在由SMM主办的2024 NET ZERO光伏产业大会-2024SMM第五届白银市场应用论坛暨银粉银浆产业大会上，昆明理工大学 特聘副教授/硕导 高超介绍了“银包铜粉替代银粉的现状及未来发展趋势”的话题。在提及银包铜粉产业的发展趋势时，高超表示，后续银包铜粉市场需求将持续增长，技术创新不断涌现，国产化进程也将加速。
银包铜粉与银粉概述
银粉及铜粉的特性
银粉特性
银粉具有化学稳定性好，不易氧化变质，良好抗氧化和耐腐蚀性，高导电和导热率，可塑性强。纳米/亚微米级高纯银粉在导电方面具有广泛的应用潜力，如纳米级银粉用于电子行业和光学领域，亚微米级银粉用于医疗领域和功能涂层，广泛应用于光伏、电子、化工、航天等领域。
铜粉特性
铜粉具有良好的导电性、导热性、耐磨损性和韧性，且价格低廉等，但化学稳定性差，易氧化变质，广泛应用于粉末冶金、电子材料、过滤器等领域，如导电胶、导电涂料和电极材料等。
银包铜粉的特性及制备工艺
银包铜粉特性及应用
是一种由银和铜组成的复合材料，其中银颗粒被铜颗粒包裹，形成一种具有特殊结构和性能的粉末。具有良好的导电性和导热性，具有良好的分散性和稳定性，能够克服铜粉易氧化的缺陷和银粉价格昂贵、易迁移的问题。 应用于电子工业和导电涂层技术中，如制备电子封装材料、导电胶粘剂和电极材料等，以提高电子器件性能并降低成本。
制备工艺
主要包括机械合金化法、化学镀法、溶胶-凝胶法等。其中，机械合金化法是通过高能球磨将银粉和铜粉混合并细化，形成银包铜粉；化学镀法则是通过化学反应在铜粉表面镀上一层银，形成银包铜粉；溶胶-凝胶法则是将银和铜的溶胶混合后，通过凝胶化、干燥和烧结等步骤制备出银包铜粉。
化学镀制备银包铜粉的工艺特性
银包铜粉是采用先进表面处理技术，在铜微纳米颗粒表面沉积6不同厚度银镀层，从而提升铜粉抗氧化性和导电性的复合金属粉体材料。
银包铜粉可根据应用需求，选择不同形貌铜粉、银含量和表面改性进行制备，材料可设计性强，可广泛应用于微电子、太阳能电池、通讯器材等导电和电磁屏蔽领域。
银包铜粉与银粉的差异
成分差异
银包铜粉由银和铜两种金属组成，而银粉则只含有银一种金属。
性能差异
由于铜加入，其导电性和导热性略低于纯银粉，但具有更好的机械性能和加工性能。此外，其抗氧化性和耐腐蚀性也略低于银粉。
应用领域差异
银粉主要用于高端电子、化工、航天等领域，而银包铜粉则广泛应用于中低端电子、化工、机械等领域，具有更广泛的应用前景。
银包铜粉代替银粉的市场前景
银粉市场的现状与发展趋势
银粉市场规模
随着电子、化工、航空航天等行业的快速发展，银粉市场规模不断扩大。
银粉应用领域
银粉广泛应用于导电材料、催化剂、电子浆料、抗菌材料等领域。
银粉市场发展趋势
随着科技进步和环保意识提高，银粉市场将向高性能、环保、低成本方向发展。
银包铜粉的市场需求及增长
银包铜粉在多个行业中都有应用，特别是在光伏行业中，银包铜粉被视为非硅环节降本的关键驱动力。根据相关报告，高成本是制约HJT电池产业化的主要因素，而银包铜粉的推广使用，被认为是助推其加速放量的重要因素。预测显示，到2025年，全球银包铜浆料需求有望达到479.6吨，对应市场空间达到16.8亿元。这一预测基于银包铜粉在光伏银浆中的应用，以及对低温银浆的替代潜力。
银包铜粉代替银粉的经济性分析
成本方面：银包铜粉相对于银粉具有较低的成本，可大幅降低生产成本。
性能方面：银包铜粉在导电性、耐腐蚀性等方面与银粉相近，可满足大部分应用需求。
环保方面：银包铜粉生产过程中产生的污染较少，符合环保要求，而银粉生产过程中可能产生有害物质。
综合效益方面：从成本、性能和环保性等方面综合考虑，银包铜粉代替银粉具有较高的综合效益。
银包铜粉应用领域及现状
电子信息及器件行业
光伏浆料行业
银粉是太阳能电池金属电极的关键材料
光伏银浆是制备晶硅太阳能电池金属电极的关键材料，随着N型电池产业化并提升渗透率，银浆需求增速。预计银浆市场容量将由2021年3538吨增长至2024年的4911吨，CAGR为11.6%。
对 P 型电池，光伏银浆的成本占比在 10-11%，而N 型电池是未来发展方向，且光伏银浆消耗量更多，是第一大非硅成本，在 N 型电池中占比更高。
降本是光伏产业的关键
降本是电池产业的关键，去银化推动电池降本潜力巨大。
铝背场适配银浆技术存在效率限制。
PERC 适配银铝浆，规模化后单耗有所下降。
TOPCon 银铝浆可与隧穿氧化层及多晶硅接触层相适配。
XBC 电池技术提高电池性能和外观。
HJT 低温工艺匹配低温银浆，银包铜浆料有望进一步降本。
HJT 电池金属化降本路径
降本增效是光伏电池不断迭代的内在逻辑。随着 P 型电池技术逐步接近发展瓶颈，以 TOPCon、IBC、HJT为代表N 型电池为未来高转换效率方向。其中，市场上主流的是 TOPCon 和 HJT 技术。
N 型技术实质是效率和成本的竞争，HJT 与TOPCon技术效率相当的前提下，成本的高低对于 N 型技术的选择尤为重要。
优化栅线，降低低温银浆单耗（逐渐向0BB转变）
使用银包铜等新型复合型浆料 （50%→30%→25%→15%Ag）
银包铜粉是 HJT 银浆中银粉的良好替代
远期来看，随着效率持续提升、硅片减薄、低温银浆及银包铜技术的成熟，HJT 的成本有望得到快速下降。 且HJT 对硅片薄片化、未来钙钛矿等叠层技术的兼容性更佳，因而提效降本空间更大，更符合产业技术发展趋势。
光伏摆脱对贵金属材料依赖是行业长期发展所必须实现的目标。少银化、去银化是晶硅光伏技术研发的重要方向。
银包铜技术目前是降低 HJT 低温银浆成本的有效途径。目前，单瓦生产成本比 PERC 高出 0.07 元，银浆占接近 50%，210 电池尺寸下 HJT 银浆用量 212mg， PERC 用量仅有 85mg 左右。
少银化技术将推进 HJT 电池产业化提速
开发利用贱金属铜等替代银的电极技术，如银包铜浆料结合丝印技术和电镀铜技术。在电池金属化工艺持续创新的背景下，银包铜工艺技术作为少银化的技术迭代发展提速。
伴随技术升级带来单瓦含银量持续降低， 2024年HJT电池的单瓦银耗有望降至 7mg/W成为可能。
华泰证券：电镀铜中试线成本优于传统全银浆方案，大规模量产后成本基本追平0BB+银包铜方案，短期依旧以银包铜路线为主。
使用电镀铜替换低温银浆（设备投入大）
少银化技术与去银化技术成本对比
与银包铜相比，电镀铜尚不具有显著降本优势。当银价上涨超过43%时，银浆含税价格9295元/公斤时，电镀铜成本将低于银包铜。
金属铜栅线与银浆栅线数据对比；电镀铜是细线宽、高导电性的金属化方法。
光伏浆料中银包铜粉的应用现状
银包铜粉在HJT电池中的应用
丰田工业大学开发的新型低成本HJT电池用镀银铜浆，当银/镀银铜≧37%/63%时，电极体积电阻低于10-5Ω·cm，与纯银浆对比，组成的电池电流效率差异仅为0.4%，开发的镀银铜浆可替代纯银浆，可降低HJT太阳能电池电极成本约30%。
苏州大学通过银包铜制备工艺的调控制备了十四面体银包铜粉，该银包铜粉具备较好的抗脱湿性能，应用于HJT电池浆料中具有较低电阻率，并通过数值模拟结果，堆叠的Cu @ Ag颗粒之间更大的接触面积对应着更低的电极体积电阻率。
不同基体银包铜粉的对比分析
同样中值粒径，湿法铜银包铜具备更低的粉体堵网的风险，粒径分布宽度窄，颗粒银层厚度均匀性更优。
银铜浆料中银包铜粉的特性
少银化背景下银包铜粉的机遇与挑战
HJT电池金属化少银新技术中银包铜的挑战
低银含银包铜的挑战
目前，50%银含低温银包铜浆经过实证数据无问题，多家企业已实现量产，正在突破40% 以下的超低比例浆料。
4微米银包铜粉为例，随着包覆银含量的降低，银层厚度降低，银包铜粉的热稳定性和耐酸性面临挑战。
低银含银包铜的挑战
4微米银包铜粉为例，在空气中以10°C/min加热至300°C，银含量为10 wt%、 20 wt%和30 wt%银包铜粉对应的起始增重温度分别为：205.0°C、229.0°C和248.5°C
4微米银包铜粉的固相脱湿变化，10 wt%在10min时观察到银结节，20 wt%在30min时出现，30 wt%在60min时未发现。
小粒径银包铜的挑战
铜粉基体粒径降低，同等包覆银含量，银层厚度降低，同时银层中结晶晶粒更细小，晶界数增多，银包铜粉的热稳定性和耐酸性面临挑战。
银包铜粉产业的发展趋势
市场需求持续增长：
随着新能源、电子、化工等行业的快速发展，银包铜粉作为关键材料，其市场需求将持续增长。特别是在光伏领域，银包铜粉的应用有望大幅降低生产成本，提高光电转换效率，从而推动产业的进一步发展。
技术创新不断涌现：
为了满足市场不断变化的需求，银包铜粉产业将不断进行技术创新。如改进生产工艺，提高产品质量和性能，以及开发新的应用领域。例如，通过优化银包覆层的完整度和均匀性，可以进一步提高银包铜粉的抗氧化性能和导电性能。
国产化进程加速：
目前，银包铜粉市场在一定程度上还依赖于进口。然而，随着国内企业技术水平的提升和产能的扩大，银包铜粉的国产化进程将加速。这将有助于降低生产成本，提高市场竞争力，并促进相关产业链的发展。
