Le photovoltaïque (PV) au silicium est l'un des marchés les plus importants au monde pour l'électronique imprimée. En effet, chaque tranche de silicium porte une petite quantité de pâte d'argent sérigraphiée par cuisson. En effet, il pourrait s'agir du plus grand marché mondial.
Le graphique ci-dessous - tiré de la feuille de route de l'industrie ITRPV 2022 - montre la quantité de métallisation d'argent utilisée par tranche (métallisation avant et arrière) par watt en fonction du type de silicium photovoltaïque (type p monofacial, type n TOPCon, type n HJT, etc.). Elle montre qu'aujourd'hui, environ 25 à 30 tonnes sont utilisées par GW d'énergie solaire pour le PV de type n HJT et environ 12 à 14 tonnes pour les types monofaciaux et bifaciaux. Compte tenu de la taille du marché du PV, cela représente un marché de plus de 100 tonnes par an !
Comme le montrent les graphiques ci-dessous, la sérigraphie reste la technologie la plus répandue pour la métallisation, malgré les tentatives à long terme d'autres technologies de faire ne serait-ce qu'un petit pas dans ce domaine. À long terme, d'autres technologies telles que le placage sur couche d'ensemencement ou l'impression au pochoir devraient prendre pied, mais nous avons déjà entendu cette histoire trop souvent.
Il existe différentes techniques de sérigraphie. L'impression simple et l'impression double (le doigt et la barre de bus sont imprimés séparément en deux étapes distinctes) sont les techniques les plus courantes. La double impression (impression d'une deuxième couche sur une sérigraphie déjà réalisée pour un meilleur rapport d'aspect) est également populaire. L'avantage de la double impression est que l'on peut utiliser différents types de pâte pour les doigts et les barres omnibus, ce qui donne des résultats optimaux.
Il y a bien sûr toujours une tendance à réduire la largeur des lignes sérigraphiées, tout en conservant un rapport d'aspect élevé, un excellent contact ohmique et une haute conductivité. C'est la direction du développement depuis des années. Aujourd'hui, l'état de la pratique en production est une largeur de ligne sérigraphiée d'environ 34-35 um. L'industrie s'attend à ce que cette largeur de ligne évolue vers 20 um, ce qui est très étroit pour la sérigraphie et représenterait un réel progrès de l'art.
Dans la diapositive ci-dessous, vous pouvez voir un exemple de Fraunhofer ISE (2019) montrant un doigt sérigraphié avec une largeur de trait et une hauteur de 19um et 18um, respectivement. Il s'agit, à mon avis, de l'état de l'art, et cela nécessite une collaboration étroite de tous les acteurs concernés, des fabricants de mailles inoxydables aux fabricants de pâte et de particules, en passant par les fabricants d'émulsions, etc.
Il s'agit d'un marché incroyablement important pour l'industrie de l'électronique imprimée. En dehors de la Chine, les principaux fabricants de particules restent Dowa, Ames Goldsmith, Metalor et Technic. Il existe de nombreux fabricants de pâte, dont Heraeus, DuPont, etc. Bien sûr, étant donné que le marché est en Chine, la chaîne d'approvisionnement s'y est également déplacée, les fournisseurs chinois augmentant leur part de marché ainsi que leurs capacités technologiques. En effet, leurs poudres et pâtes ne sont plus significativement inférieures à l'état de l'art.
Pour protéger leur part de marché, les autres doivent faire évoluer leur technologie des particules/poudres et des pâtes de manière à pouvoir soutenir la feuille de route vers des largeurs de ligne imprimée toujours plus étroites sans perte d'efficacité. C'est l'un des principes directeurs qui orientent le développement technologique.
Enfin, le Fraunhofer ISE publie un excellent rapport annuel très détaillé sur l'état de l'industrie photovoltaïque mondiale. Comme on peut le voir ci-dessous, la production mondiale atteint déjà le chiffre stupéfiant de 140+ GW/an, dont 82% sont produits en Asie.
Pour soutenir l'échelle de cette industrie, toute technologie de métallisation doit avoir un excellent débit. La feuille de route de l'ITRPV 2022 décrit également le débit des étapes secondaires. Elle montre que les machines de sérigraphie traitent aujourd'hui environ 7 000 plaquettes par heure (180 x 182 mm2). Ce chiffre devrait passer à plus de 9 000 plaquettes par heure dans une décennie. Ce chiffre est inclus ici pour montrer l'ampleur du défi auquel sont confrontés les procédés alternatifs, y compris les technologies sans contact telles que le jet d'encre. [This is automatically translated from English]
