中国粉体网讯 在光伏产业迈向全面平价上网与持续降本增效的进程中，金属化环节的成本与供应链安全日益成为关注的焦点。截至2025年底，由于白银价格在一年内暴涨超过130%，银浆已超越硅料，成为光伏组件的第一大成本来源，占组件总成本的约17%。在此背景下，探寻并实现银的替代方案，成为产业可持续发展的必然命题。
铜：最具前景的替代者
铜因其优异的导电性（电阻率与银相近）和低廉的价格，被视为最理想的银替代材料。然而，其产业化面临两大核心挑战：
1. 易氧化问题：铜的化学性质活泼，在高温或潮湿环境中极易氧化生成不导电的氧化铜，导致电极电阻增大、性能失效。特别是在TOPCon等高温电池工艺中，高温环境易导致银包铜浆料外层的银壳破损，使内部铜芯暴露氧化。
2. 铜扩散问题：铜原子在硅中扩散速度快，会形成深能级复合中心，严重损害电池的载流子寿命和转换效率。这要求在铜与硅之间必须增加有效的扩散阻挡层（如镍层）。
针对这些挑战，产业界已形成多条并行技术路线并取得突破：
银包铜浆料（少银路线）：这是目前成熟度最高、产业化最快的方案。通过“铜核银壳”结构，在保证导电性和抗氧化性的同时，大幅降低银用量。目前主流银包铜浆料的银含量已降至30%-40%，部分企业应用于N型HJT电池的浆料银含量已可低至20%并实现量产。针对TOPCon高温工艺，业界开发了“高温银种子层+低温银包铜层”的二次印刷方案来应对高温挑战。
电镀铜（无银路线）：该技术通过图形化电镀工艺直接形成纯铜栅线，可实现完全无银化。该路线工艺复杂、设备投资大、环保要求高，量产良率和成本控制仍是推广难点。
纯铜浆料（无银路线）：直接使用铜粉制备浆料，是潜力最大的终极方案。核心挑战在于实现铜粉的抗氧化和低温烧结。最新研究通过表面改性（如纳米涂层）和开发低温固化（如300℃）或光子固化技术取得进展。近期，美国科研团队通过引入激光增强接触优化（LECO）工艺，成功制备出背面采用丝网印刷烧结铜电极的TOPCon电池，效率高达24.3%，且展现出极佳的热稳定性。
铝与镍：特定场景下的补充路径
铝：成本极低，且已在PERC电池背面电极中成熟应用。但其体电阻率约为银的1.7倍，铝浆的体电阻率一般为银浆的5-10倍，导电性是其应用于正面细栅的主要瓶颈。此外，铝与N型硅接触存在功函数不匹配问题，易形成高接触电阻。有企业尝试通过原子层沉积（ALD）等纳米薄膜技术构建新型铝电极结构，但该方案在长期可靠性和量产可行性上面临物理与工程学的多重挑战。
镍：电阻率较高，通常不作为主导电材料，而是作为铜电极的接触层或阻挡层，用于增强抗氧化性和焊接附着力。
微纳金属粉体：性能优化的核心与前沿
在光伏金属化“去银化”的技术革命中，微纳金属粉体的精密设计与制备是解锁铜、铝等贱金属潜力的核心钥匙，其核心优势在于能够从材料源头系统地解决贱金属应用的固有缺陷，并实现性能的协同优化。
1. 通过结构创新，根本性解决贱金属的固有缺陷。微纳尺度的粉体工程为克服铜的易氧化性和高扩散性提供了原子级解决方案。例如，核壳结构设计（如银包铜粉）通过在贱金属核心表面构筑均匀、致密的贵金属或合金保护壳，在大幅降低银用量的同时，完美隔绝了铜与氧气的接触，并可作为有效的扩散阻挡层。更前沿的多层复合结构（如“合金核-阻挡层-抗氧化层”）则进一步将银含量降至极低水平，并同步优化焊接可靠性。这种“结构赋能”的思路，使原本不适合高温烧结环境的贱金属得以在现有工艺窗口中稳定应用。
2. 利用尺寸与表面效应，实现低温高性能烧结。纳米金属粉体具有极高的比表面积和表面能，这使其烧结活性显著提升，能够在远低于传统微米粉体的温度下（如300-400℃）形成致密、高导电的电极。这一优势完美契合了HJT、钙钛矿等新型电池对低温工艺的严苛要求，为纯铜、纯铝等无银浆料的开发开辟了可行路径。通过精准的表面修饰与包覆，还能进一步调控纳米粉体的抗氧化性和在浆料中的分散稳定性，从源头上保障浆料的性能与存储寿命。
3. 实现导电、力学与可靠性的多目标协同优化。微纳金属粉体的优势不止于导电。通过对粉体内部微观结构（如晶界、缺陷）的调控，可以影响其烧结后的致密化行为和机械强度。例如，特定形貌的片状铜粉或合金粉有助于在烧结体中形成更优的导电网络与更强的机械互锁，从而在提升导电性的同时，增强电极的附着力和抗弯曲疲劳性能，满足组件长期使用的可靠性要求。
4. 驱动浆料、工艺与装备的协同创新。微纳粉体性能的每一次突破，都直接推动下游浆料配方和印刷烧结工艺的革新。定制化的粉体要求与之匹配的新型有机载体、粘合剂和流变添加剂，进而催生出新型低温固化、光子烧结等创新工艺。这种以粉体为起点的全链条联动创新，是加速“去银化”方案从实验室走向量产线的核心动力。
光伏金属化的“去银化”已进入“量产验证关键期”。短期看，银包铜浆料凭借与现有产线较好的兼容性，正在TOPCon、HJT等N型电池中加速渗透。长期看，纯铜浆料和电镀铜技术代表着无银化的终极方向，但需要产业链上下游在粉体、浆料配方、印刷/烧结工艺及专用装备上进行全链条协同创新与匹配。这包括开发与新型贱金属浆料匹配的高精度印刷技术、设计专用烧结设备，并通过材料基因组等高效研发范式，加速“粉体-浆料-工艺-性能”的映射关系构建。
2026年4月28日，中国粉体网将在湖南·长沙举办“第二届高端金属粉体制备与应用技术大会暨2026通信电子、3D打印、粉末冶金市场应用交流会”。届时，我们邀请到有研纳微新材料（北京）有限公司副总经理王建伟出席本次大会并作题为《微纳金属粉体驱动光伏电池金属化降本的技术挑战与趋势》的报告，王建伟副总经理将分享如何通过微纳金属粉体的精密设计与工程创新，系统破解以铜、铝、镍等贱金属替代银的技术瓶颈。
个人简介：
王建伟，正高级工程师，博士生导师，有研纳微新材料（北京）有限公司副总经理。任中国有色金属学会理事、材料科学与工程学术委员会委员、《Acta Mater.》《SURF INTERFACES》等期刊审稿人。长期从事微纳金属功能材料开发与应用、材料基因组共性技术应用等。发表论文80余篇，获授权发明专利30余项，获中国有色金属工业科技奖4项。
参考来源：
有研纳微官网、中国粉体网、光伏纵横公众号
（中国粉体网编辑整理/留白）
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