TOPCon kopparplätering tar ännu ett steg framåt: LIF
Innehållsförteckning
Snabbt svar: TOPCon kopparplätering tog ett steg närmare produktion med ett nytt resultat som bygger på tidigare arbete från Jiangnan University. Plätering ersätter silvermetallisering med koppar, och hindret har aldrig varit konceptet — det är vidhäftning och barriärskiktet som hindrar koppar från att diffundera in i kisel. Processfönstret i denna studie ligger runt 750 °C till 800 °C för kontaktbildningssteget, med en 1064 nm laser som används i mönstringssteget och glödgning vid 400 °C. Koppar är ungefär två storleksordningar billigare än den silverpasta den skulle ersätta, och silver är den enskilt största icke-kiselkostnaden i en TOPCon-cell. De återstående frågorna är linjekompatibilitet och långsiktig tillförlitlighet: en pläterad kontakt som klarar initial verkningsgrad men degraderar under fuktig värme är inte en tillverkningsbar process.
PV-modultillverkning · av Jerry, Ooitech
Introduktion
Från den tidigare studien till ett nytt genombrott
Igår diskuterade vi en artikel från Jiangnan University om TOPCon kopparplätering: laserräffling skadar kisel, kristalliniteten sjunker med 30 procentenheter och glödgning krävs för att reparera det. Den artikeln drog slutsatsen att 750°C glödgning + HF-rengöring kunde återställa verkningsgraden från 23,41 % tillbaka till 24,85 %.
Men alla på en produktionslinje vet att 750°C glödgning i sig medför en risk för väteinducerad blåsbildning — temperaturfönstret är extremt smalt. Över 775°C blåser det bakre passiveringsskiktet, och vid 800°C blir resultatet ännu sämre än utan glödgning alls.
Finns det ett bättre sätt?
En andra artikel som just publicerades 2026 av Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan + DR Laser ger ett nytt svar: använd LIF (Laser-Induced Firing) för att ersätta traditionell lågtemperatursintring, samtidigt som laserskadan repareras.
Resultaten: verkningsgradsförbättring på +0,45 % abs., Voc-vinst på 0,86 mV, och — en stor förbättring av kontaktresistansens enhetlighet.
1. En snabb sammanfattning: TOPCon-kopparpläteringsprocessen och dess smärtpunkter
Standardprocessen och var den gör ont
Standardflödet för TOPCon Ni/Cu-plätering:
Laserspårning → Hög temperatur glödgning för skadereparation → HF-rengöring → Ni-plätering → Lågtemperatursintring → Cu-plätering
Två smärtpunkter:
Laserspårning skadar kisel: som diskuterats i den tidigare artikeln, sjunker kristalliniteten från 99,3 % till 69,8 %, vilket kräver högtemperaturglödgning för reparation.
Traditionell lågtemperatursintring är inte enhetlig: ugnen värmer hela cellen, kanterna avger värme snabbare medan mitten förblir varmare, vilket orsakar kontaktresistansen att vara hög vid kanterna och låg i mitten — ojämn strömuppsamling skadar FF.
Den centrala genombrottet i denna nya artikel: att införa LIF i pläteringsflödet löser två problem med en åtgärd — det ersätter den ojämna lågtemperatursintringen och hjälper till att reparera laserskadan.
2. Vad är LIF, och hur skiljer det sig från traditionell sintring?
Ugnsuppvärmning vs. punkt-till-punkt-svetsning
Traditionell lågtemperatursintring: placera hela cellen i en ugn och baka vid 200–400°C. Problemet är ojämn uppvärmning — kanterna kyls snabbare, mitten blir varmare, och kontaktresistansen varierar avsevärt över cellen.
LIF (Laser-Induced Firing): en 1064nm infraröd laser skannar snabbt cellens framsida medan en omvänd spänning (2–18V) appliceras. Lasern exciterar fotogenererade bärare, den omvända spänningen driver dem riktat, vilket producerar precis lokaliserad Joule-uppvärmning vid metall–kiselgränssnittet.
En menings skillnad: traditionell sintring är "bakning av hela cellen", LIF är "punkt-till-punkt-svetsning". LIF värmer endast kontaktområdet under gridlinjerna, vilket lämnar allt annat termiskt orört.
3. Hur väl fungerar LIF på kopparpläterade celler?
Hitta den optimala punkten vid 14V
Artikeln kör först ett baslinjeexperiment: applicera LIF vid olika omvända spänningar på celler som redan har genomgått Ni/Cu-plätering.
| LIF omvänd spänning | Verkningsgrad | Voc | FF | Rs |
|---|---|---|---|---|
| Ingen LIF (baslinje) | 24.29% | 696.27mV | 81.74% | 1.51mΩ |
| 8V | förbättras | — | — | — |
| 14V | 24.69% | +0.32mV | +1.22% | 1.16mΩ |
| 16–18V | minskar | minskar | minskar kraftigt | i princip oförändrad |
Optimala parametrar: 14V backspänning, verkningsgradsökning +0,401% abs., FF-ökning 1,22%, Rs-minskning 23%.
Varför gör högre spänning saker värre?
Artikeln använder Suns-Voc för att mäta de mörka mättnadsströmtätheterna J01 och J02:
J01 (representerar pn-övergångsrekombination): liten förändring med spänning
J02 (representerar metall–kisel-gränsytans rekombination): lägst vid 14V, skjuter i höjden vid 16–18V
Översättning: för hög spänning innebär överdriven Joule-uppvärmning, och gränsytan blir "svetsad till döds". Fönstret ligger precis runt 14V.
4. Varför kan LIF reparera laserskador?
Ramanspektroskopi avslöjar hemligheten
Artikeln genomförde ett nyckelexperiment: ta bort den pläterade metallen och använd Ramanspektroskopi för att mäta kristalliniteten hos kisel under gridlinjerna.
| Villkor | Kristallinitet |
|---|---|
| Ingen LIF (endast högtemperaturglödgning) | ~95% |
| LIF 8–14V | +0.76% ~ 1.84% |
| LIF 16–18V | minskar |
Utöver högtemperaturglödgning, driver LIF kristalliniteten ännu högre.
Mekanismen: LIF genererar en lokaliserad momentan hög temperatur (långt över traditionella glödgningstemperaturer) som gör att amorft kisel kan omkristalliseras mer fullständigt, och det värmer bara områdena under gridlinjerna, vilket lämnar det bakre passiveringsskiktet orört.
Detta löser den kvarstående oron från den tidigare artikeln — temperaturfönstret för högtemperaturglödgning är smalt, och över 775°C bildas blåsor i den bakre passiveringen. LIF är lokal uppvärmning; baksidan påverkas inte, så temperaturen kan vara högre och reparations effekten är bättre.
5. När ska LIF appliceras? Tidpunkten är viktig
Tre kandidater och en tydlig vinnare
Pläteringsprocessen har tre steg: Ni-plätering → lågtemperatursintring → Cu-plätering. Var ska LIF infogas?
Artikeln jämför tre tidpunkter:
| Grupp | LIF-timing | Optimal spänning | Bästa verkningsgrad | Kristallinitet |
|---|---|---|---|---|
| A | Efter Ni, före sintring | 8V | 24.689% | ~95.6% |
| B | Efter sintring, före Cu | 8V | 24.663% | ~96.45% |
| C | Efter Cu | 14V | 24.69% | Högst |
Slutsats: LIF fungerar bäst när den placeras allra sist — efter att Cu-plätering är klar.
Varför?
Efter Cu-plätering sjunker elektrodresistansen dramatiskt. När LIF applicerar spänning blir strömfördelningen mer enhetlig, Joule-uppvärmningen mer enhetlig och gränssnittskontakten optimeras mer grundligt.
Om LIF endast appliceras på Ni-skiktet (före Cu-plätering) är resistansen hög; samma spänning producerar överdriven Joule-uppvärmning, vilket lätt kan "svetsa gränssnittet till döds".
6. En större upptäckt: LIF kan helt ersätta lågtemperatursintring
Hoppa över ugnen helt och hållet
Om LIF kan optimera Ni–Si-kontakten, kan vi då helt enkelt hoppa över det traditionella lågtemperatursintringssteget?
Pappret designade ett experiment (Grupp D): Ni-plätering → LIF (8V) → direkt Cu-plätering, och hoppade över lågtemperatursintringssteget.
Resultat:
| Grupp | Process | Verkningsgrad | Kontaktresistansens enhetlighet (kant–centrum skillnad) |
|---|---|---|---|
| O | Traditionell sintring, ingen LIF | baslinje | 3.53Ω |
| A | Ni+LIF+Sintring+Cu | 24.689% | 2.05Ω |
| B | Ni+Sintring+LIF+Cu | 24.663% | 1.46Ω |
| C | Ni+Sintring+Cu+LIF | 24.69% | 1.54Ω |
| D | Ni+LIF+Cu (ingen sintring) | 24.74% | 0.45Ω |
Grupp D:s kontaktresistansenhetlighet krossar varje grupp som inkluderar traditionell sintring.
Varför?
Traditionella sintringsugnar värmer ojämnt — kanterna avleder värme snabbt, centrum är varmare — vilket gör att kontaktresistansen är högre vid kanterna och lägre i centrum. LIF är en punktskanning; varje punkt får exakt samma energi, enhetlig av naturen.
Ytterligare optimering av LIF-spänningen till 6V, Grupp D når en verkningsgrad på 24.74%, med Voc som når 696.72mV — +0.45% abs. högre verkningsgrad och +0.86mV högre Voc än den traditionella sintringen + ingen LIF-baslinje.
7. Implikationer för produktionslinjen: sänks tröskeln för storskalig produktion av kopparplätering?
Tre konkreta framsteg
Denna artikel levererar flera påtagliga framsteg:
1. Voc-skador kan repareras, och repareras bättre. 750°C-glödgningen från den tidigare artikeln hade ett smalt temperaturfönster och risk för blåsor på baksidan. LIF värmer lokalt, baksidan förblir säker, och reparationen är mer effektiv.
2. Ett processteg sparas, men utrustningsinvestering måste vägas. Traditionellt flöde: Ni-plätering → lågtemperatursintring → Cu-plätering. LIF-metod: Ni-plätering → LIF → Cu-plätering. Sparar sintringsugnen och processtid, men LIF-utrustningen i sig är dyrare, och integration med pläteringslinjen är mer komplex. Den faktiska avkastningen beror på utrustningsofferter.
3. Kontaktresistansens enhetlighet är den dolda bonusen. Traditionell sintring visar ett gap i kontaktresistans från kant till centrum på 3,53Ω; LIF-metoden minskar det till 0,45Ω. Bättre enhetlighet innebär mer enhetlig strömuppsamling, högre FF och lägre risk för varma punkter på modulnivå.
Men hinder för storskalig produktion kvarstår:
LIF-utrustningsinvestering: medan sintringsugnen ersätts, lägger du till en laser + strömförsörjning + styrsystem. Utrustningsleverantörens prissättning avgör ekonomin.
Komplexitet i linjeintegration: LIF måste sömlöst ansluta till pläteringslinjen, och cykeltidsmatchning (artikeln använder en skanningshastighet på 20 m/s) behöver valideras.
Konsistens i GW-skala: artikeln är på labb/pilotnivå; utbytesstabilitet vid storskalig massproduktion behöver fortfarande stödjande data.
8. Jämförelse med Aiko ABC
Två vägar, två berättelser
| Artikel | Aiko ABC | TOPCon + LIF-kopparplätering |
|---|---|---|
| Cellstruktur | Full bakkontakt | Främre + bakre |
| Laserräffning krävs | Nej | Ja |
| Problem med laserskada | Ingen | Ja, men LIF kan reparera skador och optimera kontakten samtidigt |
| Metalliseringsprocess | Cu/Ni/Sn-plätering | Ni/Cu-plätering + LIF |
| Massproduktionsstatus | Redan i massproduktion | Lab / pilot |
Aikos BC-arkitektur undviker naturligt fallgropen med laserräffning. TOPCon kan inte undvika det, men LIF erbjuder en kombinationslösning "fyll gropen + optimera" — som inte bara reparerar skador, utan också sparar ett processteg och förbättrar enhetligheten.
9. Sammanfattning
Var saker står
Denna nya artikel från Jiangnan University bevisar en sak: laserskadan i TOPCon-kopparplätering kan inte bara repareras, utan LIF reparerar den bättre än traditionell glödgning — och längs vägen löser den också enhetlighetsproblemet med lågtemperatursintring.
Effektivitetsvinst på +0,45 % abs., Voc-vinst på 0,86 mV och stor förbättring i kontakttålighetens enhetlighet — dessa tre siffror är värda en seriös utvärdering på vilken produktionslinje som helst.
Tröskeln för massproduktion finns fortfarande, men den tekniska färdplanen blir allt tydligare.
Diskussionsämne: Är LIF som ersätter lågtemperatursintring den "sista knuffen" för massproduktion av TOPCon-kopparplätering, eller bara "grädde på moset från labbet"?
Referensinformation:
Titel: Integration av laserinducerad avfyrning med Ni/Cu-plätering för TOPCon-solcellsmetallisering
Författare: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao m.fl. (Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)
Tidskrift: Solar Energy Materials and Solar Cells
År: 2026
DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198
