上一篇文章中,我们介绍了激光诱导烧结工艺(LIF)在TBC电池上的应用和挑战,在TBC电池激光诱导烧结工艺中,浆料的选择与匹配对于电池性能至关重要。浆料的质量直接影响到电池的接触电阻、串阻和复合性,进而影响电池的效率、稳定性和长期可靠性。
n-TBC结构
TBC-P-Poly浆料与硼扩散抛光面的匹配问题
TBC-P-Poly浆料LIF前后EL图
在硼扩散层上应用TBC-P-Poly浆料时,观察到以下几个问题:
复合较大:硼扩散抛光面与TBC-P-Poly浆料的复合度较高,这意味着在接触界面处,电子和空穴的复合发生得比较严重。高复合会降低光电池的效率,因为复合会消耗光生载流子,减少其参与外部电路的能力。
接触差,串阻增大:由于复合效应严重,电池的接触电阻显著增加,导致电流流动受阻,串阻增大。串阻是指电池内部的电流流动路径上的阻抗,串阻过大会导致能量损失,从而降低电池的整体效率。
EL发黑现象:电致发光(EL)图像中显示出发黑现象,通常是由于电池内部的串阻过大或接触不良,导致局部热量积聚。这表明TBC-P-Poly浆料与硼扩散层的匹配存在问题,可能会影响电池的长期稳定性和性能。
LIF处理效果不明显:即便在进行LIF(激光诱导烧结)处理后,电池的效率提升也非常有限,且串阻问题没有得到有效改善。LIF处理主要通过激光加热烧结金属浆料,提高其与电池表面的接触性,理论上能够减少接触电阻,但在这种情况下效果并不显著,且EL图像没有显著变化,表明浆料和硼扩散层的匹配问题较难通过LIF解决。
TOPCon-LIF浆料的表现
使用TOPCon-LIF浆料时,表现出了一些明显的特征:
LIF处理前效率接近0:在LIF处理之前,使用TOPCon-LIF浆料的电池效率几乎为0,虽然Voc(开路电压)保持在正常范围,但EL图像显示出明显的“星星点点”接触,这意味着接触不良,电池内部电流无法有效流动。接触不良导致电子和空穴的输运效率极低,从而导致电池效率极低。
LIF处理后效率提升:在经过LIF处理后,电池的效率显著提升,接近25%。激光烧结过程能够改善电池金属电极与半导体材料之间的接触,降低接触电阻,进而提升电池的整体效率。同时,LIF处理显著改善了EL图像,表明接触问题得到了一定程度的解决。
效率未达预期:尽管LIF处理后效率有所提升,但仍未达到预期的最佳效率水平。这表明在TOPCon-LIF浆料与硼扩散层的配合上,仍然存在一些挑战,例如接触电阻未完全降低,或者材料的复合性仍未得到完全优化。
结论与建议
通过对TBC-P-Poly和TOPCon-LIF浆料的研究,可以得出以下结论:
接触性和复合性需重新优化:现有的浆料未能很好地兼顾接触性和复合性,导致在硼扩散抛光面上复合过多,串阻增大,从而影响了电池效率。因此,需要开发一种新型的浆料,这种浆料应该能够在保证良好接触性的同时,减少复合效应,以适应抛光面硼扩散+LIF工艺。
重新开发银浆:在当前技术条件下,传统银浆难以满足优化接触和减少复合的需求。因此,应该开发兼具接触性能与复合控制的新型银浆,特别是针对抛光面硼扩散与LIF处理的工艺需求。这类银浆应具备更好的烧结性、低接触电阻以及较低的复合速率,以提高电池的整体效率。
LIF处理优化:虽然LIF技术能改善电池接触性和效率,但在某些浆料的配合下,LIF处理的效果仍有待提高。可以考虑进一步优化激光烧结的参数,例如激光功率、时间、扫描速度等,以实现更优的接触和性能提升。