LECO技術(shù)在TOPCon電池制造工藝中的應(yīng)用

LECO（Laser-enhanced contact optimization）又名激光增強(qiáng)接觸優(yōu)化，是一種先進(jìn)的激光燒結(jié)技術(shù)，該技術(shù)能以非常精準(zhǔn)的方式局部破壞鈍化層，并促進(jìn)金屬和硅之間的電子傳輸。使用LECO技術(shù)的TOPCon太陽能電池能夠提升0.2%-0.5%的轉(zhuǎn)換效率。美能TLM接觸電阻測試儀，可以測量接觸電阻率、線電阻，反應(yīng)擴(kuò)散、電極制作、燒結(jié)等工藝中存在的問題，為先進(jìn)電池技術(shù)研究發(fā)展保駕護(hù)航！

燒結(jié)工藝給太陽能電池性能造成的影響

TOPCon太陽能電池正處于向工業(yè)批量生產(chǎn)的過渡階段。它的背面是同名的隧道氧化物鈍化接觸層(TOPCon)，磷摻雜體(n型Cz-Si)，在正面是傳統(tǒng)的擴(kuò)散硼發(fā)射器(p+)。目前，TOPCon太陽能電池的主要損耗機(jī)制是由發(fā)射極側(cè)Joe-met的金屬電極引起的重組，而TOPCon側(cè)Jot-met的金屬電極引起的重組程度較低。工業(yè)上使用傳送帶爐燒制(FFO)進(jìn)行觸點(diǎn)形成過程，通常在高于700℃的峰值溫度下進(jìn)行，在這個溫度下，由絲網(wǎng)印刷電極覆蓋的介電覆蓋層被漿料中的玻璃熔塊組件蝕刻。然后，兩側(cè)的氧離子與晶體或多晶硅發(fā)生反應(yīng)，形成蝕刻坑，促進(jìn)歐姆接觸的產(chǎn)生。在正面，局部去除的鈍化層極大地增加了復(fù)合。在背面，蝕刻坑消耗多晶硅，可能到達(dá)薄氧化層，從而使觸點(diǎn)鈍化。兩側(cè)的接觸形成過程是由升高的燃燒溫度推動的。一方面，這會導(dǎo)致高填充因子FF；不利的一面是，這會導(dǎo)致金屬誘導(dǎo)的復(fù)合增加，主要是降低Voc，最終限制轉(zhuǎn)換效率的提升。

使用LECO作為燒結(jié)后處理，以降低接觸燒成溫度，從而在TOPCon太陽能電池上實(shí)現(xiàn)更高的Voc和FF值。

LECO工藝介紹

LECO工藝在太陽能電池的正面局部施加高強(qiáng)度激光脈沖，并保持恒定的反向電壓。由此產(chǎn)生的局部電流會顯著降低半導(dǎo)體和金屬電極之間的接觸電阻率。

右側(cè)未經(jīng)過LECO處理、左側(cè)為處理后圖像

具體工藝流程如下：1.準(zhǔn)備工作：首先，硅電池片通過常規(guī)工藝步驟完成鈍化層的沉積，以形成高質(zhì)量的鈍化層以減少表面復(fù)合。2.銀漿印刷：使用絲網(wǎng)印刷或其他印刷技術(shù)將銀漿涂覆在硅片的前表面上，形成預(yù)定的電極圖案。銀漿內(nèi)含有銀顆粒以及有機(jī)溶劑和粘合劑。3.預(yù)干燥：在激光處理之前，先對涂有銀漿的硅片進(jìn)行預(yù)干燥以去除大部分有機(jī)溶劑，避免激光加熱時產(chǎn)生的氣體泡影響接觸質(zhì)量。4.激光燒結(jié)：通過精確控制激光的能量和照射時間，激光照射在銀漿上，局部加熱銀漿以進(jìn)行燒結(jié)。激光的熱效應(yīng)引發(fā)銀漿中銀粒子的熔融和連接。在這一過程中，銀漿與電池片之間的微觀變化如下：

銀金屬化和硅間界面，未經(jīng)LECO處理的接觸截面SEM圖像

經(jīng)過LECO處理后的觸點(diǎn)截面SEM圖像

a.鈍化層局部破壞：激光加熱造成的熱點(diǎn)會局部破壞硅片上的鈍化層，這是一個精確控制的物理過程。破壞鈍化層是為了使銀能夠與硅片形成直接接觸，建立有效的電子傳輸路徑。b.銀硅合金形成：在高溫的作用下，銀粒子開始與硅反應(yīng)，局部形成銀硅合金。這個過程涉及到銀原子擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面，并在接觸區(qū)域形成良好的歐姆接觸。

5.冷卻與固化：經(jīng)過激光處理后，燒結(jié)區(qū)域開始冷卻。銀粒子之間的金屬連接固化，形成牢固的電極。

6.清潔與檢驗(yàn)：最后，對處理過的硅片進(jìn)行清潔以去除任何殘留的有機(jī)物，并進(jìn)行檢驗(yàn)以確保接觸質(zhì)量和電池功能。

在整個LECO工藝中，微觀層面上的變化對太陽能電池的性能至關(guān)重要。銀漿與硅片表面的互相作用需要精確控制，以確保接觸電阻最小化，同時避免對硅片造成不必要的結(jié)構(gòu)損傷。

美能TLM接觸電阻測試儀

美能TLM接觸電阻測試儀，能夠快速、靈活、精準(zhǔn)的測量太陽能電池的接觸電阻和線電阻。反映擴(kuò)散、電極制作、燒結(jié)等工藝中存在的問題。

• 接觸電阻率測試范圍：0.1~120mΩ*cm＾2；
• 線電阻測試范圍：0.2~40Ω/cm
• 接觸電阻率測量精度：5%或0.5mΩ*cm＾2
  
• 線電阻測量精度：5%或0.1Ω/cm
  
• 靜態(tài)測試重復(fù)性≤1%，動態(tài)測試重復(fù)性≤3%

美能TLM接觸電阻測量演示視頻

LECO工藝可以做的不僅僅是簡單地提高太陽能電池的平均性能，它還允許整個過程序列的整體微調(diào)和達(dá)到更均勻的接觸電阻率。LECO已經(jīng)被證實(shí)在TOPCon太陽能電池上的應(yīng)用，其能讓轉(zhuǎn)換效率提升0.2%-0.5%。美能光伏提供測量太陽能電池接觸電阻和線電阻的高精度檢測設(shè)備，只為聚焦技術(shù)創(chuàng)新，助力太陽能電池技術(shù)迭代發(fā)展，提升光伏產(chǎn)品的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性。