研究背景
传统的含高铝(Al)含量的Ag浆料用于在硼发射极上实现低接触电阻。然而，高Al含量会导致诸如在硅(Si)表面形成Ag/Al尖峰等缺点，从而增加发射极饱和电流密度并分流p-n结。最终降低填充因子(FF)、Voc和整体光电转换效率(PCE)。挑战在于开发适用于高薄层电阻发射极的正面浆料，同时避免p-n结损伤。现有的解决方案，如添加Al-Si合金，存在局限性。研究强调需要一种方法来平衡低Al含量和最佳接触质量，特别是对于高薄层电阻发射极（约350 Ω/□）。
研究方法
研究人员制备了三种低Al含量（<2 wt.%）且烧结特性不同的Ag-Al浆料，其差别在于烧结助熔剂（玻璃成分）中氧化铅(PbO)含量的不同。根据其PbO含量和蚀刻特性，这些浆料被分为低、中、高烧结贯穿（FT）浆料。使用各种技术研究了这些浆料对TOPCon太阳能电池的影响。
扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDS): 用于分析钝化层(SiNx)的蚀刻形态以及界面玻璃中Ag纳米粒子的分布。
拉曼光谱: 用于表征金属化区域的化学成分和键合。
扫描扩展电阻显微镜(SSRM): 用于绘制Ag/Si界面处的电阻分布图，并确定接触电阻。
电流-电压(J-V)测量: 用于评估所制造太阳能电池的光伏性能。
研究内容
该研究重点关注Ag浆料中PbO含量对以下方面的影响：
1. 钝化层蚀刻: 高PbO含量（高FT浆料）导致SiNx钝化层的过度蚀刻，可能损坏硼发射极。低PbO含量（低FT浆料）导致蚀刻最小化，从而保护钝化层。
2. Ag纳米粒子析出: 低FT浆料导致在界面玻璃层中析出更多数量和更大尺寸的Ag纳米粒子，这对导电性至关重要。高FT浆料显示出更少和更小的Ag纳米粒子。
3. 接触电阻: SSRM分析表明，由于界面玻璃层中导电Ag纳米粒子的密度更高，低FT浆料的接触电阻最低(≈1 mΩ·cm²) 。
4. 太阳能电池性能: 使用低FT浆料制造的太阳能电池在这三种浆料中实现了最高的PCE (25.19%)、Voc (712.9 mV)和FF (84.47%)。Voc的提高归因于对钝化层的损伤减少，而FF的提高则归因于接触电阻的降低。
研究结论
该研究表明，Ag浆料中低PbO含量对于减轻TOPCon太阳能电池的钝化层损伤和降低接触电阻至关重要。优化的低FT浆料实现了优异的光伏性能，超过了使用更高PbO含量的浆料制造的电池的性能。这些发现为开发适用于高薄层电阻TOPCon太阳能电池的Ag浆料提供了宝贵的见解，并强调了必须平衡玻璃成分的蚀刻性和界面内Ag纳米粒子的分布，以实现最佳器件性能。建议进一步研究以优化浆料中Ag和Al的特性，特别是考虑到优化浆料中玻璃丰度降低的情况。
图1：不同温度下蚀刻金字塔的SEM图像
该图显示了在不同温度（700、750和800°C）下，使用低FT浆料和高FT浆料处理的硅片上金字塔的蚀刻形态的SEM图像。分析重点在于：
定性比较：描述在每个温度下两种浆料蚀刻金字塔外观上的差异。例如，与高FT浆料相比，低FT浆料是否显示出较少的蚀刻、较浅的凹坑或更完整的金字塔形状？
定量分析：测量每个条件下的参数，例如凹坑深度、凹坑密度或蚀刻表面的面积。这需要图像分析软件。
图2：金属化区域的SEM图像和EDS线扫描
该图结合了金属化区域的SEM图像和EDS线扫描来分析蚀刻深度。
SEM图像分析：图像显示烧结后的金属化区域，揭示了不同蚀刻程度（严重、中等、最小）的区域。该图可能使用颜色编码来区分这些区域。
EDS线扫描分析：EDS线扫描通过测量来自SiNx层的氮(N)信号强度来量化蚀刻深度。N强度低的区域表示蚀刻深度较大，反之亦然。关键观察点是三种浆料蚀刻深度之间的比较差异。
图3：蚀刻凹坑的SEM图像和拉曼光谱
该图显示了去除Ag栅格线和界面玻璃层后的蚀刻凹坑的SEM图像，以及拉曼光谱。
SEM图像分析：SEM图像说明了每种浆料产生的蚀刻凹坑的大小和数量。低、中、高FT浆料的凹坑大小和密度的差异对于评估蚀刻程度非常重要。
拉曼光谱分析：拉曼光谱关注金属化区域，分析与Si、PbO和SiO2相关的峰。这些峰的强度提供了关于SiNx蚀刻和SiO2形成程度的信息，这与每种浆料中的PbO含量相关。
图4：Ag纳米粒子分布的SEM图像
该图关注界面玻璃层中Ag纳米粒子的分布。
SEM图像分析：图像显示每种浆料的Ag纳米粒子的位置和尺寸分布。
定量分析：使用图像分析软件测量Ag纳米粒子的数量和平均尺寸，以量化浆料之间的差异。该图可能包含纳米粒子尺寸和密度的统计分析。
图5：截面SEM图像、示意图、SSRM图像和线剖面图
该图比较复杂，结合多种技术来分析Ag/Si界面处的电阻分布。
截面SEM：显示离子研磨后的金属化区域的结构，揭示了包括Ag栅格线、界面玻璃层和Si衬底在内的各层。
示意图：提供了电阻组件（Ag、玻璃、Si）及其对整体接触电阻的相对贡献的简化表示。
SSRM图像：这些图像显示界面上的电阻分布。颜色强度的差异表示电阻的差异。
SSRM线剖面图：这些图提供了沿界面线上的电阻的定量测量，突出了玻璃层处的电阻跳跃。
图6：器件结构示意图和J-V参数
该图显示了TOPCon太阳能电池结构的示意图以及J-V参数的图表。
器件结构： 说明TOPCon太阳能电池各层的示意图。
J-V参数图：图表显示了三种不同浆料的接触电阻(ρc)、PCE、Voc、Jsc和FF，可以对它们的性能进行直接比较。关键在于观察不同浆料如何单独影响每个参数。
