Die silberfreie Debatte kehrt zurück

Die neueste Produkteinführung von LONGi hat die Aufmerksamkeit der Photovoltaikindustrie erneut auf die Metallisierung von Solarzellen gelenkt. Im Vergleich zu den anderen Technologien in seinem sogenannten "Technologiewald" stach ACM als zentraler Fokus hervor, aufgrund seines Potenzials, die Abhängigkeit von Silber zu verringern.

In den letzten Jahren drehten sich die meisten Branchendiskussionen um die Wahl zwischen TOPCon-, HJT- und BC-Technologien. Umwandlungseffizienz, Modulleistung und Bifazialität standen bei Produkteinführungen im Mittelpunkt. Silberpaste war schon immer ein wichtiger Kostenfaktor bei Solarzellen, erhielt aber selten diese Aufmerksamkeit.

Starke Schwankungen des Silberpreises zu Beginn des Jahres änderten die Diskussion. Als Silberpaste einen höheren Anteil an den Photovoltaik-Herstellungskosten ausmachte als Polysilizium, wurde die Reduzierung des Silberverbrauchs zu einem langfristigen Thema, das die Industrie nicht länger ignorieren konnte.

Mit der Ausweitung der N-Typ-Zellkapazität werden die Kosten für Silberpaste zunehmend unübersehbar. BC- und HJT-Technologien stellen höhere Anforderungen an die Metallisierung, während traditionelle Methoden zur Silberreduktion allmählich an ihre Prozessgrenzen stoßen. Zellhersteller haben daher begonnen, Gitterstrukturen, Kontaktstrukturen und Modulverschaltungssysteme neu zu gestalten.

Warum muss die Photovoltaikindustrie den Silberverbrauch reduzieren?

Seit Jahrzehnten wird Silber weithin als eines der besten Materialien für photovoltaische Elektroden akzeptiert.

Es bietet hervorragende elektrische Leitfähigkeit, Bedruckbarkeit und chemische Stabilität. Die um Silberpaste aufgebauten Siebdruck-, Feuer- und Lötprozesse haben sich ebenfalls durch jahrelange Massenproduktion bewährt. Da Photovoltaikmodule 25 bis 30 Jahre im Freien betrieben werden sollen, ist die Prozessreife genauso wichtig wie die anfängliche Leistung.

Das Problem sind Maßstab und Preis.

Die Reduzierung des Silberverbrauchs um einige Milligramm pro Zelle mag unbedeutend erscheinen. Multipliziert man diese Menge jedoch mit mehreren hundert Gigawatt Jahresproduktion, wird die finanzielle Auswirkung erheblich. Silber ist sowohl ein industrieller Rohstoff als auch ein Finanzanlagewert. Sein Preis wird durch Minenangebot, Investitionsnachfrage, Elektroniknachfrage und mehrere andere Faktoren beeinflusst, auf die Photovoltaikhersteller wenig Einfluss haben.

Silber wird zudem hauptsächlich als Nebenprodukt anderer Bergbauaktivitäten gewonnen. Sein begrenztes jährliches Angebot ist ein Grund, warum es seinen Edelmetallstatus behält. Wenn der Silberverbrauch pro Zelle unverändert bleibt, könnte das anhaltende Wachstum der Photovoltaikproduktion irgendwann eine Situation schaffen, in der die Industrie einfach nicht genug Silber beschaffen kann.

TOPCon-Zellen benötigen eine Metallisierung auf beiden Seiten. Der Niedertemperaturprozess von HJT erfordert spezielle Pastenformulierungen. BC-Zellen verlagern alle Elektroden auf die Rückseite, was das Elektrodenmuster komplexer macht. Die Silberverbrauchszahlen für verschiedene Zellgrößen sind nicht direkt vergleichbar, daher umfasst das Branchenkonzept der "Entsilberung" tatsächlich mehrere unterschiedliche technische Ebenen:

• Fortgesetzte Verwendung von Silber: Feine Finger, ultrafeine Finger, MBB, SMBB und 0BB werden verwendet, um den Silberverbrauch zu reduzieren.

• Silberbeschichtetes Kupfer oder Silber-Kupfer-Verbundpaste: Kupfer übernimmt die meisten Leitungsfunktionen, während die äußere Silberschicht die Oxidationsbeständigkeit, den elektrischen Kontakt und die Lötbarkeit verbessert.

• Kupferpaste oder kupferbasierte Legierungen: Kupfer ersetzt den größten Teil der herkömmlichen Silberpaste.

• Kupfergalvanisierung: Kupferelektroden werden direkt auf der Zelloberfläche gebildet, wodurch das herkömmliche Siebdrucken von Silberpaste umgangen wird.

• Aluminium ersetzt Silber: Die Materialkosten sind niedriger, aber die elektrische Leitfähigkeit und die Kontaktleistung sind schwieriger zu handhaben.

Von konservativen Anpassungen bis hin zu radikalen Prozessänderungen – jeder Weg versucht, dieselben Fragen zu beantworten: Wie viel Silber kann eingespart werden? Wie viele Geräte müssen modifiziert werden? Wird die Effizienz leiden? Kann die Produktionsausbeute stabil bleiben? Und wird das Modul auch nach 25 Jahren noch zuverlässig funktionieren?

Konventionelle Technologien bewegen sich in Richtung geringeren Silberverbrauchs

Derzeit ist die am weitesten verbreitete Lösung immer noch, die Menge an Silberpaste zu reduzieren, anstatt sie vollständig zu eliminieren.

Feine und ultrafeine Finger reduzieren die Gitterlinienbreite, während der Serienwiderstand unter Kontrolle bleibt. MBB und SMBB erhöhen die Anzahl der Busbars oder Verbindungsdrähte und verkürzen die laterale Distanz, die der Strom zurücklegen muss. 0BB entfernt herkömmliche Busbars und ermöglicht es Drähten oder Verbundfolien, den Strom direkt von den Fingern zu sammeln.

Diese Optionen eignen sich für schrittweise Produktionslinien-Upgrades. Hersteller können weiterhin ausgereifte Siebdruck- und Modulproduktionsanlagen verwenden und das Prozessrisiko relativ beherrschbar halten. TOPCon-Hersteller wie JinkoSolar haben 0BB weiter vorangetrieben, während HJT-Hersteller oft feine Finger, 0BB und silberbeschichtete Kupferpaste kombinieren.

Silberbeschichtetes Kupfer ist ein weiterer wichtiger Weg.

Kupferpulver trägt den Strom, während die Silberbeschichtung das Kupfer schützt und die Lötleistung verbessert. Mit steigendem Kupfergehalt sinkt der Silberverbrauch pro Gitterlinie allmählich. Huasun hat silberbeschichtete Kupferpaste in die HJT-Massenproduktion eingeführt und entwickelt weiterhin Formulierungen mit höherem Kupfergehalt. HJT-Hersteller wie Risen Energy treiben ebenfalls Technologien mit niedrigem Silbergehalt voran.

Der Vorteil dieses Weges ist, dass er relativ geringe Modifikationen der Produktionslinie erfordert und einen klaren Weg zu niedrigeren Materialkosten bietet. Die Hauptherausforderungen umfassen Beschichtungsgleichmäßigkeit, Kupferdiffusion, Lagerstabilität der Paste, Bedruckbarkeit und Zuverlässigkeit der Lötverbindungen. Diese Probleme werden mit abnehmendem Silbergehalt deutlicher.

Abbildung 1. Farbige Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Kontakts mit silberbeschichteter Kupferpaste

Es gibt auch Meinungsverschiedenheiten innerhalb des Niedrigsilber-Lagers.

Am 23. April veröffentlichte JA Solar einen Artikel mit dem Titel „Sicherstellung des Silbergehalts: JA Solar bietet weiterhin eine zuverlässige Wahl.“ Darin wurde argumentiert, dass der Silbergehalt eines Moduls dessen grundlegende Qualität beeinflusst, und klar erklärt, dass das Unternehmen weiterhin Silberpaste verwenden wird. Die Kernposition von JA Solar ist, dass Silbergitterlinien bereits eine langfristige Validierung bestanden haben, während Kupfer und Aluminium noch ungelöste Fragen zu Oxidation, Korrosion und Grenzflächenstabilität aufweisen.

Tongwei hat Silber als den „Ballaststein“ bezeichnet, der die langfristige Modulzuverlässigkeit unterstützt. Trina Solar hat ebenfalls gesagt, dass die Silberreduzierung ein klarer Trend ist, aber ihre Umsetzung die langfristigen Renditen der Kunden berücksichtigen muss. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Unternehmen auch silberbeschichtete Kupfer- oder reine Kupferlösungen entwickeln. Ihre Haltung gegenüber einer sofortigen Massenausbringung mag vorsichtig sein, aber sie haben die Forschung an silberfreien Technologien nicht aufgegeben.

Die Begrenzung von Silberreduktionsstrategien ist offensichtlich. Egal wie niedrig der Silberverbrauch wird, die Photovoltaikfertigung bleibt an ein Edelmetall gebunden und ist weiterhin Preisfluktuationen ausgesetzt, die außerhalb ihrer Kontrolle liegen. Wie TOPCon selbst können konventionelle Silberreduktionsmethoden abnehmende Erträge liefern, wenn sie sich ihrer technischen Obergrenze nähern. In einem intensiv wettbewerbsintensiven Markt kann die Wahl eines konservativen Weges manchmal weniger eine Frage der Präferenz als vielmehr des Überlebens sein.

ACM: Störung oder Übergangstechnologie?

Eine Woche nach der Einführung von LONGi veröffentlichte Tongwei einen Artikel mit dem Titel „Silberfreie Module: Eine Falle oder das echte Ding? Lesen Sie dies, bevor Sie sich entscheiden.“ Die einleitende Warnung war direkt: „Installieren Sie keine silberfreien Module blind. Wenn diese drei Probleme nicht im Voraus verstanden werden, könnte es nach drei bis fünf Jahren zu spät sein, es zu bereuen.“ Die Aussage unterstrich den starken Unterschied zwischen den technischen Lagern der Branche.

Im Gegensatz zur schrittweisen Reduktionsstrategie, die von konventionellen Herstellern bevorzugt wird, ersetzen BC-Unternehmen aktiv traditionelle Gittermaterialien.

Silber selbst hat eine ausgezeichnete Leitfähigkeit. Solarzellengitter verwenden jedoch Silberpaste und nicht reines Silber. Kupfer kann eine bessere Leitfähigkeit bieten als Silberpaste, die Glas und andere Zusätze enthält, und kostet dabei viel weniger. Das Problem ist, dass Kupfer, das in den Siliziumwafer eindringt, tiefe Defekte verursachen und die Minoritätsträgerlebensdauer verringern kann. Während des langfristigen Modulbetriebs muss Kupfer auch Oxidation, Diffusion, feuchter Hitze und Grenzflächenalterung standhalten. Die Bewältigung dieser Risiken erfordert eine koordinierte Entwicklung von Barriereschichten, Kontaktstrukturen, Pastenformulierungen, Feuerfenstern und Verkapselungssystemen.

LONGis ACM-Technologie versucht, diese Konflikte durch ein Nano-Legierungssystem und eine Matrix-Kontaktstruktur zu lösen.

Laut öffentlichen Informationen von LONGi ist ACM eine neuartige Kupferlegierungs-Metallisierungslösung, die für HPBC- und HIBC-Rückkontaktzellen entwickelt wurde. Sie kombiniert drei Elemente: eine nanoskalige Barriereschicht, Kupferlegierungsleitung und Matrix-Punktkontakte. LONGi gibt an, dass diese Struktur die Zelleffizienz verbessern, den Silberverbrauch erheblich reduzieren und die langfristige Modulzuverlässigkeit stärken kann, ohne die Produktionsausbeute zu verringern.

Abbildung 2. Einführungsveranstaltung für LONGis ACM-Nano-Legierungs-Matrix-Kontakt-Technologie

Aus technischer Klassifizierungssicht gehört ACM zur Familie der kupferbasierten Pasten oder Kupferlegierungs-Metallisierung. Es behält eine starke Verbindung zu Druckprozessen bei und ist daher besser mit bestehenden Zellproduktionsanlagen kompatibel. Für Hersteller mit großen installierten Produktionskapazitäten hat diese Kompatibilität praktischen Wert. Ein neues Material kann nur dann signifikante Kostenvorteile schaffen, wenn es in die Massenproduktion übergeht.

LONGis öffentliche Kommunikation betont den Ersatz herkömmlicher Silberpaste und eine erhebliche Reduzierung des Silberverbrauchs. Es wurde jedoch weder die vollständige Legierungszusammensetzung noch der Anteil jedes Metalls offengelegt. Basierend auf derzeit verfügbaren Brancheninformationen scheint ACM ein kupferdominiertes Legierungssystem zu verwenden und möglicherweise noch eine kleine Menge Silber zu enthalten, möglicherweise in einer Saat- oder Kontaktschicht. Daher könnte es genauer sein, ACM als eine tiefgreifende Silberreduktionstechnologie oder einen Weg zu klassifizieren, der herkömmliche Silberpaste eliminiert. Behauptungen, die es als „reines Kupfer“ oder „absolut silberfrei“ beschreiben, bedürfen möglicherweise noch einer genaueren Prüfung.

Dennoch geht es in der Photovoltaikfertigung letztlich um die Menge an Edelmetall pro Watt, die daraus resultierende Kostenreduzierung und die zusätzliche Investition in Ausrüstung. Wenn der Silberverbrauch drastisch sinkt, hat ACM selbst dann eine klare wirtschaftliche Bedeutung, wenn im Legierungssystem noch eine kleine Menge Silber verbleibt. Als neu eingeführte Technologie müssen ihre tatsächliche Massenproduktionsleistung und Feldergebnisse noch unter Beweis gestellt werden.

Kupfergalvanisierung: Fortschritte abseits des Rampenlichts

Nach der Aufregung um die jüngsten Markteinführungen wurde ein Punkt weniger beachtet: vollständig silberfreie Produkte auf Basis von Kupfergalvanisierung wurden bereits auf den Markt gebracht.

Aiko, ein weiteres Unternehmen, das an BC-Technologie arbeitet, verwendet Kupfergalvanisierung zur Bildung von Zellelektroden. Der Prozess umfasst im Allgemeinen Strukturierung, Abscheidung einer Keim- oder Barriereschicht, Kupferplattierung und Aufbringen einer äußeren Schutzschicht. Die Keimschicht stellt den elektrischen Kontakt her und verhindert, dass Kupfer in das Silizium diffundiert. Das Kupfergitter sorgt für Leitfähigkeit, während die äußere Metallschicht Oxidationsbeständigkeit und Verbindung unterstützt.

Kupfergalvanisierung und ACM reduzieren beide die Abhängigkeit von Silberpaste, aber ihre Herstellungswege sind sehr unterschiedlich.

ACM verwendet kupferbasierte Legierungspaste, Matrixkontakte und druckbezogene Prozesse. Aiko umgeht das Drucken von Silberpaste und wächst Kupferelektroden durch Galvanisierung. Galvanisierte Gitterlinien können ein relativ hohes Seitenverhältnis erreichen, sodass sie schmaler und dicker sein können. Dies reduziert die Abschattung, während ein ausreichender leitfähiger Querschnitt erhalten bleibt.

Im Gegensatz zu ACM und herkömmlicher Silberpaste-Metallisierung benötigt Aikos Kupfergalvanisierungstechnologie kein Hochtemperatur-Feuern. Dies reduziert thermische Schäden am Siliziumwafer während der Verarbeitung und kann indirekt das Effizienzpotenzial der Solarzelle erhöhen.

Die Prozessbarrieren sind ebenfalls klar. Kupfergalvanisierung erfordert mehr Produktionsschritte, einschließlich Strukturierung, Beschichtung, Plattierung, Reinigung und Abwasserbehandlung. Die Geräteinvestitionen sind höher, es gibt mehr Prozesskontrollpunkte, und die Produktionsausbeute kann in der frühen Hochlaufphase schwieriger zu stabilisieren sein.

Abbildung 3. Inline-Ni/Cu/Ag-Galvanisierungsmetallisierungsausrüstung für kristalline Silizium-Solarzellen

Laut der öffentlich zugänglichen Zeitleiste kündigte Aiko 2021 die silberfreie Metallisierungsbeschichtungstechnologie an. Sein 6,5-GW-ABC-Projekt in Zhuhai ging im vierten Quartal 2022 in Produktion. Das Unternehmen gibt an, dass seit 2022 die kumulative Massenproduktion mit silberfreier Kupferverbindung 20 GW überschritten hat.

Es scheint, dass Aiko früher auf dem Weg zur silberfreien Metallisierung begonnen hat.

Für den Markt bedeutet dieser Vorsprung, dass Aikos Lösung bereits Geräteinvestitionen, Prozessanpassungen und Projektvalidierung durchlaufen hat. Ob sie letztendlich konkurrierende Technologien übertreffen kann, hängt von den Kosten pro Watt, der Produktionslinienausbeute, der Geräteabschreibung und der langfristigen Zuverlässigkeit ab.

Die Fähigkeit der Kupfergalvanisierung, die Herstellungskosten weiter zu senken, ist wichtiger als der Titel, der Erste zu sein. Aikos Beitrag zur Branche ist spezifisch und messbar: Die Kupfergalvanisierung hat die Gigawatt-Maßstabsfertigung und kommerzielle Auslieferung erreicht. Der Weg hat nun reale Produktionsdaten und eine praktische Grundlage für weitere Verbesserungen.

Aiko verwendet nicht an jedem Fertigungsstandort genau dieselbe Metallisierungslösung. Verfügbare Informationen deuten darauf hin, dass der Standort Zhuhai eine silberfreie Kupferverbindung verwendet, während der Standort Yiwu zuvor hauptsächlich auf eine silberarme Lösung setzte. Das Unternehmen hat noch keine vollständige silberfreie Abdeckung in allen Produktionsszenarien erreicht. Für Anwendungen im Versorgungsmaßstab können ABC-Module beispielsweise feinere silberhaltige Gitter verwenden, um das Metallisierungsdesign mit der Bifazialität in Einklang zu bringen. Verfügbare Daten zeigen, dass die silberreduzierten ABC-Module, die am Standort Yiwu hergestellt werden, etwa 70 % des Silbers benötigen, das herkömmliche Designs erfordern, und eine Bifazialität von 85 % erreichen können.

Dies zeigt auch, dass selbst Aikos kommerziell etablierte Kupfergalvanisierungstechnologie noch Optimierungspotenzial hat. Dieses verbleibende Potenzial steht im Einklang mit den breiteren Möglichkeiten zur Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung der BC-Technologie.

Prozessinnovation rund um silberfreie Metallisierung

Neben ACM führte LONGi 0BB, Shingling, leitfähige Rückseitenfolie und versteckte Busbar-Prozesse ein und präsentierte das kombinierte System als "Technologiewald".

Einzeln betrachtet treten diese Prozesse nicht zum ersten Mal auf. Eine der Hauptstärken von LONGis Präsentation war die Art und Weise, wie die verschiedenen Prozessschritte um ACM herum organisiert und als vollständiges System präsentiert wurden. Dies half, die Rolle der integrierten Innovation in der Photovoltaik-Fertigung stärker zu betonen.

Aiko hatte zuvor mehrere ähnliche Innovationen in kommerzielle Produkte verpackt, anstatt sie nur als technische Konzepte zu präsentieren. Sein drittes ABC "Full-Screen"-Modul, das 2024 veröffentlicht wurde, verwendete bereits präzise überlappende Verbindungen, versteckte Busbars und ein 0BB-Design. Auf der SNEC 2026 stellte das Unternehmen sein viertes ABC-Produkt vor, Full-Screen Ultra. Durch die Reduzierung des erforderlichen Kriechabstands verringerte das Design die nicht stromerzeugende Fläche um weitere 20 %.

Abbildung 4. Aiko G4 Full-Screen Ultra Modul ausgestellt auf der SNEC 2026

Verschiedene technische Wege haben einen seltenen Punkt der Übereinstimmung erreicht, um die aktive Stromerzeugungsfläche des Moduls zu vergrößern. Die nächste Wettbewerbsrunde wird weiterhin auf dem Fertigungsboden entschieden. Die Nennleistung eines Prüflings kann schnell ansteigen, wenn mehrere Designverbesserungen kombiniert werden. Die großflächige Produktion zu erreichen und die langfristige Marktvalidierung zu bestehen, ist viel schwieriger. Sowohl BC- als auch TOPCon-Produkte haben noch einen langen Weg vor sich.

Die Logik der Innovation ist entscheidend

Am Tag nach der Einführung von LONGi erreichte der Aktienkurs von Aiko zunächst sein Tageslimit und trug zu einer breiteren Erholung der Photovoltaik-Ausrüstungsaktien bei. Die Reaktion wurde schnell zu einem branchenweiten Gesprächsthema.

Kurzfristiges Kapital neigt dazu, Themen, Erwartungen und Bewertungsflexibilität zu handeln, daher sollten die beiden Ereignisse nicht als direkte Ursache-Wirkungs-Beziehung behandelt werden. LONGis Einführung verstärkte die Marktaufmerksamkeit für Kupfermetallisierung, BC-Technologie und Modulprozessoptimierung. Es war daher nicht überraschend, dass Aiko, das verwandte Technologien früher kommerzialisiert hatte und eine größere Aktienkurssensitivität zeigte, zu einer direkten Marktreferenz wurde.

Der tiefere Grund ist, dass sich die Markterwartungen an den Photovoltaik-Zyklus zu ändern scheinen.

Am Abend von LONGis Einführung veröffentlichte Aiko seine Gewinnprognose für das erste Halbjahr 2026. Das Unternehmen erwartete einen den Aktionären zurechenbaren Nettoverlust von 680 Millionen bis 790 Millionen RMB. Der Wegfall von Exportsteuerrückerstattungen, Wechselkursschwankungen und Wertberichtigungen belasteten die Halbjahreszahlen. Die positiveren Signale kamen von der Quartalsentwicklung: Die Verluste im zweiten Quartal verringerten sich im Vergleich zum ersten Quartal, während die ABC-Modulumsätze, der Auslandsverkaufsanteil und die Bruttomarge alle verbessert wurden.

Die Reaktion des Marktes deutet darauf hin, dass zumindest für technologieorientierte Unternehmen die schwierigste Phase vorbei sein könnte. Ob Aiko als erstes aus dem Zyklus ausbrechen und zu einer breiteren Branchenerholung beitragen kann, wird weiterhin von ABC-Versandvolumen, Bruttomarge, Kapazitätsauslastung und operativem Cashflow abhängen.

Gleichzeitig nimmt der politische Druck zur Beseitigung von Überkapazitäten zu. Der im Juni veröffentlichte verbindliche nationale Standard mit dem Titel „Mindestzulässige Werte der Energieeffizienz und Energieeffizienzklassen für kristalline Silizium-Photovoltaikmodule und Wechselrichter“ sowie politische Änderungen, die die Abschaffung von Exportsteuerrückerstattungen für Photovoltaik und die Erhebung von Verbrauchssteuern betreffen, sind klare Signale, dass der Kampf der Branche gegen destruktiven internen Wettbewerb voranschreitet.

Da das externe Umfeld enger wird, werden Kostensenkung, Qualitätsverbesserung und Effizienzsteigerung zu Überlebensfragen. Konservativ oder aggressiv, jeder Weg wird letztendlich auf die gleiche Prüfung stoßen. Nur Unternehmen, die einen kombinierten Vorteil in Produktionskosten, Produktqualität und technischer Innovation aufbauen, werden in der Lage sein, die nächste Phase der Photovoltaikindustrie zu definieren.

Ooitechs Ansicht

Der eigentliche Wettbewerb ist nicht einfach Silber gegen Kupfer. Es geht darum, ob ein Metallisierungssystem geringen Materialverbrauch mit stabiler Ausbeute, handhabbarer Geräteabschreibung, zuverlässiger Modulverschaltung und bewährter Feuchte-Wärme-Leistung kombinieren kann. Kupferpaste bietet eine einfachere Kompatibilität mit Produktionslinien, während Galvanisieren feinere Gitter mit höherem Aspektverhältnis liefern kann, aber eine strengere Prozess- und Abwasserkontrolle erfordert. Die siegreiche Route wird diejenige sein, die im Gigawatt-Maßstab konsistent funktioniert, nicht die mit der stärksten Behauptung am Starttag.