TOPCon Copper Plating Sumusulong Muli: LIF

Mabilis na sagot: Ang TOPCon copper plating ay naging isang hakbang na mas malapit sa produksyon sa isang bagong resulta na bumabatay sa naunang gawain mula sa Jiangnan University. Ang plating ay pumapalit sa silver metallisation ng copper, at ang hadlang ay hindi kailanman naging ang konsepto — ito ay ang adhesion at ang barrier layer na pumipigil sa copper na mag-diffuse sa silicon. Ang process window sa pag-aaral na ito ay tumatakbo sa paligid ng 750 °C hanggang 800 °C para sa contact formation step, na may 1064 nm laser na ginagamit sa patterning stage at annealing sa 400 °C. Ang copper ay humigit-kumulang dalawang order ng magnitude na mas mura kaysa sa silver paste na papalitan nito, at ang silver ay ang pinakamalaking non-silicon na gastos sa isang TOPCon cell. Ang natitirang mga tanong ay line compatibility at long-term reliability: ang isang plated contact na pumasa sa paunang efficiency ngunit bumababa sa ilalim ng damp heat ay hindi isang manufacturable na proseso.

PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech

Introduction

Mula sa nakaraang pag-aaral tungo sa isang bagong breakthrough

Kahapon ay tinalakay natin ang isang papel mula sa Jiangnan University tungkol sa TOPCon copper plating: ang laser grooving ay nakakasira sa silicon, ang crystallinity ay bumaba ng 30 percentage points, at ang annealing ay kinakailangan upang ayusin ito. Ang papel na iyon ay nagtapos na ang 750°C annealing + HF cleaning ay maaaring ibalik ang efficiency mula 23.41% pabalik sa 24.85%.

Ngunit ang sinuman sa isang production line ay alam na ang 750°C annealing mismo ay may dalang hydrogen-induced blister risk — ang temperature window ay lubhang makitid. Sa itaas ng 775°C ang rear passivation layer ay nagbi-blister, at sa 800°C ang resulta ay mas masahol pa kaysa sa walang annealing.

Mayroon bang mas mahusay na paraan?

Ang isang pangalawang papel na kalalathala lamang noong 2026 ng Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan + DR Laser ay nag-aalok ng isang bagong sagot: gamitin ang LIF (Laser-Induced Firing) upang palitan ang tradisyonal na mababang-temperatura na sintering, habang sabay na inaayos ang laser damage.

Ang mga resulta: pagpapabuti ng efficiency na +0.45% abs., Voc gain na 0.86mV, at — isang malaking pagpapabuti sa contact resistance uniformity.

1. Isang mabilis na recap: ang TOPCon copper plating flow at ang mga pain point nito

Ang standard na proseso at kung saan ito masakit

Ang standard na TOPCon Ni/Cu plating flow:

Laser grooving → High-temperature annealing para sa damage repair → HF cleaning → Ni plating → Low-temperature sintering → Cu plating

Dalawang pain point:

• Ang laser grooving ay nakakasira sa silicon: tulad ng tinalakay sa nakaraang artikulo, ang crystallinity ay bumaba mula 99.3% hanggang 69.8%, na nangangailangan ng high-temperature annealing para sa pag-aayos.

• Ang tradisyonal na low-temperature sintering ay hindi pantay: ang furnace ay nagpapainit sa buong cell, ang mga gilid ay mas mabilis mag-dissipate ng init habang ang gitna ay nananatiling mas mainit, na nagdudulot ng contact resistance na mataas sa mga gilid at mababa sa gitna — ang hindi pantay na current collection ay nakakasama sa FF.

Ang pangunahing breakthrough ng bagong papel na ito: ang pagpasok ng LIF sa plating flow ay pumapatay ng dalawang ibon sa isang bato — pinapalitan nito ang hindi pantay na low-temperature sintering at tumutulong sa pag-aayos ng laser damage.

2. Ano ang LIF, at paano ito naiiba sa tradisyonal na sintering?

Furnace heating vs. point-to-point welding

Tradisyonal na low-temperature sintering: ilagay ang buong cell sa isang furnace at i-bake sa 200–400°C. Ang problema ay hindi pantay na pag-init — ang mga gilid ay mas mabilis lumamig, ang gitna ay nagiging mas mainit, at ang contact resistance ay malaki ang pagkakaiba sa buong cell.

LIF (Laser-Induced Firing): isang 1064nm infrared laser na mabilis na nag-scan sa harap ng cell habang inilalapat ang isang reverse bias (2–18V). Ang laser ay nag-e-excite ng photogenerated carriers, ang reverse bias ay nagtutulak sa kanila nang direksyonal, na gumagawa ng tumpak na localized Joule heating sa metal–silicon interface.

Isang pangungusap na pagkakaiba: ang tradisyonal na sintering ay "whole-cell baking", ang LIF ay "point-to-point welding". Ang LIF ay nagpapainit lamang sa contact region sa ilalim ng mga gridline, na iniiwan ang lahat ng iba pa na hindi thermally naaapektuhan.

3. Gaano kahusay gumagana ang LIF sa copper-plated cells?

Paghahanap ng sweet spot sa 14V

Ang papel ay unang nagpapatakbo ng isang baseline experiment: maglapat ng LIF sa iba't ibang reverse bias voltages sa mga cell na nakumpleto na ang Ni/Cu plating.

Optimal na mga parameter: 14V reverse bias, efficiency gain +0.401% abs., FF gain 1.22%, Rs reduction 23%.

Bakit ang mas mataas na boltahe ay nagpapalala ng mga bagay?

Ang papel ay gumagamit ng Suns-Voc upang sukatin ang dark saturation current densities J01 at J02:

• J01 (kumakatawan sa pn-junction recombination): maliit na pagbabago sa boltahe

• J02 (kumakatawan sa metal–silicon interface recombination): pinakamababa sa 14V, tumataas nang husto sa 16–18V

Pagsasalin: masyadong maraming boltahe ay nangangahulugan ng labis na Joule heating, at ang interface ay "na-welded hanggang mamatay". Ang window ay nasa paligid mismo ng 14V.

4. Bakit kayang ayusin ng LIF ang laser damage?

Ang Raman spectroscopy ay nagbubunyag ng sikreto

Ang papel ay nagsagawa ng isang mahalagang eksperimento: alisin ang plated na metal at gumamit ng Raman spectroscopy upang sukatin ang crystallinity ng silicon sa ilalim ng mga gridline.

Bukod sa high-temperature annealing, ang LIF ay higit pang nagtataas ng crystallinity.

Ang mekanismo: ang LIF ay bumubuo ng localized instantaneous high temperature (lubhang mas mataas kaysa sa tradisyonal na annealing temperatures) na nagpapahintulot sa amorphous silicon na mas ganap na mag-recrystallize, at pinapainit lamang nito ang mga rehiyon sa ilalim ng mga gridline, na hindi ginagalaw ang rear passivation layer.

Nalutas nito ang natitirang alalahanin mula sa nakaraang artikulo — ang temperature window para sa high-T annealing ay makitid, at sa itaas ng 775°C ang rear passivation ay nagbubula. Ang LIF ay local heating; ang likod ay hindi apektado, kaya ang temperatura ay maaaring tumaas at ang repair effect ay mas mahusay.

5. Kailan dapat ilapat ang LIF? Mahalaga ang timing

Tatlong kandidato at isang malinaw na panalo

Ang plating process ay may tatlong hakbang: Ni plating → low-temperature sintering → Cu plating. Saan dapat isingit ang LIF?

Inihahambing ng papel ang tatlong timing:

Konklusyon: Pinakamahusay na gumagana ang LIF kapag inilagay sa pinakadulo — pagkatapos makumpleto ang Cu plating.

Bakit?

Pagkatapos ng Cu plating, bumaba nang husto ang electrode resistance. Kapag naglalapat ng boltahe ang LIF, mas pantay ang current distribution, mas pantay ang Joule heating, at mas lubusang na-optimize ang interface contact.

Kung ang LIF ay ilalapat lamang sa Ni layer (bago ang Cu plating), mataas ang resistance; ang parehong boltahe ay gumagawa ng labis na Joule heating, na madaling "magwelding sa interface hanggang mamatay".

6. Isang mas malaking pagtuklas: kayang palitan ng LIF nang buo ang low-temperature sintering

Laktawan nang tuluyan ang furnace

Kung kayang i-optimize ng LIF ang Ni–Si contact, kung gayon maaari ba nating laktawan nang tuluyan ang tradisyonal na low-temperature sintering step?

Dinisenyo ng papel ang isang eksperimento (Group D): Ni plating → LIF (8V) → direktang Cu plating, na nilalaktawan ang low-temperature sintering step.

Results:

Ang contact resistance uniformity ng Group D ay dumudurog sa bawat group na may kasamang tradisyonal na sintering.

Bakit?

Ang mga tradisyonal na sintering furnace ay hindi pantay magpainit — mabilis mag-dissipate ng init ang mga gilid, mas mainit ang gitna — na nagdudulot ng mas mataas na contact resistance sa mga gilid at mas mababa sa gitna. Ang LIF ay point scan; bawat punto ay tumatanggap ng eksaktong parehong enerhiya, pantay sa likas na katangian.

Karagdagang pag-optimize ng LIF voltage sa 6V, naabot ng Group D ang efficiency na 24.74%, na may Voc na umaabot sa 696.72mV — +0.45% abs. na mas mataas sa efficiency at +0.86mV na mas mataas sa Voc kaysa sa tradisyonal na sintering + walang LIF baseline.

7. Mga implikasyon sa production line: nababawasan ba ang mass-production threshold para sa copper plating?

Tatlong konkretong pag-unlad

Naghahatid ang papel na ito ng ilang nasasalat na pag-unlad:

1. Maaaring maayos ang Voc damage, at mas mahusay ang pagkakaayos. Ang 750°C annealing mula sa nakaraang artikulo ay may makitid na temperature window at panganib ng rear-side blistering. Ang LIF ay nagpapainit nang lokal, nananatiling ligtas ang likod, at mas epektibo ang repair.

2. Isang process step ang natipid, ngunit dapat timbangin ang equipment investment. Tradisyonal na daloy: Ni plating → low-T sintering → Cu plating. LIF approach: Ni plating → LIF → Cu plating. Nakatipid sa sintering furnace at process time, ngunit ang LIF equipment mismo ay mas mahal, at mas kumplikado ang integrasyon sa plating line. Ang aktwal na ROI ay depende sa mga equipment quotation.

3. Ang contact resistance uniformity ay ang nakatagong bonus. Ang tradisyonal na sintering ay nagpapakita ng edge-to-center contact resistance gap na 3.53Ω; binabawasan ito ng LIF approach sa 0.45Ω. Ang mas mahusay na uniformity ay nangangahulugan ng mas pantay na current collection, mas mataas na FF, at mas mababang panganib ng hot-spot sa antas ng module.

Ngunit may natitira pang hadlang sa mass-production:

• LIF equipment investment: habang pinapalitan ang sintering furnace, nagdadagdag ka ng laser + power supply + control system. Ang pagpepresyo ng equipment vendor ang magpapasya sa economics.

• Line integration complexity: dapat maayos na dumok ang LIF sa plating line, at ang cycle-time matching (gumagamit ang papel ng 20 m/s scan speed) ay kailangang ma-validate.

• GW-scale consistency: ang papel ay nasa lab/pilot level; ang yield stability sa malakihang mass production ay kailangan pa ng sumusuportang data.

8. Paghahambing sa Aiko ABC

Dalawang landas, dalawang kuwento

Ang BC architecture ng Aiko ay natural na umiiwas sa panganib ng laser-grooving. Hindi ito maiiwasan ng TOPCon, ngunit ang LIF ay nag-aalok ng "fill-the-pit + optimize" combo solution — hindi lamang inaayos ang pinsala, kundi nakakatipid din ng isang hakbang sa proseso at nagpapabuti ng uniformity.

9. Buod

Kung saan nakatayo ang mga bagay

Ang bagong papel na ito mula sa Jiangnan University ay nagpapatunay ng isang bagay: ang laser damage sa TOPCon copper plating ay hindi lamang maaaring ayusin, kundi mas mahusay itong inaayos ng LIF kaysa sa tradisyonal na annealing — at kasabay nito, nalulutas din nito ang problema sa uniformity ng low-temperature sintering.

Efficiency gain na +0.45% abs., Voc gain na 0.86mV, at malaking pagbuti sa uniformity ng contact resistance — ang tatlong numerong ito ay karapat-dapat sa seryosong pagsusuri sa anumang linya ng produksyon.

Nananatili pa rin ang threshold ng mass-production, ngunit nagiging mas malinaw na ang technical roadmap.

Paksang talakayan: Ang LIF ba na pumapalit sa low-temperature sintering ang "huling sipa" para sa mass-producing ng TOPCon copper plating, o isa lamang itong "lab-side icing on the cake"?

Impormasyong sanggunian:

• Pamagat: Integration of laser-induced firing with Ni/Cu plating for TOPCon solar cell metallization

• Mga May-akda: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao et al. (Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)

• Journal: Solar Energy Materials and Solar Cells

• Taon: 2026

• DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198

Pananaw ng Ooitech

Naniniwala ang Ooitech: Ginagawang isang hakbang ng LIF ang pag-aayos ng laser-damage at sintering uniformity, na ginagawang mas makatwirang ruta ang TOPCon copper plating para sa silver-free mass production.