El debate libre de plata regresa

El último lanzamiento de producto de LONGi ha vuelto a centrar la atención de la industria fotovoltaica en la metalización de células solares. En comparación con las otras tecnologías de su llamado "bosque tecnológico", ACM se destacó como el foco central debido a su potencial para reducir la dependencia de la plata.

En los últimos años, la mayoría de los debates de la industria se han centrado en la elección entre las tecnologías TOPCon, HJT y BC. La eficiencia de conversión, la potencia del módulo y la bifacialidad ocuparon el centro del escenario en los lanzamientos de productos. La pasta de plata siempre ha sido un elemento importante del costo de las células solares, pero rara vez recibió este nivel de atención.

Las fuertes fluctuaciones en los precios de la plata a principios de año cambiaron la conversación. Una vez que la pasta de plata representó una proporción mayor de los costos de fabricación fotovoltaica que el polisilicio, reducir el consumo de plata se convirtió en un problema a largo plazo que la industria ya no podía evitar.

A medida que se expande la capacidad de las células tipo N, el costo de la pasta de plata se vuelve cada vez más difícil de ignorar. Las tecnologías BC y HJT imponen mayores exigencias a la metalización, mientras que los métodos tradicionales de reducción de plata se acercan gradualmente a sus límites de proceso. Los fabricantes de células han comenzado por lo tanto a rediseñar los materiales de rejilla, las estructuras de contacto y los sistemas de interconexión de módulos.

¿Por qué la industria fotovoltaica necesita reducir el consumo de plata?

Durante décadas, la plata ha sido ampliamente aceptada como uno de los mejores materiales para electrodos fotovoltaicos.

Ofrece una excelente conductividad eléctrica, imprimibilidad y estabilidad química. Los procesos de serigrafía, cocción y soldadura basados en pasta de plata también han sido probados a través de años de producción en masa. Dado que se espera que los módulos fotovoltaicos funcionen al aire libre durante 25 a 30 años, la madurez del proceso es tan importante como el rendimiento inicial.

El problema es la escala y el precio.

Reducir el consumo de plata en unos pocos miligramos por célula puede parecer insignificante. Sin embargo, multiplique esa cantidad por varios cientos de gigavatios de producción anual y el impacto financiero se vuelve sustancial. La plata es tanto un producto básico industrial como un activo financiero. Su precio se ve afectado por la oferta minera, la demanda de inversión, la demanda electrónica y varios otros factores sobre los cuales los fabricantes fotovoltaicos tienen poco control.

La plata también se produce principalmente como subproducto de otras actividades mineras. Su limitada oferta anual es una de las razones por las que mantiene su estatus de metal precioso. Si el consumo de plata por célula permanece sin cambios, el crecimiento continuo de la producción fotovoltaica podría eventualmente crear una situación en la que la industria simplemente no pueda asegurar suficiente plata.

Las células TOPCon requieren metalización en ambos lados. El proceso de baja temperatura de HJT necesita formulaciones de pasta especializadas. Las células BC mueven todos los electrodos a la parte posterior, haciendo que el patrón de electrodos sea más complejo. Las cifras de consumo de plata para diferentes tamaños de células no se pueden comparar directamente, por lo que el concepto de "desplateado" de la industria en realidad cubre varios niveles técnicos distintos:

• Uso continuo de plata: Se utilizan dedos finos, dedos ultrafinos, MBB, SMBB y 0BB para reducir el consumo de plata.

• Pasta compuesta de plata recubierta de cobre o plata-cobre: El cobre realiza la mayor parte de la función conductora, mientras que la capa exterior de plata mejora la resistencia a la oxidación, el contacto eléctrico y la soldabilidad.

• Pasta de cobre o aleaciones a base de cobre: El cobre reemplaza la mayor parte de la pasta de plata convencional.

• Electrodeposición de cobre: Los electrodos de cobre se forman directamente sobre la superficie de la célula, evitando la impresión convencional de pasta de plata.

• Aluminio reemplazando a la plata: El costo del material es menor, pero la conductividad eléctrica y el rendimiento del contacto son más difíciles de manejar.

Desde ajustes conservadores hasta cambios radicales en el proceso, cada ruta intenta responder las mismas preguntas: ¿Cuánta plata se puede ahorrar? ¿Cuánto equipo debe modificarse? ¿Se verá afectada la eficiencia? ¿Puede el rendimiento de producción mantenerse estable? ¿Y el módulo seguirá funcionando de manera confiable después de 25 años?

Las tecnologías convencionales avanzan hacia un menor consumo de plata

Actualmente, la solución más adoptada sigue siendo reducir la cantidad de pasta de plata en lugar de eliminarla por completo.

Las finger finas y ultrafinas reducen el ancho de la línea de rejilla mientras mantienen bajo control la resistencia en serie. MBB y SMBB aumentan el número de busbars o cables de interconexión, acortando la distancia lateral que debe recorrer la corriente. 0BB elimina los busbars convencionales y permite que cables o películas compuestas recojan la corriente directamente de las finger.

Estas opciones son adecuadas para actualizaciones graduales de la línea de producción. Los fabricantes pueden continuar usando equipos maduros de serigrafía y producción de módulos, manteniendo el riesgo del proceso relativamente manejable. Productores de TOPCon como JinkoSolar han seguido avanzando en 0BB, mientras que los fabricantes de HJT a menudo combinan finger finas, 0BB y pasta de cobre recubierta de plata.

El cobre recubierto de plata es otra ruta importante.

El polvo de cobre transporta la corriente, mientras que el recubrimiento de plata protege el cobre y mejora el rendimiento de soldadura. A medida que aumenta el contenido de cobre, el consumo de plata por línea de rejilla disminuye gradualmente. Huasun ha introducido pasta de cobre recubierta de plata en la producción en masa de HJT y continúa desarrollando formulaciones con mayor contenido de cobre. Fabricantes de HJT como Risen Energy también están avanzando en tecnologías de pasta con baja plata.

La ventaja de esta ruta es que requiere una modificación relativamente limitada de la línea de producción y ofrece un camino claro hacia menores costos de material. Los principales desafíos incluyen la uniformidad del recubrimiento, la difusión del cobre, la estabilidad de almacenamiento de la pasta, la imprimibilidad y la confiabilidad de la unión soldada. Estos problemas se vuelven más pronunciados a medida que disminuye el contenido de plata.

Figura 1. Imagen de microscopio electrónico de barrido en color de un contacto de pasta de cobre recubierta de plata

También hay desacuerdos dentro del grupo de baja plata.

El 23 de abril, JA Solar publicó un artículo titulado "Asegurando el contenido de plata, JA Solar continúa brindando una opción confiable". Argumentó que el contenido de plata de un módulo afecta su calidad subyacente y declaró claramente que la empresa continuaría usando pasta de plata. La posición central de JA Solar es que las líneas de rejilla de plata ya han pasado la validación a largo plazo, mientras que el cobre y el aluminio aún enfrentan preguntas sin resolver relacionadas con oxidación, corrosión y estabilidad de la interfaz.

Tongwei ha descrito la plata como la "piedra de lastre" que respalda la confiabilidad del módulo a largo plazo. Trina Solar también ha dicho que la reducción de plata es una tendencia clara, pero su implementación debe considerar los rendimientos a largo plazo de los clientes. Es importante señalar que estas empresas también están desarrollando soluciones de cobre recubierto de plata o cobre puro. Su actitud hacia la implementación masiva inmediata puede ser cautelosa, pero no han abandonado la investigación de tecnologías libres de plata.

La limitación de las estrategias de reducción de plata es clara. Por más bajo que sea el consumo de plata, la fabricación fotovoltaica sigue ligada a un metal precioso y continúa enfrentando fluctuaciones de precio fuera de su control. Como el propio TOPCon, los métodos convencionales de reducción de plata pueden ofrecer rendimientos decrecientes a medida que se acercan a su techo técnico. En un mercado intensamente competitivo, elegir una ruta conservadora a veces puede ser menos una cuestión de preferencia y más de supervivencia.

ACM: ¿Disrupción o tecnología de transición?

Una semana después del lanzamiento de LONGi, Tongwei publicó un artículo titulado "Módulos sin plata: ¿una trampa o la verdadera oferta? Lea esto antes de decidir". Su advertencia inicial fue directa: "No instale módulos sin plata a ciegas. Si estos tres problemas no se entienden de antemano, puede ser demasiado tarde para arrepentirse después de tres a cinco años". La declaración destacó la marcada diferencia entre los campos técnicos de la industria.

A diferencia de la estrategia de reducción gradual favorecida por los fabricantes convencionales, las empresas de BC están reemplazando activamente los materiales de rejilla tradicionales.

La plata en sí tiene una excelente conductividad. Sin embargo, las rejillas de las células solares utilizan pasta de plata en lugar de plata pura. El cobre puede proporcionar mejor conductividad que la pasta de plata que contiene vidrio y otros aditivos, y cuesta mucho menos. El problema es que el cobre que ingresa a la oblea de silicio puede crear defectos de nivel profundo y reducir la vida útil de los portadores minoritarios. Durante la operación del módulo a largo plazo, el cobre también debe soportar oxidación, difusión, calor húmedo y envejecimiento de la interfaz. Abordar estos riesgos requiere el desarrollo coordinado de capas de barrera, estructuras de contacto, formulaciones de pasta, ventanas de cocción y sistemas de encapsulación.

La tecnología ACM de LONGi intenta resolver estos conflictos mediante un sistema de nanoaleación y una estructura de contacto matricial.

Según la información pública de LONGi, ACM es una solución de metalización de nueva generación basada en aleación de cobre desarrollada para células de contacto posterior HPBC y HIBC. Combina tres elementos: una capa barrera a nanoescala, conducción de aleación de cobre y contactos puntuales matriciales. LONGi afirma que esta estructura puede mejorar la eficiencia de la célula, reducir sustancialmente el consumo de plata y fortalecer la fiabilidad del módulo a largo plazo sin reducir el rendimiento de producción.

Figura 2. Evento de lanzamiento de la tecnología ACM de nanoaleación matricial de LONGi

Desde una clasificación técnica, ACM pertenece a la familia de pastas a base de cobre o metalización con aleación de cobre. Mantiene una fuerte conexión con los procesos de impresión y, por lo tanto, es más compatible con los equipos de producción de células existentes. Para los fabricantes que operan grandes cantidades de capacidad de producción instalada, esta compatibilidad tiene un valor práctico. Un nuevo material solo puede crear beneficios de costos significativos después de entrar en la fabricación a gran escala.

La comunicación pública de LONGi enfatiza el reemplazo de la pasta de plata convencional y una reducción sustancial en el consumo de plata. Sin embargo, no ha revelado la composición completa de la aleación ni la proporción de cada metal. Según la información de la industria disponible actualmente, ACM parece utilizar un sistema de aleación dominante en cobre y puede que aún retenga una pequeña cantidad de plata, posiblemente en una capa de semilla o contacto. Por lo tanto, podría ser más preciso clasificar ACM como una tecnología de reducción profunda de plata o una ruta que elimina la pasta de plata convencional. Las afirmaciones que lo describen como "cobre puro" o "absolutamente libre de plata" pueden requerir un examen más detallado.

Aun así, la fabricación fotovoltaica se preocupa en última instancia por la cantidad de metal precioso utilizado por vatio, la reducción de costos resultante y la inversión adicional en equipos. Si el consumo de plata cae bruscamente, ACM sigue teniendo un significado económico claro incluso si queda una pequeña cantidad de plata en el sistema de aleación. Como tecnología recién introducida, su rendimiento real en producción en masa y los resultados de campo necesitarán tiempo para demostrarse.

Electrodeposición de Cobre: Progreso Lejos del Foco de Atención

Después del entusiasmo en torno a los lanzamientos recientes, un punto ha recibido menos atención: los productos completamente libres de plata basados en electrodeposición de cobre ya han sido entregados al mercado.

Aiko, otra empresa que trabaja en tecnología BC, utiliza electrodeposición de cobre para formar los electrodos de las celdas. El proceso generalmente incluye patronaje, deposición de una capa semilla o barrera, electrodeposición de cobre y aplicación de una capa protectora externa. La capa semilla establece el contacto eléctrico y evita que el cobre se difunda en el silicio. La rejilla de cobre proporciona conductividad, mientras que la capa metálica externa soporta la resistencia a la oxidación y la interconexión.

La electrodeposición de cobre y ACM reducen la dependencia de la pasta de plata, pero sus rutas de fabricación son muy diferentes.

ACM utiliza pasta de aleación a base de cobre, contactos de matriz y procesos relacionados con la impresión. Aiko evita la impresión de pasta de plata y cultiva electrodos de cobre mediante electrodeposición. Las líneas de rejilla electrodepositadas pueden lograr una relación de aspecto relativamente alta, lo que permite que sean más estrechas y gruesas. Esto reduce el sombreado mientras mantiene una sección transversal conductora suficiente.

A diferencia de ACM y la metalización convencional con pasta de plata, la tecnología de electrodeposición de cobre de Aiko no requiere cocción a alta temperatura. Esto reduce el daño térmico a la oblea de silicio durante el procesamiento y puede aumentar indirectamente el potencial de eficiencia de la celda solar.

Las barreras del proceso también son claras. La electrodeposición de cobre requiere más pasos de producción, incluidos patronaje, recubrimiento, deposición, limpieza y tratamiento de aguas residuales. La inversión en equipos es mayor, hay más puntos de control del proceso y el rendimiento de producción puede ser más difícil de estabilizar durante la etapa inicial de puesta en marcha.

Figura 3. Equipo de metalización por electrodeposición en línea Ni/Cu/Ag para celdas solares de silicio cristalino

Según la cronología divulgada públicamente, Aiko anunció la tecnología de recubrimiento de metalización sin plata en 2021. Su proyecto ABC de 6.5 GW en Zhuhai entró en producción en el cuarto trimestre de 2022. La empresa afirma que, desde 2022, la producción masiva acumulada utilizando interconexión de cobre sin plata ha superado los 20 GW.

Parece que Aiko comenzó antes en el camino hacia la metalización sin plata.

Para el mercado, esta ventaja inicial significa que la solución de Aiko ya ha pasado por inversión en equipos, ajuste de procesos y validación de proyectos. Si puede superar en última instancia a las tecnologías competidoras dependerá del costo por vatio, el rendimiento de la línea de producción, la depreciación del equipo y la confiabilidad a largo plazo.

La capacidad del electroplateado de cobre para seguir reduciendo los costos de fabricación es más importante que el título de ser el primero. La contribución de Aiko a la industria es específica y medible: el electroplateado de cobre ha entrado en la fabricación a escala de gigavatios y la entrega comercial. La ruta ahora tiene datos de producción reales y una base práctica para futuras mejoras.

Aiko no utiliza exactamente la misma solución de metalización en cada base de fabricación. La información disponible indica que la base de Zhuhai utiliza interconexión de cobre sin plata, mientras que la base de Yiwu dependía principalmente de una solución con bajo contenido de plata. La empresa aún no ha logrado una cobertura completa sin plata en todos los escenarios de producción. Para aplicaciones a escala de servicios públicos, por ejemplo, los módulos ABC pueden usar rejillas más finas que contienen plata para equilibrar el diseño de metalización con la bifacialidad. Los datos disponibles indican que los módulos ABC con reducción de plata producidos en la base de Yiwu utilizan aproximadamente el 70% de la plata requerida por los diseños convencionales y pueden alcanzar una bifacialidad del 85%.

Esto también muestra que incluso la tecnología de electroplateado de cobre comercialmente establecida de Aiko todavía tiene margen de optimización. Ese potencial restante es consistente con las posibilidades más amplias de reducción de costos y mejora de eficiencia de la tecnología BC.

Innovación de Procesos en Torno a la Metalización Sin Plata

Junto con ACM, LONGi introdujo procesos 0BB, shingling, backsheet conductor y busbar oculto, presentando el sistema combinado como un 'bosque tecnológico'.

Tomados individualmente, estos procesos no aparecen por primera vez. Una de las principales fortalezas de la presentación de LONGi fue la forma en que organizó los diferentes pasos del proceso en torno a ACM y los presentó como un sistema completo. Esto ayudó a poner mayor énfasis en el papel de la innovación integrada en la fabricación fotovoltaica.

Aiko había empaquetado anteriormente varias innovaciones similares en productos comerciales en lugar de presentarlas solo como conceptos técnicos. Su módulo ABC de tercera generación 'Full-Screen', lanzado en 2024, ya utilizaba interconexión de superposición de precisión, busbars ocultos y un diseño 0BB. En SNEC 2026, la empresa presentó su producto ABC de cuarta generación, Full-Screen Ultra. Al reducir la distancia de fuga requerida, el diseño redujo aún más el área no generadora de energía en un 20%.

Figura 4. Módulo Aiko G4 Full-Screen Ultra exhibido en SNEC 2026

Diferentes rutas técnicas han llegado a un punto de acuerdo poco común sobre el aumento del área activa generadora de energía del módulo. La siguiente etapa de la competencia aún se decidirá en el piso de fabricación. La potencia nominal de una muestra de prueba puede aumentar rápidamente cuando se combinan varias mejoras de diseño. Lograr una producción a gran escala y superar la validación del mercado a largo plazo es mucho más difícil. Tanto los productos BC como TOPCon aún tienen un largo camino por delante.

La lógica de la innovación es lo que importa

El día después del lanzamiento de LONGi, el precio de las acciones de Aiko alcanzó primero su límite diario de negociación y ayudó a impulsar una recuperación más amplia de las acciones de equipos fotovoltaicos. La reacción rápidamente se convirtió en un tema de discusión en toda la industria.

El capital a corto plazo tiende a negociar temas, expectativas y flexibilidad de valoración, por lo que los dos eventos no deben tratarse como una relación directa de causa y efecto. El lanzamiento de LONGi fortaleció la atención del mercado sobre la metalización de cobre, la tecnología BC y la optimización de procesos de módulos. Por lo tanto, no fue sorprendente que Aiko, que había comercializado tecnologías relacionadas antes y mostró una mayor sensibilidad en el precio de las acciones, se convirtiera en una referencia directa del mercado.

La razón más profunda es que las expectativas del mercado sobre el ciclo fotovoltaico parecen estar cambiando.

La noche del lanzamiento de LONGi, Aiko publicó su pronóstico de ganancias para el primer semestre de 2026. La empresa esperaba una pérdida neta atribuible a los accionistas de 680 millones a 790 millones de RMB. La eliminación de los reembolsos de impuestos a la exportación, las fluctuaciones del tipo de cambio y las provisiones por deterioro afectaron las cifras semestrales. Las señales más positivas provinieron del rendimiento trimestral: las pérdidas en el segundo trimestre se redujeron en comparación con el primer trimestre, mientras que los ingresos por módulos ABC, la participación de las ventas en el extranjero y el margen bruto mejoraron.

La respuesta del mercado sugiere que, al menos para las empresas líderes en tecnología, la etapa más difícil puede haber pasado. Si Aiko puede salir del ciclo primero y ayudar a liderar una recuperación más amplia de la industria aún dependerá del volumen de envío de ABC, el margen bruto, la utilización de la capacidad y el flujo de caja operativo.

Al mismo tiempo, la presión política para eliminar el exceso de capacidad está aumentando. El estándar nacional obligatorio titulado "Valores mínimos permitidos de eficiencia energética y grados de eficiencia energética para módulos fotovoltaicos de silicio cristalino e inversores", publicado en junio, y los cambios de política que implican la eliminación de los reembolsos de impuestos a la exportación fotovoltaica y la recaudación del impuesto al consumo son señales claras de que la campaña de la industria contra la competencia interna destructiva está avanzando.

A medida que el entorno externo se vuelve más restrictivo, la reducción de costos, la mejora de la calidad y el aumento de la eficiencia se convierten en cuestiones de supervivencia. Conservadora o agresiva, cada ruta finalmente enfrentará la misma prueba. Solo las empresas que establezcan una ventaja combinada en costo de producción, calidad del producto e innovación técnica estarán en condiciones de definir la próxima etapa de la industria fotovoltaica.

Opinión de Ooitech

La verdadera competencia no es simplemente plata versus cobre. Se trata de si un sistema de metalización puede combinar bajo consumo de material con rendimiento estable, depreciación de equipos manejable, interconexión de módulos confiable y rendimiento probado en calor húmedo. La pasta de cobre ofrece una compatibilidad más fácil con la línea de producción, mientras que el electrochapado puede proporcionar rejillas más finas y de mayor relación de aspecto, pero exige un control más estricto del proceso y de las aguas residuales. La ruta ganadora será la que funcione de manera consistente a escala de gigavatios, no la que tenga la afirmación más fuerte el día del lanzamiento.