新研究:激光辅助发射提高了TOPCon太阳能电池的可靠性

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中国太阳能组件生产商Jolywood目前正在TOPCon太阳能电池制造中应用激光辅助烧蚀工艺。据报道,该工艺可以提高接触质量和耐腐蚀性,同时降低生产成本。

来自南威尔士大学的科研团队深入研究了这一生产过程对TOPCon电池性能的影响,其结果表明,该工艺显著增强了电池的可靠性。

来自Jolywood和澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的一组研究人员,分析了中国制造商自己开发的一种新的激光辅助烧制技术对TOPCon太阳能电池的影响。

共同探讨了Jolywood自主研发的激光辅助烧制技术——特殊注入金属化(JSIM),在TOPCon太阳能电池中的应用。JSIM技术通过激光辅助烧制,结合特制银浆料,形成电池前接触,旨在优化电池性能。

该技术的主要研究者Bram Hoex指出,JSIM技术已由Jolywood实现量产,并引领TOPCon技术的大规模应用。研究团队通过污染物诱导的DH85加速测试,验证了JSIM在提高接触质量和耐腐蚀性方面的有效性,同时实现成本优化。

Hoex和他的同事发表在《太阳能材料和太阳能电池》(Solar Energy Materials and Solar Cells)杂志上的论文《通过激光增强接触烧制提高TOPCon技术的可靠性》(Enhancing the reliability of TOPCon technology by laser-enhanced contact firing)中解释说,研究团队通过污染物诱导的DH85加速测试,验证了JSIM在提高接触质量和耐腐蚀性方面的有效性,同时实现成本优化。

实验中,研究人员构建了尺寸为182 mm × 182 mm的TOPCon电池,并基于G10 n型Czochralski (Cz)硅片和通过标准前金属化工艺开发的参考TOPCon器件,最后进行了严格的DH85测试。结果表明,采用JSIM工艺的电池,在功率转换效率和填充系数上均表现出色,且对氯化钠诱导的变质和腐蚀具有更高的抵抗力。

两种类型的电池,都在85℃的温度和85%的相对湿度下进行了DH85测试。激光器的工作波长为1030nm,频率为1000hz。

“为了评估接触电阻,我们特别关注了TOPCon电池的非母线区域。利用FOBA M1000刻划激光器,我们创造了6毫米宽的条纹,用于接触电阻评估。相比之下,基线样品使用标准的商业银/铝浆料和传统的烧制工艺进行了前金属化。值得注意的是,两批TOPCon电池都具有相同的丝网印刷图案设计。”

学者们使用蔡司550 Crossbeam低温聚焦离子束扫描电子显微镜,来分析金属接触的横截面图像。他们发现JSIM太阳能电池的平均功率转换效率为25.1%,填充系数为83.2%,而参考电池分别达到25.0%和82.9%。

试验还表明,与对照装置相比,JSIM电池中的金属触点对氯化钠(NaCl)诱导的变质和腐蚀不敏感。科学家进一步解释说:“这一改进归功于烧制技术提供的更宽的加工窗口,以及使用不含铝的浆料接触TOPCon太阳能电池前部轻掺杂硼表面的能力。”

利用这些电池,研究小组分别使用聚烯烃弹性体(POE)和膨胀聚乙烯(EPE)构建了JSIM 144半切割电池模块,用于前后封装,并将其性能与不使用JSIM工艺制造的控制面板进行了比较。

这两种面板类型都经过了DH85测试,并且与参考模块相比,JSIM样本也具有更好的性能。研究人员表示:“JSIM模块的填充系数下降了0.6%,而基准模块的填充系数损失高达4.9%。”

该小组表示,一系列测试表明,JSIM工艺不仅生产出更可靠的太阳能电池和组件,而且由于在执行过程中使用的材料数量较少,还降低了生产成本。这项工作表明,像JSIM这样的激光辅助烧制工艺,可以显著提高TOPCon太阳能电池的内在耐腐蚀性,进一步提升生产效益。


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