當前，光伏產業加速向高效N型電池技術迭代，異質結（HJT）電池憑借其高轉換效率、低溫度系數和高雙面率等突出優勢，成為極具潛力的發展方向。然而，由于HJT采用雙面發電結構，需要在電池正反兩面涂覆低溫銀漿，導致其銀粉耗量遠高于單面結構的PERC電池。高昂的銀粉成本已成為制約其大規模商業化及進一步降本的關鍵瓶頸。在光伏行業持續推進“降本增效”的核心目標驅動下，尋找銀粉的“平替”迫在眉睫。

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相比銀粉，銅粉以其極低的價格展現出巨大的成本優勢。但銅粉本征最大的劣勢在于極易氧化，在電極制備和使用環境中，其導電性會因氧化而急劇惡化，難以滿足光伏電池長期可靠運行的要求。因此，兼具成本優勢和潛在性能保障的銀包銅粉技術應運而生，成為HJT等雙面結構電池降本路徑上的重要探索方向。

銀包銅粉成為銀粉“平替”的潛在性能

銀包銅粉是通過在銅粉表面均勻且連續地鍍一層幾十個納米到幾百個納米的銀外殼，形成典型的“核殼型結構”。這種特殊的結構一方面使得銅芯占據了粉末質量的主體，大幅降低了昂貴的銀金屬消耗量。另一方面，又賦予了銀包銅粉接近純銀粉的優異性能：

1.抗氧化性

銀包銅粉表面致密且化學惰性較強的銀層充當了物理性屏障，可以有效隔絕內部的銅芯與外部環境（氧氣、濕氣）的接觸，從而顯著延緩了銅核心的氧化過程。

2.導電性能：

作為電極中的導電填料，銀包銅粉可以依靠外部包裹的銀層來傳導電流。理論上，包覆良好的銀殼保證了電流在電極表面的有效傳導，能提供接近銀粉表面的高導電性。

銀包銅粉如何制備

銀包銅粉的理想特性極大程度依賴于銀包裹層在微觀上的完美性與一致性。高質量的銀包銅粉是實現其應用價值的前提。能否在銅粉顆粒表面實現均勻、致密、連續且厚度可控的銀層覆蓋，是制備工藝的核心目標與難點。目前，銀包銅粉的制備方法主要有機械 球磨法、熔融噴霧法、化學鍍法等：

1.機械球磨法

機械球磨法是將銅粉與銀粉按比例混合置于球磨機中，依靠高速旋轉的磨球產生的劇烈撞擊、摩擦和冷焊作用，將銀強行擠壓、黏附并冷焊到銅顆粒表面。該方法的優勢在于設備相對簡單、工藝簡潔、理論產量大且成本較低，不涉及復雜化學反應或廢液處理問題。然而，其形成的“銀層”本質上是機械附著和冷焊結合的銀碎片或團塊，難以實現均勻、連續、無孔隙且致密的完整包覆層，存在覆蓋不全、結合力弱的問題且對包覆形態控制較弱。

為提高傳統球磨法的包覆效果，一般是在球磨過程中將銅粉塑形變形成片狀，顯著增大銅粉與銀顆粒的接觸面積，同時縮短銀原子擴散路徑。這有利于銀物質在銅片表面更有效地擴散，最終形成結合力更強、鍍層相對更致密、更均勻的銀包銅片。盡管如此，機械球磨法易引入磨球和罐體的磨損雜質，對產品性能穩定性和長期可靠性構成潛在挑戰。

2.熔融噴霧法

熔融霧化法是將含銅、銀的熔融液滴進行霧化并在急冷條件下凝固，由于溫度較高（＞900℃）時，銀流動性比銅高，得以向銅顆粒表面遷移，實現銅顆粒的包覆。利用該技術制備銀包銅粉，其含銀量極低，但表面含銀量很高，含銀量從表面到內部逐漸減低，呈梯狀 分布。但是制備工藝較為復雜，生產成本 高，不適宜大規模生產。

熔融噴霧法制備原理（來源：參考文獻1）

3.化學鍍法

化學鍍銀是通過氧化-還原反應將溶液中的銀離子還原成單質銀并沉積、包覆在銅基體表面的過程。 化學鍍法優點是均鍍、深鍍能力好，能在非金屬及半導體材料施鍍，設備簡單，操作容易，是目前應用最為廣泛的銀包銅粉制備方法。

按照沉積機理，化學鍍可分為置換法與還原法兩種類型：

① 置換法

置換法是利用銅的還原電位低于銀的特點，當銅粉浸入含有銀離子（Ag?）的溶液中時，發生電化學置換反應：2Ag? + Cu -> 2Ag + Cu2?。銀離子被還原沉積在銅粉表面，同時銅原子氧化為銅離子進入溶液。不過，由于銅粉與銀源發生置換反 應后，銅粉被銀鍍層包裹后阻礙了置換反應的進 行，同時銅粉與銀源溶液反應速度較快，銀鍍層 快速沉積在銅粉表面，因此置換法制備的銀包銅粉往往具有鍍層較薄且 疏松的的問題， 影響其性能。一般可通過在制備過程中加入絡合劑（如氨水等），降低反應速率，使金屬銀緩慢的沉積在銅粉表面，或是通過多次鍍銀來改善銀包銅粉的形貌和包覆率。

置換法制備銀包銅粉機理（來源：參考文獻1）

② 還原法

還原法利用還原劑（如甲醛、葡萄糖、水合肼、抗壞血酸）將溶液中的銀離子（Ag?）還原為單質銀，并沉積在銅粉表面。其反應機理包含兩個階段：首先， 由于銅（Cu）的活性高于銀（Ag），銅粉首先與 Ag? 發生置換反應： 2Ag?+ Cu → 2Ag + Cu2?，在銅表面形成銀薄層。隨著置換銀層覆蓋銅表面，阻礙了銅與 Ag?的直接接觸，置換反應停止。此時，溶液中的 Ag? 主要依賴還原劑發生反應（如：2Ag? +還原劑 → 2Ag +氧化產物），銀在初始置換層上持續、均勻地沉積增厚，形成結構更致密的銀包覆層。

還原法制備銀包銅粉機理（來源：參考文獻1）

相比單純置換法，還原法本質上是置換鍍與化學還原鍍的結合。這種復合機制能有效克服單純置換法鍍層薄且疏松的缺陷。然而，還原法也存在鍍液成分復雜、穩定性控制難度高等問題，可通過實施多次化學鍍工藝（如補充還原劑和銀源）進一步提高包覆層的完整性、致密性及導電性。

小結

隨著技術迭代加速，尤其是與HJT等新興低溫電池工藝的協同，銀包銅粉的產業化應用潛力正逐步顯現。然而，銅元素的引入引發了對其長期可靠性的關注，如何確保銀包銅電池在戶外多年運行中銅不氧化、不遷移，是漿料和組件廠共同關注的問題。此外，目前主流的化學鍍法制備工藝復雜，需對鍍液成分、反應溫度、時間等參數實施精密控制，方能產出結構穩定、包覆均勻的銀包銅粉。因此，銀包銅粉最終能否大規模取代光伏銀粉仍待實踐檢驗。但可以確定的是，隨著制備技術的不斷優化，銀包銅粉仍是推動光伏產業持續降低成本的重要探索路徑之一。

參考文獻：

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