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由于银浆的高成本，研究人员探索了使用铝浆代替银浆作为电极材料的可能性，并研究了铝浆和n+-poly-Si层的接触机制。目前硅基太阳能电池包括TOPCon、HJT和IBC电池，其中TOPCon电池因其优秀的钝化结构（SiOx + n+-poly-Si）被广泛商业化。研究的核心思路是通过使用紫外脉冲激光处理n-TOPCon电池的背面SiNx钝化层，然后在n+-poly-Si层上印刷不同重量百分比硅的铝浆，以降低成本。研究还旨在探讨激光对SiOx/n+-poly-Si/SiNx钝化结构的损伤机制，以及铝浆和n+-poly-Si层之间的接触机制。通过调整激光能量密度和铝浆中的硅含量，研究寻找最佳的电性能表现。实验部分主要包括太阳能电池的制造和表征。制造过程中，采用了182 mm × 182 mm的n型Cz-Si硅片，通过低压化学气相沉积（LPCVD）形成背面的钝化结构（SiOx/n+-poly-Si）。为了实现良好的金属-半导体接触，使用紫外脉冲激光在背面开口，并在不同的激光能量密度下测试其对SiNx层的影响。实验中还使用了扫描电子显微镜（SEM）和能量散射谱（EDS）来分析铝浆和n+-poly-Si层的接触界面。结果与讨论
1. 激光能量密度对SiOx/n+-poly-Si/SiNx结构的影响
- 实验结果表明，随着激光能量密度的增加，SiOx/n+-poly-Si/SiNx结构的iVoc损失（ΔiVoc）逐渐增加。当激光能量密度在0.413 J/cm²到0.431 J/cm²之间时，ΔiVoc的增长率达到了25%，表明此时激光对结构产生了显著的影响。
- 具体而言，当激光能量密度低于0.431 J/cm²时，激光不足以完全打开SiNx层，而当能量密度高于0.431 J/cm²时，n+-poly-Si层暴露在外，并且产生了机械应力导致SiNx层边缘出现裂缝。这些现象通过扫描电子显微镜（SEM）和能量散射谱（EDS）得到了验证。
2. 铝-硅接触机制的研究
- 研究通过铝-硅二元相图分析了铝浆与n+-poly-Si层的接触机制。随着温度的升高，铝浆中的铝颗粒开始熔化，硅溶解在铝-硅合金熔体中，形成背面场（BSF）。
- 不同硅含量的铝浆对BSF的形成有显著影响。当硅含量低于18%时，形成了较厚的Al-Si合金层，并且在合金中观察到了许多空隙；而当硅含量超过18%时，合金层变薄，空隙减少，接触界面更为稳定。
3. 不同硅含量铝浆对电池性能的影响
- 实验数据显示，随着铝浆中硅含量的增加，电池的串联电阻（Rs）增加，而接触电阻（ρc）则逐渐减小。这一现象与交叉截面图像的结果一致。
- 开路电压（Voc）随着硅含量的增加而增强，但整体表现仍不如使用银浆的电池。这是因为BSF的出现会形成反向电场，削弱n+-poly-Si层的电场钝化效果，从而导致载流子复合增加。
- 文章总结了使用不同硅含量铝浆的电池的电性能，发现25-29 wt%硅含量的铝浆表现最佳，电池的Voc达到663.6 mV，转换效率为22.56%。
4. 失败分析与未来展望
作者分析了使用铝浆的TOPCon电池与使用银浆的电池之间的性能差距，发现铝浆电池的Voc比银浆电池低7.8%，主要原因是BSF的形成导致了载流子复合增加。尽管目前铝浆电池的效率仍不及银浆电池，但文章指出通过优化LCO技术、选择性发射器（SE）技术以及激光增强接触优化（LECO）技术，可以进一步提高铝浆电池的效率，从而缩小与银浆电池的差距。本研究使用紫外脉冲激光开口技术和在TOPCon电池背面印刷铝浆的工艺对降低成本的贡献。尽管使用铝浆的电池效率仍低于使用银浆的电池，但在未来通过优化激光接触开口技术和选择性发射器技术，有望进一步提升效率并缩小差距。研究提出了未来工作的方向，包括进一步优化LCO技术和应用LECO技术，以提高使用铝浆的TOPCon电池的Voc。光伏资料库，满足你所有的光伏资料，全部免费，欢迎关注。![]()
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