無銀論争再燃：銀削減、銅ペースト、銅めっき—どのルートがより信頼性が高いか？

無銀議論が再燃

LONGiの最新製品発表により、太陽光産業の注目が再び太陽電池のメタライゼーションに向けられました。同社のいわゆる「技術の森」の中でも、ACMは銀への依存を減らす可能性から中心的な焦点として際立っていました。

過去数年間、業界の議論の多くはTOPCon、HJT、BC技術の選択に集中していました。変換効率、モジュール出力、両面性が製品発表の主役でした。銀ペーストは常に太陽電池の重要なコスト項目でしたが、これほど注目されることはほとんどありませんでした。

年初の銀価格の急激な変動が議論を変えました。銀ペーストが太陽光製造コストに占める割合がポリシリコンを上回ると、 銀消費量の削減は、業界がもはや避けられない長期的な課題となりました。

N型セル容量の拡大に伴い、銀ペーストのコストはますます無視できなくなっています。 BCおよびHJT技術はメタライゼーションにより高い要求を課し、従来の銀削減方法は徐々にプロセス限界に近づいています。そのため、セルメーカーはグリッド材料、コンタクト構造、モジュール相互接続システムの再設計を始めています。

太陽光産業はなぜ銀消費量を削減する必要があるのか？

何十年もの間、銀は太陽光電極に最適な材料の一つとして広く受け入れられてきました。

優れた電気伝導性、印刷性、化学的安定性を備えています。銀ペーストを中心に構築されたスクリーン印刷、焼成、はんだ付けプロセスも、長年の量産を通じて実証されています。太陽光モジュールは屋外で25〜30年間稼働することが期待されているため、プロセスの成熟度は初期性能と同じくらい重要です。

問題は規模と価格です。

セルあたりの銀消費量を数ミリグラム削減することは、一見取るに足らないように思えるかもしれません。しかし、その量を年間数百ギガワットの生産量に掛け合わせると、財務的な影響は大きくなります。銀は産業用商品であると同時に金融資産でもあります。その価格は、鉱山供給、投資需要、電子機器需要、その他いくつかの要因に影響され、太陽光発電メーカーがほとんど制御できないものです。

銀はまた、主に他の採掘活動の副産物として生産されています。その限られた年間供給量は、銀が貴金属としての地位を維持する理由の一つです。セルあたりの銀消費量が変わらなければ、 太陽光発電の生産量が成長し続けると、最終的には業界が十分な銀を確保できない状況が生じる可能性があります。

TOPConセルは両面にメタライゼーションが必要です。HJTの低温プロセスには特殊なペースト配合が必要です。BCセルはすべての電極を背面に移動させるため、電極パターンがより複雑になります。異なるセルサイズの銀消費量は直接比較できないため、業界の「脱銀」という概念は実際にはいくつかの異なる技術レベルをカバーしています：

• 銀の継続使用： ファインフィンガー、ウルトラファインフィンガー、MBB、SMBB、0BBを使用して銀消費量を削減します。

• 銀被覆銅または銀銅複合ペースト： 銅が導電機能の大部分を担い、外側の銀層が耐酸化性、電気的接触、はんだ付け性を向上させます。

• 銅ペーストまたは銅ベースの合金： 銅が従来の銀ペーストの大部分を置き換えます。

• 銅電解めっき： セル表面に直接銅電極を形成し、従来の銀ペースト印刷を回避します。

• アルミニウムによる銀の置換： 材料コストは低くなりますが、電気伝導性と接触性能の管理がより困難になります。

保守的な調整から抜本的なプロセス変更まで、すべてのルートが同じ質問に答えようとしています： どれだけの銀を節約できるか？どの設備を変更する必要があるか？効率は低下するか？生産歩留まりは安定するか？そして、モジュールは25年後も信頼性を維持できるか？

従来技術は低銀消費量へ向かう

現在、最も広く採用されている解決策は、依然として銀ペーストの量を減らすことであり、完全に排除することではありません。

微細および超微細フィンガーは、直列抵抗を制御しながらグリッド線幅を低減します。MBBおよびSMBBは、バスバーまたは相互接続ワイヤの数を増やし、電流が移動しなければならない横方向の距離を短縮します。0BBは従来のバスバーを排除し、ワイヤまたは複合フィルムがフィンガーから直接電流を収集できるようにします。

これらのオプションは、生産ラインの段階的なアップグレードに適しています。 メーカーは、成熟したスクリーン印刷およびモジュール生産設備を引き続き使用でき、プロセスリスクを比較的管理しやすく保つことができます。晶科能源などのTOPConメーカーは0BBを推進し続けており、HJTメーカーは微細フィンガー、0BB、銀被覆銅ペーストを組み合わせることがよくあります。

銀被覆銅ももう一つの重要なルートです。

銅粉が電流を担い、銀被覆が銅を保護し、はんだ付け性能を向上させます。銅含有量が増えるにつれて、グリッド線あたりの銀消費量は徐々に減少します。華晟は銀被覆銅ペーストをHJT量産に導入し、より高い銅含有量の配合の開発を続けています。東方日升などのHJTメーカーも低銀ペースト技術を推進しています。

このルートの利点は、生産ラインの改造が比較的限定的で済み、材料コスト削減への明確な道筋を提供することです。主な課題には、コーティングの均一性、銅の拡散、ペーストの貯蔵安定性、印刷性、はんだ接合部の信頼性が含まれます。これらの問題は、銀含有量が減少するにつれてより顕著になります。

図1. 銀被覆銅ペースト接点のカラー走査型電子顕微鏡画像

低銀キャンプ内にも意見の相違があります。

4月23日、晶澳科技は「銀含有量を確保し、晶澳科技は信頼できる選択肢を提供し続けます」というタイトルの記事を発表しました。この記事は、モジュールの銀含有量がその基礎品質に影響を与えると主張し、同社が引き続き銀ペーストを使用することを明確に述べました。晶澳科技の中心的な立場は、銀グリッド線はすでに長期的な検証を通過している一方、銅とアルミニウムは酸化、腐食、界面安定性に関する未解決の問題に依然として直面しているというものです。

通威は、銀を長期的なモジュール信頼性を支える「バラスト石」と表現しています。トリナ・ソーラーも、銀の削減は明確なトレンドであるが、その実施には顧客の長期的なリターンを考慮する必要があると述べています。これらの企業が銀メッキ銅や純銅ソリューションも開発していることに注意することが重要です。即時の大量展開に対する彼らの姿勢は慎重かもしれませんが、銀フリー技術の研究を放棄したわけではありません。

銀削減戦略の限界は明らかです。銀の消費量がどれだけ少なくなっても、太陽光発電の製造は貴金属に依存し続け、制御不能な価格変動に直面し続けます。TOPCon自体と同様に、従来の銀削減方法は技術的な上限に近づくにつれて、収穫逓減をもたらす可能性があります。競争の激しい市場では、保守的なルートを選ぶことは、好みというよりも生存の問題である場合があります。

ACM：破壊的技術か、過渡的技術か？

LONGiの発売から1週間後、通威は「銀フリーモジュール：罠か本物か？決める前にこれを読んでください」という記事を発表しました。その冒頭の警告は直接的でした：「銀フリーモジュールを盲目的に設置しないでください。これらの3つの問題を事前に理解していないと、3〜5年後に後悔しても遅すぎるかもしれません。」この声明は、業界の技術陣営間の鋭い違いを浮き彫りにしました。

従来のメーカーが好む段階的な削減戦略とは異なり、BC企業は従来のグリッド材料を積極的に置き換えています。

銀自体は優れた導電性を持っています。しかし、太陽電池のグリッドは純銀ではなく銀ペーストを使用しています。銅は、ガラスやその他の添加剤を含む銀ペーストよりも優れた導電性を提供でき、コストもはるかに低くなります。問題は、銅がシリコンウェーハに入ると深い準位欠陥を引き起こし、少数キャリア寿命を低下させる可能性があることです。長期的なモジュール動作中、銅は酸化、拡散、湿熱、界面老化にも耐える必要があります。これらのリスクに対処するには、バリア層、接触構造、ペースト配合、焼成ウィンドウ、封止システムの協調開発が必要です。

LONGiのACM技術は、ナノ合金システムとマトリックス接触構造を通じてこれらの矛盾を解決しようとしています。

LONGiの公開情報によると、ACMはHPBCおよびHIBCバックコンタクトセル向けに開発された新世代の銅合金メタライゼーションソリューションです。ナノスケールのバリア層、銅合金導電、マトリックスポイントコンタクトの3つの要素を組み合わせています。LONGiは、この構造によりセル効率が向上し、銀の消費量が大幅に削減され、生産歩留まりを低下させることなくモジュールの長期信頼性が強化されると述べています。

図2. LONGiのACMナノ合金マトリックスコンタクト技術の発表イベント

技術的分類の観点から見ると、 ACMは銅ベースのペーストまたは銅合金メタライゼーションファミリーに属します。 印刷プロセスとの強い関連性を維持しているため、既存のセル生産設備との互換性が高くなっています。大量の設置済み生産能力を運用するメーカーにとって、この互換性は実用的な価値があります。新材料は大規模製造に入って初めて意味のあるコストメリットを生み出すことができます。

LONGiの公開コミュニケーションでは、従来の銀ペーストの置き換えと銀消費量の大幅な削減が強調されています。ただし、完全な合金組成や各金属の割合は開示されていません。現在入手可能な業界情報に基づくと、ACMは銅主体の合金システムを使用しているようであり、シード層やコンタクト層に少量の銀が残っている可能性があります。したがって、ACMを深い銀削減技術または従来の銀ペーストを排除するルートとして分類する方が正確かもしれません。「純銅」や「完全に銀フリー」と説明する主張は、より詳細な検討が必要な場合があります。

それでも、太陽光発電製造は最終的にはワットあたりの貴金属使用量、その結果としてのコスト削減、および追加の設備投資に関係しています。銀の消費量が急激に減少すれば、 合金システムに少量の銀が残っていても、ACMは依然として明確な経済的意義を持ちます。 新しく導入された技術として、その実際の量産性能と現場での結果は証明に時間がかかるでしょう。

銅めっき：スポットライトから離れて進展

最近の発表に伴う興奮の後、あまり注目されていない点が1つあります： 銅めっきに基づく完全に銀フリーの製品がすでに市場に出荷されています。

BC技術に取り組むもう1つの企業であるAikoは、 銅めっきを使用してセル電極を形成しています。 このプロセスは一般的に、パターニング、シード層またはバリア層の堆積、銅めっき、および外側保護層の適用を含みます。シード層は電気的接触を確立し、銅がシリコンに拡散するのを防ぎます。銅グリッドは導電性を提供し、外側の金属層は耐酸化性と相互接続をサポートします。

銅電解めっきとACMはどちらも銀ペーストへの依存を減らしますが、その製造経路は大きく異なります。

ACMは銅ベースの合金ペースト、マトリックスコンタクト、および印刷関連プロセスを使用します。Aikoは銀ペースト印刷を回避し、電解めっきによって銅電極を成長させます。電解めっきされたグリッドラインは比較的高いアスペクト比を達成でき、より狭く、より厚くすることができます。これにより、十分な導電断面積を維持しながら遮光を低減します。

ACMや従来の銀ペーストメタライゼーションとは異なり、Aikoの銅電解めっき技術は高温焼成を必要としません。これにより、処理中のシリコンウェーハへの熱損傷が軽減され、太陽電池の効率ポテンシャルを間接的に高めることができます。

プロセス障壁も明確です。銅電解めっきは、パターニング、コーティング、めっき、洗浄、廃水処理を含むより多くの製造ステップを必要とします。設備投資が高く、プロセス管理ポイントが多く、初期立ち上げ段階では生産歩留まりの安定化がより困難になる可能性があります。

図3. 結晶シリコン太陽電池用インラインNi/Cu/Ag電解めっきメタライゼーション装置

公開されたタイムラインによると、Aikoは2021年に無銀メタライゼーションコーティング技術を発表しました。珠海の6.5GW ABCプロジェクトは2022年第4四半期に生産を開始しました。同社は2022年以降、 無銀銅相互接続を使用した累積量産は20GWを超えています。

どうやら、 Aikoは無銀メタライゼーションへの道のりをより早く開始しました。

市場にとって、この先行はAikoのソリューションがすでに設備投資、プロセス調整、プロジェクト検証を経ていることを意味します。最終的に競合技術を上回るかどうかは、ワットあたりのコスト、生産ラインの歩留まり、設備減価償却、および長期的な信頼性に依存します。

銅電解めっきが製造コストを削減し続ける能力は、先駆者であるという称号よりも重要です。 アイコーの産業への貢献は具体的かつ測定可能です。銅電解めっきはギガワット規模の製造と商業納入の段階に入りました。このルートは現在、実際の生産データとさらなる改善のための実用的な基盤を持っています。

アイコーはすべての製造拠点でまったく同じメタライゼーションソリューションを使用しているわけではありません。入手可能な情報によると、 珠海拠点は銀フリーの銅相互接続を使用していますが、義烏拠点は以前は主に低銀ソリューションに依存していました。 同社はまだすべての生産シナリオで完全な銀フリー化を達成していません。例えば、ユーティリティ規模のアプリケーションでは、ABCモジュールはメタライゼーション設計と両面性のバランスを取るために、より細かい銀含有グリッドを使用する場合があります。入手可能なデータによると、義烏拠点で生産された銀削減型ABCモジュールは、従来設計に必要な銀の約70%を使用し、両面性は85%に達することができます。

これは、アイコーの商業的に確立された銅電解めっき技術でさえ、まだ最適化の余地があることを示しています。その残りの可能性は、BC技術のより広範なコスト削減と効率向上の可能性と一致しています。

銀フリーメタライゼーションを巡るプロセス革新

ACMに加えて、LONGiは0BB、シングリング、導電性バックシート、隠しバスバープロセスを導入し、組み合わせたシステムを「技術の森」として提示しました。

個々に見ると、これらのプロセスは初めて登場するものではありません。LONGiのプレゼンテーションの主な強みの一つは、異なるプロセスステップをACMを中心に整理し、完全なシステムとして提示した方法でした。これにより、太陽光発電製造における統合的イノベーションの役割に重点が置かれました。

アイコーは以前、いくつかの類似した革新を技術コンセプトとしてのみ提示するのではなく、商業製品に組み込んでいました。2024年に発売された第3世代ABC「フルスクリーン」モジュールは、すでに精密オーバーラップ相互接続、隠しバスバー、0BB設計を使用していました。SNEC 2026では、同社は第4世代ABC製品であるフルスクリーンウルトラを発表しました。必要な沿面距離を削減することで、設計は非発電面積をさらに20%削減しました。

図4. SNEC 2026で展示されたアイコーG4フルスクリーンウルトラモジュール

異なる技術ルートは、モジュールの有効発電面積を増やすことに関して珍しい一致点に達しています。 次の競争段階は、依然として製造現場で決まります。 テストサンプルの出力定格は、複数の設計改善を組み合わせることで急速に上昇する可能性があります。大規模生産の達成と長期的な市場検証の通過ははるかに困難です。BC製品とTOPCon製品の両方には、まだ長い道のりが残っています。

重要なのはイノベーションの論理である

LONGiの発表の翌日、Aikoの株価はまずストップ高に達し、太陽光発電設備株の幅広い反発を後押ししました。この反応はすぐに業界全体の議論の話題となりました。

短期的な資本はテーマ、期待、評価の柔軟性を取引する傾向があるため、この2つの出来事を直接の因果関係として扱うべきではありません。LONGiの発表は、銅メタライゼーション、BC技術、モジュールプロセス最適化への市場の注目を強化しました。 したがって、関連技術を早期に商業化し、株価感応度が高かったAikoが直接の市場参照点となったのは驚くべきことではありません。

より深い理由は、太陽光発電サイクルに関する市場の期待が変化しているように見えることです。

LONGiの発表の夜、Aikoは2026年上半期の業績予想を発表しました。同社は株主帰属純損失が6億8000万元から7億9000万元になると予想しました。輸出税還付の撤廃、為替変動、減損引当が上半期の業績に重くのしかかりました。よりポジティブなシグナルは四半期ごとの業績から来ていました。第2四半期の損失は第1四半期と比較して縮小し、ABCモジュールの売上高、海外販売シェア、粗利益率はすべて改善しました。

市場の反応は、少なくとも技術リーディング企業にとっては、最も困難な段階が過ぎた可能性があることを示唆しています。Aikoが最初にサイクルから抜け出し、より広範な業界回復をリードできるかどうかは、依然としてABCの出荷量、粗利益率、設備稼働率、営業キャッシュフローに依存します。

同時に、過剰生産能力を排除するための政策圧力が高まっています。6月に発表された「結晶シリコン太陽光発電モジュールおよびインバータのエネルギー効率の最小許容値とエネルギー効率等級」という強制国家規格、および太陽光発電の輸出税還付の撤廃と消費税の徴収を含む政策変更は、破壊的な内部競争に対する業界の取り組みが前進している明確なシグナルです。

外部環境が厳しさを増す中、コスト削減、品質向上、効率化は生存に関わる課題となっています。保守的であれ積極的であれ、どの道も最終的には同じ試練に直面することになります。 生産コスト、製品品質、技術革新において複合的な優位性を確立した企業だけが、太陽光発電産業の次の段階を定義できる立場に立つでしょう。

Ooitechの見解

本当の競争は、単に銀対銅ではありません。重要なのは、メタライゼーションシステムが低材料消費と安定した歩留まり、管理可能な設備償却、信頼性の高いモジュール接続、実証済みの耐湿熱性能を兼ね備えられるかどうかです。銅ペーストは生産ラインとの互換性が容易であり、電解めっきはより微細で高アスペクト比のグリッドを実現できますが、より厳格なプロセスと廃水管理が求められます。勝つのは、発売初日の主張が最も強いものではなく、ギガワット規模で一貫した性能を発揮するルートです。