TOPCon电池稳定性提升 | PL/EL检测改进LECO兼容性银浆

 

激光增强接触优化（LECO）是提升TOPCon电池效率的有效技术。然而，亟需改进LECO兼容银浆以确保TOPCon电池的可靠性与稳定性。本研究通过在导电银浆的无机玻璃粉中引入Al/Ga/Fe元素优化玻璃形成过程，借助PL/EL成像技术，评估了TOPCon电池在标准醋酸条件下的衰减行为。

TOPCon电池结构及金属化衰减机制示意图

抗腐蚀玻璃料的设计与验证

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本研究设计三种改性玻璃料： AlG ( 添加Al₂O₃ ) GaG ( Ga₂O₃ ) FeG ( Fe₂O₃ ) ，其摩尔组成如下表所示。

表1：对比组与实验组玻璃料的摩尔百分比组成

 

以商用TOPCon电池（N型CZ硅片，厚度100μm）为基底，前电极使用含88wt%银粉、3wt%玻璃料、9wt%有机载体的银浆印刷，经履带炉烧结后实施LECO处理（1064nm激光，45W，15V偏压）。

通过醋酸加速老化实验（6g冰醋酸+125g KCl+200mL水，80℃/8h）评估稳定性。关键发现如下：

表2：醋酸处理后TOPCon电池效率衰减率

 

含Al/Ga/Fe的银浆效率衰减均<10%，其中FeG仅5%;

未改性BL组衰减高达54%。

PL/EL成像

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(a–d) 添加BL、AlG、GaG、FeG的LECO银浆在醋酸处理前TOPCon电池的PL图像；(e–h) 醋酸处理后对应样品的PL图像

光致发光PL结果显示，在乙酸处理前后，使用AlG、GaG和FeG银浆的电池表面没有明显异常，表明这些银浆对电池没有显著的损伤或腐蚀。

(a–d) 添加BL、AlG、GaG、FeG的LECO银浆在醋酸处理前TOPCon电池的EL图像；(e–h) 醋酸处理后对应样品的EL图像

电致发光EL表征揭示：BL组醋酸处理后出现大面积黑斑，表明栅线电极接触失效；而AlG/GaG/FeG组仅边缘轻微黑化。

接触电阻和线电阻

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(a) 醋酸处理前后栅线电阻对比；(b) 接触电阻变化（BL组显著增加）

接触电阻测试结果显示，所有测试样本（包括对照组）在处理前后的线电阻没有显著变化，表明银网格电极在处理过程中没有遭受显著的结构损坏或腐蚀。结合PL表征结果，可以推断效率损失的主要原因是硅片与银电极之间的接触问题。

本研究通过向导电银浆的无机玻璃料中引入铝（Al）、镓（Ga）、铁（Fe）元素优化玻璃形成，并评估TOPCon电池在标准醋酸条件下的衰减行为。结果表明：添加Al/Ga/Fe的银浆抗醋酸腐蚀能力显著优于未添加组，其效率损失可控制在10%以下（最低达5%），而对照组损失超50%。本研究为TOPCon太阳能电池提供了高可靠性LECO兼容银浆解决方案。

美能PL/EL一体机测试仪

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美能PL/EL一体机测试仪模拟太阳光照射钙钛矿太阳能电池片，均匀照亮整个样品，并用专业的镜头采集光致发光（PL）信号，获得PL成像；电致发光（EL）信号，获得EL成像。通过图像算法和软件对捕获的PL/EL成像进行处理和分析，并识别出PL/EL缺陷，根据其特征进行分析、分类、归纳等。

• EL/PL成像，500万像素，实现多种成像精度切换
• 光谱响应范围：400nm~1200nm
• PL光源：蓝光（可定制光源尺寸、波长等)
• 多种缺陷识别分析(麻点、发暗、边缘入侵等)可定制缺陷种类

 

美能PL/EL一体机测试仪

通过对醋酸老化前后分别进行 PL/EL 成像 可以“无损、快速、可视化”验证 Al/Ga/Fe 玻璃料抗酸腐蚀效果、锁定 TOPCon 电池效率衰减机制。

 

原文参考：Strengthening TOPCon solar cell reliability via Al/Ga/Fe-added glass frits in LECO-compatible silver pastes against acid corrosion

 

 

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