Aaron
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/ LECO 机理研究 /
关键词：LECO，激光增强接触，接触尺寸，外加电压
关键结论
LECO有效烧结需要满足两个关键条件：
接触点位需要部分热隔离（玻璃体）包裹，以使得局域温度具备高于Si熔点的可能 接触点位尺寸要在合理范围内，在激光+反向电压条件下局域高温超过Si熔点
LECO处理过程有效激活的条件：
接触点尺寸，有效接触半径~50nm 热传导条件，间接热传导，玻璃体包裹 有效激活的表现：接触区域呈半球状生长，之后由于电流密度的降低引起的温度下降，生长停止。典型的生长尺寸~300 nm左右（金半接触区域结深需大于0.3μm，否则有漏电风险）
结果&讨论
LECO技术，2019年首次提出，主要过程：激光扫描电池表面，在前表面产生高浓度的载流子注入；同时在对电池片施加反向偏压。高注入+反向偏压在接触界面产生高电流密度，进而促成的金半接触。
LECO在PERC上应用，IFSH实验室验证提效0.3-0.4%abs；在iTOPCon上应用提效~0.6%abs
前人研究Ag-Si接触，电流传输主要路径：
Si→Ag直接接触传输 通过隧穿效应传输，Si、Ag间有薄薄的玻璃体间隙 LECO机理假说：
电子还原$离子假说，LECO过程提供了充足的电子还原银离子，促成Ag-Si欧姆接触 电流烧结模型CFC（Current Fired Contact），高的电流密度在界面产生局域高温，高温促使Ag、Si互扩散，冷却后Ag、Si混合相形成半球状大面接触，从而形成了优异的接触性能。 文献倾向于CFC假说，建模论证电流路径及传热模型，接触点位大小不同，影响接触性能。
二极管网络建模
激光强度 3 Megasuns 外加反向偏压 0~-25V 电路计算依据 Kirchhoff 电路定律 模拟软件 LTspice XVII
- （x,y)位置的光生电流密度 - 整体的光生电流 - 激光照射位置于金属栅线的间距 - 光斑宽度 - 发射极方阻，模拟数据为 40 Ω/sq，方阻值选取较低的原因为LECO过程发射极电阻不是由掺杂过程决定的，而是由注入载流子本身决定的。 二级管的饱和电流密度，取100;理想因子为1 金半接触密度 ，接触半径 ， 接触电阻率，~
注入电流密度最大值
内建电场电压值（1suns条件下为0-750mV范围），在3 Megasuns条件下，仍小于1 V
电流密度随着外加电压的升高而增大 随着接触半径的增大，电流密度减小；接触半径减小，电流密度有个饱和值（最大值）。
传热模型
硅体尺寸 200x200x200 立方体 银栅线尺寸 25x25 玻璃体厚度 500 nm 玻璃体接触半径 1-500 nm 考虑两种极端接触场景：直接接触 vs 隔绝接触
焦耳散热模型
- 接触区域电流密度 热传导率 比热容
直接接触情况
高温仅出现在电流流过的接触区域，其他区域迅速降至室温 温度上升是短时间发生，激光开启时温度迅速上升，激光关闭时，温度立马降低至室温。一般持续~5 μs
综合电流传输和热传输模型，温度与接触面积关系
局域温度随Ag-Si接触区域面积的增大，先增大后减小，峰值温度对应接触面积~50nm半径大小。 Ag-Si合金温度 ~835℃，Si熔点~1410℃。直接接触对应温度一般低于800℃，主要是直接接触热量可以快速散开。间接接触，随着反向电压的增大，局域温度可达1400-8000℃，超过Si熔点。LECO有效烧结需要满足两个关键条件： 接触点位需要部分热隔离（玻璃体）包裹，以使得局域温度具备高于Si熔点的可能 接触点位尺寸要在合理范围内，在激光+反向电压条件下局域高温超过Si熔点
来源：Understanding current paths and temperature distributions during 'Laser Enhanced Contact Optimization' LECO, https://doi.org/10.1063/5.0141008
