Il Dibattito sul Silver-Free Ritorna

L'ultimo lancio prodotto di LONGi ha nuovamente spostato l'attenzione dell'industria fotovoltaica verso la metallizzazione delle celle solari. Rispetto alle altre tecnologie nella sua cosiddetta "foresta tecnologica", ACM si è distinto come il focus centrale per il suo potenziale di ridurre la dipendenza dall'argento.

Negli ultimi anni, la maggior parte delle discussioni del settore si è concentrata sulla scelta tra tecnologie TOPCon, HJT e BC. Efficienza di conversione, potenza del modulo e bifaccialità hanno occupato il palcoscenico principale nei lanci dei prodotti. La pasta d'argento è sempre stata una voce di costo importante per le celle solari, ma raramente ha ricevuto questo livello di attenzione.

Le forti fluttuazioni del prezzo dell'argento all'inizio dell'anno hanno cambiato la conversazione. Una volta che la pasta d'argento ha rappresentato una quota maggiore dei costi di produzione fotovoltaica rispetto al polisilicio, ridurre il consumo di argento è diventato un problema a lungo termine che l'industria non poteva più evitare.

Con l'espansione della capacità delle celle di tipo N, il costo della pasta d'argento sta diventando sempre più difficile da ignorare. Le tecnologie BC e HJT pongono richieste più elevate alla metallizzazione, mentre i metodi tradizionali di riduzione dell'argento si stanno gradualmente avvicinando ai loro limiti di processo. I produttori di celle hanno quindi iniziato a riprogettare i materiali della griglia, le strutture di contatto e i sistemi di interconnessione dei moduli.

Perché l'Industria Fotovoltaica Deve Ridurre il Consumo di Argento?

Per decenni, l'argento è stato ampiamente accettato come uno dei migliori materiali per gli elettrodi fotovoltaici.

Offre eccellente conducibilità elettrica, stampabilità e stabilità chimica. I processi di serigrafia, cottura e saldatura basati sulla pasta d'argento sono stati anche dimostrati da anni di produzione di massa. Poiché si prevede che i moduli fotovoltaici operino all'aperto per 25-30 anni, la maturità del processo è importante quanto le prestazioni iniziali.

Il problema è la scala e il prezzo.

Ridurre il consumo di argento di pochi milligrammi per cella può sembrare insignificante. Tuttavia, moltiplicando tale quantità per diverse centinaia di gigawatt di produzione annuale, l'impatto finanziario diventa sostanziale. L'argento è sia una materia prima industriale che un'attività finanziaria. Il suo prezzo è influenzato dall'offerta mineraria, dalla domanda di investimenti, dalla domanda elettronica e da molti altri fattori su cui i produttori fotovoltaici hanno poco controllo.

L'argento è anche prodotto principalmente come sottoprodotto di altre attività minerarie. La sua offerta annuale limitata è uno dei motivi per cui mantiene lo status di metallo prezioso. Se il consumo di argento per cella rimane invariato, la continua crescita della produzione fotovoltaica potrebbe creare una situazione in cui l'industria semplicemente non riesce a procurarsi abbastanza argento.

Le celle TOPCon richiedono metallizzazione su entrambi i lati. Il processo a bassa temperatura dell'HJT necessita di formulazioni di pasta specializzate. Le celle BC spostano tutti gli elettrodi sul retro, rendendo il pattern degli elettrodi più complesso. I dati sul consumo di argento per diverse dimensioni di cella non possono essere confrontati direttamente, quindi il concetto di "de-argentatura" dell'industria copre in realtà diversi livelli tecnici distinti:

• Uso continuato dell'argento: Dita fini, dita ultra-fini, MBB, SMBB e 0BB vengono utilizzati per ridurre il consumo di argento.

• Pasta di rame rivestito d'argento o composita argento-rame: Il rame svolge la maggior parte della funzione conduttiva, mentre lo strato esterno di argento migliora la resistenza all'ossidazione, il contatto elettrico e la saldabilità.

• Pasta di rame o leghe a base di rame: Il rame sostituisce la maggior parte della pasta d'argento convenzionale.

• Elettrodeposizione di rame: Gli elettrodi di rame vengono formati direttamente sulla superficie della cella, bypassando la stampa convenzionale con pasta d'argento.

• Alluminio che sostituisce l'argento: Il costo del materiale è inferiore, ma la conducibilità elettrica e le prestazioni di contatto sono più difficili da gestire.

Dagli aggiustamenti conservativi ai cambiamenti radicali di processo, ogni percorso cerca di rispondere alle stesse domande: Quanto argento si può risparmiare? Quanta attrezzatura deve essere modificata? L'efficienza ne risentirà? La resa produttiva può rimanere stabile? E il modulo funzionerà ancora in modo affidabile dopo 25 anni?

Le tecnologie convenzionali si muovono verso un minor consumo di argento

Attualmente, la soluzione più adottata è ancora quella di ridurre la quantità di pasta d'argento piuttosto che eliminarla completamente.

I finger fini e ultrafini riducono la larghezza delle linee della griglia mantenendo sotto controllo la resistenza serie. MBB e SMBB aumentano il numero di busbar o fili di interconnessione, accorciando la distanza laterale che la corrente deve percorrere. 0BB rimuove le busbar convenzionali e consente a fili o film compositi di raccogliere la corrente direttamente dai finger.

Queste opzioni sono adatte per aggiornamenti graduali della linea di produzione. I produttori possono continuare a utilizzare attrezzature mature per la serigrafia e la produzione di moduli, mantenendo il rischio di processo relativamente gestibile. I produttori TOPCon come JinkoSolar hanno continuato a sviluppare 0BB, mentre i produttori HJT spesso combinano finger fini, 0BB e pasta d'argento rivestita di rame.

L'argento rivestito di rame è un'altra via importante.

La polvere di rame trasporta la corrente, mentre il rivestimento d'argento protegge il rame e migliora le prestazioni di saldatura. Con l'aumento del contenuto di rame, il consumo di argento per linea di griglia diminuisce gradualmente. Huasun ha introdotto la pasta d'argento rivestita di rame nella produzione di massa HJT e continua a sviluppare formulazioni con un contenuto di rame più elevato. Anche produttori HJT come Risen Energy stanno avanzando nelle tecnologie di pasta a basso contenuto d'argento.

Il vantaggio di questa via è che richiede modifiche relativamente limitate alla linea di produzione e offre un percorso chiaro verso costi dei materiali inferiori. Le principali sfide includono l'uniformità del rivestimento, la diffusione del rame, la stabilità di conservazione della pasta, la stampabilità e l'affidabilità dei giunti di saldatura. Questi problemi diventano più pronunciati al diminuire del contenuto d'argento.

Figura 1. Immagine al microscopio elettronico a scansione a colori di un contatto con pasta d'argento rivestita di rame

Ci sono anche disaccordi all'interno del fronte del basso contenuto d'argento.

Il 23 aprile, JA Solar ha pubblicato un articolo intitolato "Garantire il contenuto d'argento, JA Solar continua a offrire una scelta affidabile." Sosteneva che il contenuto d'argento di un modulo influisce sulla sua qualità di base e dichiarava chiaramente che l'azienda avrebbe continuato a utilizzare la pasta d'argento. La posizione centrale di JA Solar è che le linee di griglia in argento hanno già superato la validazione a lungo termine, mentre rame e alluminio devono ancora affrontare questioni irrisolte riguardanti ossidazione, corrosione e stabilità dell'interfaccia.

Tongwei ha descritto l'argento come la "pietra di zavorra" che supporta l'affidabilità a lungo termine dei moduli. Anche Trina Solar ha affermato che la riduzione dell'argento è una tendenza chiara, ma la sua implementazione deve considerare i rendimenti a lungo termine dei clienti. È importante notare che queste aziende stanno anche sviluppando soluzioni in rame rivestito d'argento o in rame puro. Il loro atteggiamento verso l'implementazione immediata su larga scala potrebbe essere cauto, ma non hanno abbandonato la ricerca sulle tecnologie senza argento.

Il limite delle strategie di riduzione dell'argento è chiaro. Non importa quanto basso diventi il consumo di argento, la produzione fotovoltaica rimane legata a un metallo prezioso e continua ad affrontare fluttuazioni di prezzo al di fuori del suo controllo. Come lo stesso TOPCon, i metodi convenzionali di riduzione dell'argento potrebbero offrire rendimenti decrescenti man mano che si avvicinano al loro tetto tecnico. In un mercato intensamente competitivo, scegliere una via conservativa a volte può essere più una questione di sopravvivenza che di preferenza.

ACM: Disruptiva o tecnologia di transizione?

Una settimana dopo il lancio di LONGi, Tongwei ha pubblicato un articolo intitolato "Moduli senza argento: una trappola o la vera soluzione? Leggi questo prima di decidere." Il suo avvertimento iniziale era diretto: "Non installare moduli senza argento alla cieca. Se questi tre problemi non vengono compresi in anticipo, potrebbe essere troppo tardi per pentirsi dopo tre o cinque anni." La dichiarazione ha evidenziato la netta differenza tra i campi tecnici del settore.

A differenza della strategia di riduzione graduale favorita dai produttori convenzionali, le aziende BC stanno attivamente sostituendo i materiali tradizionali delle griglie.

L'argento stesso ha un'ottima conducibilità. Le griglie delle celle solari, tuttavia, utilizzano pasta d'argento anziché argento puro. Il rame può fornire una conducibilità migliore della pasta d'argento contenente vetro e altri additivi, costando molto meno. Il problema è che il rame che entra nel wafer di silicio può creare difetti a livello profondo e ridurre la durata dei portatori minoritari. Durante il funzionamento a lungo termine del modulo, il rame deve anche resistere a ossidazione, diffusione, calore umido e invecchiamento dell'interfaccia. Affrontare questi rischi richiede uno sviluppo coordinato di strati barriera, strutture di contatto, formulazioni di paste, finestre di cottura e sistemi di incapsulamento.

La tecnologia ACM di LONGi tenta di risolvere questi conflitti attraverso un sistema di nano-leghe e una struttura di contatto a matrice.

Secondo le informazioni pubbliche di LONGi, ACM è una soluzione di metallizzazione in lega di rame di nuova generazione sviluppata per celle a contatto posteriore HPBC e HIBC. Combina tre elementi: uno strato barriera su scala nanometrica, conduzione in lega di rame e contatti puntuali a matrice. LONGi afferma che questa struttura può migliorare l'efficienza della cella, ridurre sostanzialmente il consumo di argento e rafforzare l'affidabilità a lungo termine del modulo senza ridurre la resa produttiva.

Figura 2. Evento di lancio della tecnologia ACM a matrice di nano-leghe di LONGi

Da un punto di vista della classificazione tecnica, ACM appartiene alla famiglia delle paste a base di rame o della metallizzazione in lega di rame. Mantiene un forte legame con i processi di stampa ed è quindi più compatibile con le apparecchiature di produzione di celle esistenti. Per i produttori che gestiscono grandi quantità di capacità produttiva installata, questa compatibilità ha un valore pratico. Un nuovo materiale può creare benefici economici significativi solo dopo essere entrato nella produzione su larga scala.

La comunicazione pubblica di LONGi enfatizza la sostituzione della pasta d'argento convenzionale e una sostanziale riduzione del consumo di argento. Tuttavia, non ha divulgato la composizione completa della lega o la proporzione di ciascun metallo. Sulla base delle informazioni attualmente disponibili nel settore, ACM sembra utilizzare un sistema di lega a dominanza di rame e potrebbe ancora contenere una piccola quantità di argento, probabilmente in uno strato di seme o di contatto. Potrebbe quindi essere più accurato classificare ACM come una tecnologia di riduzione profonda dell'argento o una via che elimina la pasta d'argento convenzionale. Le affermazioni che la descrivono come "rame puro" o "assolutamente privo di argento" potrebbero ancora richiedere un esame più attento.

Anche così, la produzione fotovoltaica si preoccupa in ultima analisi della quantità di metallo prezioso utilizzato per watt, della conseguente riduzione dei costi e dell'investimento aggiuntivo in attrezzature. Se il consumo di argento diminuisce drasticamente, ACM ha comunque un chiaro significato economico anche se una piccola quantità di argento rimane nel sistema di lega. Come tecnologia appena introdotta, le sue effettive prestazioni di produzione di massa e i risultati sul campo avranno bisogno di tempo per dimostrarsi.

Rame per elettrodeposizione: progressi lontani dai riflettori

Dopo l'entusiasmo per i recenti lanci, un punto ha ricevuto meno attenzione: prodotti completamente privi di argento basati sull'elettrodeposizione di rame sono già stati consegnati sul mercato.

Aiko, un'altra azienda che lavora sulla tecnologia BC, utilizza l'elettrodeposizione di rame per formare gli elettrodi delle celle. Il processo include generalmente la patterning, la deposizione di uno strato di seed o barriera, la placcatura del rame e l'applicazione di uno strato protettivo esterno. Lo strato di seed stabilisce il contatto elettrico e impedisce al rame di diffondersi nel silicio. La griglia di rame fornisce conduttività, mentre lo strato metallico esterno supporta la resistenza all'ossidazione e l'interconnessione.

L'elettrodeposizione di rame e l'ACM riducono entrambi la dipendenza dalla pasta d'argento, ma i loro percorsi di produzione sono molto diversi.

L'ACM utilizza pasta di lega a base di rame, contatti a matrice e processi correlati alla stampa. Aiko bypassa la stampa della pasta d'argento e fa crescere elettrodi di rame tramite elettrodeposizione. Le linee di griglia elettrodeposte possono raggiungere un rapporto d'aspetto relativamente alto, permettendo loro di essere più strette e spesse. Questo riduce l'ombreggiamento mantenendo una sezione trasversale conduttiva sufficiente.

A differenza dell'ACM e della metallizzazione convenzionale con pasta d'argento, la tecnologia di elettrodeposizione del rame di Aiko non richiede cottura ad alta temperatura. Questo riduce il danno termico al wafer di silicio durante la lavorazione e può aumentare indirettamente il potenziale di efficienza della cella solare.

Le barriere di processo sono anche chiare. L'elettrodeposizione di rame richiede più fasi di produzione, tra cui patterning, rivestimento, placcatura, pulizia e trattamento delle acque reflue. L'investimento in attrezzature è più elevato, ci sono più punti di controllo del processo e la resa produttiva può essere più difficile da stabilizzare durante la fase iniziale di avviamento.

Figura 3. Apparecchiatura di metallizzazione per elettrodeposizione in linea Ni/Cu/Ag per celle solari in silicio cristallino

Secondo la cronologia pubblicamente divulgata, Aiko ha annunciato la tecnologia di rivestimento per metallizzazione senza argento nel 2021. Il suo progetto ABC da 6,5 GW a Zhuhai è entrato in produzione nel quarto trimestre del 2022. L'azienda afferma che, dal 2022, la produzione di massa cumulativa utilizzando interconnessione in rame senza argento ha superato i 20 GW.

Sembra che Aiko abbia iniziato prima il percorso verso la metallizzazione senza argento.

Per il mercato, questo vantaggio iniziale significa che la soluzione di Aiko ha già superato l'investimento in attrezzature, la regolazione del processo e la validazione del progetto. Se potrà superare le tecnologie concorrenti dipenderà dal costo per watt, dalla resa della linea di produzione, dall'ammortamento delle attrezzature e dall'affidabilità a lungo termine.

La capacità della galvanica del rame di continuare a ridurre i costi di produzione è più importante del titolo di essere i primi. Il contributo di Aiko al settore è specifico e misurabile: la galvanica del rame è entrata nella produzione su scala gigawatt e nella consegna commerciale. La via ora ha dati di produzione reali e una base pratica per ulteriori miglioramenti.

Aiko non utilizza esattamente la stessa soluzione di metallizzazione in ogni base produttiva. Le informazioni disponibili indicano che la base di Zhuhai utilizza interconnessione in rame senza argento, mentre la base di Yiwu si basava principalmente su una soluzione a basso contenuto di argento. L'azienda non ha ancora raggiunto una copertura completa senza argento in tutti gli scenari produttivi. Per applicazioni su scala industriale, ad esempio, i moduli ABC possono utilizzare griglie più fini contenenti argento per bilanciare il design della metallizzazione con la bifaccialità. I dati disponibili indicano che i moduli ABC a ridotto contenuto di argento prodotti presso la base di Yiwu utilizzano circa il 70% dell'argento richiesto dai design convenzionali e possono raggiungere una bifaccialità dell'85%.

Ciò dimostra anche che anche la tecnologia di galvanica del rame commercialmente consolidata di Aiko ha ancora margini di ottimizzazione. Quel potenziale residuo è coerente con le più ampie possibilità di riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza della tecnologia BC.

Innovazione di processo attorno alla metallizzazione senza argento

Insieme ad ACM, LONGi ha introdotto i processi 0BB, shingling, backsheet conduttivo e busbar nascosti, presentando il sistema combinato come una 'foresta tecnologica'.

Presi singolarmente, questi processi non appaiono per la prima volta. Uno dei principali punti di forza della presentazione di LONGi è stato il modo in cui ha organizzato le diverse fasi del processo attorno ad ACM e le ha presentate come un sistema completo. Ciò ha contribuito a dare maggiore enfasi al ruolo dell'innovazione integrata nella produzione fotovoltaica.

Aiko aveva precedentemente integrato diverse innovazioni simili in prodotti commerciali, piuttosto che presentarle solo come concetti tecnici. Il suo modulo ABC di terza generazione 'Full-Screen', rilasciato nel 2024, utilizzava già interconnessione di sovrapposizione di precisione, busbar nascosti e un design 0BB. A SNEC 2026, l'azienda ha introdotto il suo prodotto ABC di quarta generazione, Full-Screen Ultra. Riducendo la distanza di dispersione richiesta, il design ha ulteriormente ridotto l'area non generante energia del 20%.

Figura 4. Modulo Aiko G4 Full-Screen Ultra esposto a SNEC 2026

Diverse vie tecniche hanno raggiunto un raro punto di accordo sull'aumento dell'area attiva di generazione di potenza del modulo. La prossima fase della competizione sarà ancora decisa sul piano produttivo. La potenza nominale di un campione di prova può aumentare rapidamente quando si combinano diversi miglioramenti progettuali. Raggiungere una produzione su larga scala e superare la validazione a lungo termine del mercato è molto più difficile. Sia i prodotti BC che TOPCon hanno ancora una lunga strada davanti.

La logica dell'innovazione è ciò che conta

Il giorno dopo il lancio di LONGi, il prezzo delle azioni di Aiko ha raggiunto per primo il limite massimo giornaliero di scambio e ha contribuito a trainare un più ampio rimbalzo dei titoli di apparecchiature fotovoltaiche. La reazione è diventata rapidamente un argomento di discussione in tutto il settore.

Il capitale a breve termine tende a scambiare temi, aspettative e flessibilità di valutazione, quindi i due eventi non dovrebbero essere trattati come un rapporto diretto di causa-effetto. Il lancio di LONGi ha rafforzato l'attenzione del mercato sulla metallizzazione del rame, sulla tecnologia BC e sull'ottimizzazione del processo dei moduli. Non è stato quindi sorprendente che Aiko, che aveva commercializzato tecnologie correlate in precedenza e mostrava una maggiore sensibilità del prezzo delle azioni, sia diventata un riferimento diretto del mercato.

La ragione più profonda è che le aspettative del mercato riguardo al ciclo fotovoltaico sembrano cambiare.

La sera del lancio di LONGi, Aiko ha pubblicato la sua previsione degli utili per la prima metà del 2026. L'azienda prevedeva una perdita netta attribuibile agli azionisti compresa tra 680 e 790 milioni di RMB. La rimozione dei rimborsi fiscali all'esportazione, le fluttuazioni dei tassi di cambio e gli accantonamenti per svalutazione hanno pesato sui risultati semestrali. I segnali più positivi sono arrivati dalle performance trimestrali: le perdite nel secondo trimestre si sono ridotte rispetto al primo trimestre, mentre i ricavi dei moduli ABC, la quota di vendite all'estero e il margine lordo sono tutti migliorati.

La risposta del mercato suggerisce che, almeno per le aziende leader nella tecnologia, la fase più difficile potrebbe essere passata. Se Aiko riuscirà a uscire per prima dal ciclo e contribuire a guidare una più ampia ripresa del settore dipenderà ancora dal volume di spedizione ABC, dal margine lordo, dall'utilizzo della capacità e dal flusso di cassa operativo.

Allo stesso tempo, la pressione politica per eliminare la capacità eccessiva sta aumentando. Lo standard nazionale obbligatorio intitolato 'Valori minimi ammissibili di efficienza energetica e classi di efficienza energetica per moduli fotovoltaici in silicio cristallino e inverter', pubblicato a giugno, e i cambiamenti politici che comportano la rimozione dei rimborsi fiscali all'esportazione fotovoltaica e la riscossione dell'imposta sul consumo sono entrambi segnali chiari che la campagna del settore contro la concorrenza interna distruttiva sta avanzando.

Con l'inasprimento del contesto esterno, la riduzione dei costi, il miglioramento della qualità e l'aumento dell'efficienza diventano questioni di sopravvivenza. Conservatrice o aggressiva, ogni strada alla fine dovrà affrontare la stessa prova. Solo le aziende che stabiliscono un vantaggio combinato in termini di costo di produzione, qualità del prodotto e innovazione tecnologica saranno in grado di definire la prossima fase dell'industria fotovoltaica.

Il punto di vista di Ooitech

La vera sfida non è semplicemente argento contro rame. È se un sistema di metallizzazione possa combinare un basso consumo di materiale con una resa stabile, un ammortamento gestibile delle attrezzature, un'affidabile interconnessione dei moduli e una comprovata resistenza al calore umido. La pasta di rame offre una più facile compatibilità con le linee di produzione, mentre la galvanoplastica può produrre griglie più fini e con un rapporto d'aspetto più elevato, ma richiede un controllo più stretto del processo e delle acque reflue. La strada vincente sarà quella che si comporta in modo coerente su scala gigawatt, non quella con la rivendicazione più forte al momento del lancio.