TOPCon-kopparplätering tar ytterligare ett steg framåt: LIF ersätter sintring, verkningsgrad +0,45% abs., Voc-skada reparerad
Introduktion
Från den tidigare studien till ett nytt genombrott
Igår diskuterade vi en artikel från Jiangnan University om TOPCon-kopparplätering: laserskärning 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 ingen glödgning alls.
Finns det ett bättre sätt?
En andra artikel som just publicerades 2026 av Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan + DR Laser erbjuder ett nytt svar: använd LIF (Laser-Induced Firing) för att ersätta traditionell lågtemperatursintring, samtidigt som laserskadan repareras.
Resultaten: verkningsgradsförbättring på +0,45 % abs., Voc-ökning på 0,86 mV, och — en stor förbättring av kontaktresistansens enhetlighet.
1. En snabb sammanfattning: TOPCon-kopparpläteringsflödet och dess smärtpunkter
Standardprocessen och var den gör ont
Standard TOPCon Ni/Cu-pläteringsflöde:
Laserristning → Högtemperaturglödgning för skadereparation → HF-rengöring → Ni-plätering → Lågtemperatursintring → Cu-plätering
Två smärtpunkter:
Laserristning skadar kisel: som diskuterats i föregående artikel, sjunker kristalliniteten från 99,3% till 69,8%, vilket kräver högtemperaturglödgning för reparation.
Traditionell lågtemperatursintring är ojämn: ugnen värmer hela cellen, kanterna avleder värme snabbare medan mitten förblir varmare, vilket orsakar kontaktmotståndet är högt vid kanterna och lågt i mitten — ojämn strömupptagning skadar FF.
Kärngenombrottet i denna nya artikel: att infoga LIF i pläteringsflödet dödar två flugor i en smäll — 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 kontaktmotståndet varierar avsevärt över cellen.
LIF (Laser-Induced Firing): en 1064nm infraröd laser skannar snabbt framsidan av cellen medan en backspänning (2–18V) appliceras. Lasern exciterar fotogenererade bärare, backspänningen driver dem riktat, vilket producerar precis lokaliserad Joule-uppvärmning vid metall–kiselgränssnittet.
En mening skillnad: traditionell sintring är "helcellsbakning", LIF är "punkt-till-punkt-svetsning". LIF värmer endast kontaktområdet under gridlinjerna, och lämnar allt annat termiskt orört.
3. Hur väl fungerar LIF på kopparpläterade celler?
Hitta sweet spot vid 14V
Artikeln kör först ett baslinjeexperiment: applicera LIF vid olika backspänningar på celler som redan har genomgått Ni/Cu-plätering.
| LIF backspänning | 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 | faller | faller | faller kraftigt | i stort sett oförändrat |
Optimala parametrar: 14V backspänning, effektivitetsökning +0.401% abs., FF-ökning 1.22%, Rs-minskning 23%.
Varför gör högre spänning saken värre?
Artikeln använder Suns-Voc för att mäta de mörka mättnadsströmtätheterna J01 och J02:
J01 (representerar pn-övergångsrekombination): liten förändring med spänning
J02 (representerar rekombination vid metall–kiselgränsytan): lägst vid 14V, stiger kraftigt vid 16–18V
Översättning: för hög spänning innebär överdriven Joule-uppvärmning, och gränsytan blir "svetsad till döds". Fönstret ligger 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 kislet under gridlinjerna.
| Tillstånd | Kristallinitet |
|---|---|
| Ingen LIF (endast högtemperaturglödgning) | ~95% |
| LIF 8–14V | +0.76% ~ 1.84% |
| LIF 16–18V | minskar |
Utöver högtemperaturglödgning driver LIF kristalliniteten ytterligare 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 och lämnar bakre passiveringsskiktet orört.
Detta löser den kvarvarande oron från föregående artikel — temperaturfönstret för hög-T-glödgning är smalt, och över 775°C blåstrar den bakre passiveringen. LIF är lokal uppvärmning; baksidan påverkas inte, så temperaturen kan gå högre och reparationseffekten är bättre.
5. När ska LIF tillämpas? Timing är viktigt
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 det placeras allra sist — efter att Cu-pläteringen är klar.
Varför?
Efter Cu-plätering sjunker elektrodresistansen dramatiskt. När LIF applicerar spänning blir strömfördelningen mer enhetlig, Joule-uppvärmningen blir mer enhetlig och gränssnittskontakten optimeras mer noggrant.
Om LIF appliceras endast 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?
Artikeln 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+Sintering+LIF+Cu | 24.663% | 1.46Ω |
| C | Ni+Sintering+Cu+LIF | 24.69% | 1.54Ω |
| D | Ni+LIF+Cu (ingen sintring) | 24.74% | 0.45Ω |
Grupp D:s kontaktmotståndsenhetlighet krossar varje grupp som inkluderar traditionell sintring.
Varför?
Traditionella sintringsugnar värmer ojämnt — kanterna avleder värme snabbt, mitten är varmare — vilket gör att kontaktmotståndet är högre vid kanterna och lägre i mitten. LIF är en punktskanning; varje punkt får exakt samma energi, naturligt enhetlig.
Genom att ytterligare optimera LIF-spänningen till 6V, når grupp D en verkningsgrad på 24.74%, med Voc som når 696.72mV — +0.45% abs. högre i verkningsgrad och +0.86mV högre i Voc än den traditionella sintringen + ingen LIF-baslinje.
7. Produktionslinjekonsekvenser: sänks tröskeln för massproduktion av kopparplätering?
Tre konkreta framsteg
Denna artikel levererar flera påtagliga framsteg:
1. Voc-skada kan repareras, och repareras bättre. 750°C-glödgningen från den tidigare artikeln hade ett smalt temperaturfönster och en risk för blåsbildning på baksidan. LIF värmer lokalt, baksidan förblir säker, och reparationen är mer effektiv.
2. Ett processteg sparas, men utrustningsinvesteringen måste vägas. Traditionellt flöde: Ni-plätering → lågtemperatursintring → Cu-plätering. LIF-metod: Ni-plätering → LIF → Cu-plätering. Sparar sintringsugnen och processtiden, men LIF-utrustningen i sig är dyrare, och integrationen med pläteringslinjen är mer komplex. Den faktiska avkastningen beror på utrustningsofferter.
3. Kontaktmotståndsenhetlighet är den dolda bonusen. Traditionell sintring visar en kant-till-centrum-skillnad i kontaktmotstånd på 3.53Ω; LIF-metoden minskar den till 0.45Ω. Bättre enhetlighet innebär mer enhetlig ströminsamling, högre FF och lägre risk för varma punkter på modulnivå.
Men hinder för massproduktion kvarstår:
LIF-utrustningsinvestering: när du byter ut sintringsugnen 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.
GW-skala konsistens: artikeln är på labb/pilotnivå; utbytesstabilitet vid storskalig massproduktion behöver fortfarande stödjande data.
8. Jämförelse med Aiko ABC
Två vägar, två historier
| Artikel | Aiko ABC | TOPCon + LIF kopparplätering |
|---|---|---|
| Cellstruktur | Full bakkontakt | Fram + bak |
| Laser-rillning krävs | Nej | Ja |
| Laserskadeproblem | Inget | Ja, men LIF kan reparera skador och optimera kontakten samtidigt |
| Metalliseringsprocess | Cu/Ni/Sn-plätering | Ni/Cu-plätering + LIF |
| Massproduktionsstatus | Redan i massproduktion | Labb / pilot |
Aikos BC-arkitektur undviker naturligt laser-rillningsfällan. TOPCon kan inte undvika det, men LIF erbjuder en "fyll-gropen + optimera"-kombinationslösning – inte bara reparerar skador, utan sparar också 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.
Effektivitetsökning på +0,45% abs., Voc-ökning på 0,86 mV, och stor förbättring i kontaktresistansens 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 en "labbets grädde på moset"?
Referensinformation:
Titel: Integration av laserinducerad avfyrning med Ni/Cu-plätering för metallisering av TOPCon-solceller
Författare: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao et al. (Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)
Tidskrift: Solar Energy Materials and Solar Cells
År: 2026
DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198
