SHJ電池因其高開路電壓、高效率和低溫度工藝等優(yōu)勢，預(yù)計2030年市場份額將達25%。然而，其金屬化依賴低溫銀漿，成本高且資源受限。行業(yè)目標是將銀漿用量降至 5 mg/W 甚至 2 mg/W。美能TLM接觸電阻測試儀是專用于太陽能電池電極優(yōu)化中關(guān)鍵電學(xué)參數(shù)提取的高精度分析設(shè)備，具備接觸電阻率與柵線電阻雙重測試功能。為晶硅電池等高效結(jié)構(gòu)的電極材料優(yōu)化與工藝改進提供可靠的量化依據(jù)。

為應(yīng)對銀漿成本與供應(yīng)壓力，本研究系統(tǒng)探索了以銅漿和銀包銅漿替代傳統(tǒng)銀漿的可行性。通過對比絲網(wǎng)印刷與點膠印刷兩種工藝，重點評估了這些替代漿料在SHJ電池中的電學(xué)性能、工藝兼容性及高溫退火耐受性。這項工作表明，銅基漿料在SHJ電池中具有顯著替代潛力，為推進低銀化、低成本高效SHJ電池的產(chǎn)業(yè)化提供了重要技術(shù)路徑。

實驗方法

Millennial Solar

太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖，展示不同金屬化漿料的應(yīng)用位置（不按比例繪制）

柵線印刷性能研究

采用M2尺寸SHJ電池，分別用絲網(wǎng)印刷和點膠印刷制備銀、銀包銅、銅三種漿料的柵線，分析其：幾何尺寸（寬度、高度、深寬比）、電學(xué)性能（線電阻、接觸電阻率、體電阻）、漿料用量。

退火條件對電池性能的影響

在多種退火條件（溫度：280°C、320°C、360°C；時間：5秒、20秒、40秒）下處理銀漿電池，評估效率變化，并進行光照處理恢復(fù)實驗。

漿料在電池中的應(yīng)用測試

將三種漿料組合應(yīng)用于電池正背面，測試其：IV參數(shù)（效率、開路電壓、短路電流密度、填充因子、串聯(lián)電阻）、電致發(fā)光（EL）圖像。

實驗結(jié)果與分析

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柵線性能分析

通過絲網(wǎng)印刷（SP）與點膠印刷方法使用銀漿、銀包銅漿和銅漿制備的柵線形貌

不同金屬柵線線電阻（LR）隨柵線寬度（w）的變化關(guān)系

銀漿、銀包銅漿與銅漿柵線的電學(xué)性能與幾何參數(shù)

點膠印刷銅漿柵線更寬，但均勻性更好，適合背面應(yīng)用。

銅漿線電阻約為銀漿的3倍，銀包銅漿介于兩者之間。

銀包銅漿銀用量比純銀漿降低約50%。

退火耐受性

（a）電池在不同溫度退火前（bS）、退火后（aS）及光照處理后（LiSo）的效率變化。（b）電池在300°C不同退火時間下bS、aS及LiSo的效率變化

電池在 280°C/5秒退火后性能穩(wěn)定。

高于280°C時效率下降，320°C下降約0.5%，360°C下降約1.5%。

光照處理可部分恢復(fù)效率損失。

電池性能對比

采用絲網(wǎng)印刷（SP）與點膠印刷的不同正背面金屬化太陽能電池的光伏參數(shù)：（a）效率（η）、（b）開路電壓（Voc）、（c）短路電流密度（Jsc）、（d）填充因子（FF）、（e）串聯(lián)電阻（Rs）、（f）偽填充因子（pFF）

部分優(yōu)選電池的IV參數(shù)匯總及其銀漿用量減少情況

在高電流注入條件（8A，合32.74 mA/cm2）下拍攝的電致發(fā)光圖像：（a）參考電池（雙面銀漿）；（b）正面銅漿絲網(wǎng)印刷、背面銀漿絲網(wǎng)印刷電池；（c）正面銀漿絲網(wǎng)印刷、背面銅漿絲網(wǎng)印刷電池；（d）雙面銅漿絲網(wǎng)印刷電池

雙面銅漿絲網(wǎng)印刷電池效率達23.08%，為目前最高紀錄。

銅漿電池效率下降主要源于串聯(lián)電阻升高與填充因子降低。

EL圖像顯示銅漿電池邊緣存在暗區(qū)，表明銅柵線與TCO接觸不良，需進一步優(yōu)化燒結(jié)工藝。

本研究系統(tǒng)比較了銅漿與銀包銅漿在SHJ太陽能電池金屬化中的性能，并與傳統(tǒng)銀漿電池進行對比。主要結(jié)論如下：銅漿與銀包銅漿在SHJ電池中具有替代銀漿的潛力，可大幅降低銀耗；正面銀包銅漿+背面銀漿電池效率較參考電池提升0.13%；正面銀包銅漿+背面銅漿電池效率達23.6%，銀漿節(jié)約約70%；雙面銅漿絲網(wǎng)印刷電池平均效率22.4%，最高23.08%，為目前報道最佳；點膠印刷銅漿在背面應(yīng)用中性能優(yōu)于絲網(wǎng)印刷銅漿。研究還發(fā)現(xiàn)，電池在280°C以下退火性能穩(wěn)定，且光照處理可有效恢復(fù)高溫導(dǎo)致的部分效率損失。

為實現(xiàn)銅漿與銀包銅漿的大規(guī)模應(yīng)用，需進一步優(yōu)化印刷工藝、降低柵線寬度、提升工藝穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。研究表明，SHJ電池實現(xiàn)無銀金屬化后效率仍可超過23%，證明“每電池銀耗≤2 mg/W”的目標在高效SHJ電池中是可行的。

美能TLM接觸電阻測試儀

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美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現(xiàn)快速、靈活、精準檢測。

靜態(tài)測試重復(fù)性≤1%，動態(tài)測試重復(fù)性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

美能TLM接觸電阻測試儀通過精確測量金屬與TCO界面的接觸電阻率，為本文中評估銅基漿料的接觸性能提供了核心量化依據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，銅漿接觸電阻高達10.28 mΩ·cm2，是其電池串聯(lián)電阻升高和填充因子下降的主要原因。同時，該儀器能定位燒結(jié)后的接觸缺陷區(qū)域，與EL圖像中出現(xiàn)的邊緣暗區(qū)相互印證，幫助診斷工藝問題。其穩(wěn)定的測試能力，為持續(xù)推進低銀化、無銀化金屬化方案的可靠性與量產(chǎn)評估提供了關(guān)鍵支撐。

原文參考：Achieving High Efficiencies for Silicon Heterojunction Solar Cells Using Silver-Free Metallization

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