전도성 페이스트의 개발은 1950년대에 시작되었습니다. 1954년, 영국의 학자 CF 파월은 유기 용매에 은 입자를 현탁시켜 전도성 페이스트를 제조하는 방법을 최초로 보고하여 기술적 토대를 마련했습니다. 이후 1960년대와 1970년대에 후막 하이브리드 집적 회로의 등장과 함께 은 페이스트, 금 페이스트와 같은 귀금속 전도성 페이스트가 점차 산업화 초기 단계에 접어들어 주로 항공우주 및 군사 산업에 사용되었습니다. 태양광 발전용 은 페이스트 원료를 예로 들면, 은 분말이 원가의 90% 이상을 차지하며, 은 분말의 구매 가격은 시장 은 가격에 큰 영향을 받아 변동폭이 큽니다. 2020년 이후, 높은 은 가격과 비용 절감 요구에 힘입어 은 코팅 구리 페이스트가 HJT 배터리 생산 라인에 도입 및 적용되기 시작했습니다. 순수 구리 페이스트 및 전기 도금 구리 기술에서 획기적인 발전이 이루어져 양산이 시작되었고, 은 함량이 크게 감소했으며, 무은 공정이 크게 가속화되었습니다.

현재 전도성 은 페이스트를 대체하는 주요 기술 방향은 은 코팅 구리 페이스트, 전기 도금 구리 공정, 순수 구리/알루미늄 페이스트의 세 가지입니다. 이 기술들은 높은 은 가격 문제를 해결하기 위해 개발되었으며, 태양광 발전 및 LED 패키징과 같은 분야에서 산업화 단계에 진입했습니다.

이 세 가지 기술 방식의 핵심적인 차이점은 다음과 같습니다.
1. 은-구리 기술 은-구리 기술은 현재 가장 성숙하고 빠르게 산업화되고 있는 구리 대체 기술입니다. 이 기술의 핵심은 구리 코어와 은 쉘로 구성된 코어-쉘 구조이며, 은을 구리의 일부로 대체하는 방식입니다. 은과 구리의 도핑 비율을 조절함으로써 광전 변환 효율을 유지하면서 슬러리 비용을 효과적으로 절감할 수 있으며, 비용 절감 효과는 30% 이상에 달합니다. 그러나 고온 환경에서 구리 분말의 산화가 용이하기 때문에 이 기술은 명확한 한계를 가지며, 결정질 실리콘 이종접합(HJT) 태양전지 및 적층형 태양전지의 저온 은 페이스트 시스템에만 적합합니다.

은 코팅 구리 분말의 등장은 주로 순수 은에 가까운 전도성을 유지하면서 비용을 크게 절감하는 데 목적이 있습니다. SAT NANO의 기술자 다나는 전도성 은 분말과 전도성 은 코팅 구리 분말을 사용한 실험을 통해 다음과 같은 비교 데이터를 얻었습니다.

다음은 두 제품의 주요 성능 지표 비교입니다.

2. 구리 전기 도금 기술은 전해 증착 원리를 기반으로 하며, 태양 전지 양면에 미리 설치된 투명 전도성 층과 에지 가이드 구조를 활용하여 고온 소결이나 단면 단계별 공정 없이 전지 전면과 후면에 금속 전극을 동시에 형성할 수 있습니다. 이 기술은 양면 금속 호환성이 뛰어나 HJT 배터리의 양면 발전 성능 이점을 최대한 활용할 수 있습니다. 또한, 구리 도금 전극은 기존의 은 격자선보다 전도성이 훨씬 우수하고 투명 전도성 산화물(TCO) 층과의 접촉 특성도 뛰어납니다. 순수 구리 소재로 제작되어 기공이 없는 치밀한 구조를 가지며, 저온 은 페이스트보다 전기 저항이 훨씬 낮습니다. 따라서 전극의 옴 손실과 직렬 저항을 효과적으로 줄일 수 있으며, 접촉 구멍 없이 TCO 투명 전도성 필름과 밀착되어 접촉 저항을 감소시키고 전극 접착력과 전하 수송 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 구리 도금 전극은 15~20μm의 초미세 선폭을 구현할 수 있으며, 우수한 종횡비와 뛰어난 가소성을 제공합니다. 30~40μm의 선폭으로 인쇄된 은 격자선과 비교했을 때, 음영 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 낮은 저항 특성과 결합하여 광 생성 캐리어의 생성 및 수집 효율을 효과적으로 향상시키고, 이종접합 태양광 전지의 변환 효율을 0.3%~0.5%까지 높일 수 있습니다. 현재 구리 전기 도금 공정은 대량 생산에 있어 몇 가지 어려움에 직면해 있습니다. 기존 스크린 인쇄 방식과 비교했을 때, 구리 전기 도금 공정은 공정 시간이 길고 격자 박리 및 산화와 같은 문제가 발생하기 쉽습니다. 또한, 복잡한 공정 흐름으로 인해 초기 설비 투자 비용이 상대적으로 높습니다. 게다가, 전기 도금 용액에는 유해 화학 물질이 다량 함유되어 있어 환경 규제 준수에 대한 우려가 있으며, 이는 대규모 보급을 제한하는 요인 중 하나입니다. 따라서 현재 구리 전기 도금 기술의 산업화에는 여전히 시간이 필요합니다.

3. 순수 구리 페이스트는 중장기적으로 은을 사용하지 않는 비용 절감에 가장 이상적인 솔루션으로, 은 페이스트를 완전히 대체할 수 있으며 비용 절감 잠재력이 가장 큽니다. 그러나 대규모 적용에는 여전히 핵심적인 기술적 과제가 남아 있습니다. 구리 분말은 활성적인 화학적 특성과 높은 비표면 에너지로 인해 제조 및 배터리 생산 과정에서 공기와 접촉하여 절연 산화막을 형성하기 쉽고, 이로 인해 슬러리의 전도도가 저하됩니다. 따라서 구리 분말의 산화 방지 처리 기술 혁신은 구리 슬러리의 산업적 적용에 있어 핵심적인 과제가 되었습니다. 현재 저온 및 고온 공정을 이용한 순수 구리 페이스트 제품은 여전히 연구 개발 시험 단계에 있습니다.

SAT NANO는 최고의 공급업체입니다. 은가루 , 은으로 코팅된 구리 분말 중국에서는 다양한 입자 크기의 제품을 공급할 수 있습니다. 문의 사항이 있으시면 언제든지 admin@satnano.com으로 연락 주시기 바랍니다.