Le débat sans argent revient : moins d'argent, pâte de cuivre ou placage de cuivre—quelle voie est la plus fiable ?

Le débat sur le sans-argent revient

Le dernier lancement de produit de LONGi a de nouveau attiré l'attention de l'industrie photovoltaïque sur la métallisation des cellules solaires. Par rapport aux autres technologies de sa soi-disant « forêt technologique », l'ACM s'est démarquée comme le centre d'intérêt en raison de son potentiel à réduire la dépendance à l'argent.

Au cours des dernières années, la plupart des discussions de l'industrie ont porté sur le choix entre les technologies TOPCon, HJT et BC. L'efficacité de conversion, la puissance des modules et la bifacialité ont occupé le devant de la scène lors des lancements de produits. La pâte d'argent a toujours été un poste de coût important pour les cellules solaires, mais elle a rarement reçu ce niveau d'attention.

Les fortes fluctuations des prix de l'argent au début de l'année ont changé la donne. Une fois que la pâte d'argent a représenté une part plus élevée des coûts de fabrication photovoltaïque que le polysilicium, la réduction de la consommation d'argent est devenue un problème à long terme que l'industrie ne pouvait plus éviter.

Alors que la capacité des cellules de type N s'étend, le coût de la pâte d'argent devient de plus en plus difficile à ignorer. Les technologies BC et HJT imposent des exigences plus élevées en matière de métallisation, tandis que les méthodes traditionnelles de réduction de l'argent approchent progressivement leurs limites de processus. Les fabricants de cellules ont donc commencé à repenser les matériaux de grille, les structures de contact et les systèmes d'interconnexion des modules.

Pourquoi l'industrie photovoltaïque doit-elle réduire sa consommation d'argent ?

Pendant des décennies, l'argent a été largement accepté comme l'un des meilleurs matériaux pour les électrodes photovoltaïques.

Il offre une excellente conductivité électrique, une imprimabilité et une stabilité chimique. Les processus de sérigraphie, de cuisson et de soudure construits autour de la pâte d'argent ont également été prouvés par des années de production de masse. Étant donné que les modules photovoltaïques sont censés fonctionner à l'extérieur pendant 25 à 30 ans, la maturité du processus compte autant que les performances initiales.

Le problème réside dans l'échelle et le prix.

Réduire la consommation d'argent de quelques milligrammes par cellule peut sembler insignifiant. Multipliez ce montant par plusieurs centaines de gigawatts de production annuelle, cependant, et l'impact financier devient substantiel. L'argent est à la fois une matière première industrielle et un actif financier. Son prix est affecté par l'offre minière, la demande d'investissement, la demande électronique et plusieurs autres facteurs sur lesquels les fabricants photovoltaïques ont peu de contrôle.

L'argent est également principalement produit comme sous-produit d'autres activités minières. Son offre annuelle limitée est l'une des raisons pour lesquelles il conserve son statut de métal précieux. Si la consommation d'argent par cellule reste inchangée, la croissance continue de la production photovoltaïque pourrait éventuellement créer une situation dans laquelle l'industrie ne peut tout simplement pas obtenir suffisamment d'argent.

Les cellules TOPCon nécessitent une métallisation sur les deux faces. Le processus à basse température de HJT nécessite des formulations de pâte spécialisées. Les cellules BC déplacent toutes les électrodes à l'arrière, rendant le motif d'électrodes plus complexe. Les chiffres de consommation d'argent pour différentes tailles de cellules ne peuvent pas être comparés directement, donc le concept de « désargentisation » de l'industrie couvre en réalité plusieurs niveaux techniques distincts :

• Utilisation continue de l'argent : Des doigts fins, des doigts ultra-fins, MBB, SMBB et 0BB sont utilisés pour réduire la consommation d'argent.

• Cuivre plaqué argent ou pâte composite argent-cuivre : Le cuivre remplit la plupart des fonctions conductrices, tandis que la couche externe d'argent améliore la résistance à l'oxydation, le contact électrique et la soudabilité.

• Pâte de cuivre ou alliages à base de cuivre : Le cuivre remplace la plupart de la pâte d'argent conventionnelle.

• Électrodéposition de cuivre : Des électrodes de cuivre sont formées directement sur la surface de la cellule, contournant l'impression conventionnelle de pâte d'argent.

• L'aluminium remplaçant l'argent : Le coût du matériau est plus faible, mais la conductivité électrique et les performances de contact sont plus difficiles à gérer.

Des ajustements conservateurs aux changements de processus radicaux, chaque voie tente de répondre aux mêmes questions : Combien d'argent peut-on économiser ? Combien d'équipements doivent être modifiés ? L'efficacité en souffrira-t-elle ? Le rendement de production peut-il rester stable ? Et le module fonctionnera-t-il toujours de manière fiable après 25 ans ?

Les technologies conventionnelles évoluent vers une consommation d'argent plus faible

Actuellement, la solution la plus largement adoptée consiste encore à réduire la quantité de pâte d'argent plutôt que de l'éliminer complètement.

Les doigts fins et ultra-fins réduisent la largeur des lignes de grille tout en maîtrisant la résistance en série. Le MBB et le SMBB augmentent le nombre de barres omnibus ou de fils d'interconnexion, raccourcissant la distance latérale que le courant doit parcourir. Le 0BB supprime les barres omnibus conventionnelles et permet aux fils ou aux films composites de collecter le courant directement depuis les doigts.

Ces options conviennent aux mises à niveau progressives des lignes de production. Les fabricants peuvent continuer à utiliser des équipements matures de sérigraphie et de production de modules, ce qui maintient le risque de processus relativement gérable. Les producteurs TOPCon tels que JinkoSolar ont continué à faire progresser le 0BB, tandis que les fabricants HJT combinent souvent des doigts fins, le 0BB et la pâte de cuivre argenté.

Le cuivre argenté est une autre voie importante.

La poudre de cuivre transporte le courant, tandis que le revêtement d'argent protège le cuivre et améliore les performances de soudure. À mesure que la teneur en cuivre augmente, la consommation d'argent par ligne de grille diminue progressivement. Huasun a introduit la pâte de cuivre argenté dans la production de masse HJT et continue de développer des formulations à plus forte teneur en cuivre. Les fabricants HJT tels que Risen Energy font également progresser les technologies de pâte à faible teneur en argent.

L'avantage de cette voie est qu'elle nécessite une modification relativement limitée de la ligne de production et offre une trajectoire claire vers des coûts de matériaux plus faibles. Les principaux défis incluent l'uniformité du revêtement, la diffusion du cuivre, la stabilité de stockage de la pâte, l'imprimabilité et la fiabilité des joints de soudure. Ces problèmes deviennent plus prononcés à mesure que la teneur en argent diminue.

Figure 1. Image en microscopie électronique à balayage en couleur d'un contact en pâte de cuivre argenté

Il existe également des désaccords au sein du camp de la faible teneur en argent.

Le 23 avril, JA Solar a publié un article intitulé « Garantir la teneur en argent, JA Solar continue d'offrir un choix fiable ». Il y est soutenu que la teneur en argent d'un module affecte sa qualité sous-jacente et il y est clairement indiqué que l'entreprise continuerait à utiliser de la pâte d'argent. La position centrale de JA Solar est que les lignes de grille en argent ont déjà passé une validation à long terme, tandis que le cuivre et l'aluminium sont encore confrontés à des questions non résolues impliquant l'oxydation, la corrosion et la stabilité des interfaces.

Tongwei a décrit l'argent comme la « pierre de lest » soutenant la fiabilité à long terme des modules. Trina Solar a également déclaré que la réduction de l'argent est une tendance claire, mais sa mise en œuvre doit prendre en compte les rendements à long terme des clients. Il est important de noter que ces entreprises développent également des solutions de cuivre plaqué argent ou de cuivre pur. Leur attitude envers un déploiement massif immédiat peut être prudente, mais elles n'ont pas abandonné la recherche sur les technologies sans argent.

La limitation des stratégies de réduction de l'argent est claire. Quelle que soit la faible consommation d'argent, la fabrication photovoltaïque reste liée à un métal précieux et continue de faire face à des fluctuations de prix indépendantes de sa volonté. Comme TOPCon lui-même, les méthodes conventionnelles de réduction de l'argent peuvent offrir des rendements décroissants à mesure qu'elles se rapprochent de leur plafond technique. Dans un marché intensément concurrentiel, choisir une voie conservatrice peut parfois être moins une question de préférence que de survie.

ACM : une rupture ou une technologie transitoire ?

Une semaine après le lancement de LONGi, Tongwei a publié un article intitulé « Modules sans argent : un piège ou la vraie affaire ? Lisez ceci avant de décider. » Son avertissement d'ouverture était direct : « N'installez pas aveuglément des modules sans argent. Si ces trois problèmes ne sont pas compris à l'avance, il pourrait être trop tard pour le regretter après trois à cinq ans. » Cette déclaration a mis en évidence la différence marquée entre les camps techniques de l'industrie.

Contrairement à la stratégie de réduction progressive privilégiée par les fabricants conventionnels, les entreprises BC remplacent activement les matériaux de grille traditionnels.

L'argent lui-même a une excellente conductivité. Les grilles de cellules solaires, cependant, utilisent de la pâte d'argent plutôt que de l'argent pur. Le cuivre peut offrir une meilleure conductivité que la pâte d'argent contenant du verre et d'autres additifs, tout en coûtant beaucoup moins cher. Le problème est que le cuivre pénétrant dans la plaquette de silicium peut créer des défauts profonds et réduire la durée de vie des porteurs minoritaires. Pendant le fonctionnement à long terme du module, le cuivre doit également résister à l'oxydation, à la diffusion, à la chaleur humide et au vieillissement des interfaces. Pour répondre à ces risques, un développement coordonné des couches barrières, des structures de contact, des formulations de pâte, des fenêtres de cuisson et des systèmes d'encapsulation est nécessaire.

La technologie ACM de LONGi tente de résoudre ces conflits grâce à un système de nano-alliage et une structure de contact matricielle.

Selon les informations publiques de LONGi, l'ACM est une solution de métallisation en alliage de cuivre de nouvelle génération développée pour les cellules à contact arrière HPBC et HIBC. Elle combine trois éléments : une couche barrière à l'échelle nanométrique, une conduction en alliage de cuivre et des contacts ponctuels matriciels. LONGi déclare que cette structure peut améliorer l'efficacité des cellules, réduire considérablement la consommation d'argent et renforcer la fiabilité à long terme des modules sans réduire le rendement de production.

Figure 2. Événement de lancement de la technologie de contact matriciel nano-alliage ACM de LONGi

D'un point de vue de classification technique, l'ACM appartient à la famille des pâtes à base de cuivre ou de la métallisation en alliage de cuivre. Elle conserve un lien étroit avec les procédés d'impression et est donc plus compatible avec les équipements de production de cellules existants. Pour les fabricants disposant d'une grande capacité de production installée, cette compatibilité a une valeur pratique. Un nouveau matériau ne peut créer des avantages de coût significatifs qu'après son entrée dans la fabrication à grande échelle.

La communication publique de LONGi met l'accent sur le remplacement de la pâte d'argent conventionnelle et une réduction substantielle de la consommation d'argent. Elle n'a cependant pas divulgué la composition complète de l'alliage ni la proportion de chaque métal. Sur la base des informations actuellement disponibles dans l'industrie, l'ACM semble utiliser un système d'alliage à dominante de cuivre et pourrait encore contenir une petite quantité d'argent, éventuellement dans une couche de germination ou de contact. Il pourrait donc être plus précis de classer l'ACM comme une technologie de réduction profonde de l'argent ou comme une voie éliminant la pâte d'argent conventionnelle. Les affirmations la décrivant comme « cuivre pur » ou « absolument sans argent » pourraient encore nécessiter un examen plus approfondi.

Même ainsi, la fabrication photovoltaïque s'intéresse en fin de compte à la quantité de métal précieux utilisée par watt, à la réduction de coût qui en résulte et à l'investissement supplémentaire en équipement. Si la consommation d'argent chute fortement, l'ACM conserve une signification économique claire même si une petite quantité d'argent reste dans le système d'alliage. En tant que technologie nouvellement introduite, ses performances réelles en production de masse et ses résultats sur le terrain devront faire leurs preuves avec le temps.

Électrodéposition de cuivre : des progrès réalisés loin des projecteurs

Après l'enthousiasme suscité par les lancements récents, un point a reçu moins d'attention : des produits entièrement sans argent basés sur l'électrodéposition de cuivre ont déjà été livrés sur le marché.

Aiko, une autre entreprise travaillant sur la technologie BC, utilise l'électrodéposition de cuivre pour former les électrodes des cellules. Le processus comprend généralement la structuration, le dépôt d'une couche de germination ou de barrière, le placage de cuivre et l'application d'une couche protectrice externe. La couche de germination établit le contact électrique et empêche le cuivre de diffuser dans le silicium. La grille en cuivre assure la conductivité, tandis que la couche métallique externe offre une résistance à l'oxydation et permet l'interconnexion.

L'électroplacage du cuivre et l'ACM réduisent tous deux la dépendance à la pâte d'argent, mais leurs voies de fabrication sont très différentes.

L'ACM utilise une pâte d'alliage à base de cuivre, des contacts matriciels et des procédés liés à l'impression. Aiko contourne l'impression de pâte d'argent et fait croître des électrodes en cuivre par électroplacage. Les lignes de grille électroplaquées peuvent atteindre un rapport d'aspect relativement élevé, ce qui leur permet d'être plus étroites et plus épaisses. Cela réduit l'ombrage tout en maintenant une section transversale conductrice suffisante.

Contrairement à l'ACM et à la métallisation conventionnelle à la pâte d'argent, la technologie d'électroplacage du cuivre d'Aiko ne nécessite pas de cuisson à haute température. Cela réduit les dommages thermiques subis par la plaquette de silicium pendant le traitement et peut indirectement augmenter le potentiel de rendement de la cellule solaire.

Les barrières de procédé sont également claires. L'électroplacage du cuivre nécessite davantage d'étapes de production, notamment la structuration, le revêtement, le placage, le nettoyage et le traitement des eaux usées. L'investissement en équipement est plus élevé, il y a plus de points de contrôle du procédé et le rendement de production peut être plus difficile à stabiliser pendant la phase initiale de montée en puissance.

Figure 3. Équipement de métallisation par électroplacage en ligne Ni/Cu/Ag pour cellules solaires en silicium cristallin

Selon le calendrier publiquement divulgué, Aiko a annoncé la technologie de revêtement de métallisation sans argent en 2021. Son projet ABC de 6,5 GW à Zhuhai est entré en production au quatrième trimestre de 2022. La société déclare que, depuis 2022, la production de masse cumulée utilisant l'interconnexion en cuivre sans argent a dépassé 20 GW.

Il semble que Aiko ait commencé plus tôt sur la voie de la métallisation sans argent.

Pour le marché, cette avance signifie que la solution d'Aiko a déjà traversé l'investissement en équipement, l'ajustement des procédés et la validation du projet. La question de savoir si elle peut finalement surpasser les technologies concurrentes dépendra du coût par watt, du rendement de la ligne de production, de la dépréciation de l'équipement et de la fiabilité à long terme.

La capacité de l'électroplacage du cuivre à continuer de réduire les coûts de fabrication importe plus que le titre de premier. La contribution d'Aiko à l'industrie est spécifique et mesurable : l'électrolyse du cuivre est entrée dans la fabrication à l'échelle du gigawatt et la livraison commerciale. Cette voie dispose désormais de données de production réelles et d'une base pratique pour de nouvelles améliorations.

Aiko n'utilise pas exactement la même solution de métallisation sur chaque site de fabrication. Les informations disponibles indiquent que le site de Zhuhai utilise une interconnexion en cuivre sans argent, tandis que le site de Yiwu s'appuyait principalement sur une solution à faible teneur en argent. L'entreprise n'a pas encore atteint une couverture complète sans argent dans tous les scénarios de production. Pour les applications à l'échelle des services publics, par exemple, les modules ABC peuvent utiliser des grilles plus fines contenant de l'argent pour équilibrer la conception de la métallisation avec la bifacialité. Les données disponibles indiquent que les modules ABC à teneur réduite en argent produits sur le site de Yiwu utilisent environ 70 % de l'argent requis par les conceptions conventionnelles et peuvent atteindre une bifacialité de 85 %.

Cela montre également que même la technologie d'électrolyse du cuivre commercialement établie d'Aiko a encore une marge d'optimisation. Ce potentiel restant est cohérent avec les possibilités plus larges de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité de la technologie BC.

Innovation de procédé autour de la métallisation sans argent

Parallèlement à l'ACM, LONGi a introduit les procédés 0BB, de tuilage, de feuille arrière conductrice et de barre omnibus cachée, présentant le système combiné comme une « forêt technologique ».

Pris individuellement, ces procédés n'apparaissent pas pour la première fois. L'une des principales forces de la présentation de LONGi était la manière dont elle organisait les différentes étapes du procédé autour de l'ACM et les présentait comme un système complet. Cela a permis de mettre davantage l'accent sur le rôle de l'innovation intégrée dans la fabrication photovoltaïque.

Aiko avait auparavant intégré plusieurs innovations similaires dans des produits commerciaux plutôt que de les présenter uniquement comme des concepts techniques. Son module ABC de troisième génération « Full-Screen », sorti en 2024, utilisait déjà l'interconnexion par chevauchement de précision, des barres omnibus cachées et une conception 0BB. Au SNEC 2026, l'entreprise a présenté son produit ABC de quatrième génération, Full-Screen Ultra. En réduisant la distance de fuite requise, la conception a encore réduit la zone non génératrice d'énergie de 20 %.

Figure 4. Module Aiko G4 Full-Screen Ultra présenté au SNEC 2026

Différentes voies techniques ont atteint un rare point d'accord sur l'augmentation de la zone active de génération d'énergie du module. La prochaine étape de la concurrence se jouera toujours sur le terrain de la fabrication. La puissance nominale d'un échantillon d'essai peut augmenter rapidement lorsque plusieurs améliorations de conception sont combinées. Atteindre une production à grande échelle et réussir la validation à long terme sur le marché est beaucoup plus difficile. Les produits BC et TOPCon ont encore un long chemin à parcourir.

La logique de l'innovation est ce qui compte

Le lendemain du lancement de LONGi, le cours de l'action d'Aiko a d'abord atteint sa limite de variation quotidienne et a contribué à stimuler un rebond plus large des valeurs de l'équipement photovoltaïque. La réaction est rapidement devenue un sujet de discussion dans toute l'industrie.

Les capitaux à court terme ont tendance à négocier des thèmes, des attentes et la flexibilité de valorisation, ces deux événements ne doivent donc pas être traités comme une relation de cause à effet directe. Le lancement de LONGi a renforcé l'attention du marché sur la métallisation au cuivre, la technologie BC et l'optimisation des processus de modules. Il n'était donc pas surprenant qu'Aiko, qui avait commercialisé plus tôt des technologies connexes et montré une plus grande sensibilité du cours de l'action, soit devenue une référence directe sur le marché.

La raison plus profonde est que les attentes du marché concernant le cycle photovoltaïque semblent changer.

Le soir du lancement de LONGi, Aiko a publié ses prévisions de résultats pour le premier semestre 2026. La société s'attendait à une perte nette attribuable aux actionnaires de 680 millions à 790 millions de RMB. La suppression des remboursements de taxes à l'exportation, les fluctuations des taux de change et les provisions pour dépréciation ont pesé sur les résultats semestriels. Les signaux plus positifs provenaient des performances trimestrielles : les pertes du deuxième trimestre se sont réduites par rapport au premier trimestre, tandis que les revenus des modules ABC, la part des ventes à l'étranger et la marge brute se sont tous améliorés.

La réponse du marché suggère qu'au moins pour les entreprises leaders en technologie, l'étape la plus difficile est peut-être passée. La capacité d'Aiko à sortir du cycle en premier et à contribuer à mener une reprise plus large de l'industrie dépendra toujours du volume d'expéditions ABC, de la marge brute, de l'utilisation des capacités et du flux de trésorerie d'exploitation.

Parallèlement, la pression politique pour éliminer la surcapacité augmente. La norme nationale obligatoire intitulée « Valeurs minimales admissibles d'efficacité énergétique et classes d'efficacité énergétique pour les modules photovoltaïques en silicium cristallin et les onduleurs », publiée en juin, et les changements politiques impliquant la suppression des remboursements de taxes à l'exportation photovoltaïque et la perception de la taxe à la consommation sont des signaux clairs que la campagne de l'industrie contre la concurrence interne destructrice progresse.

Alors que l'environnement externe se resserre, la réduction des coûts, l'amélioration de la qualité et les gains d'efficacité deviennent des questions de survie. Qu'elle soit conservatrice ou agressive, chaque voie finira par faire face à la même épreuve. Seules les entreprises qui établissent un avantage combiné en matière de coûts de production, de qualité des produits et d'innovation technique seront en mesure de définir la prochaine étape de l'industrie photovoltaïque.

Point de vue d'Ooitech

La véritable compétition ne se résume pas simplement à l'argent contre le cuivre. Il s'agit de savoir si un système de métallisation peut combiner une faible consommation de matériaux avec un rendement stable, une dépréciation d'équipement gérable, une interconnexion de modules fiable et une performance éprouvée en conditions de chaleur humide. La pâte de cuivre offre une compatibilité plus facile avec les lignes de production, tandis que l'électrodéposition peut produire des grilles plus fines et à rapport d'aspect plus élevé, mais exige un contrôle plus strict du processus et des eaux usées. La voie gagnante sera celle qui performe de manière constante à l'échelle du gigawatt, et non celle qui présente la meilleure promesse le jour du lancement.