Введение

От предыдущего исследования к новому прорыву

Вчера мы обсуждали статью Цзяннаньского университета о TOPCon медной гальванике: лазерное канавление повреждает кремний, кристалличность падает на 30 процентных пунктов, и требуется отжиг для восстановления. В той статье был сделан вывод, что отжиг при 750°C + очистка HF может восстановить эффективность с 23,41% до 24,85%.

Но любой, кто работает на производственной линии, знает, что отжиг при 750°C сам по себе несет риск образования пузырей из-за водорода — температурное окно чрезвычайно узкое. Выше 775°C задний пассивирующий слой пузырится, а при 800°C результат еще хуже, чем без отжига.

Есть ли лучший способ?

Вторая статья, только что опубликованная в 2026 году Цзяннаньским университетом + Jiangsu Xianghuan + DR Laser, предлагает новый ответ: использовать LIF (лазерное возбуждение) для замены традиционного низкотемпературного спекания, одновременно восстанавливая лазерные повреждения.

Результаты: повышение эффективности на +0,45% абс., прирост Voc на 0,86 мВ, и — значительное улучшение однородности контактного сопротивления.

1. Краткий обзор: процесс TOPCon медной гальваники и его болевые точки

Стандартный процесс и где он болит

Стандартный процесс TOPCon Ni/Cu гальваники:

Лазерное канавление → Высокотемпературный отжиг для восстановления повреждений → Очистка HF → Ni гальваника → Низкотемпературное спекание → Cu гальваника

Две болевые точки:

• Лазерное канавление повреждает кремний: как обсуждалось в предыдущей статье, кристалличность падает с 99,3% до 69,8%, что требует высокотемпературного отжига для восстановления.

• Традиционное низкотемпературное спекание неравномерно: печь нагревает всю ячейку, края рассеивают тепло быстрее, а центр остается горячее, что приводит к высокому контактному сопротивлению на краях и низкому в центре — неравномерный сбор тока ухудшает FF.

Ключевой прорыв этой новой статьи: вставка LIF в процесс гальваники убивает двух зайцев одним выстрелом — он заменяет неравномерное низкотемпературное спекание и помогает восстановить лазерные повреждения.

2. Что такое LIF и чем он отличается от традиционного спекания?

Нагрев в печи против точечной сварки

Традиционное низкотемпературное спекание: поместите всю ячейку в печь и выпекайте при 200–400°C. Проблема в неравномерном нагреве — края остывают быстрее, центр становится горячее, и контактное сопротивление значительно варьируется по ячейке.

LIF (лазерное возбуждение): инфракрасный лазер 1064 нм быстро сканирует переднюю часть ячейки, при этом приложено обратное смещение (2–18 В). Лазер возбуждает фотогенерированные носители, обратное смещение направляет их, создавая точный локализованный джоулев нагрев на границе металл–кремний.

Разница в одном предложении: традиционное спекание — это "выпечка всей ячейки", LIF — это "точечная сварка". LIF нагревает только область контакта под линиями сетки, оставляя все остальное термически нетронутым.

3. Насколько хорошо LIF работает на ячейках с медной гальваникой?

Поиск оптимальной точки при 14 В

В статье сначала проводится базовый эксперимент: применяют LIF при различных напряжениях обратного смещения на ячейках, которые уже прошли Ni/Cu гальванику.

Оптимальные параметры: обратное смещение 14 В, прирост эффективности +0,401% абс., прирост FF 1,22%, снижение Rs на 23%.

Почему более высокое напряжение ухудшает ситуацию?

В статье используется Suns-Voc для измерения плотностей темнового тока насыщения J01 и J02:

• J01 (представляющий рекомбинацию pn-перехода): мало изменяется с напряжением

• J02 (представляющий рекомбинацию на границе металл–кремний): самый низкий при 14 В, резко возрастает при 16–18 В

Перевод: слишком большое напряжение означает чрезмерный джоулев нагрев, и граница "заваривается до смерти". Окно находится около 14 В.

4. Почему LIF может восстанавливать лазерные повреждения?

Рамановская спектроскопия раскрывает секрет

В статье был проведен ключевой эксперимент: удалили нанесенный металл и с помощью рамановской спектроскопии измерили кристалличность кремния под линиями сетки.

Поверх высокотемпературного отжига LIF дополнительно повышает кристалличность.

Механизм: LIF генерирует локализованную мгновенную высокую температуру (значительно выше традиционных температур отжига), что позволяет аморфному кремнию рекристаллизоваться более полно, и он нагревает только области под контактными линиями, оставляя слой пассивации тыльной стороны нетронутым.

Это решает проблему, оставшуюся из предыдущей статьи — температурное окно для высокотемпературного отжига узкое, и выше 775°C пассивация тыльной стороны отслаивается. LIF — локальный нагрев; тыльная сторона не затрагивается, поэтому температура может быть выше, а эффект восстановления лучше.

5. Когда следует применять LIF? Время имеет значение

Три кандидата и явный победитель

Процесс металлизации включает три этапа: нанесение Ni → низкотемпературный отжиг → нанесение Cu. Где следует вставить LIF?

В статье сравниваются три варианта времени:

Заключение: LIF работает лучше всего, когда применяется в самом конце — после завершения нанесения Cu.

Почему?

После нанесения Cu сопротивление электродов резко падает. Когда LIF подает напряжение, распределение тока более равномерно, джоулев нагрев более равномерен, а контакт интерфейса оптимизируется более тщательно.

Если LIF применяется только на слое Ni (до нанесения Cu), сопротивление высокое; то же напряжение вызывает чрезмерный джоулев нагрев, который может легко «пережечь интерфейс».

6. Более крупное открытие: LIF может полностью заменить низкотемпературный отжиг

Отказ от печи

Если LIF может оптимизировать контакт Ni–Si, то можем ли мы полностью отказаться от традиционного этапа низкотемпературного отжига?

В статье был разработан эксперимент (Группа D): Нанесение Ni → LIF (8 В) → прямое нанесение Cu, с пропуском этапа низкотемпературного отжига.

Результаты:

Равномерность контактного сопротивления группы D превосходит все группы, включающие традиционный отжиг.

Почему?

Традиционные печи отжига нагревают неравномерно — края быстро рассеивают тепло, центр горячее — что приводит к более высокому контактному сопротивлению на краях и более низкому в центре. LIF — это точечное сканирование; каждая точка получает одинаковую энергию, равномерно по своей природе.

Дальнейшая оптимизация напряжения LIF до 6 В, группа D достигает эффективности 24.74%, с Voc, достигающим 696,72 мВ — +0,45% абс. выше по эффективности и +0,86 мВ выше по Voc по сравнению с базовым уровнем традиционного отжига без LIF.

7. Последствия для производственной линии: снижен ли порог массового производства для медной металлизации?

Три конкретных достижения

Эта статья представляет несколько ощутимых достижений:

1. Повреждение Voc может быть восстановлено, и восстановлено лучше. Отжиг при 750°C из предыдущей статьи имел узкое температурное окно и риск отслаивания тыльной стороны. LIF нагревает локально, тыльная сторона остается в безопасности, а восстановление более эффективно.

2. Один этап процесса экономится, но необходимо взвесить инвестиции в оборудование. Традиционный процесс: нанесение Ni → низкотемпературный отжиг → нанесение Cu. Подход LIF: нанесение Ni → LIF → нанесение Cu. Экономит печь отжига и время процесса, но само оборудование LIF дороже, а интеграция с линией металлизации сложнее. Фактическая окупаемость зависит от цен на оборудование.

3. Равномерность контактного сопротивления — скрытый бонус. Традиционный отжиг показывает разницу контактного сопротивления от края к центру 3,53 Ом; подход LIF сокращает ее до 0,45 Ом. Лучшая равномерность означает более равномерный сбор тока, более высокий FF и меньший риск горячих точек на уровне модуля.

Но препятствия для массового производства остаются:

• Инвестиции в оборудование LIF: хотя печь отжига заменяется, добавляется лазер + источник питания + система управления. Ценообразование поставщика оборудования определяет экономику.

• Сложность интеграции линии: LIF должен бесшовно стыковаться с линией металлизации, и согласование времени цикла (в статье используется скорость сканирования 20 м/с) требует проверки.

• Стабильность на уровне ГВт: статья находится на лабораторном/пилотном уровне; стабильность выхода при крупномасштабном производстве все еще требует подтверждающих данных.

8. Сравнение с Aiko ABC

Два пути, две истории

Архитектура BC от Aiko естественным образом избегает проблемы лазерных канавок. TOPCon не может этого избежать, но LIF предлагает комбинированное решение «заполнить канавку + оптимизировать» — не только восстанавливая повреждения, но и экономя один технологический шаг и улучшая однородность.

9. Резюме

Текущее положение дел

Эта новая статья из Цзяннаньского университета доказывает одно: лазерные повреждения при меднении TOPCon можно не только восстановить, но LIF восстанавливает их лучше, чем традиционный отжиг — и попутно решает проблему однородности низкотемпературной пайки.

Прирост эффективности на +0,45% абс., прирост Voc на 0,86 мВ и значительное улучшение однородности контактного сопротивления — эти три цифры заслуживают серьезной оценки на любой производственной линии.

Порог массового производства все еще существует, но техническая дорожная карта становится более ясной.

Тема для обсуждения: Является ли LIF, заменяющий низкотемпературную пайку, «последним толчком» для массового производства меднения TOPCon, или просто «лабораторным украшением»?

Справочная информация:

• Название: Интеграция лазерно-индуцированного отжига с Ni/Cu покрытием для металлизации солнечных элементов TOPCon

• Авторы: Цзиньюнь Чжан, Си Си, Цзяньбо Шао и др. (Цзяннаньский университет + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)

• Журнал: Solar Energy Materials and Solar Cells

• Год: 2026

• DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198

Мнение Ooitech

Ooitech считает: LIF превращает восстановление лазерных повреждений и однородность пайки в один шаг, делая меднение TOPCon значительно более жизнеспособным путем к безсеребряному массовому производству.