异质结银浆的研究现状综述

王 静， 王海清， 万莉莎， 蔡胜胜， 伍 洋

（四川东树新材料有限公司，四川德阳 61800）

0 引言

当前太阳能电池领域发展迅猛，其中N 型电池被视为未来的趋势。异质结电池作为N 型电池的代表，具有制备步骤简单、效率高、无衰减等优势，因此其发展备受关注。异质结用银浆作为其关键功能材料，通过丝网印刷工艺制得导电栅线，提供附着力、电性能。异质结电池自身发展需提高电性能、降低成本，促使异质结银浆需具备优异的印刷性、电性能、附着力、稳定性的同时，还需具备更低的成本。

当前，国内仅有少数的浆料厂家可以提供异质结电池用银浆，市场占有率比较小，存在一定的技术瓶颈，主要还是依靠日本京都一来公司的进口。

1 异质结银浆

异质结银浆即高效N 型硅异质结电池用银浆。异质结太阳能电池由日本三洋公司发明，其特征是在晶体硅衬底上沉积非晶硅薄膜形成的P-N 结器件，具有转换效率高、温度系数低、无光致衰减（LID）和电位诱发衰减（PID）效应以及可以双面发电的优点，是发展高效太阳电池的重要选择对象[1]。异质结电池工艺需在200 ℃以下进行，因此异质结用银浆不同于其他晶硅电池用高温银浆，其使用低温银浆。

异质结银浆一般由导电填料和有机聚合物组成。导电填料一般为银粉，偶有其他合金导电填料，主要起传导电子作用，决定了异质结银浆的电性能。有机聚合物主要由多种复合树脂、溶剂、固化剂和其他助剂构成。树脂如环氧树脂、聚氨酯等，经固化后作为分子结构骨架，连接左右，决定粘结强度等物理特性。溶剂和助剂主要是调节浆料的黏度、流平性，决定浆料的印刷性。固化剂主要是对集体粘结相进行固化[2]。各原材料组分通过高速搅拌、三辊研磨制成均匀的浆料。异质结用银浆通过丝网印刷于电池片上，再经烘干固化制得金属栅线。

2 异质结用银浆的现状

异质结银浆作为由热固型树脂和固化剂构成的银浆，不含有玻璃粉，采用低温固化方式制备栅线，因此是低温银浆的种类之一。低温银浆可分为太阳能电池用低温银浆和柔性基材用低温银浆。柔性基材用低温固化银浆主要用于电子标签、薄膜开关等领域[3],该类银浆主要印刷在PET、PC 等基材上。这类柔性基材用低温银浆通常其固含量较低，用量规模相对光伏市场较小。异质结银浆附着基材为ITO、IWO 等TCO 层，同时异质结银浆由于其金属栅线的作用，对导电性能要求高，相对触摸屏这类低温银浆，异质结银浆具有高的固含量，成浆难度较高。

2.1 异质结银浆文献方面

华东理工大学、中国科学院等对异质结银浆均有研究，目前主要研究方向有银粉或银包铜形貌、粒径，树脂固化剂种类，溶剂类型，固化机理等对浆料性能的影响。例如CHEN D P 等[4]研究表明纳米银颗粒比微米银颗粒更适合异质结电池。LI Y 等[5]提出添加纳米银粉降低电极与ITO的接触电阻。李森等[6]介绍了异质结银浆的制备方法，探讨了银粉形貌、基体树脂可靠性、触变剂等对异质结银浆性能的影响。LI X 等[7]讨论了异质结银浆附着力与固化温度、固化时间和固化剂用量之间的关系。

异质结银浆的评价方法也是研究的重点。苟鹏飞等[8]研究了异质结浆料印刷后电极的体积电阻率测试方法，对比了直流电阻法和四探针法的影响，为后续异质结银浆的评价提供方法。

异质结银浆和其他金属化方法也是各位学者关注的重点。张敏等[9]对比了丝网印刷技术、电镀技术、喷墨打印技术各自的优缺点，并进行了展望。ERATH 等[10]研究了不同的金属化方法并比较了它们对硅异质结太阳能电池的适用性。其他技术的发展势必会影响异质结银浆的发展。

2.2 异质结银浆专利方面

近几年来关于异质结银浆方面的专利不断涌现，各大银浆厂商均有专利方面的进展。京都一来公司作为异质结银浆行业的领军企业，其主要专利有：一种含有铜、铜合金、银包铜和银包铜合金银浆的制备方法，并添加锆、镁、铝、硅、锑、以及铋[11]；一种太阳电池用的含有银包铜类浆料的制备方法，其中添加烷基或烯基琥珀酸系化合物，该物质对浆料的稳定性起到十分关键性作用[12]；除了银粉以外，可以添加线型脂类或者胺类醚类化合降低低温银浆的体积电阻[13]。京都一来公司基本全方面覆盖了异质结银浆的研究。

目前国内报道有出货的厂家有苏州晶银新材料科技有限公司和深圳银屏科技公司。报告显示2020年7月苏州晶银公司已经实现了异质结银浆量产，并提供一种液体环氧树脂和热阳离子固化剂制备低温银浆的方法，其制备的银浆具有导电率高、焊接拉力大、触变性和印刷涂布性好的特点[14]。此外深圳银屏科技公司在异质结银浆方面成果显著，2021 年实现了出货，先提出固体丙烯酸改性环氧树脂树脂、饼状银粉、封闭异氰酸酯等制备异质结低温银浆[15]，后基于降本需求，提出添加铟合金粉制备附着力强的银包铜/银浆，具有性能和成本的优势[16]，其树脂使用饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂。

针对异质结银浆的缺点，各家均提出优化方案。在导电性能上，主要关注优化接触电阻和体电阻。例如：“上海银浆科技”添加电极石墨、氧化锡作为导电助剂，优化了栅线形貌及导电性能，降低了与非晶硅薄膜层的接触电阻[17]；“西安宏星”采用硅烷偶联剂对纳米银粉进行改性，提高分散性解决电阻过高问题[18]。在印刷性能上，目前异质结银浆整体印刷性较差，因此通过有机体系润湿性改进可增强异质结银浆的印刷性。“南通天盛”提出添加环氧增韧剂增加树脂体系的韧性，促使浆料与基材紧密接触，同时添加咪唑类固化促进剂降低固化温度，最终制得粘连性好、印刷性好、填充因子高、浸润性好、固化温度低的异质结银浆[19]。“苏州伯特瑞”添加改性聚酯类活性分散剂作为润湿分散剂，同时优化片粉和球粉比率制备出印刷性好、电阻低的异质结银浆[20]。在长期稳定性上，目前异质结银浆主要采用树脂固化剂体系，需要低温（低于5℃）储藏，这也是其运输成本增加的关键性原因。“苏州瑞力博”采用长期潜伏型固化引发剂，即1-氟-2,4,6-三甲基吡啶四氟化硼，制备的异质结银浆可实现室温储存[21]。

3 异质结银浆发展趋势

异质结银浆专用于异质结太阳能电池，因此异质结银浆规模化发展需依赖于整个异质结电池行业的发展。异质结银浆的发展重点在于降低成本和提升导电性能两个方面。降本方面主要在于使用低成本的金属如铜、镍等代替银，其中使用银包铜最被看好。异质结银浆低温固化的工艺有利于银包铜浆料的稳定性。目前下游异质结厂家积极尝试使用银包铜浆料降低成本，但稳定性终端电站的结果未出，待电站验证了稳定性无问题，未来异质结银浆的风向标可能出现转变。提升导电性能，主要依靠银浆自身制成栅线的体积电阻降低，或者降低与非晶硅薄膜的接触电阻，目前主要有添加纳米银粉、环氧树脂增韧剂、线型脂类化合的方式等。

4 结束语

本文从文献和专利两个方面回顾了异质结银浆的研究进展。异质结银浆未来研究的重点在于降本和降低接触电阻。研究者可通过银包铜等低成本导电相的方式降低成本。同时研究者需关注电镀、喷墨技术等金属化栅线的方式，把握异质结的研究方向。