玻璃粉、玻璃粉与钝化膜之间的内应力；Al2O3 能够减弱玻璃粉与钝化膜的反 应，多种氧化物的选择和配比构建了公司玻璃粉产品的底层作用机理。

掌握ZnO、CuO、MnO2、SrO2、TiO2 等其中一种或几种的氧化物对玻璃粉的影响机制，在玻璃粉体系底层研发框架的基础 上，进一步提高玻璃粉的化学稳定性，优化玻璃粉软化点，改善流平性能，降低无机 粘合剂的热膨胀系数以提高热稳定性。

针对不同工艺晶硅电池光伏浆料研发添加和测试不同氧化物，复配多种规 格玻璃粉，具备完整的玻璃粉体系研发能力和迭代能力，能够快速实现不同太阳能电 池工艺对于浆料欧姆接触能力和烧结窗口的差异化需求，最终满足下游客户对浆料产 品大批量稳定供应和产品技术迭代的需求。

PERC 电 池背面银 浆玻璃粉 制备技术

PERC 电池背面银浆的主要作用是将铝浆收集的电流传输到 负载，烧结成背银电极后与焊带进行互联，因此背面银浆要 求具有良好的焊接拉力，同时尽量减少对钝化膜钝化效果的 破坏。

低活性背面银浆玻璃粉，与钝化膜的反应较 弱，避免与硅片直接接触形成大量的复合中心，从而提高开 路电压，达到提效目的，在低腐蚀的同时保证焊接拉力，具 有良好的可靠性。

双面 PERC 电 池铝浆玻 璃粉制备 技术

双面 PERC 电池铝浆玻璃粉主要作用是在 PERC 电池烧结工 序时引导铝硅反应，生成铝硅合金和 BSF 层，提升电池的开 路电压。 双面 PERC 电池铝浆玻璃粉能有效降低铝硅 接触电阻，具备良好的耐摩擦、耐撕拉和耐水煮能力，具有 较低的金属复合，提升电池转换效率。

正面银浆 玻璃粉制 备技术

PERC 电池正面银浆的主要作用是收集并导出光生载流子， 烧结过程需要烧穿钝化膜，与硅基底形成接触，同时需要有 良好的印刷线型以减少对光的遮挡。正面银浆玻璃粉具有良好的烧穿钝化膜的能 力，能够与不同方阻的发射极形成良好的欧姆接触，同时对 发射极的破坏较少，具有较低的金属复合和较高的开路电 压，提升电池转换效率。

TOPCon 电池全套 浆料玻璃 粉制备技 术

TOPCon 电池采用超薄二氧化硅隧穿层和掺杂多晶硅层结 构，具有良好的钝化效果，提高开路电压从而提高转换效 率。 TOPCon 电池全套浆料的玻璃粉，正面细栅 银浆与 P+发射极形成良好的欧姆接触，具有较低的金属复 合；背面细栅银浆烧穿钝化膜与掺杂多晶硅实现良好的接 触，同时保持较低的金属复合；主栅银浆为非烧穿型浆料， 在低腐蚀的同时保证焊接拉力，具有良好的可靠性。

IBC 电池 全套浆料 玻璃粉制 备技术

IBC 电池正面没有金属电极遮挡，可以减少金属电极对太阳 光的遮挡，但需要在电池前表面掺杂时尽量降低掺杂浓度， 从而降低载流子的复合，提高短路电流；IBC 电池的电极均 位于电池背面，因此可以设计较宽的金属背面栅线以降低串 联电阻，提高填充因子，从而提高转换效率。IBC 电池背面 细栅银浆所需玻璃粉在烧穿氮化硅和氧化铝层同时与高掺杂 多晶硅具有良好的接触性能，并且对 Poly 层的损失较少； IBC 电池背面主栅银浆应用于背面，起到焊接与收集电流的 作用，玻璃粉需要保证浆料对氮化硅的破坏程度小，平衡 N 区、P 区拉力，并且与铝浆接触位置的导电性能好，金属复 合小，使电池的弯曲性能好；IBC 电池铝浆用于局域铝背场 的形成。 IBC 电池所需的细栅银浆、主栅银浆和铝浆对应的玻璃粉，能明显降低金属复合，兼具良好的接触 电阻，提升 IBC 电池转换效率。

有机体系核心技术

有机载体作为承载粉料体系和玻璃体系的关键组成，使贮存状态下浆料中的银粉、 铝粉、玻璃粉、添加剂等易团聚的固体粉末均匀分布，保持悬浮状态，印刷时使浆料 均匀涂布于硅片上，对电子浆料最终的印刷性能和印刷质量有较大影响。

有机体系中包含有机溶剂和添加剂，有机溶剂指酯类、醇类、醚类有机物，添加 剂指一种或多种起到特定效果的有机物。

在多种有机物中，反复测试并搭建了由 酯类、醇类、醚类等多类有机物组成的有机溶剂研发框架，并在此基础上针对不同类 型导电浆料，自主组合测试不同类型的添加剂，包括增稠剂、表面活性剂、触变剂、 增塑剂等，从数千种有机物中经过反复实验，筛选出符合下游不同客户电池需求的添 加剂组合，并根据实验结果确定组合的最佳配方比例，以满足不同客户不同电池各类 型浆料有机体系的印刷需求。不同类型添加剂对有机体系的影响情况如下：

依托有机溶剂的研发框架和对添加剂的理解，进一步研发调整不同类型 导电浆料中有机溶剂的配方和添加剂的含量，掌握多种类型有机体系的复配技术，具 备快速、完整的有机体系研发能力和迭代能力，能够快速实现不同电池工艺对于浆料 印刷的差异化需求，最终满足下游客户对浆料产品大批量稳定供应和产品技术迭代的 需求。

在有机体系方面，掌握适合不同导电浆料的有机体系，通过优化完善不 同浆料的有机溶剂、流变剂、润滑剂、树脂和表面活性剂等有机载体，并优化有机载 体的生产工艺，推出满足不同印刷需求的有机体系，提升晶硅太阳能电池性能。

PERC电池 背面银浆 有机载体 制备技术

背面银浆有机载体，可以使银粉、玻璃粉和 其它粉体均匀分布在浆料中并且印刷成膜，与基底有良好的 粘附性，满足低腐蚀性能要求的同时保证焊接拉力，具有良 好的可靠性。

双面 PERC 电 池铝浆有 机载体制 备技术

双面 PERC 电池铝浆有机载体，在更窄的栅 线开口印刷良好，具有良好的高宽比，同时对基底有良好的 浸润性，烘干后粘接力强，不容易出现脱落、掉粉等异常现 象。

细栅银浆 有机载体 制备技术

细栅银浆的主要作用是收集光生载流子，为了减少遮光，需 要有良好的印刷线型。细栅银浆有机载体，在窄栅线开口有良好的 印刷性，遮光少，短路电流高，同时具有良好的高宽比，栅 线线电阻小，对基底有良好的浸润性，烘干后粘接力强，不 容易出现脱落、掉粉等异常现象。

IBC 电池 浆料有机 载体制备 技术

IBC 电池正面没有金属电极遮挡，可以减少金属电极对太阳 光的遮挡，但需要在电池前表面掺杂时尽量降低掺杂浓度， 从而降低载流子的复合，提高短路电流；IBC 电池的电极均 位于电池背面，因此可以设计较宽的金属背面栅线以降低串 联电阻，提高填充因子，从而提高转换效率。 IBC 电池所需的细栅银浆、主栅银浆和铝浆对应的有机载体，在连续印刷时能保持良好的稳定性， 具有良好的连续印刷性能及线宽可控性，高宽比适中，线形 均一，有效提升 IBC 电池转换效率。

工艺流程图

银浆与铝浆生产工艺类似，均包括配料、混合搅拌、研磨、检测等步骤。

银粉/铝粉 预处理 ：利用有机溶剂将粉体 提前固液混合预处理。

玻璃粉制 备 ：玻 璃 原 材 料 通 过 混 合、熔融、破碎、球 磨、烘干、筛粉制备 玻璃粉。

有机体系 及添加剂 制备：添加剂溶解在酯类、 醚类、醇类有机物制 备有机体系。

称量：精确称量最终浆料产 品所需各项原料重量。

混合搅拌：将银粉 / 铝粉、玻璃 粉、有机原料和添加 剂根据配方中的比例 进行混合，然后利用 搅拌机对混合物进行 搅拌，通过设定搅拌 机的转速、时间等工 艺参数，保证浆料充 分混合均匀。

三辊研磨：利用三辊研磨机，将 搅拌完成后的浆料进 行研磨。

性能检测：根据产品标准对产品 的物理参数和性能参 数进行检测验证。

称重包装：对合格浆料产品称重 后进行包装入库。

行业技术水平及特点

银浆和铝浆产品主要应用于晶体硅太阳能电池的生产环节，位于光伏行业的 上游，用于制备晶硅太阳能电池金属电极。电子浆料集金属材料、无机非金属材料、 高分子材料于一身，其制备涉及到粉末冶金技术、低熔点玻璃制备技术、浆料加工技 术、半导体技术、纳米技术、流变学等诸多高科技技术领域，拥有较高的技术壁垒。 优质的银浆和铝浆在提高晶硅太阳能电池光电性能方面具有重要意义，是电池片制造环节的重要材料之一。

光伏电子浆料印刷与烧结

1. 丝网印刷工艺流程

背激光：通过激光能量穿透背膜使硅材料融化爆破，让背面浆料能够与硅基体接触导电。

印刷过程：印刷一共分4次，分别是背场、背极、DP1、DP2印刷，印刷过程是在硅片上下表面印刷金属栅线作为电流传输通道。

烘干过程：烘干共有3次，分别位于前三道印刷后，目的是为了烘干印刷的浆料，防止下步印刷时破坏上一步印刷的栅线。

烧结过程：高温融化栅线，刻蚀掉硅片表面的氮化硅膜，进入硅基体，在硅衬底和金属电极间就形成了欧姆接触。

2. 烧结目的

2.1 在背电极、背电场及正电极材料和硅衬底之间形成均匀良好的欧姆接触；

2.2 在背光表面形成均匀良好的背面电场，背场生成硅铝合金，形成P+层，吸杂，增加背反射，提高长波响应；

2.3 正面使银浆穿透ARC层，与硅形成接触；

2.4 保证力学接触（玻璃体）。

3. 烧结作用

3.1 去除金属浆料中的有机成分，将金属粉末烧结形成密实结构，提高电极集流导电能力；

3.2 烧穿绝缘的氮化硅膜，使浆料中的金属和硅熔融合金，形成欧姆接触；

3.3 对经过等离子轰击的硅片退火，激活掺杂的原子，消除晶格损伤；

3.4 激活SiNx薄膜中的氢原子，使之与硅片表面硅原子悬挂键结合，从而钝化硅片内部晶格缺陷。

4. 烧结设备

4.1 TP Soalr 烧结炉设备

4.2 centrotherm 烧结炉设备

4.3 Despatch 烧结炉设备单轨

4.4 Despatch 烧结炉设备双轨

4.5 迈为烧结炉设备

5. 烧结原理

5.1 烧结动力学原理

烧结可以看做是原子从系统不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程，厚膜浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面自由能，因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力学原理。

烧结固体颗粒具有很大的比表面积，具有及不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造，细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高的自由能，烧结时，颗粒有接触到结合，自由表面的收缩，空隙的排除，晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。

5.2 正面烧结原理

① 网印栅线印刷在在硅片表面；

② 栅线中的玻璃成份在加热到450℃时开始融化；

③ 熔融的玻璃开始蚀刻SiN层，Ag则渐渐融入熔融的玻璃中；

④ 在600-800℃，玻璃蚀穿SiN层后，开始溶蚀Si的表层；

⑤ 在冷却时，熔融玻璃中过量的Ag析出成Ag颗粒，并嵌埋在Si的表面，形成电流传导的途径；

5.3 正面烧结拓展

在电极烧结过程中，当温度大于400oC时，玻璃开始软化,达到600oC以上时浆料熔融，硼硅酸铅玻璃（PbO-B2O3-SiO glass frit）下沉到银电极之下，润湿并腐蚀减反射膜，进而与硅表面接触并反应，因为玻璃中的氧化铅能与硅发生氧化还原反应：Si+2PbO→Si02+2Pb

电极烧结时，银浆料中玻璃相首先软化熔融，润湿硅片表面，蚀刻减反射膜，然后蚀刻硅发射极。在此过程中，大量的银以及被蚀刻的硅溶解在玻璃相中；银颗粒通过相互之间接触点的互扩散开始烧结或凝聚。

5.4 背面烧结原理

① 浆料干燥，烧除有机溶剂和粘结剂；

② 铝/硅开始融化为液相；

③ 当温度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，硅铝熔化速度加快，熔融的铝和硅开始相互的传递形成Al/Si互溶的液体；

④ 在达到最高温度时，Al/Si互溶的液体完整的覆盖住电池表面，在交界面处形成组成约为11.3％硅原子和88.7％铝原子的熔液；

⑤ 冷却时，硅原子快速移回电池表面，掺杂着Al原子形成P++层；

⑥ 当温度降低至557℃以下，背铝会转化铝硅共晶层；

5.5 铝背场的作用

① 铝浆除了当电极外，在烧结时p-type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的p-type Si形成一层数微米厚的p+-type Si作为背场，以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压Voc。

② 因为硅片吸收系数差，当厚度变薄时衬底对入射光的吸收减少，此时背场的存在对可以抵达硅片深度较深的长波长光吸收有帮助，所以短路电流密度Jsc的影响就更明显。

③ p和p+的能阶差也可以提升Voc，p+可以形成低电阻的欧姆接触所以填充因子FF也可改善。

6. 烧结工艺温度要求

① 相邻两个温区的温度有200℃以上差异；

② 烧结时间短；

③ 烧结完成后快速冷却；

④ 烧结炉内温度在空间范围内一致性好；

⑤ 烧结炉内温度在时间范围内一致性好；

7. 烧结工艺温度曲线阶段作用

① 室温~300℃溶剂挥发；

② 300~500摄氏度有机树脂分解排出；

③ 400℃玻璃软化；

④ 600℃以上玻璃与减反层反应，形成接触；

⑤ 快速降温过程铝保留在硅中，形成BSF层。

8. 玻璃相组分对Ag/Si接触的影响

① 玻璃相的作用主要有：作为银颗粒在浆料中的载体；增强附着力；促进欧姆接触的形成；缓冲层，阻止烧穿；

② 随着浆料中玻璃相铅含量的增加，比接触电阻快速下降；

③ 随着铅含量的增加，银粉在玻璃中的溶解量也增加，在冷却过程中，重结晶出来的银颗粒的数量和体积也增加；

④ 但是，由于高铅玻璃的腐蚀性特别强，容易烧穿p-n结，导致电池性能降低。因此，只能说在最佳化的烧结工艺条件下，玻璃相中铅含量增加，能形成好的欧姆接触，比接触电阻下降；

⑤ 玻璃粉掺加过量会漂浮于银膜表面使电极失去焊接性；合适的玻璃含量是使各种金属粉末与玻璃粉溶聚在一起能导电并且可焊接，使电极的剥离力>3N。

9. 铝浆各部分组成及作用

铝浆作为一种浆料产品，其也主要由导电相（铝粉）、无机粘结相（玻璃）、有机相（添加剂、载体）组成。

① 铝粉的影响：颗粒较小的铝粉的比表面积较大, 经烧结后形成的电极表面致密、光洁；

② 铝浆中导电相的铝粉选择是极为苛刻的。因为铝浆的主要性能包括接触电阻小，粘着力强和老化系数低等，这些要求都受铝粉性能直接影响，另外工艺性能的灰化、铝珠等现象也与粒径大小直接相关；

③ 铝粉尺寸分布区间大，则大小颗粒交错排列，易于填充空间，使得导电相的排列紧密。并且铝粉整体平均尺寸大，其体积相对较大。大体积铝粉颗粒其表面氧化膜较薄，更易消除，形成导电网络；

④ 因此铝浆中使用的铝粉应该选择平均粒度大、含氧量低、尺寸分布区间大，粉体呈亚球形的铝粉，其颗粒度应<9μm；

⑤ 无机粘结相是一种超细玻璃粉, 它是由可形成玻璃的各种氧化物经高温熔合, 然后水淬细化得到。加入超细玻璃粉以后, 可以明显降低烧结峰值温度, 使金属铝粉在经峰值温度后形成铝膜, 且形成的铝膜表面光滑, 不起灰, 同时膜与硅片有较强的附着力；

⑥ 在硅太阳能电池用铝浆中主要是玻璃粉影响铝浆的膨胀系数, 所以必须保证玻璃的膨胀系数与晶体硅的膨胀系数相匹配；

⑦ 有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶剂、有机添加剂等等。它调节了浆料的流变性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮性和流动性以及浆料整体的触变性，决定了印刷质量的优劣。

10. 烧结常见异常——铝包

铝包的产生是在温度下降后，Al开始从液态合金中析出，铝层越厚、峰值越高越容易产生铝包。

11. 烧结常见异常——弯曲

① 温度影响

高熔点的玻璃料有利于减小硅片的弯曲，对于同一种玻璃料，降低温度可以减少弯曲度，但对于高熔点玻璃料降低温度的效应不明显。

② 铝浆颗粒度

铝球颗粒对弯曲度的影响：从图看见有一个铝球尺寸分布的最佳点，对于不同尺寸的硅颗粒降低温度均可以减低弯曲度。

③ 铝浆厚度

a. 铝浆厚度对弯曲度的影响：可见减低铝浆的厚度可以减少弯曲度；

b. 硅片厚：200um；

c. 峰值温度：950℃；

d. 在考虑浆料厚度时应该兼顾到导电性；

④ 浆料成分

温度对弯曲度的影响：可见减低烧结温度可以减小弯曲度；

A、B 具有不同的铝颗粒尺寸，C: 无Pb铝浆；

烧结工艺的原理

太阳能电池的烧结工艺的工作原理和压力使金属电极材料和硅片表面发生物理或化学反应，形成合金或化合物，从而降低接触电阻，提高太阳能电池片的开路电压和填充因子。同时烧结工艺也可以促使镀膜工艺过程中产生的氢原子向电池内部扩散，对太阳能电池片有良好的钝化作用，提高太阳能电池的光电转换率。

烧结工艺流程图

烧结工艺的原理可以分为两种类型：固相反应和液相反应。固相反应是指两种固态材料在高温下直接发生反应，形成固态的产物。液相反应是指一种固态材料和一种液态材料在高温下发生反应，形成固态或液态的产物。具体的反应过程和产物取决于不同的电极材料和硅片类型。

电池烧结工艺的步骤

太阳能电池的烧结工艺是一个复杂的过程，涉及多个温度区域和气氛控制。一般而言，烧结工艺可以大致分为四个主要步骤。

烘干排焦：这一步骤的目的是将丝网印刷后有浆料的硅片烘干，并使浆料内的有机物和会挥发物尽可能地排出，避免在后续的高温过程中产生有害的气体或残留物。烘干排焦的温度一般在200℃左右，时间在几秒到几十秒之间。烘干排焦的效果会直接影响太阳能电池烧结工艺的质量和效率。

快速加热烧结：这一步骤的目的是使金属电极材料和硅片表面达到合适的温度，使之发生固相或液相反应，形成良好的欧姆接触。快速加热烧结的温度一般为800℃到1000℃之间，时间在几秒到几十秒之间。快速加热烧结的温度和时间需要根据不同的电极材料和电池结构进行优化，以达到最佳的烧结效果。

冷却：冷却的目的是使烧结后的硅片迅速降温，避免过多的氢原子从硅片中逸出，保持硅片的钝化效果。冷却的方式可以是自然冷却或强制冷却，冷却的速度一般在100℃/s到200℃/s之间。冷却的速度和方式需要根据不同的电池结构和工艺要求进行选择，以避免硅片的热应力和热冲击。

钝化：对太阳能电池进行钝化可使其表面形成一层薄膜，从而提高硅片的表面电荷密度，减少表面复合速率，提高硅片的光电转换率。钝化可以是化学钝化也可以是物理钝化，钝化的材料可以是氧化物、氮化物、碳化物等，根据不同的材料会形成不同的薄膜材料。例如：氧化物材料形成氧化硅薄膜、氮化物材料形成氮化硅薄膜等。

如何评价太阳能电池烧结工艺的效果？

烧结工艺的工艺效果主要体现在太阳能电池的接触电阻、接触稳定性、接触强度和接触寿命等方面。烧结工艺的好坏直接影响了这些方面的水平和一致性，从而影响了太阳能电池片的抗老化能力和可靠性。

在太阳能电池电极优化中，接触电阻是需要考量的一个重要方面。接触电阻的大小不仅与接触的图像有关，还与扩散工艺及烧结工艺有关。运用「美能光伏」生产的美能TLM接触电阻测试仪测量接触电阻率，可以反映扩散、电极制作、烧结等工艺中存在的问题。且该设备所具备的接触电阻率测试和线电阻测试可随意切换使用。

● 测试范围可达0.1~120mΩ*cm＾2；

● 静态测试重复性≤1%，动态测试重复性≤3%

● 线电阻测量精度可达5%或0.1Ω/cm

● 接触电阻率测试与线电阻测试随意切换

● 可定制多种探测头进行测量和分析

光伏行业概况

20 世纪以来，对传统能源如煤炭、石油、天然气的过度依赖引发了一系列的能源 危机和生态环境问题。在应对能源危机和加强环境保护的双重驱动下，为实现经济社 会的可持续发展，太阳能、风能、地热能等新能源受到世界各国政策的高度重视和大 力扶持，其中太阳能因具有普遍性、无害性、长久性等诸多优点，逐渐成为新能源领 域重点发展的产业之一。

光伏发电是指利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳能直接转变为电能的一种 技术。太阳光照射在太阳能电池片上，产生电流通过逆变器转换和升压后直接输送给 电网公司或用户。根据主要材料不同，太阳能电池片可分为晶体硅太阳能电池和薄膜 太阳能电池，晶体硅太阳能电池相比其他种类太阳能电池在产品性能、生产成本上具 有优势，目前已成为光伏行业最为主流的产品。

全球光伏行业发展趋势

1）全球各国政策支持力度加大，光伏市场规模持续扩张

光伏产业的快速发展源于经济社会对清洁能源日益增长的需求，能源危机和生态 环境问题促使全球积极寻求可替代化石能源的绿色可再生能源，而太阳能因资源量巨 大、清洁安全、易于获得等优点，被普遍认为是最有发展前途的绿色可再生能源之一。

在全球各国产业政策的不断推动下，全球光伏产业加速发展，光伏市场迅速崛起， 市场规模持续扩大。根据国际能源署（IEA）数据，至 2022 年末，全球光伏累计装机 容量达到 1,185GW，2012 年-2022 年装机容量年复合增长率达到 28.05%。

根据国际可再生能源署（IRENA）预测，太阳能光伏将引领全球电力行业的转型。 2025 年太阳能光伏发电将达到总电力需求的 25%，2050 年太阳能光伏发电装机容量将达到 8,519GW。根据中国光伏行业协会预测，在多国“碳中和”目标、清洁能源转型 及绿色复苏的推动下，预计到 2030 年全球光伏新增装机将达到 436GW-516GW。

2）全球光伏市场集中度较高，新兴市场潜力巨大

从光伏发电市场分布来看，以德国为代表的欧洲国家最早开始重视光伏产业发展， 通过支持性产业政策实现了光伏发电市场快速发展，因此全球光伏发电市场在 2011 年 以前形成了以欧洲为核心的产业格局。2013 年以来，以中国、美国、日本以及印度等 为代表的国家和地区迅速崛起，光伏发电市场重心由欧洲逐步向全球化市场转变。现 阶段，光伏发电的主要市场集中在中国、欧盟、美国、日本和印度。 根据国际能源署（IEA）统计数据，截至 2022 年底全球累计光伏装机 1,185GW， 其中中国、欧盟和美国分别以 414.5GW、209.3GW 和 141.6GW 的规模位列全球前三。

随着光伏发电成本的快速下降，众多的新兴市场如东南亚、南美及中东等国家或地区 均在积极规划 GW 级的光伏发电项目建设，新兴市场发展潜力巨大。

中国产业链布局完整，产业规模持续扩大

在全球光伏市场蓬勃发展的拉动下，我国光伏产业持续健康发展。凭借晶硅技术 及成本控制优势，我国光伏产业链各环节持续扩大，规模保持快速增长势头，各环节 的产能、产量在全球范围内占比均实现不同程度的增长，全球光伏产业重心进一步向 我国转移。

光伏产业已经成为我国达到国际领先水平的战略性新兴产业。根据中国光伏行业 协会（CPIA）数据，2021 年中国光伏产业各环节产能和产量在全球的占比及增速情况 如下：

2022 年我国光伏制造端规模保持迅速扩大态势。2022 年我国多晶硅产量 85.7 万吨， 同比增长 69.4%；硅片产量 371.3GW，同比增长 63.9%；电池片产量 330.6GW，同比 增长 67.1%；组件产量 294.7GW，同比增长 62.1%。

PERC 电池为光伏行业主流技术

作为光伏发电系统的核心部件，太阳能电池片产业规模同步扩大，2022 年全国电 池片产量约为 330.6GW，同比增长 67.1%。

根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，2022 年新投产的量产产线仍以 PERC 电池产线为主。2022 年新投产 PERC 电池产线设备投资成本降至 15.5 万元/MW，TOPCon 电池线设备投资成本约 19 万元/MW，略高于 PERC 电池，HJT 电池设备投资成本约 36.4 万元/MW。PERC 技术具有高效率、低成本的高性价比优势，2022 年市场占比为 88%，为当前业内主流技术。

未来多种电池技术路线将同时存在、并行发展

光伏发电的主要原理是半导体的光生伏特效应。当晶硅太阳能电池受到光照时， 光子被吸收，晶硅太阳能电池体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势，将光子 转换为电子、太阳能转换为电能。从光照到电流的传输，晶硅太阳能电池会经历光学 损失和电学损失，具体情况如下：

根据硅片掺杂元素的差异，晶硅太阳能电池技术分为 P 型电池和 N 型电池，P 型 电池原材料为 P 型硅片（掺杂硼元素），N 型电池原材料为 N 型硅片（掺杂磷元素）；根据电池片增效方式，主要又分为 PERC 电池技术（钝化发射极和背面接触）、 TOPCon 电池技术（隧穿氧化层钝化接触）、HJT 电池技术（本征薄膜异质结）和 IBC 电池技术（交指式背接触）。

不同晶硅太阳能电池技术主要目的为降低光学损失和电学损失，从而提高光电转 换效率，具体情况如下：

在 PERC 电池技术保持主流地位的同时，新型电池技术也持续取得突破。现阶段 市场呈现出了以 PERC 电池为主流，以 TOPCon 电池、HJT 电池和 IBC 等新型电池工 艺技术为代表的技术多样化发展局面。

根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，PERC 技术的市场占有率在 2022 年达到 88.00%。同时，随着基于新型电池技术的 TOPCon 电池、HJT 电池和 IBC 电池技术的 成熟及量产成本的下降，新型电池技术市场份额有望逐步提升。现阶段 TOPCon 电池、 HJT 电池和 IBC 电池片产能陆续释放，在转换效率方面存在进一步优势，但由于其成 本偏高，市场占有率仍处于低位。叠加 PERC 电池所具有突出的性价比优势，PERC 电池仍有望在一定时期内保持主要市场份额。未来将出现多种电池技术路线同时存在、 并行发展的局面。

光伏电子浆料行业的概况及发展趋势

（1）光伏电子浆料行业概况

光伏电子浆料是晶体硅太阳能电池的关键原材料。光伏电子浆料通过丝网印刷工 艺，分别印刷在硅片的两面，烘干后经过烧结，形成晶硅太阳能电池的两端金属电极， 因此光伏电子浆料的产品性能和对应的电极制备工艺，直接关系着晶硅太阳能电池的 光电性能。

光伏电子浆料的产品性能与其原材料构成和配方息息相关，电子浆料主要成分为 高纯度的银粉或铝粉、玻璃体系、有机载体及添加剂等，不同成分的具体作用如下：

在光伏电子浆料的制备过程中，除了对原材料纯度和品质要求较高以外，浆料的 配方、制作工艺、量产稳定性也需要经过长期的研发攻关、持续优化，以确定适用于 不同晶硅太阳能电池片的最优配方，从而达到预期的导电和应用效果。

（2）光伏电子浆料行业趋势

1）光伏电子浆料市场规模稳中有升

光伏电子浆料的市场规模与下游晶硅太阳能电池片的产量、浆料单位耗量和技术 路线息息相关，受益于硅片尺寸增大、电池转换效率快速提高以及印刷技术的进步， 光伏电子浆料市场规模保持稳中有升。根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，在 2022年全球电池片产量 366.1GW、对应 63.5%同比增幅的带动下，2022 年全球银浆总耗量 同比 2021 年增长 33.0%，达 4,626 吨，市场规模增长较大。凭借明显高于全球的产量 增幅，我国太阳能电池银浆总耗量为 4,177 吨，同比增加 35.9%，增速高于全球。

2）电池技术迭代推动光伏电子浆料差异化发展

晶硅太阳能电池片技术种类繁多、革新迅速，具备技术密集性特征，对光伏电子 浆料生产企业的技术研发能力和前瞻性要求较高。晶硅太阳能电池技术的更新和迭代 主要目的为降低光学损失和电学损失，不同的晶硅太阳能电池表面用于收集和传输电 流的电极制备原理和方式不同，即金属化方案有所不同。金属化方案主要包括电子浆 料的配方、制备和印刷工艺，方案调整会直接影响电子浆料与电池片厂商生产工艺的 适配性及电池片的光电转换效率。

不同晶硅太阳能电池金属化方案不同，对光伏电子浆料的需求存在较大差异。电 池技术的迭代演变需要浆料产品差异化供给，研发水平较高、创新能力较强的光伏电 子浆料企业将具有更显著的竞争优势，从而取得更广阔的发展契机。

3）光伏电子浆料市场国产化替代加速

银浆和铝浆是提升晶硅太阳能电池转换效率的关键材料之一，属于典型的技术密集型产业，进入门槛较高。 制备工艺方面，随着我国光伏行业近年来的迅猛发展，晶硅太阳能电池产能逐步 向中国转移，光伏电子浆料需求量激增，国产化进程也同步加速。国内浆料企业与电 池企业紧密合作，国产浆料技术含量、产品性能和稳定性持续提升，逐步能够满足下 游客户的需求，被下游客户所认可，浆料市场被国际厂商把持的格局已被国内浆料企 业打破。

原材料方面，背面银浆所需的原材料银粉和铝浆所需的原材料铝粉已全面实现国 产化并大规模生产，正面银浆和新型晶硅太阳能电池银浆所需的银粉正在逐步实现国 产化。国外银粉研究起步较早，其中日本 DOWA 是全球最大的晶硅太阳能电池银浆用 银粉供应商，国内厂商生产的银粉产品在品质上与国外仍存在一些差距。使用国产银 粉需要浆料企业开发优异的玻璃粉和有机载体，以提升银浆印刷能力、欧姆接触性能 和烧结性能，因此对银浆企业有较高技术要求。近几年伴随着浆料市场国产化进程的 加速，国内银粉制备技术也已经取得了重大突破，银粉正逐步实现国产化。

根据中国光伏行业协会（CPIA）发布的《2022-2023 年中国光伏产业年度报告》， PERC 电池浆料方面，目前背面银浆和铝浆已全面实现国产化，国产正面银浆的市场 市占率也从 2021 年的 61%进一步上升至 2022 年的 85%以上；新型电池浆料方面，目 前国内领先的浆料企业大都已具备 N 型 TOPCon 电池金属化浆料解决方案，相关产品 均已得到验证，随着新型电池未来生产成本的降低及良率的提升，国产新型电池浆料 市场占有率将进一步提升。

原材料与成本挂钩

铝浆方面，铝粉在铝浆原材料成本中的占比超过 50%，目前铝粉已全面实现国产 化并大规模生产。

银浆方面，银粉在银浆原材料成本中的占比超过 90%。晶硅太阳能电池银浆用银 粉主要为超细银粉，具备较高的技术门槛。银粉的粒径大小、粒径分布、振实密度、 比表面积等性能均会对银粉品质产生重大影响，进而影响晶硅太阳能电池银浆的导电 性能。目前背面银浆所需的银粉已基本实现国产化，国内厂家的银粉质量在不断提升 并实现量产，已成为国内市场的主要银粉供应商。正面银浆和新型晶硅太阳能电池银 浆所需的银粉仍依赖进口，国外银粉研究起步较早，制备技术已经较为成熟，目前主 要生产厂商为日本 DOWA 公司，国内对超细银粉的开发起步较晚，近几年国内银粉制 备技术已经取得了重大突破，银粉正在逐步实现国产化。

行业竞争格局

经过十几年的发展，光伏行业已成为我国少有的形成国际竞争优势、实现端到端 自主可控、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业，也是推动我国能源变 革的重要引擎。目前我国光伏行业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、 产业体系建设等方面均位居全球前列。

在此背景下，中国的光伏浆料企业也实现了快速发展。国内光伏浆料企业在下游 晶硅太阳能电池快速发展的过程中，不断优化自身工艺，提升产品品质，与下游晶硅 太阳能电池片厂商形成了共同进步、协同成长的良性循环，国内光伏浆料企业凭借自 身的技术优势、产能优势和服务优势，与下游晶硅太阳能电池片厂商建立了稳固的合 作关系。在此过程中，国内光伏浆料产品广泛应用于下游晶硅太阳能电池片厂商的产 品中，逐步建立了基于晶硅太阳能电池片应用的高品质要求，上游产品与下游应用深 度契合，在产品一致性和稳定性等方面形成了较高的壁垒，占据了大部分的市场份额。 随着以儒兴科技、帝科股份、聚和材料、苏州固锝、天盛股份为代表的国内电子浆料 企业通过持续研发和技术进步，国产浆料质量和性能的快速提升，目前光伏背面银浆 和铝浆已全面实现国产化，正面银浆的国产化率也上升至 2022 年的 85%以上。未来伴 随着全球光伏行业的快速发展带来的巨大市场空间，中国光伏浆料企业凭借在生产工 艺、产能规模、产品品质、客户服务等方面的综合优势，将成为最直接的受益者。

1 帝科股份

帝科股份主营业务为新型电子浆料等电子材料的研发、生产 和销售，主要产品为晶硅太阳能电池正面银浆。2022 年帝 科股份正面银浆市场占比排名全球第三。

2 聚和材料

聚和材料主营业务为新型电子浆料研发、生产和销售，主要 产品为晶硅太阳能电池正面银浆。2022 年聚和材料正面银 浆市场占比排名全球第一。

3 苏州固锝

苏州固锝主营业务涉及半导体行业和光伏行业，其全资子公 司苏州晶银新材料科技有限公司主营业务为晶硅太阳能电池 银浆的研发、生产及销售。2022 年苏州晶银新材料科技有 限公司背面银浆市场占比排名全球第九，正面银浆市场占比 排名全球第四。

4 天盛股份

天盛股份主营业务为太阳能电池电子浆料的研发、生产、销 售，主要产品包括晶体硅太阳能电池背面铝浆、背面银浆、 正面银浆、N 型电池银浆等。2022 年天盛股份背面银浆市场 占比排名全球第六，铝浆市场占比排名全球第三。

5 浙江光达电

子科技有限 公司 浙江光达电子科技有限公司是一家专门从事高端电子浆料研 发和生产的高新技术企业，主要产品有晶硅太阳能电池正面 银浆、背面银浆、高性能导电银粉、低温导电浆料和片式电 子元件浆料等一系列电子浆料。2022 年浙江光达电子科技 有限公司背面银浆市场占比排名全球第二，正面银浆市场占 比排名全球第十。

6 贺利氏

贺利氏主营业务涉及环境、电子、医疗、建筑等行业，下设 光伏事业部，致力于晶硅太阳能电池导电银浆研发、生产和 销售，主要产品包括了单晶 P 型电池银浆、多晶 P 型电池银 浆、TOPCon 电池银浆和 HJT 电池银浆。2022 年贺利氏正面 银浆市场占比排名全球第二。

7、儒兴科技

广州市儒兴科技股份有限公司成立于2000年7月，是一家集研发、生产及销售一体的电子浆料龙头企业，公司主营产品晶体硅太阳电池铝浆、晶体硅太阳电池背面电极浆料；PERC铝浆、PERC电池背面电极浆料；Topcon电池主栅电极浆料、银铝浆、背面细栅电极浆料；XBC电池铝浆、主栅银浆、细栅银浆等。儒兴科技是全球最大的晶体硅太阳电池背面浆料供应商，在业内具有很高的知名度和影响力。

光伏电子浆料产品质量、性能指标和稳定性对晶硅太阳能电池的性能和可靠性有 较大影响，属于晶硅太阳能电池的关键原材料。一方面，下游晶硅太阳能电池厂商为 了保证电池片的品质与稳定供应，需对上游供应商的技术能力、生产工艺、产品品质、 管理能力进行严格的质量检测和质量认证，认证周期通常较长，认证通过后，还需要 考察供应商的实际供货能力，如此方可进入客户供应链体系。

另一方面，光伏行业制 造端产业集中度较高。根据中国光伏行业协会（CPIA）数据，2022 年全国电池片产量 约为 330.6GW，其中排名前五企业产量占总产量的 56.1%，产量达到 5GW 以上的电池片企业有 17 家。头部公司优势显著，优质的光伏浆料厂商与长期合作的客户之间粘 性较强。

光伏电子浆料行业属于技术密集型产业，晶硅太阳能电池厂商对光伏浆料的要求 较高，比如开路电压、短路电流、填充因子、电池转换效率等均有严格指标。

光伏浆料对晶硅太阳能电池的性能具有重大影响，直接决定电池的光电转换效率 及稳定性，进而影响电池的各项性能指标，所以光伏浆料是晶硅太阳能电池的核心原 材料，而晶硅太阳能电池是光伏发电系统的核心部件。

晶硅太阳能电池银浆和铝浆

晶硅太阳能电池银浆主要用于晶硅 太阳能电池片正面电极和背面电极，用于收集和导出硅基太阳能电池产生的电流。晶 硅太阳能电池铝浆主要用于形成晶硅太阳能电池背表面场，吸除晶体硅中杂质，提高 晶硅太阳能电池开路电压。

（1）光伏发电的主要原理

光伏发电的主要原理是半导体的光生伏特效应。当晶硅太阳能电池受到光照时， 光子被吸收，晶硅太阳能电池体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势，将光子 转换为电子、太阳能转换为电能。

光的特性。

各个区间波长的分布见下图，可见光，又可分为紫光(390-450)蓝光（450--490nm），绿光(490-570nm)，红光（620-780nm）.

1.光子的能量跟波长成反比，h为普朗克常数，C为光速，都为常量。下面公式1是基于把光当成电磁波来看。

2.大气质量：太阳光穿过大气层的路径，AM1.5为1.5倍垂直入射穿过大气层的距离，也就是θ=48度。AM0条件下，太阳能垂直入射到地球最大的光强为1366W/㎡。

二极管以及光伏发电原理

价带：共价键束缚载流子自由移动，不能参与导电。

导带：电子可以自由移动。

禁带：介于价带和导带之间。

禁带宽度：一个电子从价带运动到能参与导电的自由状态所需要吸收的最低能量值，硅材料禁带宽度1.12ev，对应110nm波段。

载流子：电子和空穴都能参与导电并都称为。

电子移向导带的运动导致了电子本身的移动。

电子移动过程还产生了空穴在价带中的移动。

本征载流子：没有注入能改变载流子浓度的杂质的半导体材料叫做本征材料，浓度跟材料本身以及温度有关系，且电子空穴数目相等。

N型半导体：掺杂后多子带负电，例如掺磷。

P型半导体：掺杂后多子带正电，例如掺硼，掺镓。

晶体硅的原子结构，最外层电子由四对共用电子对组成。

太阳能电池片最重要的参数

禁带宽度：电子从从价带到导带跃迁需要的最小能量；

导带自由载流子数量；

光照条件下产生和复合的自由载流子数量。

平衡载流子浓度

本征载流子浓度由材料以及温度所决定，温度越高，载流子浓度越高。

平衡载流子浓度：在没有偏置情况下，导带和价带的载流子数量称为平衡载流子浓度。多子数量等于本征自由载流子数量加上参杂的自由载流子数量，一般情况下，参杂的载流子数量大于本征载流子数量的几个数量级，也就是约等于参杂浓度。

Ni: 本征载流子数量， n0p0分别代表电子和空穴载流子数量。

光的吸收：

Eph <Eg 光子能量Eph小于禁带宽度Eg，光子与半导体的相互作用很弱，只是穿过，似乎半导体是透明的一样 。< span> </Eg 光子能量Eph小于禁带宽度Eg，光子与半导体的相互作用很弱，只是穿过，似乎半导体是透明的一样 >

Eph=Eg 光子的能量刚刚好足够激发出一个电子-空穴对，能量被完全吸收。

Eph>Eg 光子能量大于禁带宽度并被强烈吸收。

吸收深度：

400nm以下紫外波段，在硅片厚度0.1um处被完全吸收。

400—800nm可见光波段，在硅片厚度10um处被完全吸收。

800-1000nm近红外波段，在硅片厚度100um处被完全吸收。

1100nm近红外处波段，能穿透硅片厚度超过1000um。

载流子的产生率：

不同波段光在电池片厚度的产生率： 蓝光在0.1um处被完全吸收；红光在50um处几乎被完全吸收； 近红外光在100um处还能激发表面90%的载流子，吸收很慢。

全波段总的生成率：在电池片表面，因短波段基本集中在表面，故激发的载流子数量最多，然后随着硅片厚度增加光的吸收逐步递减，导致载流子数量逐步减少。

三种复合：

• 辐射复合：电子空穴的复合，激发出近似禁带宽度的1100nm的光，也是EL/PL发光的原理。

• 俄歇复合：涉及两个电子，一个空穴。电子跟空穴复合，传递能量给另外一个电子做运动，没有光激发。主要体现在重掺杂或者加热高温材料。

• 肖克莱-雷德-霍尔复合：也叫复合中心的复合或者缺陷复合，直接吸收电子或者空穴，辐射出能量非常弱的光。

扩散长度/少子寿命

少子扩散长度：在复合之前一个载流子从产生处开始运动的平均路程。

少子寿命：在复合之前一个载流子从产生到复合的平均时间。

表面复合

半导体表面的缺陷是由于晶格排列在表面处的中断照成的，即在表面处产生挂键，所以电池表面是一个复合率非常高的区域。减少挂键的数目可以通过在半导体表面处生长一层薄膜以连接这些挂键，这种方法也叫做表面钝化。

载流子的运动：在大多数情况下，电子是电场相反的方向运动。

扩散：

在两个不同浓度的区域之间将会出现载流子梯度。载流子将从高浓度区域流向低浓度区域。

漂移：

由外加电场所引起的载流子运动叫“漂移运动”。

PN结：

n型半导体区域的电子浓度很高，而p型区域的空穴浓度很高，所以电子从n型区扩散到p型区，同理，空穴从P型区扩散到n型区。当电子和空穴运动到pn结的另一边时，也在杂质原子区域留下了与之相反的电荷，这种电荷被固定在晶格当中不能移动。在n型区，被留下的便是带正电的原子核，相反，在p型区，留下的是带负电的原子核。于是，一个从n型区的正离子区域指向p型区的负离子区域的电场E就建立起来了。这个电场区域叫做“耗尽区”，因为此电场能迅速把自由载流子移走，因此，这个区域的自由载流子是被耗尽的。

正向偏压下的二极管（核心知识点）

正向偏压（也叫正向偏置）指的是在器件两边施加电压，以使得pn结的内建电场减小。电场的减小将破坏pn结的平衡，即减小了对载流子从pn结的一边到另一边的扩散运动的阻碍，增大扩散电流。

从pn结的一端到另一端的扩散运动的增加导致了少数载流子（少子）往耗散区边缘的注入。这些少数载流子由于扩散而渐渐远离pn结并最终与多数载流子（多子）复合。在正向偏置下的扩散电流也是复合电流。复合的速度越高，通过pn结的扩散电流就越大。“暗饱和电流”（I0）是区别两种不同二极管的非常重要的参数。I0是衡量一个器件复合特点的标准，二极管的复合速率越大，I0也越大。

反向偏压

反向偏置电压是指在器件两端加电场，以使pn结增大。在pn结中的内建电场越大，载流子能从pn结一段扩散至另一端的概率就越小，即扩散电流就越小。

理想二极管方程：

I为通过二极管的净电流；

I0为暗饱和电流（在没有光照情况下输出的电流），I0随着T的升高而增大。在温度为300k时，KT/q=25.85mV。

V是施加在二极管两端的电压；

q和k分别代表电荷的绝对值和玻耳兹曼常数；

T则表示绝对温度（K）。

收集概率：（可结合载流子产生率对比）

“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被pn结收集并参与到电流流动的概率，它的大小取决于光生载流子需要运动的距离和电池的表面特性。在耗散区的所有光生载流子的收集概率都是相同的，因为在这个区域的电子空穴对会被电场迅速地分开。当载流子在与电场的距离大于扩散长度的区域产生时，那么它的收集概率是相当低的。相似的，如果载流子是在靠近电池表面这样的高复合区的区域产生，那么它将会被复合。下面的图描述了表面钝化和扩散长度对收集概率的影响。

量子效率：

所谓“量子效率”，即太阳能电池所收集的载流子的数量与入射光子的数量的比例。量子效率即可以与波长相对应又可以与光子能量相对应。如果某个特定波长的所有光子都被吸收，并且其所产生的少数载流子都能被收集，则这个特定波长的所有光子的量子效率都是相同的。而能量低于禁带宽度的光子的量子效率为零。下图将描述理想太阳能电池的量子效率曲线。

光伏效应

电池开路的情况下，pn结的正向偏压处在新的一点，此时，光生电流大小等于扩散电流大小，且方向相反，即总的电流为零。

电池短路的情况下，将不会出现电荷的聚集，因为载流子都参与了光生电流的流动，短路电流等于光生电流（同样等于开压状态下内部扩散电流）。

工作状态下，其电流等于光生电流减去太阳能电池内部扩散电流。

短路电流等于光生电流，且等于内建电场作用下的漂移电流，也是电池片能提供的最大的电流。

开路电压下，光生载流子导致正向偏压从而消弱内建电场，增加扩散电流，光生电流等于扩散电流且方向相反。

工作状态下，流出电池的电流大小就等于光生电流与扩散电流的差。

内建电场代表着对前置扩散电流的障碍，所以电场减小的同时也增大扩散电流。

复合机制对开路电压的影响（核心难点）

PN结边缘的少子数量，越少，耗尽区越宽，则需要增加掺杂浓度。

扩散长度。 掺杂浓度越高，扩散长度越低（扩散电流越大），则需要降低掺杂浓度。

二者需要达到平衡。

ECV曲线解读

体电阻（硅片电阻率）：电阻是纵向的，电子垂直移动然后到达表面。故移动的距离为电池片厚度，横截面为电池片面积，即R=ρW/A

方块电阻：电阻是横向的，不是垂直纵向，即横截面积等于距离L乘以厚度T，所以电阻R=ρ L / （L*T），只要L是正方形边长，则方块电阻只跟电阻率以及N区厚度有关系。

方块电阻的测量非常容易，通过四探针测试方法，外面两根探针提供电流，中间两根探针处产生压降，N区和P区之间的PN结做为结缘体。注意测试必须在暗室。

太能能电池等效电路图(核心知识点)

引起串联电阻的因素有三种：第一，穿过电池发射区和基区的电流流动；第二，金属电极与硅之间的接触电阻；第三便是顶部和背部的金属电阻。串联电阻对电池的主要影响是减小填充因子，此外，当阻值过大时还会减小短路电流。串联电阻并不会影响到电池的开路电压，因为此时电池的总电流为零，所以串联电阻也为零。

并联电阻RSH造成的显著的功率损失通常是由于制造缺陷引起的。

温度效应

本征载流子随着温度高，浓度高，导致暗电流增加，复合增加，从而导致开路电压下降。

光伏发电

根据半导体的特性，半导体中有电子和空穴两种电流载体（指可以自由移动的带 有电荷的物质微粒，简称“载流子”），其中电子带负电（电子带负电荷）、空穴带正电 （空穴少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷，即带正电）。半导体材料中 某种载流子占大多数，则称为多子，占小部分的即为少子。硅片最基本的材料是“硅”， 纯净的硅不导电，但可以通过在硅中掺杂其他元素来改变特性：在硅晶体中掺入硼元 素，即可做成 P 型硅片；掺入磷元素，即可做成 N 型硅片。因硼元素和磷元素价位特 点不同，P 型硅片中空穴作为多子主要参与导电，电子是少数载流子（少子）；N 型硅 片中电子作为多子主要参与导电，空穴是少数载流子（少子），上述 P（Positive，正电） 和 N（Negative，负电）即根据硅片多子的正负电情况进行的命名。

PN 结（结是指交叉，译自英文“PN junction”）是光伏电池片的基本结构单元， 其通常形成于同一块硅片中 P 型区域和 N 型区域的交界处，可以通过向 P 型硅片表面 扩散磷元素或者向 N 型硅片表面扩散硼元素制得。多子的移动称为扩散，少子的移动 称为漂移，在内电场下电子或空穴受电场力作用发生移动，最终漂移和扩散达到平衡 就会形成 PN 结，形成稳定空间载荷区。内电场及 PN 结形成过程如下：

光伏电池片发电即是利用 PN 结位置产生的自由电子的电位差来产生电流，当太 阳光照射在电池片表面时，电子吸收能量变为移动的自由电子，同时在原来的位置形 成空穴，自由电子受到内电场的作用会向 N 型区移动，同时对应空穴向 P 型区移动。 当连接电池正负极形成闭合回路时，自由电子受到内电场的力从 N 型区经过导线向 P 型区移动，在外电路产生电流。

（2）导电浆料产品在光伏发电中的主要作用

晶硅太阳能电池是一种典型的二极管器件，晶硅太阳能电池片生产商通过丝网印刷工艺将光伏电子浆料分别印刷在硅片的两面，烘干后经过烧结，形成晶硅太阳能电 池的两端电极。

晶硅太阳能电池的电极分为正面电极和背面电极，分别位于电池的正面和背面两 个表面上，正面是指电池的受光面，背面是指电池的背光面。为使电池表面接收入射 光，正面电极做成栅线状，由主栅线和细栅线两部分构成。细栅线较细，起到收集电 池扩散层内的载流子并传输到主栅线的作用；主栅线较粗，起到汇流、串联的作用， 连接细栅线和电池外部引线。背面电极只有主栅结构，起到汇流、串联的作用，连接 电池外部引线。以 PERC 电池为例，PERC 电池基底为 P 型硅片，正面电极与 N+发射 极接触，是电池的负极；背面电极与 P 型区接触，是电池的正极。

为了增大电池片透光面积，使绝大部分入射光进入电池激发能量，栅线高宽比要 尽可能平衡，以保持栅线良好的导电性。由于栅线电极对导电率要求较高，综合考虑 烧结过程中电极的稳定性、烧结后电极的导电性能以及电极与硅片附着力等因素，正 面电极和背面电极的导电功能组分选用银浆最合适。以 PERC 电池为例，晶硅太阳能 电池使用的厚膜导体浆料分为正面银浆、背面银浆和铝浆，三种电极浆料的金属化工 艺共同实现晶硅太阳能电池的导电互联机能。

银浆方面，银浆主要用于汇集、导出载流子。根据位置的不同，可分为电池片受 光面的正面银浆和背光面的背面银浆，根据功能的不同，又可分为汇流、串联的主栅银浆和收集载流子的细栅银浆。 铝浆方面，铝浆主要用于形成晶硅太阳能电池铝背场，吸除晶体硅中杂质。

由于 P 型硅片含有杂质铁、钴、镍、铜等元素，因此在晶硅太阳能电池生产工艺中，利用 铝原子与硅原子结构上的差异，将铝原子扩散到硅片背面形成铝硅合金，因而形成吸 杂中心。高温下杂质在铝中溶解度较高，而在硅中溶解度较低，因此吸杂中心可以吸 除杂质，提高电池片短路电流、开路电压和填充因子，并进一步提高光电转换效率。 以 PERC 电池为例，浆料的具体应用情况如下：

由于半导体不是电的良导体，电子在通过p-n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p-n结，以增加入射光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。

太阳能电池术语

①路电流(isc)

当将太阳能电池的正负极短路、使u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(a)，短路电流随着光强的变化而变化。

②开路电压(uoc)

当将太阳能电池的正负极不接负载、使i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(v)。单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～0.7v。

③峰值电流(im)

峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(a)。

④峰值电压(um)

峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5v，典型值为0.48v。

⑤峰值功率(pm)

峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：pm===im×um。峰值功率的单位是w(瓦)。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度lkw／㎡、光谱aml.5、测试温度25℃。

⑥填充因子(ff)

填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。计算公式为ff=pm/(isc×uoc)。填充因子是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。

串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0.5～0.8之间，也可以用百分数表示。

⑦转换效率(η)

转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳能量功率的比值。即：

η=pm(电池片的峰值效率)/a（电池片的面积）×pin（单位面积的入射光功率），其中pin=lkw／㎡=100mw／cm2。

组件的板形设计一般从两个方向入手。一是根据现有电池片的功率和尺寸确定组件的功率和尺寸大小；二是根据组件尺寸和功率要求选择电池片的尺寸和功率。

电池组件不论功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等几种串联形式组成。常见的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×12片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串联形式的电池组件为例介绍电池组件的板型设计方法。

光伏电子浆料产品分类：

① 银浆

银浆产品主要为背面银浆，包括 PERC 电池背面银浆和常规晶硅太阳能电池 背面银浆。

主要应用场景

② 铝浆

铝浆产品主要包括单面 PERC 电池铝浆、双面 PERC 电池铝浆和常规晶硅太 阳能电池铝浆。

主要应用场景

银粉和铝粉体系核心技术

掌握粉体 特性和其对浆料印刷性能和光电性能的影响机理，从而可选择并复配适用于窄线宽网 版印刷、适宜烧结温度、良好欧姆接触以及高附着力等需求的粉体，并通过针对性的 提前固液混合预处理，进一步优化粉体的稳定性，有效满足下游客户对浆料产品大批 量稳定供应和产品技术迭代的需求。

银粉和铝粉是电子浆料体系核心的导电功能相，直接影响电子浆料的印刷性能和 光电性能。 在粉体体系制备方面，掌握不同类型光伏浆料的粉体特性，掌握不同粒度分 布、振实密度、比表面积、表面包覆物、分散性的粉体对浆料产品的影响机理，针对 下游客户不同工艺晶硅电池结构特点、成分特征以及制备工艺条件，复配多种不同规 格的粉体，以提高浆料的光电性能。并通过研究粉体生产工艺流程和生产工艺参数对 粉体以及浆料产品最终印刷性能和光电性能的影响规律，与供应商充分沟通，协助设 计优化可实现稳定量产的粉体产线，最终实现浆料产品的大批量稳定生产和迭代。

在粉体体系应用方面，针对不同类型导电浆料的粉体，在混合搅拌前利用有 机溶剂提前固液混合预处理，进一步优化粉体分散性能。在此基础上，针对性的选取 改造分散设备并调整分散参数，优化粉体环节工艺流程，提高浆料产品大批量生产的 稳定性，并最终提高浆料产品的印刷性能和光电性能。

粉体预处理 技术

金属粉体作为光伏电子浆料中的导电功能相，其性能对浆 料的电性能、流动性、粘附性等性质起着关键作用。金属 粉体的形态和粒径是决定浆料导电性、烧结质量等特性的 主要因素，振实密度是影响烧结厚膜的致密性以及电池光 电转换效率的重要因素。在浆料制备过程中不同种类的分 散剂会影响金属粉体的分散性，从而影响浆料的细度、粘 附性和电阻率。

可利用有机溶剂将金属粉体提前固液混合预处理，使其 具备更好的分散性，更稳定的应用在浆料生产工艺中。

玻璃粉体系核心技术

玻璃粉是电子浆料体系核心的高温粘接相，对银粉和铝粉的烧结及欧姆接触的形 成有决定作用。

玻璃粉体系搭建了由 PbO、Bi2O3、SiO2、B2O3、Al2O3 等多种氧化物 组成、配比的玻璃粉研发框架，满足玻璃粉体系组分的功能需求和制备工艺，其中 PbO 和 Bi2O3 能够降低玻璃粉软化点和玻璃粉烧结温度；SiO2 能使玻璃粉网络结构更 致密，提高玻璃粉机械强度和化学稳定性；B2O3 能够降低玻璃粉的热膨胀系数，减少 金属层与玻璃粉、玻璃粉与钝化膜之间的内应力；Al2O3 能够减弱玻璃粉与钝化膜的反 应，多种氧化物的选择和配比构建了公司玻璃粉产品的底层作用机理。

掌握ZnO、CuO、MnO2、SrO2、TiO2 等其中一种或几种的氧化物对玻璃粉的影响机制，在玻璃粉体系底层研发框架的基础 上，进一步提高玻璃粉的化学稳定性，优化玻璃粉软化点，改善流平性能，降低无机 粘合剂的热膨胀系数以提高热稳定性。

针对不同工艺晶硅电池光伏浆料研发添加和测试不同氧化物，复配多种规 格玻璃粉，具备完整的玻璃粉体系研发能力和迭代能力，能够快速实现不同太阳能电 池工艺对于浆料欧姆接触能力和烧结窗口的差异化需求，最终满足下游客户对浆料产 品大批量稳定供应和产品技术迭代的需求。

PERC 电 池背面银 浆玻璃粉 制备技术

PERC 电池背面银浆的主要作用是将铝浆收集的电流传输到 负载，烧结成背银电极后与焊带进行互联，因此背面银浆要 求具有良好的焊接拉力，同时尽量减少对钝化膜钝化效果的 破坏。

低活性背面银浆玻璃粉，与钝化膜的反应较 弱，避免与硅片直接接触形成大量的复合中心，从而提高开 路电压，达到提效目的，在低腐蚀的同时保证焊接拉力，具 有良好的可靠性。

双面 PERC 电 池铝浆玻 璃粉制备 技术

双面 PERC 电池铝浆玻璃粉主要作用是在 PERC 电池烧结工 序时引导铝硅反应，生成铝硅合金和 BSF 层，提升电池的开 路电压。 双面 PERC 电池铝浆玻璃粉能有效降低铝硅 接触电阻，具备良好的耐摩擦、耐撕拉和耐水煮能力，具有 较低的金属复合，提升电池转换效率。

正面银浆 玻璃粉制 备技术

PERC 电池正面银浆的主要作用是收集并导出光生载流子， 烧结过程需要烧穿钝化膜，与硅基底形成接触，同时需要有 良好的印刷线型以减少对光的遮挡。正面银浆玻璃粉具有良好的烧穿钝化膜的能 力，能够与不同方阻的发射极形成良好的欧姆接触，同时对 发射极的破坏较少，具有较低的金属复合和较高的开路电 压，提升电池转换效率。

TOPCon 电池全套 浆料玻璃 粉制备技 术

TOPCon 电池采用超薄二氧化硅隧穿层和掺杂多晶硅层结 构，具有良好的钝化效果，提高开路电压从而提高转换效 率。 TOPCon 电池全套浆料的玻璃粉，正面细栅 银浆与 P+发射极形成良好的欧姆接触，具有较低的金属复 合；背面细栅银浆烧穿钝化膜与掺杂多晶硅实现良好的接 触，同时保持较低的金属复合；主栅银浆为非烧穿型浆料， 在低腐蚀的同时保证焊接拉力，具有良好的可靠性。

IBC 电池 全套浆料 玻璃粉制 备技术

IBC 电池正面没有金属电极遮挡，可以减少金属电极对太阳 光的遮挡，但需要在电池前表面掺杂时尽量降低掺杂浓度， 从而降低载流子的复合，提高短路电流；IBC 电池的电极均 位于电池背面，因此可以设计较宽的金属背面栅线以降低串 联电阻，提高填充因子，从而提高转换效率。IBC 电池背面 细栅银浆所需玻璃粉在烧穿氮化硅和氧化铝层同时与高掺杂 多晶硅具有良好的接触性能，并且对 Poly 层的损失较少； IBC 电池背面主栅银浆应用于背面，起到焊接与收集电流的 作用，玻璃粉需要保证浆料对氮化硅的破坏程度小，平衡 N 区、P 区拉力，并且与铝浆接触位置的导电性能好，金属复 合小，使电池的弯曲性能好；IBC 电池铝浆用于局域铝背场 的形成。 IBC 电池所需的细栅银浆、主栅银浆和铝浆对应的玻璃粉，能明显降低金属复合，兼具良好的接触 电阻，提升 IBC 电池转换效率。

有机体系核心技术

有机载体作为承载粉料体系和玻璃体系的关键组成，使贮存状态下浆料中的银粉、 铝粉、玻璃粉、添加剂等易团聚的固体粉末均匀分布，保持悬浮状态，印刷时使浆料 均匀涂布于硅片上，对电子浆料最终的印刷性能和印刷质量有较大影响。

有机体系中包含有机溶剂和添加剂，有机溶剂指酯类、醇类、醚类有机物，添加 剂指一种或多种起到特定效果的有机物。

在多种有机物中，反复测试并搭建了由 酯类、醇类、醚类等多类有机物组成的有机溶剂研发框架，并在此基础上针对不同类 型导电浆料，自主组合测试不同类型的添加剂，包括增稠剂、表面活性剂、触变剂、 增塑剂等，从数千种有机物中经过反复实验，筛选出符合下游不同客户电池需求的添 加剂组合，并根据实验结果确定组合的最佳配方比例，以满足不同客户不同电池各类 型浆料有机体系的印刷需求。不同类型添加剂对有机体系的影响情况如下：

依托有机溶剂的研发框架和对添加剂的理解，进一步研发调整不同类型 导电浆料中有机溶剂的配方和添加剂的含量，掌握多种类型有机体系的复配技术，具 备快速、完整的有机体系研发能力和迭代能力，能够快速实现不同电池工艺对于浆料 印刷的差异化需求，最终满足下游客户对浆料产品大批量稳定供应和产品技术迭代的 需求。

在有机体系方面，掌握适合不同导电浆料的有机体系，通过优化完善不 同浆料的有机溶剂、流变剂、润滑剂、树脂和表面活性剂等有机载体，并优化有机载 体的生产工艺，推出满足不同印刷需求的有机体系，提升晶硅太阳能电池性能。

PERC电池 背面银浆 有机载体 制备技术

背面银浆有机载体，可以使银粉、玻璃粉和 其它粉体均匀分布在浆料中并且印刷成膜，与基底有良好的 粘附性，满足低腐蚀性能要求的同时保证焊接拉力，具有良 好的可靠性。

双面 PERC 电 池铝浆有 机载体制 备技术

双面 PERC 电池铝浆有机载体，在更窄的栅 线开口印刷良好，具有良好的高宽比，同时对基底有良好的 浸润性，烘干后粘接力强，不容易出现脱落、掉粉等异常现 象。

细栅银浆 有机载体 制备技术

细栅银浆的主要作用是收集光生载流子，为了减少遮光，需 要有良好的印刷线型。细栅银浆有机载体，在窄栅线开口有良好的 印刷性，遮光少，短路电流高，同时具有良好的高宽比，栅 线线电阻小，对基底有良好的浸润性，烘干后粘接力强，不 容易出现脱落、掉粉等异常现象。

IBC 电池 浆料有机 载体制备 技术

IBC 电池正面没有金属电极遮挡，可以减少金属电极对太阳 光的遮挡，但需要在电池前表面掺杂时尽量降低掺杂浓度， 从而降低载流子的复合，提高短路电流；IBC 电池的电极均 位于电池背面，因此可以设计较宽的金属背面栅线以降低串 联电阻，提高填充因子，从而提高转换效率。 IBC 电池所需的细栅银浆、主栅银浆和铝浆对应的有机载体，在连续印刷时能保持良好的稳定性， 具有良好的连续印刷性能及线宽可控性，高宽比适中，线形 均一，有效提升 IBC 电池转换效率。

工艺流程图

银浆与铝浆生产工艺类似，均包括配料、混合搅拌、研磨、检测等步骤。

银粉/铝粉 预处理 ：利用有机溶剂将粉体 提前固液混合预处理。

玻璃粉制 备 ：玻 璃 原 材 料 通 过 混 合、熔融、破碎、球 磨、烘干、筛粉制备 玻璃粉。

有机体系 及添加剂 制备：添加剂溶解在酯类、 醚类、醇类有机物制 备有机体系。

称量：精确称量最终浆料产 品所需各项原料重量。

混合搅拌：将银粉 / 铝粉、玻璃 粉、有机原料和添加 剂根据配方中的比例 进行混合，然后利用 搅拌机对混合物进行 搅拌，通过设定搅拌 机的转速、时间等工 艺参数，保证浆料充 分混合均匀。

三辊研磨：利用三辊研磨机，将 搅拌完成后的浆料进 行研磨。

性能检测：根据产品标准对产品 的物理参数和性能参 数进行检测验证。

称重包装：对合格浆料产品称重 后进行包装入库。

行业技术水平及特点

银浆和铝浆产品主要应用于晶体硅太阳能电池的生产环节，位于光伏行业的 上游，用于制备晶硅太阳能电池金属电极。电子浆料集金属材料、无机非金属材料、 高分子材料于一身，其制备涉及到粉末冶金技术、低熔点玻璃制备技术、浆料加工技 术、半导体技术、纳米技术、流变学等诸多高科技技术领域，拥有较高的技术壁垒。 优质的银浆和铝浆在提高晶硅太阳能电池光电性能方面具有重要意义，是电池片制造环节的重要材料之一。

光伏电子浆料印刷与烧结

1. 丝网印刷工艺流程

背激光：通过激光能量穿透背膜使硅材料融化爆破，让背面浆料能够与硅基体接触导电。

印刷过程：印刷一共分4次，分别是背场、背极、DP1、DP2印刷，印刷过程是在硅片上下表面印刷金属栅线作为电流传输通道。

烘干过程：烘干共有3次，分别位于前三道印刷后，目的是为了烘干印刷的浆料，防止下步印刷时破坏上一步印刷的栅线。

烧结过程：高温融化栅线，刻蚀掉硅片表面的氮化硅膜，进入硅基体，在硅衬底和金属电极间就形成了欧姆接触。

2. 烧结目的

2.1 在背电极、背电场及正电极材料和硅衬底之间形成均匀良好的欧姆接触；

2.2 在背光表面形成均匀良好的背面电场，背场生成硅铝合金，形成P+层，吸杂，增加背反射，提高长波响应；

2.3 正面使银浆穿透ARC层，与硅形成接触；

2.4 保证力学接触（玻璃体）。

3. 烧结作用

3.1 去除金属浆料中的有机成分，将金属粉末烧结形成密实结构，提高电极集流导电能力；

3.2 烧穿绝缘的氮化硅膜，使浆料中的金属和硅熔融合金，形成欧姆接触；

3.3 对经过等离子轰击的硅片退火，激活掺杂的原子，消除晶格损伤；

3.4 激活SiNx薄膜中的氢原子，使之与硅片表面硅原子悬挂键结合，从而钝化硅片内部晶格缺陷。

4. 烧结设备

4.1 TP Soalr 烧结炉设备

4.2 centrotherm 烧结炉设备

4.3 Despatch 烧结炉设备单轨

4.4 Despatch 烧结炉设备双轨

4.5 迈为烧结炉设备

5. 烧结原理

5.1 烧结动力学原理

烧结可以看做是原子从系统不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程，厚膜浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面自由能，因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力学原理。

烧结固体颗粒具有很大的比表面积，具有及不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造，细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高的自由能，烧结时，颗粒有接触到结合，自由表面的收缩，空隙的排除，晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。

5.2 正面烧结原理

① 网印栅线印刷在在硅片表面；

② 栅线中的玻璃成份在加热到450℃时开始融化；

③ 熔融的玻璃开始蚀刻SiN层，Ag则渐渐融入熔融的玻璃中；

④ 在600-800℃，玻璃蚀穿SiN层后，开始溶蚀Si的表层；

⑤ 在冷却时，熔融玻璃中过量的Ag析出成Ag颗粒，并嵌埋在Si的表面，形成电流传导的途径；

5.3 正面烧结拓展

在电极烧结过程中，当温度大于400oC时，玻璃开始软化,达到600oC以上时浆料熔融，硼硅酸铅玻璃（PbO-B2O3-SiO glass frit）下沉到银电极之下，润湿并腐蚀减反射膜，进而与硅表面接触并反应，因为玻璃中的氧化铅能与硅发生氧化还原反应：Si+2PbO→Si02+2Pb

电极烧结时，银浆料中玻璃相首先软化熔融，润湿硅片表面，蚀刻减反射膜，然后蚀刻硅发射极。在此过程中，大量的银以及被蚀刻的硅溶解在玻璃相中；银颗粒通过相互之间接触点的互扩散开始烧结或凝聚。

5.4 背面烧结原理

① 浆料干燥，烧除有机溶剂和粘结剂；

② 铝/硅开始融化为液相；

③ 当温度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，硅铝熔化速度加快，熔融的铝和硅开始相互的传递形成Al/Si互溶的液体；

④ 在达到最高温度时，Al/Si互溶的液体完整的覆盖住电池表面，在交界面处形成组成约为11.3％硅原子和88.7％铝原子的熔液；

⑤ 冷却时，硅原子快速移回电池表面，掺杂着Al原子形成P++层；

⑥ 当温度降低至557℃以下，背铝会转化铝硅共晶层；

5.5 铝背场的作用

① 铝浆除了当电极外，在烧结时p-type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的p-type Si形成一层数微米厚的p+-type Si作为背场，以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压Voc。

② 因为硅片吸收系数差，当厚度变薄时衬底对入射光的吸收减少，此时背场的存在对可以抵达硅片深度较深的长波长光吸收有帮助，所以短路电流密度Jsc的影响就更明显。

③ p和p+的能阶差也可以提升Voc，p+可以形成低电阻的欧姆接触所以填充因子FF也可改善。

6. 烧结工艺温度要求

① 相邻两个温区的温度有200℃以上差异；

② 烧结时间短；

③ 烧结完成后快速冷却；

④ 烧结炉内温度在空间范围内一致性好；

⑤ 烧结炉内温度在时间范围内一致性好；

7. 烧结工艺温度曲线阶段作用

① 室温~300℃溶剂挥发；

② 300~500摄氏度有机树脂分解排出；

③ 400℃玻璃软化；

④ 600℃以上玻璃与减反层反应，形成接触；

⑤ 快速降温过程铝保留在硅中，形成BSF层。

8. 玻璃相组分对Ag/Si接触的影响

① 玻璃相的作用主要有：作为银颗粒在浆料中的载体；增强附着力；促进欧姆接触的形成；缓冲层，阻止烧穿；

② 随着浆料中玻璃相铅含量的增加，比接触电阻快速下降；

③ 随着铅含量的增加，银粉在玻璃中的溶解量也增加，在冷却过程中，重结晶出来的银颗粒的数量和体积也增加；

④ 但是，由于高铅玻璃的腐蚀性特别强，容易烧穿p-n结，导致电池性能降低。因此，只能说在最佳化的烧结工艺条件下，玻璃相中铅含量增加，能形成好的欧姆接触，比接触电阻下降；

⑤ 玻璃粉掺加过量会漂浮于银膜表面使电极失去焊接性；合适的玻璃含量是使各种金属粉末与玻璃粉溶聚在一起能导电并且可焊接，使电极的剥离力>3N。

9. 铝浆各部分组成及作用

铝浆作为一种浆料产品，其也主要由导电相（铝粉）、无机粘结相（玻璃）、有机相（添加剂、载体）组成。

① 铝粉的影响：颗粒较小的铝粉的比表面积较大, 经烧结后形成的电极表面致密、光洁；

② 铝浆中导电相的铝粉选择是极为苛刻的。因为铝浆的主要性能包括接触电阻小，粘着力强和老化系数低等，这些要求都受铝粉性能直接影响，另外工艺性能的灰化、铝珠等现象也与粒径大小直接相关；

③ 铝粉尺寸分布区间大，则大小颗粒交错排列，易于填充空间，使得导电相的排列紧密。并且铝粉整体平均尺寸大，其体积相对较大。大体积铝粉颗粒其表面氧化膜较薄，更易消除，形成导电网络；

④ 因此铝浆中使用的铝粉应该选择平均粒度大、含氧量低、尺寸分布区间大，粉体呈亚球形的铝粉，其颗粒度应<9μm；

⑤ 无机粘结相是一种超细玻璃粉, 它是由可形成玻璃的各种氧化物经高温熔合, 然后水淬细化得到。加入超细玻璃粉以后, 可以明显降低烧结峰值温度, 使金属铝粉在经峰值温度后形成铝膜, 且形成的铝膜表面光滑, 不起灰, 同时膜与硅片有较强的附着力；

⑥ 在硅太阳能电池用铝浆中主要是玻璃粉影响铝浆的膨胀系数, 所以必须保证玻璃的膨胀系数与晶体硅的膨胀系数相匹配；

⑦ 有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶剂、有机添加剂等等。它调节了浆料的流变性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮性和流动性以及浆料整体的触变性，决定了印刷质量的优劣。

10. 烧结常见异常——铝包

铝包的产生是在温度下降后，Al开始从液态合金中析出，铝层越厚、峰值越高越容易产生铝包。

11. 烧结常见异常——弯曲

① 温度影响

高熔点的玻璃料有利于减小硅片的弯曲，对于同一种玻璃料，降低温度可以减少弯曲度，但对于高熔点玻璃料降低温度的效应不明显。

② 铝浆颗粒度

铝球颗粒对弯曲度的影响：从图看见有一个铝球尺寸分布的最佳点，对于不同尺寸的硅颗粒降低温度均可以减低弯曲度。

③ 铝浆厚度

a. 铝浆厚度对弯曲度的影响：可见减低铝浆的厚度可以减少弯曲度；

b. 硅片厚：200um；

c. 峰值温度：950℃；

d. 在考虑浆料厚度时应该兼顾到导电性；

④ 浆料成分

温度对弯曲度的影响：可见减低烧结温度可以减小弯曲度；

A、B 具有不同的铝颗粒尺寸，C: 无Pb铝浆；

烧结工艺的原理

太阳能电池的烧结工艺的工作原理和压力使金属电极材料和硅片表面发生物理或化学反应，形成合金或化合物，从而降低接触电阻，提高太阳能电池片的开路电压和填充因子。同时烧结工艺也可以促使镀膜工艺过程中产生的氢原子向电池内部扩散，对太阳能电池片有良好的钝化作用，提高太阳能电池的光电转换率。

烧结工艺流程图

烧结工艺的原理可以分为两种类型：固相反应和液相反应。固相反应是指两种固态材料在高温下直接发生反应，形成固态的产物。液相反应是指一种固态材料和一种液态材料在高温下发生反应，形成固态或液态的产物。具体的反应过程和产物取决于不同的电极材料和硅片类型。

电池烧结工艺的步骤

太阳能电池的烧结工艺是一个复杂的过程，涉及多个温度区域和气氛控制。一般而言，烧结工艺可以大致分为四个主要步骤。

烘干排焦：这一步骤的目的是将丝网印刷后有浆料的硅片烘干，并使浆料内的有机物和会挥发物尽可能地排出，避免在后续的高温过程中产生有害的气体或残留物。烘干排焦的温度一般在200℃左右，时间在几秒到几十秒之间。烘干排焦的效果会直接影响太阳能电池烧结工艺的质量和效率。

快速加热烧结：这一步骤的目的是使金属电极材料和硅片表面达到合适的温度，使之发生固相或液相反应，形成良好的欧姆接触。快速加热烧结的温度一般为800℃到1000℃之间，时间在几秒到几十秒之间。快速加热烧结的温度和时间需要根据不同的电极材料和电池结构进行优化，以达到最佳的烧结效果。

冷却：冷却的目的是使烧结后的硅片迅速降温，避免过多的氢原子从硅片中逸出，保持硅片的钝化效果。冷却的方式可以是自然冷却或强制冷却，冷却的速度一般在100℃/s到200℃/s之间。冷却的速度和方式需要根据不同的电池结构和工艺要求进行选择，以避免硅片的热应力和热冲击。

钝化：对太阳能电池进行钝化可使其表面形成一层薄膜，从而提高硅片的表面电荷密度，减少表面复合速率，提高硅片的光电转换率。钝化可以是化学钝化也可以是物理钝化，钝化的材料可以是氧化物、氮化物、碳化物等，根据不同的材料会形成不同的薄膜材料。例如：氧化物材料形成氧化硅薄膜、氮化物材料形成氮化硅薄膜等。

如何评价太阳能电池烧结工艺的效果？

烧结工艺的工艺效果主要体现在太阳能电池的接触电阻、接触稳定性、接触强度和接触寿命等方面。烧结工艺的好坏直接影响了这些方面的水平和一致性，从而影响了太阳能电池片的抗老化能力和可靠性。

在太阳能电池电极优化中，接触电阻是需要考量的一个重要方面。接触电阻的大小不仅与接触的图像有关，还与扩散工艺及烧结工艺有关。运用「美能光伏」生产的美能TLM接触电阻测试仪测量接触电阻率，可以反映扩散、电极制作、烧结等工艺中存在的问题。且该设备所具备的接触电阻率测试和线电阻测试可随意切换使用。

● 测试范围可达0.1~120mΩ*cm＾2；

● 静态测试重复性≤1%，动态测试重复性≤3%

● 线电阻测量精度可达5%或0.1Ω/cm

● 接触电阻率测试与线电阻测试随意切换

● 可定制多种探测头进行测量和分析

光伏行业概况

20 世纪以来，对传统能源如煤炭、石油、天然气的过度依赖引发了一系列的能源 危机和生态环境问题。在应对能源危机和加强环境保护的双重驱动下，为实现经济社 会的可持续发展，太阳能、风能、地热能等新能源受到世界各国政策的高度重视和大 力扶持，其中太阳能因具有普遍性、无害性、长久性等诸多优点，逐渐成为新能源领 域重点发展的产业之一。

光伏发电是指利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳能直接转变为电能的一种 技术。太阳光照射在太阳能电池片上，产生电流通过逆变器转换和升压后直接输送给 电网公司或用户。根据主要材料不同，太阳能电池片可分为晶体硅太阳能电池和薄膜 太阳能电池，晶体硅太阳能电池相比其他种类太阳能电池在产品性能、生产成本上具 有优势，目前已成为光伏行业最为主流的产品。

全球光伏行业发展趋势

1）全球各国政策支持力度加大，光伏市场规模持续扩张

光伏产业的快速发展源于经济社会对清洁能源日益增长的需求，能源危机和生态 环境问题促使全球积极寻求可替代化石能源的绿色可再生能源，而太阳能因资源量巨 大、清洁安全、易于获得等优点，被普遍认为是最有发展前途的绿色可再生能源之一。

在全球各国产业政策的不断推动下，全球光伏产业加速发展，光伏市场迅速崛起， 市场规模持续扩大。根据国际能源署（IEA）数据，至 2022 年末，全球光伏累计装机 容量达到 1,185GW，2012 年-2022 年装机容量年复合增长率达到 28.05%。

根据国际可再生能源署（IRENA）预测，太阳能光伏将引领全球电力行业的转型。 2025 年太阳能光伏发电将达到总电力需求的 25%，2050 年太阳能光伏发电装机容量将达到 8,519GW。根据中国光伏行业协会预测，在多国“碳中和”目标、清洁能源转型 及绿色复苏的推动下，预计到 2030 年全球光伏新增装机将达到 436GW-516GW。

2）全球光伏市场集中度较高，新兴市场潜力巨大

从光伏发电市场分布来看，以德国为代表的欧洲国家最早开始重视光伏产业发展， 通过支持性产业政策实现了光伏发电市场快速发展，因此全球光伏发电市场在 2011 年 以前形成了以欧洲为核心的产业格局。2013 年以来，以中国、美国、日本以及印度等 为代表的国家和地区迅速崛起，光伏发电市场重心由欧洲逐步向全球化市场转变。现 阶段，光伏发电的主要市场集中在中国、欧盟、美国、日本和印度。 根据国际能源署（IEA）统计数据，截至 2022 年底全球累计光伏装机 1,185GW， 其中中国、欧盟和美国分别以 414.5GW、209.3GW 和 141.6GW 的规模位列全球前三。

随着光伏发电成本的快速下降，众多的新兴市场如东南亚、南美及中东等国家或地区 均在积极规划 GW 级的光伏发电项目建设，新兴市场发展潜力巨大。

中国产业链布局完整，产业规模持续扩大

在全球光伏市场蓬勃发展的拉动下，我国光伏产业持续健康发展。凭借晶硅技术 及成本控制优势，我国光伏产业链各环节持续扩大，规模保持快速增长势头，各环节 的产能、产量在全球范围内占比均实现不同程度的增长，全球光伏产业重心进一步向 我国转移。

光伏产业已经成为我国达到国际领先水平的战略性新兴产业。根据中国光伏行业 协会（CPIA）数据，2021 年中国光伏产业各环节产能和产量在全球的占比及增速情况 如下：

2022 年我国光伏制造端规模保持迅速扩大态势。2022 年我国多晶硅产量 85.7 万吨， 同比增长 69.4%；硅片产量 371.3GW，同比增长 63.9%；电池片产量 330.6GW，同比 增长 67.1%；组件产量 294.7GW，同比增长 62.1%。

PERC 电池为光伏行业主流技术

作为光伏发电系统的核心部件，太阳能电池片产业规模同步扩大，2022 年全国电 池片产量约为 330.6GW，同比增长 67.1%。

根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，2022 年新投产的量产产线仍以 PERC 电池产线为主。2022 年新投产 PERC 电池产线设备投资成本降至 15.5 万元/MW，TOPCon 电池线设备投资成本约 19 万元/MW，略高于 PERC 电池，HJT 电池设备投资成本约 36.4 万元/MW。PERC 技术具有高效率、低成本的高性价比优势，2022 年市场占比为 88%，为当前业内主流技术。

未来多种电池技术路线将同时存在、并行发展

光伏发电的主要原理是半导体的光生伏特效应。当晶硅太阳能电池受到光照时， 光子被吸收，晶硅太阳能电池体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势，将光子 转换为电子、太阳能转换为电能。从光照到电流的传输，晶硅太阳能电池会经历光学 损失和电学损失，具体情况如下：

根据硅片掺杂元素的差异，晶硅太阳能电池技术分为 P 型电池和 N 型电池，P 型 电池原材料为 P 型硅片（掺杂硼元素），N 型电池原材料为 N 型硅片（掺杂磷元素）；根据电池片增效方式，主要又分为 PERC 电池技术（钝化发射极和背面接触）、 TOPCon 电池技术（隧穿氧化层钝化接触）、HJT 电池技术（本征薄膜异质结）和 IBC 电池技术（交指式背接触）。

不同晶硅太阳能电池技术主要目的为降低光学损失和电学损失，从而提高光电转 换效率，具体情况如下：

在 PERC 电池技术保持主流地位的同时，新型电池技术也持续取得突破。现阶段 市场呈现出了以 PERC 电池为主流，以 TOPCon 电池、HJT 电池和 IBC 等新型电池工 艺技术为代表的技术多样化发展局面。

根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，PERC 技术的市场占有率在 2022 年达到 88.00%。同时，随着基于新型电池技术的 TOPCon 电池、HJT 电池和 IBC 电池技术的 成熟及量产成本的下降，新型电池技术市场份额有望逐步提升。现阶段 TOPCon 电池、 HJT 电池和 IBC 电池片产能陆续释放，在转换效率方面存在进一步优势，但由于其成 本偏高，市场占有率仍处于低位。叠加 PERC 电池所具有突出的性价比优势，PERC 电池仍有望在一定时期内保持主要市场份额。未来将出现多种电池技术路线同时存在、 并行发展的局面。

光伏电子浆料行业的概况及发展趋势

（1）光伏电子浆料行业概况

光伏电子浆料是晶体硅太阳能电池的关键原材料。光伏电子浆料通过丝网印刷工 艺，分别印刷在硅片的两面，烘干后经过烧结，形成晶硅太阳能电池的两端金属电极， 因此光伏电子浆料的产品性能和对应的电极制备工艺，直接关系着晶硅太阳能电池的 光电性能。

光伏电子浆料的产品性能与其原材料构成和配方息息相关，电子浆料主要成分为 高纯度的银粉或铝粉、玻璃体系、有机载体及添加剂等，不同成分的具体作用如下：

在光伏电子浆料的制备过程中，除了对原材料纯度和品质要求较高以外，浆料的 配方、制作工艺、量产稳定性也需要经过长期的研发攻关、持续优化，以确定适用于 不同晶硅太阳能电池片的最优配方，从而达到预期的导电和应用效果。

（2）光伏电子浆料行业趋势

1）光伏电子浆料市场规模稳中有升

光伏电子浆料的市场规模与下游晶硅太阳能电池片的产量、浆料单位耗量和技术 路线息息相关，受益于硅片尺寸增大、电池转换效率快速提高以及印刷技术的进步， 光伏电子浆料市场规模保持稳中有升。根据中国光伏行业协会（CPIA）统计，在 2022年全球电池片产量 366.1GW、对应 63.5%同比增幅的带动下，2022 年全球银浆总耗量 同比 2021 年增长 33.0%，达 4,626 吨，市场规模增长较大。凭借明显高于全球的产量 增幅，我国太阳能电池银浆总耗量为 4,177 吨，同比增加 35.9%，增速高于全球。

2）电池技术迭代推动光伏电子浆料差异化发展

晶硅太阳能电池片技术种类繁多、革新迅速，具备技术密集性特征，对光伏电子 浆料生产企业的技术研发能力和前瞻性要求较高。晶硅太阳能电池技术的更新和迭代 主要目的为降低光学损失和电学损失，不同的晶硅太阳能电池表面用于收集和传输电 流的电极制备原理和方式不同，即金属化方案有所不同。金属化方案主要包括电子浆 料的配方、制备和印刷工艺，方案调整会直接影响电子浆料与电池片厂商生产工艺的 适配性及电池片的光电转换效率。

不同晶硅太阳能电池金属化方案不同，对光伏电子浆料的需求存在较大差异。电 池技术的迭代演变需要浆料产品差异化供给，研发水平较高、创新能力较强的光伏电 子浆料企业将具有更显著的竞争优势，从而取得更广阔的发展契机。

3）光伏电子浆料市场国产化替代加速

银浆和铝浆是提升晶硅太阳能电池转换效率的关键材料之一，属于典型的技术密集型产业，进入门槛较高。 制备工艺方面，随着我国光伏行业近年来的迅猛发展，晶硅太阳能电池产能逐步 向中国转移，光伏电子浆料需求量激增，国产化进程也同步加速。国内浆料企业与电 池企业紧密合作，国产浆料技术含量、产品性能和稳定性持续提升，逐步能够满足下 游客户的需求，被下游客户所认可，浆料市场被国际厂商把持的格局已被国内浆料企 业打破。

原材料方面，背面银浆所需的原材料银粉和铝浆所需的原材料铝粉已全面实现国 产化并大规模生产，正面银浆和新型晶硅太阳能电池银浆所需的银粉正在逐步实现国 产化。国外银粉研究起步较早，其中日本 DOWA 是全球最大的晶硅太阳能电池银浆用 银粉供应商，国内厂商生产的银粉产品在品质上与国外仍存在一些差距。使用国产银 粉需要浆料企业开发优异的玻璃粉和有机载体，以提升银浆印刷能力、欧姆接触性能 和烧结性能，因此对银浆企业有较高技术要求。近几年伴随着浆料市场国产化进程的 加速，国内银粉制备技术也已经取得了重大突破，银粉正逐步实现国产化。

根据中国光伏行业协会（CPIA）发布的《2022-2023 年中国光伏产业年度报告》， PERC 电池浆料方面，目前背面银浆和铝浆已全面实现国产化，国产正面银浆的市场 市占率也从 2021 年的 61%进一步上升至 2022 年的 85%以上；新型电池浆料方面，目 前国内领先的浆料企业大都已具备 N 型 TOPCon 电池金属化浆料解决方案，相关产品 均已得到验证，随着新型电池未来生产成本的降低及良率的提升，国产新型电池浆料 市场占有率将进一步提升。

原材料与成本挂钩

铝浆方面，铝粉在铝浆原材料成本中的占比超过 50%，目前铝粉已全面实现国产 化并大规模生产。

银浆方面，银粉在银浆原材料成本中的占比超过 90%。晶硅太阳能电池银浆用银 粉主要为超细银粉，具备较高的技术门槛。银粉的粒径大小、粒径分布、振实密度、 比表面积等性能均会对银粉品质产生重大影响，进而影响晶硅太阳能电池银浆的导电 性能。目前背面银浆所需的银粉已基本实现国产化，国内厂家的银粉质量在不断提升 并实现量产，已成为国内市场的主要银粉供应商。正面银浆和新型晶硅太阳能电池银 浆所需的银粉仍依赖进口，国外银粉研究起步较早，制备技术已经较为成熟，目前主 要生产厂商为日本 DOWA 公司，国内对超细银粉的开发起步较晚，近几年国内银粉制 备技术已经取得了重大突破，银粉正在逐步实现国产化。

行业竞争格局

经过十几年的发展，光伏行业已成为我国少有的形成国际竞争优势、实现端到端 自主可控、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业，也是推动我国能源变 革的重要引擎。目前我国光伏行业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、 产业体系建设等方面均位居全球前列。

在此背景下，中国的光伏浆料企业也实现了快速发展。国内光伏浆料企业在下游 晶硅太阳能电池快速发展的过程中，不断优化自身工艺，提升产品品质，与下游晶硅 太阳能电池片厂商形成了共同进步、协同成长的良性循环，国内光伏浆料企业凭借自 身的技术优势、产能优势和服务优势，与下游晶硅太阳能电池片厂商建立了稳固的合 作关系。在此过程中，国内光伏浆料产品广泛应用于下游晶硅太阳能电池片厂商的产 品中，逐步建立了基于晶硅太阳能电池片应用的高品质要求，上游产品与下游应用深 度契合，在产品一致性和稳定性等方面形成了较高的壁垒，占据了大部分的市场份额。 随着以儒兴科技、帝科股份、聚和材料、苏州固锝、天盛股份为代表的国内电子浆料 企业通过持续研发和技术进步，国产浆料质量和性能的快速提升，目前光伏背面银浆 和铝浆已全面实现国产化，正面银浆的国产化率也上升至 2022 年的 85%以上。未来伴 随着全球光伏行业的快速发展带来的巨大市场空间，中国光伏浆料企业凭借在生产工 艺、产能规模、产品品质、客户服务等方面的综合优势，将成为最直接的受益者。

1 帝科股份

帝科股份主营业务为新型电子浆料等电子材料的研发、生产 和销售，主要产品为晶硅太阳能电池正面银浆。2022 年帝 科股份正面银浆市场占比排名全球第三。

2 聚和材料

聚和材料主营业务为新型电子浆料研发、生产和销售，主要 产品为晶硅太阳能电池正面银浆。2022 年聚和材料正面银 浆市场占比排名全球第一。

3 苏州固锝

苏州固锝主营业务涉及半导体行业和光伏行业，其全资子公 司苏州晶银新材料科技有限公司主营业务为晶硅太阳能电池 银浆的研发、生产及销售。2022 年苏州晶银新材料科技有 限公司背面银浆市场占比排名全球第九，正面银浆市场占比 排名全球第四。

4 天盛股份

天盛股份主营业务为太阳能电池电子浆料的研发、生产、销 售，主要产品包括晶体硅太阳能电池背面铝浆、背面银浆、 正面银浆、N 型电池银浆等。2022 年天盛股份背面银浆市场 占比排名全球第六，铝浆市场占比排名全球第三。

5 浙江光达电

子科技有限 公司 浙江光达电子科技有限公司是一家专门从事高端电子浆料研 发和生产的高新技术企业，主要产品有晶硅太阳能电池正面 银浆、背面银浆、高性能导电银粉、低温导电浆料和片式电 子元件浆料等一系列电子浆料。2022 年浙江光达电子科技 有限公司背面银浆市场占比排名全球第二，正面银浆市场占 比排名全球第十。

6 贺利氏

贺利氏主营业务涉及环境、电子、医疗、建筑等行业，下设 光伏事业部，致力于晶硅太阳能电池导电银浆研发、生产和 销售，主要产品包括了单晶 P 型电池银浆、多晶 P 型电池银 浆、TOPCon 电池银浆和 HJT 电池银浆。2022 年贺利氏正面 银浆市场占比排名全球第二。

7、儒兴科技

广州市儒兴科技股份有限公司成立于2000年7月，是一家集研发、生产及销售一体的电子浆料龙头企业，公司主营产品晶体硅太阳电池铝浆、晶体硅太阳电池背面电极浆料；PERC铝浆、PERC电池背面电极浆料；Topcon电池主栅电极浆料、银铝浆、背面细栅电极浆料；XBC电池铝浆、主栅银浆、细栅银浆等。儒兴科技是全球最大的晶体硅太阳电池背面浆料供应商，在业内具有很高的知名度和影响力。

来源：AIOT大数据

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导电铜浆：柔性压力触控的黄金搭档

导电铜浆由铜粉与有机载体及固化剂混合而成，具有高导电性、柔韧性和成本效益，广泛应用于柔性电子设备的导柔性压力触控、印刷电路板、射频识别标签和压力传感器等，是现代电子制造业中不可或缺的关键材料。

导电铜浆卓越的导电性能和快速固化特性，为制造灵敏、耐用的柔性压力触控提供了理想的解决方案。与传统的导电材料相比，导电铜浆不仅成本效益显著，而且在实现高导电率的同时，保持了材料的柔韧性和可弯曲性，这对于开发新一代轻薄、灵活的电子设备至关重要。

此外，导电铜浆的易加工性和良好的附着力，使其在柔性压力触控器件的制造过程中更加高效，有助于推动柔性压力触控技术的商业化和广泛应用。

导电铜浆在柔性压力触控中的主要作用是作为导电介质，实现对压力变化的灵敏响应和高效电信号传输。 具体来说：

恒立伟业的导电铜浆，确保了电子器件的高速信号传输和低功耗运作，显著提高了生产效率，而且其出色的导电性能和快速固化特性，为制造灵敏、耐用的柔性压力传感器提供了强有力的支持。

我们坚信，随着技术的持续进步和应用的深入拓展，导电铜浆将在推动电子行业创新和提升产品性能方面发挥更加关键的作用，为行业的可持续发展贡献新的动力。

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