Xfilm埃利測(cè)量通過(guò)高精度電阻檢測(cè)技術(shù)助力TOPCon電池工藝革新。針對(duì)傳統(tǒng)Ag/Al漿料在DH85濕熱環(huán)境下鋁腐蝕引發(fā)的接觸電阻暴增（ΔRs=13,000%）與PCE衰減92%問(wèn)題，借助Xfilm的高靈敏度電阻檢測(cè)系統(tǒng)賦能激光輔助燒結(jié)技術(shù)（JSIM）采用無(wú)鋁漿料體系，結(jié)合低溫?zé)Y(jié)工藝使DH85測(cè)試中PCE衰減率降至3.6%，F(xiàn)F損失減少86%。SEM-EDS界面分析證實(shí)JSIM技術(shù)有效消除鋁腐蝕，接觸電阻波動(dòng)率<±5%，為T(mén)OPCon量產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的接觸界面解決方案。

圖1 (a)TOPCon太陽(yáng)能電池示意圖 (b)TOPCon模組 (c)實(shí)驗(yàn)流程

所有實(shí)驗(yàn)樣品均基于G10 n型Cz硅片(182mm×182mm)制備。如圖1(a)所示，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均采用Jolywood開(kāi)發(fā)的POPAID技術(shù)制備TOPCon前驅(qū)體，差異主要體現(xiàn)在正面金屬化工藝:JSIM組采用定制化銀漿結(jié)合激光輔助燒結(jié)(1030nm/1000Hz)形成低阻接觸,而對(duì)照組使用傳統(tǒng)Ag/Al漿料。兩組樣本保持相同絲網(wǎng)印刷設(shè)計(jì)，并封裝成含144半片電池的G-B組件(圖1(b))，封裝材料采用POE/EPE復(fù)合結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)流程如圖1(c)所示:電池經(jīng)去離子水清洗、氮?dú)飧稍锖螅ㄟ^(guò)0.3g 0.9wt% NaCl溶液噴灑模擬污染環(huán)境，垂直放置于PTFE盒中避免交叉污染。DH85測(cè)試在恒溫恒濕箱中進(jìn)行，每10小時(shí)進(jìn)行室溫循環(huán)。電性能測(cè)試分別采用Halm在線系統(tǒng)(產(chǎn)線端)和LOANA系統(tǒng)(加速測(cè)試端)，組件輸出通過(guò)GIV-200DS2616閃測(cè)儀評(píng)估。結(jié)合PL/RS成像、TLM接觸電阻測(cè)試及冷凍FIB-SEM截面分析(圖7)系統(tǒng)研究性能退化機(jī)制，EDS分析揭示鋁腐蝕動(dòng)力學(xué)。

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實(shí)測(cè)對(duì)比：JSIMvs傳統(tǒng)工藝

/Xfilm

• 電池性能

圖2 JSIM和基線電池生產(chǎn)線中I-V相關(guān)參數(shù)的箱線圖

表1JSIM和基準(zhǔn)TOPCon太陽(yáng)能電池的批次平均I-V結(jié)果

圖2和表1展示了JSIM和基準(zhǔn)TOPCon太陽(yáng)能電池的I-V測(cè)試結(jié)果。JSIM電池平均PCE為25.1%，略高于基線組的25.0%。兩者JSC（41.0mA/cm2）和VOC（723.3mV）接近，但JSIM填充因子（FF=83.2%）優(yōu)于基線（FF=82.9%），表明激光輔助燒結(jié)工藝提升了金屬-半導(dǎo)體接觸質(zhì)量。

加速DH85測(cè)試

圖3 測(cè)試中PCE、Jsc、Voc、FF和Rs的相對(duì)變化情況

經(jīng)40小時(shí)DH85測(cè)試后，JSIM組性能穩(wěn)定，而基線TOPCon樣品PCE下降92.0%，其N(xiāo)aCl電池Rs激增1.3×104%，高阻損耗致Jsc降低。JSIM樣本表現(xiàn)優(yōu)異，PCE僅衰減3.6%，Rs增幅（+240%）顯著低于TOPCon電池。數(shù)據(jù)表明JSIM結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)濕熱穩(wěn)定性（圖3）。

圖4 TOPCon太陽(yáng)能電池在40小時(shí)DH85測(cè)試前后的PL圖像

圖

5 TOPCon太陽(yáng)能電池在40小時(shí)DH85測(cè)試前后Rs圖像

PL與Rs圖像分析表明，JSIM與基線電池在DH85測(cè)試后呈現(xiàn)顯著差異。PL圖像顯示基線電池母線附近出現(xiàn)暗區(qū)，表明硅-金屬界面局部復(fù)合增加，而JSIM樣本未現(xiàn)整體復(fù)合變化。基線NaCl組經(jīng)40h DH85后Rs全域激增（與圖3 I-V特性惡化關(guān)聯(lián)），金屬接觸面受NaCl嚴(yán)重侵蝕。相比之下，JSIM-NaCl樣本僅局部Rs微增（+240%），接觸面維持低阻態(tài)，證實(shí)其結(jié)構(gòu)可有效阻隔NaCl腐蝕，使TOPCon電池在濕熱環(huán)境中保持穩(wěn)定電接觸性能。

• 接觸電阻演化

圖6 接觸電阻（ρc）在DH85測(cè)試20h前后的對(duì)比

20小時(shí)DH85測(cè)試后，JSIM組接觸電阻（ρc）從2.9mΩ·cm2微增至3.1mΩ·cm2，而基線組ρc從1.3mΩ·cm2劇增至200.6mΩ·cm2（圖6）。數(shù)據(jù)表明JSIM技術(shù)通過(guò)無(wú)鋁漿料體系與激光工藝協(xié)同作用，使抗腐蝕能力提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

失效機(jī)制分析

圖740h DH85處理后TOPCon正面樣品截面SEM及元素分布

FIB-SEM截面顯示（圖7）：

◇ 基線電池Al顆粒分散化，EDS檢測(cè)到Al-O-Cl腐蝕產(chǎn)物
◇ JSIM電池保持完整Ag接觸界面，無(wú)Al殘留
◇ 激光處理形成均勻Ag-Si歐姆接觸，消除電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

模塊級(jí)驗(yàn)證

圖8 DH85測(cè)試后電池制造的玻璃背板組件的參數(shù)相對(duì)變化

經(jīng)1000小時(shí)DH85測(cè)試后（圖8）：

◇ JSIM模塊Pmax衰減2.1%，F(xiàn)F損失0.6%

◇ 基線模塊Pmax衰減7.3%，F(xiàn)F損失4.9%

電致發(fā)光成像（圖9）顯示基線模塊沿焊帶出現(xiàn)失效條紋，JSIM模塊保持均勻發(fā)光。

圖9 JSIM和基準(zhǔn)模塊在1000小時(shí)DH85測(cè)試前后的電致發(fā)光圖像

該研究證實(shí)JSIM技術(shù)通過(guò)工藝創(chuàng)新（無(wú)Al漿料兼容性、接觸穩(wěn)定性提升）解決了TOPCon電池濕熱失效難題，為低成本高效光伏應(yīng)用提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

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產(chǎn)業(yè)變革：光伏技術(shù)“可靠+高效”

/Xfilm

JSIM 技術(shù)通過(guò)優(yōu)化金屬化工藝，使得接觸界面的電阻更低、穩(wěn)定性更高，從而有效減少了能量損耗，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。TOPCon憑借效率與成本的平衡，正加速替代PERC，并成為HJT的有力競(jìng)爭(zhēng)者。隨著工藝成熟和規(guī)模效應(yīng)釋放，其在光伏市場(chǎng)的地位將日益鞏固，為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟新的篇章。

原文出處：《Enhancing the reliability of TOPCon technology by laser-enhancedcontact firing 》