Введение

От предыдущего исследования к новому прорыву

Вчера мы обсуждали статью Цзяннаньского университета о TOPCon медном покрытии: 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 мВи — значительное улучшение однородности контактного сопротивления.

1. Краткое повторение: процесс TOPCon медного покрытия и его болевые точки

Стандартный процесс и где он болит

Стандартный процесс TOPCon Ni/Cu гальваники:

Лазерное канавкообразование → Высокотемпературный отжиг для восстановления повреждений → HF очистка → Ni гальваника → Низкотемпературный спекание → Cu гальваника

Две проблемы:

• Лазерное канавкообразование 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 нагревайте при 200–400°C. Проблема в неравномерном нагреве — края остывают быстрее, центр горячее, и контактное сопротивление значительно варьируется по ячейке.

LIF (Laser-Induced Firing): 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 контактную область под линиями сетки, оставляя все остальное термически нетронутым.

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

Поиск оптимальной точки при 14 В

Статья сначала проводит базовый эксперимент: применяет LIF при различных напряжениях обратного смещения на ячейках, которые уже прошли Ni/Cu гальванику.

Оптимальные параметры: обратное смещение 14В, прирост эффективности +0.401% абс., прирост FF 1.22%, снижение Rs 23%.

Почему более высокое напряжение ухудшает ситуацию?

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

• J01 (представляет рекомбинацию pn-перехода): мало меняется с напряжением

• J02 (представляет рекомбинацию на границе металл-кремний): минимальна при 14В, резко возрастает при 16–18В

Перевод: слишком высокое напряжение приводит к чрезмерному джоулеву нагреву, и граница «приваривается до смерти». Оптимум находится около 14В.

4. Почему LIF может восстанавливать лазерные повреждения?

Рамановская спектроскопия раскрывает секрет

В статье проведен ключевой эксперимент: удаление металлизации и измерение с помощью рамановской спектроскопии кристалличности кремния под контактными линиями.

В дополнение к высокотемпературному отжигу, LIF еще больше повышает кристалличность.

Механизм: LIF создает локализованный мгновенный нагрев (значительно выше традиционных температур отжига), что позволяет аморфному кремнию рекристаллизоваться более полно, и нагревает только области под контактными линиями, не затрагивая слой пассивации тыльной стороны.

Это решает проблему, оставшуюся от предыдущей статьи: температурное окно для высокотемпературного отжига узкое, и выше 775°C задняя пассивация вздувается. LIF — это локальный нагрев; задняя сторона не затрагивается, поэтому температура может быть выше, и эффект восстановления лучше.

5. Когда следует применять LIF? Время имеет значение

Три кандидата и явный победитель

Процесс металлизации включает три этапа: Ni-покрытие → низкотемпературное спекание → Cu-покрытие. Где следует вставить LIF?

В статье сравниваются три момента:

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

Почему?

После Cu-покрытия сопротивление электрода 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 Cu-покрытия), сопротивление высокое; то же напряжение вызывает чрезмерный джоулев нагрев, который может легко «запаять интерфейс насмерть».

6. Более крупное открытие: LIF может полностью заменить низкотемпературное спекание

Пропуская печь целиком

Если LIF может оптимизировать контакт Ni–Si, то можем ли мы просто полностью пропустить традиционный этап низкотемпературного спекания?

В статье был разработан эксперимент (Группа D): Ni-покрытие → LIF (8 В) → прямое Cu-покрытие, пропуская этап низкотемпературного спекания.

Результаты:

Однородность контактного сопротивления группы D превосходит все группы, включающие традиционное спекание.

Почему?

Традиционные печи спекания 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 6V, группа D достигает эффективности 24.74%, с Voc, достигающим 696.72mV — +0.45% абс. выше по эффективности и +0.86mV выше по Voc по сравнению с базовым уровнем традиционного спекания без LIF.

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

Три конкретных достижения

Эта статья представляет несколько ощутимых достижений:

1. Повреждение Voc можно восстановить, и восстановить лучше. Отжиг при 750°C из предыдущей статьи имел узкое температурное окно и риск образования пузырей на тыльной стороне. LIF нагревает локально, тыльная сторона остается в безопасности, и восстановление более эффективно.

2. Один технологический этап исключается, но необходимо взвесить инвестиции в оборудование. Традиционный процесс: Ni покрытие → низкотемпературное спекание → Cu покрытие. Подход LIF: Ni покрытие → LIF → Cu покрытие. Экономит печь спекания и время процесса, но само оборудование LIF дороже, а интеграция с линией нанесения покрытия сложнее. Фактическая окупаемость зависит от цен на оборудование.

3. Однородность контактного сопротивления — скрытый бонус. Традиционное спекание показывает разницу контактного сопротивления от края к центру 3.53Ω; подход LIF сокращает ее до 0.45Ω. Лучшая однородность 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: при замене печи спекания вы добавляете лазер + источник питания + систему управления. Ценообразование поставщика оборудования определяет экономику.

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

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

8. Сравнение с Aiko ABC

Два пути, две истории

Архитектура BC от Aiko естественным образом избегает ловушки лазерной канавки. TOPCon не может ее избежать, но LIF предлагает комбинированное решение «заполнить канавку + оптимизировать» — не только восстанавливая повреждения, но и экономя этап процесса и улучшая однородность.

9. Резюме

Текущее положение дел

Эта новая статья из Университета Цзяннань доказывает одну вещь: лазерное повреждение при медном гальваническом покрытии TOPCon можно не только восстановить, но LIF восстанавливает его лучше, чем традиционный отжиг — и заодно решает проблему однородности низкотемпературного спекания.

Прирост эффективности +0,45% абс., прирост Voc 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 низкотемпературное спекание, «последним толчком» для массового производства медного гальванического покрытия TOPCon или просто «лабораторным украшением»?

Справочная информация:

• Название: Интеграция лазерно-индуцированного отжига с Ni/Cu гальванизацией 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 ремонт лазерных повреждений и равномерность спекания в единый этап, делая меднение TOPCon более жизнеспособным путем к безсеребряному массовому производству.