《INT J PR ENG MAN-GT》：光子燒結矽太陽能電池上的絲網印刷銀包銅電極，實現高通量、經濟高效的低溫金屬化（IF=4.265）

背景：

將銀包銅漿料通過連續強脈衝光印刷並燒結在矽(Si)異質結太陽能電池上作為電極。在IPL燒結過程中，通過熱電偶和紅外(IR)shexiangjijiancedianjidewendu。weilezhangwogengzhunquedewendufenbu，haicaiyongyouxianchafenfajinxinglechuanremoni。genjuguangnengpingguleyintufutongdianjidexiandianzulvhejiechudianzulv，bingxuanzezuijiaIPL工藝參數為光能6J/cm²和傳送帶速度5cm/s。測量了矽太陽能電池的I-V曲線，與傳統的Ag熱固化電極相比
，效率僅降低了0.2%。由於短路電流(Jsc)的降低，效率略有下降。值得注意的是，采用IPL燒結Ag塗覆Cu漿料的Si太陽能電池的開路電壓(Voc)增加了2mV，因為通過光照改善了表麵鈍化。此外，通過測量6個月的偽fll因子(pFF)確認不存在Cu擴散問題，從而確保了太陽能電池的可靠性。

文獻介紹：

全基於印刷工藝的高溫熱工藝（超過700℃）長期以來一直被用作傳統晶體矽(c-Si)太陽能電池的電極形成方法，因為它在生產率和工藝簡化方麵具有許多優勢。最近
，已經進行了幾項研究來提高c-Si太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)並(bing)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)金(jin)屬(shu)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)發(fa)生(sheng)的(de)鈍(dun)化(hua)損(sun)壞(huai)。在(zai)這(zhe)些(xie)研(yan)究(jiu)中(zhong)
，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)試(shi)圖(tu)減(jian)少(shao)電(dian)極(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)積(ji)以(yi)減(jian)少(shao)鈍(dun)化(hua)損(sun)壞(huai)。此(ci)外(wai)，還(hai)開(kai)展(zhan)了(le)幾(ji)項(xiang)基(ji)於(yu)薄(bo)隧(sui)道(dao)氧(yang)化(hua)物(wu)的(de)鈍(dun)化(hua)接(jie)觸(chu)研(yan)究(jiu)
，例(li)如(ru)隧(sui)道(dao)氧(yang)化(hua)物(wu)鈍(dun)化(hua)接(jie)觸(chu)(TOPCon)結構和基於非晶矽(a-Si)的(de)異(yi)質(zhi)結(jie)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)。在(zai)此(ci)結(jie)構(gou)中(zhong)，當(dang)采(cai)用(yong)高(gao)溫(wen)熱(re)工(gong)藝(yi)進(jin)行(xing)金(jin)屬(shu)化(hua)時(shi)
，經(jing)常(chang)會(hui)發(fa)生(sheng)鈍(dun)化(hua)損(sun)壞(huai)，因(yin)此(ci)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)需(xu)要(yao)低(di)溫(wen)金(jin)屬(shu)化(hua)。因(yin)此(ci)，已(yi)使(shi)用(yong)基(ji)於(yu)熱(re)固(gu)化(hua)型(xing)樹(shu)脂(zhi)/金屬粉末糊劑的低溫熱固化，例如在200℃下固化10~20分鍾和通過物理氣相沉積(PVD)進行金屬沉積等低溫電極形成方法。使用PVD工藝形成電極有幾個缺點。PVD工藝的第一個缺點是由於PVD設備昂貴，投資成本太高。其次，在PVD工藝中，電極圖案化工藝所需的工序數量較多，這不適合大規模生產。同時，熱固化方法需要在200℃下進行10~20分鍾的熱處理
，這增加了工藝時間並降低了生產率。此外，異質結太陽能電池熱固化漿料的材料成本非常高，因為需要漿料中較高的銀(Ag)含量。因此，已經進行了一些研究，以在Si異質結太陽能電池上使用鍍銅來降低材料成本。

強脈衝光(IPL)燒結工藝是低溫電極形成技術之一
，是一種利用光吸收產生金屬粒子表麵等離子體效應的技術。最近，已經開展了幾項使用銅納米顆粒(CuNP)的IPL燒結技術研究。為了進一步降低材料成本，在之前的幾項研究中還研究了混合Cu微粒（MP）/納米粒子（NP）為了獲得更好的IPL燒結效果，進行了一項研究，通過考慮Cu納米粒子的選擇性吸收波長來確定溫度和電阻率。最近，一項新研究表明
，CuNP墨水可以直接使用IPL燒結工藝在矽（Si）晶片中燒結為電極。然而，由於隻有Cu顆粒墨水電極在高溫和高濕度條件下容易氧化，因此長期可靠性較差。為了提高低溫固化電極材料的長期可靠性，還進行了用於Si太陽能電池的銀包銅漿料的研究。

然而
，熱固化電極的電阻率需要進一步提高，以提高矽太陽能電池的性能。在本研究中，通過改變光能的IPL燒結工藝燒結絲網印刷的銀包銅漿料。對IPL燒結銀包銅電極的可靠性、電阻率和界麵接觸電阻進行了測試，以獲得高度可靠的太陽能電池。

采用IPL燒結工藝將銀包銅漿料塗覆於電極上，製成Si異質結太陽能電池。對電池生產進行評估的結果表明，與基於Ag電極的熱固化工藝相比

，由於線寬增加導致Jsc損失，因此效率略有降低。但是，采用IPL燒結工藝的太陽能電池的Voc得到了改善。由於銀塗覆效應和TCO層的擴散阻擋效應，6個月內Cu擴散導致的pFF並未降低。預計使用金屬含量中的Cu成分，材料成本將比Ag漿降低70%左右，並且由於與傳統熱固化工藝相比
，IPL燒結工藝的處理時間極短，生產率顯著提高。

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

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