Солнечные элементы TOPCon: прорыв, который сокращает серебро на 90%

Ученым из Fraunhofer ISE удалось снизить потребление серебра в солнечных элементах TOPCon до 1,1 миллиграмма на пиковый ватт благодаря использованию УФ-лазеров и гальванизации никелем-медью. Доктор Клуска: «Технология может утвердиться на фотоэлектрическом рынке в течение 2-3 лет»

Немецким ученым из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE удалось реализовать весьма сложную задачу: создать фотоэлектрические элементы TOPCon с низким содержанием серебра. Всего 1,1 мг/Вт по сравнению с 10–12 мг/Вт, обычно необходимыми для контактов. Как? Использование нового поточного процесса металлизации, гарантирующего экономию драгоценного материала без снижения эффективности переработки продукта.

Потребление серебра фотовольтаикой TOPCon

Это примечательное достижение, и причина проста. Фотоэлектрическая промышленность быстро заменяет технологию пассивированного излучателя и задней ячейки p-типа (PERC), являющуюся отраслевым стандартом с 2019 года, на технологию туннельного оксидного пассивированного контакта n-типа (TOPCon). Этот шаг обусловлен более высоким потенциалом эффективности солнечных элементов TOPCon по сравнению с PERC, но в то же время несет с собой серьезный недостаток: этим блокам нужны серебряные контакты, напечатанные методом трафаретной печати с обеих сторон, что потребляет на 40–60% больше серебра, чем традиционная технология PERC.

При производстве элементов TOPCon более 50% стоимости преобразования пластины в элемент приходится на серебряную пасту. Учитывая, что цена на металл с октября 2025 года демонстрировала поступательный рост и сегодня составляет около 79 долларов за унцию (при рекордном пике в 116 долларов, достигнутом в январе 2026 года), понятно, почему существует острая необходимость в сокращении потребности в драгоценном металле. И не только это. Из-за краткосрочных ограничений поставок и неопределенности в долгосрочной перспективе предложение может сократиться, что еще больше увеличит цены на модули и, в конечном итоге, LCOE (приведенную стоимость энергии).

Помимо трафаретной печати: УФ-лазер и гальваника

Промышленные исследования отреагировали на эту проблему, попытавшись заменить серебро более дешевыми и распространенными материалами, такими как медь, алюминий, никель, олово или цинк, но всегда с использованием традиционной металлизации шелкографии.

Жаль, что применение кремниевых солнечных элементов кажется довольно сложным. Или, точнее, фотоэлектрические элементы TOPCon кажутся сложными, в то время как отличные результаты были получены с двумя другими технологиями нового поколения, а именно с кремниевыми гетеропереходными солнечными элементами (HJT) и встречно-штыревыми элементами с задним контактом (IBC).

Как работает процесс гибридной металлизации

Fraunhofer ISE в сотрудничестве с производителем оборудования RENA Technologies GmbH изменила свой подход, продемонстрировав техническую осуществимость и промышленное внедрение гальванотехники (гальваники), которой предшествует лазерная гравировка.

В частности, команда объединила ультракороткое УФ-лазерное структурирование, которое создает гораздо более тонкие канавки на элементе, чем при трафаретной печати, с электрохимическим осаждением гибридной пасты на основе никеля, меди и серебра. Подробно:

• Никель действует как диффузионный барьер, препятствующий миграции меди в клетку.
• Медь управляет электропроводностью.
• Серебро, даже если в минимальных количествах, остается защитой от окисления.

Благодаря такому сочетанию содержание серебра в металлических контактах составляет всего 1,1 мг/Вт: на 90 % меньше, чем в текущем стандарте.

Сотрудничество с RENA позволило протестировать процесс на реальной производственной линии, производя солнечные элементы M10 с эффективностью преобразования 24%, что соответствует значению элементов с традиционными серебряными контактами с трафаретной печатью. Команда также достигла коэффициента заполнения 82,1 ± 0,3% на партии из 186 ячеек, продемонстрировав отличную стабильность в тестах на деградацию в соответствии со стандартом IEC 61215.

Преимущество европейской энергетической автономии

Дополнительный бонус? Новый подход к металлизации позволит снизить зависимость от Китая, поскольку оборудование и химикаты для электроосаждения меди поставляются европейскими и американскими производителями. В то же время Fraunhofer ISE заявляет, что работает над созданием устойчивых европейских цепочек поставок, в том числе и для металлизации на основе меди.

	Стандартный метод	Метод Фраунгофера ИСЭ
Основной материал	Серебряная паста (Ag)	Гибридная целлюлоза (Ni-Cu-Ag)
Потребление серебра	10 – 12 мг/Вт.п.	1,1 мг/Вт.п.
Экономия	Базовые показатели	-90%
Техника Гравировки	Механика / Трафаретная печать	Ультракороткий УФ-лазер
Процесс депозита	Термотрафаретная печать	Онлайн гальваника
Эффективность ячейки	~24%	~24%
Зависимость цепочки поставок	Высокий	Низкий