T-TMAC 247-2025 光伏铜栅线异质结电池金属化技术规范

T/TMAC247—2025光伏铜栅线异质结电池金属化技术规范ICS27.160CCSF12中国技术市场协会团体标准T/TMAC247—2025光伏铜栅线异质结电池金属化技术规范TechnicalSpecificationforMetallizationofPhotovoltaicCopperGridLineHeterojunctionCells2025-11-05发布2025-12-18实施中国技术市场协会发布前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国技术市场协会提出并归口。本文件起草单位：帝科股份有限公司、爱旭股份有限公司、西南石油大学、迈为股份有限公司、珠海市钧石新能源发展有限公司、苏州阿特斯阳光电力科技有限公司。本文件主要起草人：李建伟、张敏、王浩、刘芳、陈磊、赵阳、周明、吴涛、马丽、孙伟、冯凯、韩雪、朱亮、林强、董浩。引言异质结（HJT）电池作为光伏产业下一代主流技术路线之一，具有转换效率高、稳定性好、衰减率低等优势，而金属化环节是决定异质结电池光电性能、可靠性及成本控制的核心工序。铜栅线凭借成本低廉、导电性优良的特点，逐步替代银栅线成为异质结电池金属化的优选方案，推动光伏产业“去银化”降本升级，其中银包铜、电镀铜等技术已实现规模化应用探索。当前，光伏铜栅线异质结电池金属化生产中存在工艺不统一、质量控制标准缺失、设备适配性不足、铜层氧化及界面接触不良等问题，导致电池转换效率波动、使用寿命缩短，制约了铜栅线异质结电池的规模化量产与产业化推广。为规范光伏铜栅线异质结电池金属化的生产工艺、质量要求、检测方法及安全管理，统一技术标准，提升产品一致性与可靠性，降低生产成本，推动光伏产业绿色低碳高质量发展，为生产企业、检测机构、科研单位提供技术指导，特制定本标准。本标准的实施，将明确铜栅线异质结电池金属化的核心技术要求，规范生产行为，解决行业痛点，助力光伏“去银化”技术落地，推动异质结电池产业规模化、标准化发展。1范围本文件规定了光伏铜栅线异质结电池金属化的术语和定义、总则、原材料要求、生产设备要求、金属化工艺要求、质量控制、检测方法、安全与环保、验收与交付、维护与管理等方面的内容。本文件适用于光伏铜栅线异质结电池金属化的生产、检测、验收及相关技术服务活动，涵盖银包铜浆料印刷、电镀铜等主流金属化工艺，不适用于其他类型光伏电池的金属化生产。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T11026.1电气绝缘材料耐热性第1部分：老化程序和试验结果的评定GB/T15519化学转化膜钢铁化学转化膜GB/T29046光伏组件用背板GB/T30834光伏电池用硅片GB/T33871光伏电池术语GB/T39854异质结太阳电池SJ/T11564光伏电池用银浆SJ/T11708光伏电池金属化用浆料性能测试方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1异质结电池（HJT电池）由不同禁带宽度的半导体材料形成异质结，实现光生载流子的分离与传输，具有高转换效率、低温度系数的光伏电池。3.2铜栅线金属化采用铜及其复合材料（银包铜等），通过印刷、电镀等工艺在异质结电池表面制备栅线电极，实现光生载流子收集与输出的工艺过程，是光伏电池“去银化”的核心技术路径之一。3.3银包铜浆料以银包铜粉为导电相，添加粘结剂、玻璃粉等辅料制成的浆料，兼具银的导电性、抗氧化性与铜的成本优势，适用于异质结电池低温金属化印刷工艺。3.4电镀铜金属化通过电解方法在异质结电池种子层表面沉积金属铜，形成铜栅线电极的工艺，分为种子层沉积、图形化、电镀、后处理四个核心环节，是异质结电池无银化金属化的终极路线之一。3.5种子层在异质结电池透明导电层（TCO）表面沉积的薄金属层，用于改善铜层与TCO层的附着性，降低界面接触电阻，防止铜扩散。3.6界面接触电阻铜栅线与异质结电池透明导电层之间的接触电阻，直接影响载流子传输效率，是决定电池转换效率的关键指标之一。3.7铜层氧化铜栅线在生产、存储或使用过程中，表面与氧气反应生成氧化铜，导致导电性下降、界面接触不良，影响电池性能与使用寿命。4总则4.1基本要求光伏铜栅线异质结电池金属化生产应遵循“质量优先、安全环保、节能高效”的原则，符合国家光伏产业发展政策及相关标准要求，确保产品质量稳定、性能可靠。生产企业应建立完善的质量管理体系、安全管理体系及环保管理体系，明确各岗位职责，加强人员培训与过程管控，实现生产全过程可追溯。4.2工艺适配金属化工艺应与异质结电池的结构设计、透明导电层类型相适配，根据生产规模、成本预算选择银包铜印刷或电镀铜工艺，确保工艺稳定性与产品一致性。对于高温敏感型异质结电池，应优先采用低温金属化工艺（如低温银包铜印刷、低温电镀铜），避免高温过程对电池片造成损伤。5原材料要求5.1铜基材料5.1.1银包铜粉：银层厚度应控制在0.1μm~0.5μm，铜粉粒径为1μm~5μm，银含量应根据导电性能要求控制在30%~70%，其方阻、电阻率和导电率应处于银粉和铜粉的中间状态，兼具导电性与成本优势；外观应均匀分散，无结块、氧化现象，纯度不低于99.9%。5.1.2电解铜：用于电镀铜工艺的电解铜纯度不低于99.99%，杂质含量应符合相关标准要求，避免杂质影响铜栅线导电性与附着性。5.2浆料辅料5.2.1粘结剂：应选用耐高温、耐老化、与铜粉及电池表面适配性好的材料，无挥发性有害物质，固化后不影响电池光电性能。5.2.2玻璃粉：用于银包铜浆料的玻璃粉软化温度应与异质结电池低温金属化工艺匹配，粒径为0.5μm~2μm，无杂质，能有效提升浆料与电池表面的附着力。5.2.3电镀液：电镀铜用电镀液应无重金属超标，铜离子浓度稳定，添加剂（光亮剂、整平剂）应符合环保要求，能有效控制铜层沉积速率与表面平整度。5.3其他原材料种子层用金属材料（如铟、银）纯度不低于99.9%，图形化用感光材料应具有良好的分辨率与显影性能，后处理用钝化剂应能有效防止铜栅线氧化，且不影响电池性能。所有原材料进场前应进行验收，验收合格后方可投入使用，不合格原材料应立即退场并记录处理情况。6生产设备要求6.1通用设备6.1.1清洗设备：用于电池片表面清洗，应具备除尘、除油、去除氧化层的功能，清洗后电池片表面无残留杂质，表面粗糙度符合工艺要求，避免影响金属层附着性。6.1.2干燥设备：用于原材料、电池片及金属化后产品的干燥，干燥温度应可调节（范围50℃~150℃），温度均匀性偏差不超过±5℃，干燥后产品无水分残留。6.1.3检测设备：应配备界面接触电阻测试仪、铜层厚度测试仪、方阻测试仪、显微镜等，用于原材料及产品的性能检测，检测精度符合相关要求。6.2专用设备6.2.1银包铜浆料印刷设备：采用丝网印刷机，印刷精度不低于±10μm，栅线宽度与厚度可调节，印刷过程中浆料均匀，无漏印、重印、拖影等缺陷；设备应具备自动对位、张力控制功能，确保印刷一致性。6.2.2电镀铜设备：包括种子层沉积设备、图形化设备、电镀槽、后处理设备，种子层沉积设备应能实现均匀沉积，厚度控制在50nm~200nm；图形化设备分辨率不低于5μm，能精准实现栅线图形定义；电镀槽应具备温度控制、电流调节功能，铜层沉积速率均匀；后处理设备应能有效去除感光材料及残留种子层，实现铜层钝化。6.3设备维护生产设备应定期进行维护、校准与检修，每周至少进行一次全面检查，每月进行一次精度校准，每年进行一次全面检修；维护、校准及检修记录应详细完整，存档备查，确保设备运行稳定、精度达标。7金属化工艺要求7.1工艺准备7.1.1生产前应检查原材料质量、设备运行状态，确认工艺参数（温度、压力、时间、电流等）符合要求，制定详细的工艺文件，明确各环节操作规范。7.1.2对生产人员进行工艺培训与安全交底，确保其熟悉工艺流程、操作规范及安全注意事项，培训时间不少于8小时，交底记录需全员签字确认。7.1.3生产环境应保持洁净，洁净度不低于1000级，温度控制在20℃~25℃，相对湿度控制在40%~60%，避免灰尘、水汽影响金属化质量。7.2银包铜浆料印刷金属化工艺7.2.1浆料制备：将银包铜粉、粘结剂、玻璃粉及其他辅料按比例混合，通过搅拌、研磨等工艺制成均匀浆料，研磨后浆料粒径不大于2μm，无结块现象。7.2.2电池片预处理：对异质结电池片进行清洗、干燥，去除表面杂质与氧化层，确保电池片表面洁净、干燥，提升浆料附着力。7.2.3印刷：采用丝网印刷机将银包铜浆料印刷在电池片表面，形成栅线图案，栅线宽度控制在20μm~50μm，厚度控制在10μm~30μm，印刷偏差不超过±5μm；印刷后应及时检查，避免漏印、重印、拖影等缺陷。7.2.4干燥与固化：将印刷后的电池片送入干燥设备，在80℃~120℃条件下干燥10min~20min，去除浆料中的水分；随后在150℃~200℃条件下固化30min~60min，确保浆料与电池片表面牢固结合，固化后栅线无脱落、开裂现象。7.2.5后处理：对固化后的电池片进行表面清理，去除多余浆料，检查栅线外观质量，不合格产品应进行返工处理。7.3电镀铜金属化工艺7.3.1种子层沉积：采用溅射、蒸发或化学镀等方法，在异质结电池透明导电层表面沉积种子层，种子层厚度控制在50nm~200nm，沉积均匀，无针孔、脱落现象；可采用激光辅助制备铟层金属种子层，降低界面接触电阻。7.3.2图形化：采用光刻或激光刻蚀等方法，在种子层表面制备栅线图形，图形分辨率不低于5μm，栅线宽度控制在10μm~30μm，图形边缘整齐，无毛刺、残缺现象；可采用无掩膜制备方法，降低工艺复杂性，避免掩膜去除过程对电池造成损伤。7.3.3电镀：将图形化后的电池片放入电镀槽，通入稳定电流进行铜层沉积，电镀温度控制在25℃~40℃，电流密度控制在1A/dm²~5A/dm²，铜层厚度控制在10μm~50μm；电镀过程中应实时监测电镀液浓度、温度及电流，确保铜层沉积均匀。7.3.4后处理：电镀完成后，去除电池片表面的感光材料及残留种子层，采用钝化剂对铜栅线进行钝化处理，防止铜层氧化；随后进行清洗、干燥，确保铜栅线表面洁净、无氧化、无残留。7.4工艺控制要点7.4.1控制金属化过程中的温度、压力、电流等参数，偏差不超过±5%，确保工艺稳定性；对于TOPCon等高温电池路线配套的铜栅线金属化，可采用“银种子层+高铜层”方案，延缓铜扩散，提升热稳定性。7.4.2避免铜栅线出现氧化、脱落、开裂、毛刺等缺陷，铜层与电池片表面的附着力应符合要求，界面接触电阻不大于5mΩ·cm²。7.4.3每批次生产应抽取不少于3%的产品进行工艺参数验证，及时调整工艺，确保产品一致性。8质量控制8.1原材料质量控制8.1.1原材料进场时，应查验供应商资质、产品合格证、检测报告等资料，对银包铜粉、电解铜、浆料等关键原材料进行抽样检测，检测项目包括纯度、粒径、导电性、附着力等，检测合格率需达到100%。8.1.2原材料应按规定存放，银包铜粉、电解铜等应密封存放，避免氧化、受潮；浆料应在低温（0℃~10℃）条件下储存，保质期内使用，过期浆料不得投入生产。8.2过程质量控制8.2.1生产过程中，应对每道工序进行质量检查，重点检查印刷精度、铜层厚度、种子层质量、图形化精度等指标，检查合格率不低于99.5%；关键工序（如电镀、固化）应设置质量控制点，实行全程监控。8.2.2对生产过程中出现的不合格品，应及时隔离、标识，分析原因并采取整改措施，整改后重新检测，合格后方可进入下一道工序；不合格品处理记录应详细完整。8.2.3做好生产过程记录，包括工艺参数、设备运行状态、质量检查结果等，记录应真实、完整、可追溯，保存期限不少于3年。8.3成品质量控制8.3.1成品电池应进行外观检查、性能测试，外观无铜栅线脱落、开裂、氧化、毛刺等缺陷，栅线宽度、厚度偏差符合要求；性能测试包括转换效率、界面接触电阻、铜层附着力等指标，符合本标准及设计要求。8.3.2成品检验应实行批次检验，每批次抽取不少于5%的产品进行全项检测，检测合格后方可出厂；不合格批次应全部返工或报废，不得出厂。9检测方法9.1外观检测采用肉眼或显微镜（放大倍数不低于100倍）检查铜栅线的外观，观察是否存在脱落、开裂、氧化、毛刺、漏印、重印等缺陷，栅线宽度、厚度采用显微镜或厚度测试仪测量，测量精度不低于1μm。9.2铜层厚度检测采用X射线荧光测厚仪或台阶仪测量铜栅线厚度，每个样品选取不少于5个测量点，取平均值作为铜层厚度，测量偏差不超过±0.5μm。9.3界面接触电阻检测采用四探针测试仪测量铜栅线与电池片透明导电层之间的界面接触电阻，测量环境温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±5%，每个样品选取不少于3个测量点，取平均值，测量精度不低于0.1mΩ·cm²。9.4铜层附着力检测采用胶带剥离法，将专用胶带紧密粘贴在铜栅线上，快速撕离胶带，观察铜栅线是否脱落，脱落面积不超过栅线总面积的0.1%为合格；或采用拉力测试仪测量铜层与电池片表面的附着力，附着力不低于1N/mm²。9.5导电性检测采用方阻测试仪测量铜栅线的方阻，方阻值应符合设计要求，偏差不超过±5%；采用电阻率测试仪测量铜层电阻率，电阻率不高于1.7×10⁻⁸Ω·m。9.6氧化性能检测将成品电池置于恒温恒湿箱中，在温度40℃、相对湿度85%的条件下放置1000h，取出后检查铜栅线是否氧化，测量氧化层厚度，氧化层厚度不超过0.1μm为合格。10安全与环保10.1安全要求10.1.1生产现场应设置明显的安全警示标志，配备必要的消防器材、应急设备（如急救箱、应急电源），每100平方米至少配备2具4kg干粉灭火器，确保生产安全。10.1.2操作人员应穿戴符合要求的个人防护装备（如绝缘手套、防护眼镜、防护服），避免接触电镀液、化学品等有害物质；电镀作业时，应确保通风良好，防止有害气体泄漏。10.1.3生产设备应配备安全防护装置（如漏电保护、过载保护），严禁违规操作；电气设备接地可靠，接地电阻不大于4Ω，防止触电事故发生。10.1.4定期进行安全检查，每周至少一次全面检查，每日进行班前安全检查，及时消除安全隐患；对检查中发现的问题应立即整改，整改完成时间不超过24小时，并记录整改情况。10.2环保要求10.2.1生产过程中产生的废水（如电镀废水、清洗废水）应经处理后排放，符合国家污水排放标准，不得直接排放；废浆料、废胶带、废化学品容器等固体废物应分类收集、妥善处置，交由具备相应资质的单位处理，不得随意丢弃。10.2.2生产过程中产生的有害气体（如电镀过程中的酸雾）应经净化处理后排放，符合国家大气污染物排放标准，避免污染环境。10.2.3原材料及化学品的储存、使用应符合环保要求，防止泄漏造成土壤、水体污染；生产过程中应节约能源、水资源，减少污染物排放。11验收与交付11.1验收条件11.1.1光伏铜栅线异质结电池金属化生产完成后，生产企业应自行组织验收，验收合格后向客户或相关单位提交验收申请。11.1.2验收应具备以下条件：生产全部完成，符合本标准及设计要求；生产记录、检测记录、原材料验收记录等资料完整齐全；成品电池性能测试合格，外观无缺陷。11.2验收流程11.2.1资料审查：