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產(chǎn)品與技術(shù)
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關(guān)于鈞達(dá)
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激光輔助技術(shù)助力TOPCon電池片轉(zhuǎn)換效率提高0.38%
Published:
2023-10-20 11:05
Source:
Engineering GmbH申請專利，用于修復(fù)欠燒結(jié)的PERC電池。
工藝方法：對電池片照射高強度激光，同時施加10V或以上的偏轉(zhuǎn)電壓，由此產(chǎn)生的數(shù)安培的局部電流會顯著降低金屬與半導(dǎo)體之間的接觸電阻。
處理時間：實驗條件下每片硅片處理時間1.6秒，可以很容易地降低至1秒以下。
激光掃描電池片激發(fā)電荷載流子
自由載流子被迫通過金屬-半導(dǎo)體形成的觸點
高電流流過局部非常小的導(dǎo)電點
金屬和半導(dǎo)體之間的接觸電阻降低
鈍化不會受到損害
圖1：LECO技術(shù)適用于多種電池類型
圖2：LECO工作原理示意圖
圖3：LECO影響區(qū)域的太陽能電池示意圖
Laser-enhanced contact optimization(LECO)
激光增強接觸優(yōu)化（LECO）
使用LECO工藝的三個集成級別：
1.窄化效率分布+提高產(chǎn)量
2.適應(yīng)電池生產(chǎn)工藝+受益于更大的工藝窗口
3.調(diào)整電池生產(chǎn)工藝+使用LECO漿料+通過Voc增益（+6mV）提高效率增益
LECO改進(jìn)了現(xiàn)有的電池概念（Al BSF、PERC、選擇性發(fā)射極）
——允許更大的燒結(jié)溫度窗口
——允許在超低摻雜發(fā)射極上實現(xiàn)正確接觸
——允許更高的太陽能電池Voc
LECO是新電池概念（鈍化接觸，n型）的關(guān)鍵
——允許接觸較薄的半導(dǎo)體層
——允許使用燒穿性較小的銀漿
——可實現(xiàn)低電阻接觸，同時不會損壞鈍化層
Cell Engineering推出激光設(shè)備
單機系統(tǒng)規(guī)格
——帶有電池片輸送帶的LECO自動化工藝
——吞吐量500件/小時
——符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的1類激光產(chǎn)品
集成系統(tǒng)規(guī)格
——可用于集成的各種接口選項
——LECO處理時間可小于1s
——符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的4級激光系統(tǒng)
——占地面積約0.4m2
LECO技術(shù)在P-PERC電池上的效果
圖6：LECO 技術(shù)在P-PERC電池上的效果
在P-PERC電池上，分別使用標(biāo)準(zhǔn)漿料/LECO專用漿料，細(xì)柵寬度40μm，主柵數(shù)量4道。LECO批次的平均開路電壓高出6.9mV，而填充因子處于同一水平，略提升0.42%，短路電流增加0.08mA/cm2，總體來看，電池片轉(zhuǎn)換效率提升0.38%。
圖7：LECO 技術(shù)在N-TOPCon電池上的效果
實驗設(shè)備：LECO Labtool
LECO所形成的接觸點多位于金字塔頂峰附近。
興趣區(qū)1（roi 1）：硅內(nèi)發(fā)現(xiàn)絲狀明亮材料對比區(qū)，表明銀滲入了硅中。
興趣區(qū)2（roi 2）：銀柵線內(nèi)出現(xiàn)了偏暗的區(qū)域，說明摻入了硅。
圖8：LECO 處理前后電池表面變化
進(jìn)一步的表征說明，興趣區(qū)1中銀含量小于20%，可以驗證LECO誘導(dǎo)硅和銀的相互擴(kuò)散，形成局部亞微米大小的點接觸。
LECO的反應(yīng)模型
圖9：LECO 的反應(yīng)模型
第一步：由局部激光束形成感應(yīng)載流子，結(jié)合偏置電壓，形成局部電流；局部電流的優(yōu)先路徑是低電阻路徑，該路徑必須已經(jīng)存在于柵線下方的發(fā)射極與Ag之間，并導(dǎo)致高電流密度。這些路徑可以在金字塔的頂部或頂部附近找到；
第二步：高電流密度導(dǎo)致發(fā)熱點，對應(yīng)處發(fā)生燒結(jié)，引發(fā)銀與硅的互相擴(kuò)散；
第三步：冷卻過程。電流引起的加熱時間在微秒-毫秒之間，主要取決于載流子壽命。熔融點附近的溫度將迅速降低。
根據(jù)《Microscale Contact Formation by Laser Enhanced ContacOptimization》分析，roi 1區(qū)絲狀明亮材料來自在快速冷卻步驟期間AgxSiy相中過量Ag的偏析。電流傳輸是基于通過玻璃層的電子隧穿，這是由于玻璃中的Ag沉淀物和溶解的Ag以及硅表面生長的Ag晶粒。
此外，在硼發(fā)射極中電流注入燒制銀漿可以在玻璃層中產(chǎn)生額外的銀枝晶。
因此，《Microscale Contact Formation by Laser Enhanced ContactOptimization》一文中，作者建議將CFC(the currentfired contacts)作為總電流傳輸中的額外電流路徑。
LECO對漿料的影響
圖10：LECO 處理前后電池表面變化
圖11：LECO 處理前后電池表面變化
2019年賀利氏推出LECO專用漿料SOL8100，主要用于均勻發(fā)射極電池。配合LECO設(shè)備，提效水平約在0.15%。
圖12：LECO 處理前后電池表面變化
LECO對漿料的影響
圖13：LECO 處理前后電池表面變化
圖14：LECO 處理前后電池表面變化
圖一：常規(guī)燒結(jié)鈍化層面積破壞過大造成開壓低；
圖二：賀利氏SOL8200系列漿料燒結(jié)后，柵線下大面積鈍化層得以保留，再通過激光優(yōu)化打通導(dǎo)電通路
•LECO on PERC / TOPCon
•效率增益：+0.14-0.37% /+0.14-0.52%
•主要驅(qū)動力：Voc 提升 (+6-7mV)
•作用機理和長期穩(wěn)定性
•LECO引發(fā)電流燒結(jié)接觸
•在電池和組件層面都具有長期穩(wěn)定的效率增益
•特色
•峰值燒結(jié)溫度降低
•可以適配極低摻雜發(fā)射極
•使用LECO銀漿可獲得額外的Voc增益
•使激光燒結(jié)相對標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)更具競爭力
國內(nèi)廠商推出相關(guān)產(chǎn)品
圖15：TOPCon電池效率提升路線圖
