LECO技术在TOPCon电池制造工艺中的应用

LECO（Laser-enhanced contact optimization）又名激光增强接触优化，是一种先进的激光烧结技术，该技术能以非常精准的方式局部破坏钝化层，并促进金属和硅之间的电子传输。使用LECO技术的TOPCon太阳能电池能够提升0.2%-0.5%的转换效率。美能TLM接触电阻测试仪，可以测量接触电阻率、线电阻，反应扩散、电极制作、烧结等工艺中存在的问题，为先进电池技术研究发展保驾护航！

 

烧结工艺给太阳能电池性能造成的影响

TOPCon太阳能电池正处于向工业批量生产的过渡阶段。它的背面是同名的隧道氧化物钝化接触层(TOPCon)，磷掺杂体(n型Cz-Si)，在正面是传统的扩散硼发射器(p+)。目前，TOPCon太阳能电池的主要损耗机制是由发射极侧Joe-met的金属电极引起的重组，而TOPCon侧Jot-met的金属电极引起的重组程度较低。工业上使用传送带炉烧制(FFO)进行触点形成过程，通常在高于700℃的峰值温度下进行，在这个温度下，由丝网印刷电极覆盖的介电覆盖层被浆料中的玻璃熔块组件蚀刻。然后，两侧的氧离子与晶体或多晶硅发生反应，形成蚀刻坑，促进欧姆接触的产生。在正面，局部去除的钝化层极大地增加了复合。在背面，蚀刻坑消耗多晶硅，可能到达薄氧化层，从而使触点钝化。两侧的接触形成过程是由升高的燃烧温度推动的。一方面，这会导致高填充因子FF；不利的一面是，这会导致金属诱导的复合增加，主要是降低Voc，最终限制转换效率的提升。

使用LECO作为烧结后处理，以降低接触烧成温度，从而在TOPCon太阳能电池上实现更高的Voc 和FF 值。

 

LECO工艺介绍

LECO工艺在太阳能电池的正面局部施加高强度激光脉冲，并保持恒定的反向电压。由此产生的局部电流会显著降低半导体和金属电极之间的接触电阻率。

右侧未经过LECO处理、左侧为处理后图像

 

 

具体工艺流程如下：1.准备工作：首先，硅电池片通过常规工艺步骤完成钝化层的沉积，以形成高质量的钝化层以减少表面复合。2.银浆印刷：使用丝网印刷或其他印刷技术将银浆涂覆在硅片的前表面上，形成预定的电极图案。银浆内含有银颗粒以及有机溶剂和粘合剂。3.预干燥：在激光处理之前，先对涂有银浆的硅片进行预干燥以去除大部分有机溶剂，避免激光加热时产生的气体泡影响接触质量。4.激光烧结：通过精确控制激光的能量和照射时间，激光照射在银浆上，局部加热银浆以进行烧结。激光的热效应引发银浆中银粒子的熔融和连接。在这一过程中，银浆与电池片之间的微观变化如下：

银金属化和硅间界面，未经LECO处理的接触截面SEM图像

经过LECO处理后的触点截面SEM图像

 

 

a.钝化层局部破坏：激光加热造成的热点会局部破坏硅片上的钝化层，这是一个精确控制的物理过程。破坏钝化层是为了使银能够与硅片形成直接接触，建立有效的电子传输路径。b.银硅合金形成：在高温的作用下，银粒子开始与硅反应，局部形成银硅合金。这个过程涉及到银原子扩散进入硅片表面，并在接触区域形成良好的欧姆接触。

5.冷却与固化：经过激光处理后，烧结区域开始冷却。银粒子之间的金属连接固化，形成牢固的电极。

6.清洁与检验：最后，对处理过的硅片进行清洁以去除任何残留的有机物，并进行检验以确保接触质量和电池功能。

在整个LECO工艺中，微观层面上的变化对太阳能电池的性能至关重要。银浆与硅片表面的互相作用需要精确控制，以确保接触电阻最小化，同时避免对硅片造成不必要的结构损伤。

 

 

美能TLM接触电阻测试仪

 

 

 

 

美能TLM接触电阻测试仪，能够快速、灵活、精准的测量太阳能电池的接触电阻和线电阻。反映扩散、电极制作、烧结等工艺中存在的问题。

• 接触电阻率测试范围：0.1~120mΩ*cm＾2；
• 线电阻测试范围：0.2~40Ω/cm
• 接触电阻率测量精度：5%或0.5mΩ*cm＾2
   
• 线电阻测量精度：5%或0.1Ω/cm
   
• 静态测试重复性≤1%，动态测试重复性≤3%

 

美能TLM接触电阻测量演示视频

LECO工艺可以做的不仅仅是简单地提高太阳能电池的平均性能，它还允许整个过程序列的整体微调和达到更均匀的接触电阻率。LECO已经被证实在TOPCon太阳能电池上的应用，其能让转换效率提升0.2%-0.5%。美能光伏提供测量太阳能电池接触电阻和线电阻的高精度检测设备，只为聚焦技术创新，助力太阳能电池技术迭代发展，提升光伏产品的发电效率和经济性。