LECO(Laser-enhanced contact optimization)又名激光增強(qiáng)接觸優(yōu)化,是一種先進(jìn)的激光燒結(jié)技術(shù),該技術(shù)能以非常精準(zhǔn)的方式局部破壞鈍化層,并促進(jìn)金屬和硅之間的電子傳輸。使用LECO技術(shù)的TOPCon太陽(yáng)能電池能夠提升0.2%-0.5%的轉(zhuǎn)換效率。美能TLM接觸電阻測(cè)試儀,可以測(cè)量接觸電阻率、線電阻,反應(yīng)擴(kuò)散、電極制作、燒結(jié)等工藝中存在的問(wèn)題,為先進(jìn)電池技術(shù)研究發(fā)展保駕護(hù)航!
燒結(jié)工藝給太陽(yáng)能電池性能造成的影響
TOPCon太陽(yáng)能電池正處于向工業(yè)批量生產(chǎn)的過(guò)渡階段。它的背面是同名的隧道氧化物鈍化接觸層(TOPCon),磷摻雜體(n型Cz-Si),在正面是傳統(tǒng)的擴(kuò)散硼發(fā)射器(p+)。目前,TOPCon太陽(yáng)能電池的主要損耗機(jī)制是由發(fā)射極側(cè)Joe-met的金屬電極引起的重組,而TOPCon側(cè)Jot-met的金屬電極引起的重組程度較低。工業(yè)上使用傳送帶爐燒制(FFO)進(jìn)行觸點(diǎn)形成過(guò)程,通常在高于700℃的峰值溫度下進(jìn)行,在這個(gè)溫度下,由絲網(wǎng)印刷電極覆蓋的介電覆蓋層被漿料中的玻璃熔塊組件蝕刻。然后,兩側(cè)的氧離子與晶體或多晶硅發(fā)生反應(yīng),形成蝕刻坑,促進(jìn)歐姆接觸的產(chǎn)生。在正面,局部去除的鈍化層極大地增加了復(fù)合。在背面,蝕刻坑消耗多晶硅,可能到達(dá)薄氧化層,從而使觸點(diǎn)鈍化。兩側(cè)的接觸形成過(guò)程是由升高的燃燒溫度推動(dòng)的。一方面,這會(huì)導(dǎo)致高填充因子FF;不利的一面是,這會(huì)導(dǎo)致金屬誘導(dǎo)的復(fù)合增加,主要是降低Voc,最終限制轉(zhuǎn)換效率的提升。
使用LECO作為燒結(jié)后處理,以降低接觸燒成溫度,從而在TOPCon太陽(yáng)能電池上實(shí)現(xiàn)更高的Voc和FF值。
LECO工藝介紹
LECO工藝在太陽(yáng)能電池的正面局部施加高強(qiáng)度激光脈沖,并保持恒定的反向電壓。由此產(chǎn)生的局部電流會(huì)顯著降低半導(dǎo)體和金屬電極之間的接觸電阻率。
右側(cè)未經(jīng)過(guò)LECO處理、左側(cè)為處理后圖像
具體工藝流程如下:1.準(zhǔn)備工作:首先,硅電池片通過(guò)常規(guī)工藝步驟完成鈍化層的沉積,以形成高質(zhì)量的鈍化層以減少表面復(fù)合。2.銀漿印刷:使用絲網(wǎng)印刷或其他印刷技術(shù)將銀漿涂覆在硅片的前表面上,形成預(yù)定的電極圖案。銀漿內(nèi)含有銀顆粒以及有機(jī)溶劑和粘合劑。3.預(yù)干燥:在激光處理之前,先對(duì)涂有銀漿的硅片進(jìn)行預(yù)干燥以去除大部分有機(jī)溶劑,避免激光加熱時(shí)產(chǎn)生的氣體泡影響接觸質(zhì)量。4.激光燒結(jié):通過(guò)精確控制激光的能量和照射時(shí)間,激光照射在銀漿上,局部加熱銀漿以進(jìn)行燒結(jié)。激光的熱效應(yīng)引發(fā)銀漿中銀粒子的熔融和連接。在這一過(guò)程中,銀漿與電池片之間的微觀變化如下:
銀金屬化和硅間界面,未經(jīng)LECO處理的接觸截面SEM圖像
經(jīng)過(guò)LECO處理后的觸點(diǎn)截面SEM圖像
a.鈍化層局部破壞:激光加熱造成的熱點(diǎn)會(huì)局部破壞硅片上的鈍化層,這是一個(gè)精確控制的物理過(guò)程。破壞鈍化層是為了使銀能夠與硅片形成直接接觸,建立有效的電子傳輸路徑。b.銀硅合金形成:在高溫的作用下,銀粒子開(kāi)始與硅反應(yīng),局部形成銀硅合金。這個(gè)過(guò)程涉及到銀原子擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面,并在接觸區(qū)域形成良好的歐姆接觸。
5.冷卻與固化:經(jīng)過(guò)激光處理后,燒結(jié)區(qū)域開(kāi)始冷卻。銀粒子之間的金屬連接固化,形成牢固的電極。
6.清潔與檢驗(yàn):最后,對(duì)處理過(guò)的硅片進(jìn)行清潔以去除任何殘留的有機(jī)物,并進(jìn)行檢驗(yàn)以確保接觸質(zhì)量和電池功能。
在整個(gè)LECO工藝中,微觀層面上的變化對(duì)太陽(yáng)能電池的性能至關(guān)重要。銀漿與硅片表面的互相作用需要精確控制,以確保接觸電阻最小化,同時(shí)避免對(duì)硅片造成不必要的結(jié)構(gòu)損傷。
美能TLM接觸電阻測(cè)試儀
美能TLM接觸電阻測(cè)試儀,能夠快速、靈活、精準(zhǔn)的測(cè)量太陽(yáng)能電池的接觸電阻和線電阻。反映擴(kuò)散、電極制作、燒結(jié)等工藝中存在的問(wèn)題。
- 接觸電阻率測(cè)試范圍:0.1~120mΩ*cm^2;
- 線電阻測(cè)試范圍:0.2~40Ω/cm
- 接觸電阻率測(cè)量精度:5%或0.5mΩ*cm^2
- 線電阻測(cè)量精度:5%或0.1Ω/cm
- 靜態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤1%,動(dòng)態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤3%
美能TLM接觸電阻測(cè)量演示視頻
LECO工藝可以做的不僅僅是簡(jiǎn)單地提高太陽(yáng)能電池的平均性能,它還允許整個(gè)過(guò)程序列的整體微調(diào)和達(dá)到更均勻的接觸電阻率。LECO已經(jīng)被證實(shí)在TOPCon太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用,其能讓轉(zhuǎn)換效率提升0.2%-0.5%。美能光伏提供測(cè)量太陽(yáng)能電池接觸電阻和線電阻的高精度檢測(cè)設(shè)備,只為聚焦技術(shù)創(chuàng)新,助力太陽(yáng)能電池技術(shù)迭代發(fā)展,提升光伏產(chǎn)品的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性。
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