Penyaduran Tembaga TOPCon Melangkah Ke Hadapan: LIF Menggantikan Pensinteran, Kecekapan +0.45% abs., Kerosakan Voc Diperbaiki
Jadual Kandungan
Pengenalan
Dari kajian sebelumnya ke satu kejayaan baru
Semalam kita membincangkan kertas kerja dari Universiti Jiangnan mengenai penyaduran tembaga TOPCon: pengaluran laser merosakkan silikon, kehabluran menurun sebanyak 30 mata peratusan, dan penyepuhlindapan diperlukan untuk membaikinya. Kertas kerja itu menyimpulkan bahawa Penyepuhlindapan 750°C + pembersihan HF boleh memulihkan kecekapan dari 23.41% kembali ke 24.85%.
Tetapi sesiapa yang berada di barisan pengeluaran tahu bahawa penyepuhlindapan 750°C itu sendiri membawa risiko gelembung akibat hidrogen — julat suhu sangat sempit. Di atas 775°C lapisan pasif belakang menggelembung, dan pada 800°C hasilnya lebih buruk daripada tanpa penyepuhlindapan langsung.
Adakah cara yang lebih baik?
Kertas kerja kedua yang baru diterbitkan pada 2026 oleh Universiti Jiangnan + Jiangsu Xianghuan + DR Laser menawarkan jawapan baru: gunakan LIF (Laser-Induced Firing) untuk menggantikan pensinteran suhu rendah tradisional, sambil membaiki kerosakan laser secara serentak.
Hasilnya: peningkatan kecekapan sebanyak +0.45% mutlak, peningkatan Voc sebanyak 0.86mV, dan — peningkatan besar dalam keseragaman rintangan sentuhan.
1. Ringkasan pantas: aliran penyaduran tembaga TOPCon dan titik kesakitannya
Proses standard dan di mana ia menyakitkan
Aliran piawai TOPCon Ni/Cu plating:
Pembentukan alur laser → Penyepuhlindapan suhu tinggi untuk pembaikan kerosakan → Pembersihan HF → Plating Ni → Pensinteran suhu rendah → Plating Cu
Dua titik kesakitan:
Pembentukan alur laser merosakkan silikon: seperti yang dibincangkan dalam artikel sebelum ini, kehabluran menurun dari 99.3% kepada 69.8%, memerlukan penyepuhlindapan suhu tinggi untuk pembaikan.
Pensinteran suhu rendah tradisional tidak seragam: relau memanaskan keseluruhan sel, tepi hilang haba lebih cepat manakala pusat kekal lebih panas, menyebabkan rintangan sentuhan tinggi di tepi dan rendah di pusat — pengumpulan arus tidak seragam menjejaskan FF.
Terobosan utama kertas baru ini: memasukkan LIF ke dalam aliran plating membunuh dua ekor burung dengan satu batu — ia menggantikan pensinteran suhu rendah yang tidak seragam dan membantu membaiki kerosakan laser.
2. Apakah LIF, dan bagaimana ia berbeza daripada pensinteran tradisional?
Pemanasan relau vs. kimpalan titik-ke-titik
Pensinteran suhu rendah tradisional: letakkan keseluruhan sel dalam relau dan bakar pada 200–400°C. Masalahnya ialah pemanasan tidak sekata — tepi sejuk lebih cepat, pusat lebih panas, dan rintangan sentuhan berbeza dengan ketara di seluruh sel.
LIF (Laser-Induced Firing): laser inframerah 1064nm mengimbas bahagian depan sel dengan pantas manakala bias songsang (2–18V) dikenakan. Laser merangsang pembawa fotogenerasi, bias songsang memacunya secara berarah, menghasilkan pemanasan Joule setempat yang tepat pada antara muka logam–silikon.
Perbezaan satu ayat: pensinteran tradisional adalah "membakar seluruh sel", LIF adalah "kimpalan titik-ke-titik". LIF hanya memanaskan kawasan sentuhan di bawah garisan grid, meninggalkan segala-galanya tidak terjejas secara terma.
3. Sejauh manakah LIF berfungsi pada sel bersalut tembaga?
Mencari titik manis pada 14V
Kertas kerja ini mula-mula menjalankan eksperimen asas: gunakan LIF pada voltan bias songsang yang berbeza pada sel yang telah selesai plating Ni/Cu.
| Voltan Songsang LIF | Kecekapan | Voc | FF | Rs |
|---|---|---|---|---|
| Tiada LIF (garis dasar) | 24.29% | 696.27mV | 81.74% | 1.51mΩ |
| 8V | meningkat | — | — | — |
| 14V | 24.69% | +0.32mV | +1.22% | 1.16mΩ |
| 16–18V | menurun | menurun | menurun dengan mendadak | pada dasarnya tidak berubah |
Parameter optimum: 14V pincang songsang, keuntungan kecekapan +0.401% mutlak, keuntungan FF 1.22%, pengurangan Rs 23%.
Mengapa voltan yang lebih tinggi menjadikan keadaan lebih buruk?
Kertas kerja menggunakan Suns-Voc untuk mengukur ketumpatan arus tepu gelap J01 dan J02:
J01 (mewakili penggabungan semula simpang pn): sedikit perubahan dengan voltan
J02 (mewakili penggabungan semula antara muka logam-silikon): paling rendah pada 14V, melonjak pada 16–18V
Terjemahan: terlalu banyak voltan bermaksud pemanasan Joule yang berlebihan, dan antara muka menjadi "terkimpal hingga mati". Tetingkap berada tepat sekitar 14V.
4. Mengapa LIF boleh membaiki kerosakan laser?
Spektroskopi Raman mendedahkan rahsia
Kertas kerja menjalankan eksperimen utama: tanggalkan logam yang disadur dan gunakan spektroskopi Raman untuk mengukur kehabluran silikon di bawah garisan grid.
| Keadaan | Kehabluran |
|---|---|
| Tiada LIF (hanya pembaikan penyepuhlindapan suhu tinggi) | ~95% |
| LIF 8–14V | +0.76% ~ 1.84% |
| LIF 16–18V | menurun |
Di atas penyepuhlindapan suhu tinggi, LIF seterusnya meningkatkan kehabluran.
Mekanismenya: LIF menjana suhu tinggi setempat yang seketika (jauh melebihi suhu penyepuhlindapan tradisional) yang membolehkan silikon amorf menghablur semula dengan lebih lengkap, dan ia hanya memanaskan kawasan di bawah garisan grid, meninggalkan lapisan pasif belakang tidak terusik.
Ini menyelesaikan kebimbangan yang berlarutan dari artikel sebelumnya — julat suhu untuk penyepuhlindapan suhu tinggi adalah sempit, dan di atas 775°C pasif belakang melepuh. LIF adalah pemanasan setempat; bahagian belakang tidak terjejas, jadi suhu boleh lebih tinggi dan kesan pembaikan lebih baik.
5. Bilakah LIF perlu digunakan? Masa adalah penting
Tiga calon dan satu pemenang yang jelas
Proses penyaduran mempunyai tiga langkah: penyaduran Ni → pensinteran suhu rendah → penyaduran Cu. Di manakah LIF harus disisipkan?
Kertas kerja membandingkan tiga masa:
| Kumpulan | Masa LIF | Voltan Optimum | Kecekapan Terbaik | Kehabluran |
|---|---|---|---|---|
| A | Selepas Ni, sebelum pensinteran | 8V | 24.689% | ~95.6% |
| B | Selepas pensinteran, sebelum Cu | 8V | 24.663% | ~96.45% |
| C | Selepas Cu | 14V | 24.69% | Tertinggi |
Kesimpulan: LIF berfungsi paling baik apabila diletakkan di hujung sekali — selepas penyaduran Cu selesai.
Mengapa?
Selepas penyaduran Cu, rintangan elektrod menurun secara drastik. Apabila LIF menggunakan voltan, taburan arus lebih seragam, pemanasan Joule lebih seragam, dan sentuhan antara muka dioptimumkan dengan lebih teliti.
Jika LIF digunakan hanya pada lapisan Ni (sebelum penyaduran Cu), rintangannya tinggi; voltan yang sama menghasilkan pemanasan Joule yang berlebihan, yang boleh dengan mudah "mematikan antara muka".
6. Penemuan yang lebih besar: LIF boleh menggantikan sepenuhnya pensinteran suhu rendah
Melangkau relau sama sekali
Jika LIF boleh mengoptimumkan sentuhan Ni–Si, maka bolehkah kita melangkau langkah pensinteran suhu rendah tradisional sepenuhnya?
Kertas kerja merancang eksperimen (Kumpulan D): Penyaduran Ni → LIF (8V) → penyaduran Cu terus, melangkau langkah pensinteran suhu rendah.
Keputusan:
| Kumpulan | Proses | Kecekapan | Keseragaman Rintangan Sentuhan (perbezaan tepi–pusat) |
|---|---|---|---|
| O | Pensinteran tradisional, tanpa LIF | garis dasar | 3.53Ω |
| A | Ni+LIF+Pensinteran+Cu | 24.689% | 2.05Ω |
| B | Ni+Pensinteran+LIF+Cu | 24.663% | 1.46Ω |
| C | Ni+Pensinteran+Cu+LIF | 24.69% | 1.54Ω |
| D | Ni+LIF+Cu (tanpa pensinteran) | 24.74% | 0.45Ω |
Keseragaman rintangan sentuhan Kumpulan D mengatasi setiap kumpulan yang merangkumi pensinteran tradisional.
Mengapa?
Relau pensinteran tradisional memanaskan secara tidak sekata — tepi hilang haba dengan cepat, pusat lebih panas — menyebabkan rintangan sentuhan lebih tinggi di tepi dan lebih rendah di pusat. LIF adalah imbasan titik; setiap titik menerima tenaga yang sama, seragam secara semula jadi.
Mengoptimumkan lagi voltan LIF kepada 6V, Kumpulan D mencapai kecekapan 24.74%, dengan Voc mencapai 696.72mV — +0.45% mutlak lebih tinggi dalam kecekapan dan +0.86mV lebih tinggi dalam Voc berbanding garis dasar pensinteran tradisional + tanpa LIF.
7. Implikasi barisan pengeluaran: adakah ambang pengeluaran besar-besaran untuk penyaduran kuprum diturunkan?
Tiga kemajuan konkrit
Kertas kerja ini menyampaikan beberapa kemajuan nyata:
1. Kerosakan Voc boleh dibaiki, dan dibaiki dengan lebih baik. Penyepuhlindapan 750°C dari artikel sebelumnya mempunyai julat suhu yang sempit dan risiko gelembung di bahagian belakang. LIF memanaskan secara setempat, bahagian belakang kekal selamat, dan pembaikan lebih berkesan.
2. Satu langkah proses dijimatkan, tetapi pelaburan peralatan perlu ditimbang. Aliran tradisional: Penyaduran Ni → pensinteran suhu rendah → penyaduran Cu. Pendekatan LIF: Penyaduran Ni → LIF → penyaduran Cu. Menjimatkan relau pensinteran dan masa proses, tetapi peralatan LIF sendiri lebih mahal, dan integrasi dengan barisan penyaduran lebih kompleks. ROI sebenar bergantung pada sebut harga peralatan.
3. Keseragaman rintangan sentuhan adalah bonus tersembunyi. Pensinteran tradisional menunjukkan jurang rintangan sentuhan tepi-ke-pusat sebanyak 3.53Ω; pendekatan LIF mengurangkannya kepada 0.45Ω. Keseragaman yang lebih baik bermakna pengumpulan arus yang lebih seragam, FF yang lebih tinggi, dan risiko titik panas yang lebih rendah pada tahap modul.
Tetapi halangan pengeluaran besar-besaran masih wujud:
Pelaburan peralatan LIF: semasa menggantikan relau pensinteran, anda menambah laser + bekalan kuasa + sistem kawalan. Harga vendor peralatan menentukan ekonomi.
Kerumitan integrasi talian: LIF mesti bersambung dengan lancar dengan talian penyaduran, dan pemadanan kitaran masa (kertas menggunakan kelajuan imbasan 20 m/s) memerlukan pengesahan.
Konsistensi skala GW: kertas ini berada di peringkat makmal/pilot; kestabilan hasil pada pengeluaran besar-besaran masih memerlukan data sokongan.
8. Perbandingan dengan Aiko ABC
Dua laluan, dua cerita
| Item | Aiko ABC | TOPCon + LIF Penyaduran Tembaga |
|---|---|---|
| Struktur sel | Sentuhan belakang penuh | Hadapan + belakang |
| Pemotongan laser diperlukan | Tidak | Ya |
| Isu kerosakan laser | Tiada | Ya, tetapi LIF boleh membaiki kerosakan dan mengoptimumkan sentuhan secara serentak |
| Proses metalisasi | Penyaduran Cu/Ni/Sn | Penyaduran Ni/Cu + LIF |
| Status pengeluaran besar-besaran | Sudah dalam pengeluaran besar-besaran | Makmal / pilot |
Seni bina BC Aiko secara semula jadi mengelakkan perangkap pemotongan laser. TOPCon tidak boleh mengelakkannya, tetapi LIF menawarkan penyelesaian gabungan "isi lubang + optimumkan" — bukan sahaja membaiki kerosakan, tetapi juga menjimatkan satu langkah proses dan meningkatkan keseragaman.
9. Ringkasan
Keadaan semasa
Kertas baru dari Universiti Jiangnan ini membuktikan satu perkara: kerosakan laser dalam penyaduran tembaga TOPCon bukan sahaja boleh dibaiki, tetapi LIF membaikinya lebih baik daripada penyepuhlindapan tradisional — dan sepanjang jalan ia juga menyelesaikan masalah keseragaman pensinteran suhu rendah.
Peningkatan kecekapan +0.45% mutlak, peningkatan Voc 0.86mV, dan peningkatan besar dalam keseragaman rintangan sentuhan — tiga nombor ini bernilai penilaian serius di mana-mana barisan pengeluaran.
Ambang pengeluaran besar-besaran masih wujud, tetapi peta jalan teknikal semakin jelas.
Topik perbincangan: Adakah LIF menggantikan pensinteran suhu rendah sebagai "tendangan akhir" untuk pengeluaran besar-besaran penyaduran tembaga TOPCon, atau sekadar "hiasan di sisi makmal"?
Maklumat rujukan:
Tajuk: Integrasi penembakan aruhan laser dengan penyaduran Ni/Cu untuk metalisasi sel solar TOPCon
Pengarang: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao et al. (Universiti Jiangnan + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)
Jurnal: Solar Energy Materials and Solar Cells
Tahun: 2026
DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198
