《INT J PR ENG MAN-GT》：光子烧结硅太阳能电池上的丝网印刷银包铜电极，实现高通量、经济高效的低温金属化（IF=4.265）

背景：

将银包铜浆料通过连续强脉冲光印刷并烧结在硅(Si)异质结太阳能电池上作为电极。在IPL烧结过程中，通过热电偶和红外(IR)摄像机监测电极的温度。为了掌握更准确的温度分布，还采用有限差分法进行了传热模拟。根据光能评估了银涂覆铜电极的线电阻率和接触电阻率，并选择最佳IPL工艺参数为光能6J/cm²和传送带速度5cm/s。测量了硅太阳能电池的I-V曲线，与传统的Ag热固化电极相比，效率仅降低了0.2%。由于短路电流(Jsc)的降低，效率略有下降。值得注意的是，采用IPL烧结Ag涂覆Cu浆料的Si太阳能电池的开路电压(Voc)增加了2mV，因为通过光照改善了表面钝化。此外，通过测量6个月的伪fll因子(pFF)确认不存在Cu扩散问题，从而确保了太阳能电池的可靠性。

文献介绍：

全基于印刷工艺的高温热工艺（超过700℃）长期以来一直被用作传统晶体硅(c-Si)太阳能电池的电极形成方法，因为它在生产率和工艺简化方面具有许多优势。最近，已经进行了几项研究来提高c-Si太阳能电池的效率并最大限度地减少金属化过程中发生的钝化损坏。在这些研究中，研究人员试图减少电极接触面积以减少钝化损坏。此外，还开展了几项基于薄隧道氧化物的钝化接触研究，例如隧道氧化物钝化接触(TOPCon)结构和基于非晶硅(a-Si)的异质结太阳能电池。在此结构中，当采用高温热工艺进行金属化时，经常会发生钝化损坏，因此不可避免地需要低温金属化。因此，已使用基于热固化型树脂/金属粉末糊剂的低温热固化，例如在200℃下固化10~20分钟和通过物理气相沉积(PVD)进行金属沉积等低温电极形成方法。使用PVD工艺形成电极有几个缺点。PVD工艺的第一个缺点是由于PVD设备昂贵，投资成本太高。其次，在PVD工艺中，电极图案化工艺所需的工序数量较多，这不适合大规模生产。同时，热固化方法需要在200℃下进行10~20分钟的热处理，这增加了工艺时间并降低了生产率。此外，异质结太阳能电池热固化浆料的材料成本非常高，因为需要浆料中较高的银(Ag)含量。因此，已经进行了一些研究，以在Si异质结太阳能电池上使用镀铜来降低材料成本。

强脉冲光(IPL)烧结工艺是低温电极形成技术之一，是一种利用光吸收产生金属粒子表面等离子体效应的技术。最近，已经开展了几项使用铜纳米颗粒(CuNP)的IPL烧结技术研究。为了进一步降低材料成本，在之前的几项研究中还研究了混合Cu微粒（MP）/纳米粒子（NP）为了获得更好的IPL烧结效果，进行了一项研究，通过考虑Cu纳米粒子的选择性吸收波长来确定温度和电阻率。最近，一项新研究表明，CuNP墨水可以直接使用IPL烧结工艺在硅（Si）晶片中烧结为电极。然而，由于只有Cu颗粒墨水电极在高温和高湿度条件下容易氧化，因此长期可靠性较差。为了提高低温固化电极材料的长期可靠性，还进行了用于Si太阳能电池的银包铜浆料的研究。

然而，热固化电极的电阻率需要进一步提高，以提高硅太阳能电池的性能。在本研究中，通过改变光能的IPL烧结工艺烧结丝网印刷的银包铜浆料。对IPL烧结银包铜电极的可靠性、电阻率和界面接触电阻进行了测试，以获得高度可靠的太阳能电池。

采用IPL烧结工艺将银包铜浆料涂覆于电极上，制成Si异质结太阳能电池。对电池生产进行评估的结果表明，与基于Ag电极的热固化工艺相比，由于线宽增加导致Jsc损失，因此效率略有降低。但是，采用IPL烧结工艺的太阳能电池的Voc得到了改善。由于银涂覆效应和TCO层的扩散阻挡效应，6个月内Cu扩散导致的pFF并未降低。预计使用金属含量中的Cu成分，材料成本将比Ag浆降低70%左右，并且由于与传统热固化工艺相比，IPL烧结工艺的处理时间极短，生产率显著提高。

引用：https://doi.org/10.1007/s40684-021-00346-3

本网站所发表内容转载时会注明来源，版权归原出处所有（无法查证版权的或未注明出处的均来源于网络搜集）。转载内容（视频、文章、广告等）只以信息传播为目的，仅供参考，不代表本网站认同其观点和立场。内容的真实性、准确性和合法性由原作者负责。如涉及侵权，请联系删除，此转载不作为商业用途