Ученые из Янчжоуского, Цзясинского и Чанчжоуского университетов (Китай) разработали серебряно-никелевую пасту для трафаретной печати тыльных контактов солнечных элементов TOPCon (с туннельным оксидом и пассивирующим контактом). Замена 10% серебра никелем снижает стоимость металлизации тыльной стороны примерно на 11% практически без потери КПД. Результаты опубликованы в журнале Progress in Photovoltaics: Research and Applications.
Зачем заменять серебро
По словам авторов, серебряная паста стала второй по величине статьей затрат в производстве солнечных элементов, а спрос со стороны фотоэнергетики сам подталкивает цены на серебро вверх. В 2025–2026 годах серебро обновляло исторические максимумы и дорожало до 100 долларов за унцию и выше. Высокоэффективные технологии TOPCon и HJT особенно зависят от серебросодержащих паст, поэтому снижение расхода серебра или отказ от него исследователи называют критическим условием устойчивого роста отрасли. Альтернативы ищут в разных направлениях — от медной металлизации до гибридных паст.
Как проводили эксперимент
Элементы TOPCon изготовили на промышленных пластинах 182×182 мм толщиной около 100 мкм. Тыльные контакты наносили трафаретной печатью пастами с содержанием никеля 6, 10, 15, 30 и 60% по массе, а для сравнения — эталонной пастой из чистого серебра. Затем элементы вжигали в ленточной печи при пиковой температуре 711 °C на лицевой стороне и 660 °C на тыльной.
При небольшой доле никеля характеристики элементов практически сохранялись. При 60% никеля КПД упал до 6,88%: несмотря на низкое контактное сопротивление (1,63 мОм·см²), удельное сопротивление токосъемных шин оказалось слишком высоким, выросли и рекомбинационные потери.
Оптимальным по соотношению цены и эффективности признали состав с 10% никеля. Его доработали: изменили состав серебряного порошка, чтобы улучшить упаковку и спекание частиц, и подобрали температуру размягчения стеклофритты под режим вжигания.
Результаты на производственной линии
- в опытной партии из 219 элементов средний КПД с новой пастой составил 26,67% против 26,77% у 215 эталонных элементов на серебряной пасте;
- лучший элемент показал КПД 26,87%, напряжение холостого хода 0,744 В, плотность тока короткого замыкания 41,47 мА/см² и коэффициент заполнения 87,10%;
- расход серебра при замене 10% никелем — около 8 мг/Вт;
- с учетом стоимости компонентов пасты, усложнения производства и возможных потерь выхода годных стоимость металлизации тыльной стороны в пересчете на ватт снижается примерно на 11%.
TOPCon — сегодня самая массовая технология кремниевых солнечных элементов, поэтому даже частичная замена серебра на ее тыльной стороне способна заметно повлиять на себестоимость панелей. Открытыми остаются вопросы долговременной надежности серебряно-никелевых контактов.
Источник: Progress in Photovoltaics: Research and Applications
