Wprowadzenie

Od poprzedniego badania do nowego przełomu

Wczoraj omawialiśmy artykuł z Jiangnan University na temat TOPCon copper plating: laserowe rowkowanie uszkadza krzem, krystaliczność spada o 30 punktów procentowych, a do naprawy wymagane jest wyżarzanie. Artykuł ten stwierdził, że wyżarzanie w 750°C + czyszczenie HF może przywrócić wydajność z 23,41% do 24,85%.

Ale każdy na linii produkcyjnej wie, że wyżarzanie w 750°C samo w sobie niesie ryzyko pęcherzy wywołanych wodorem — okno temperaturowe jest bardzo wąskie. Powyżej 775°C warstwa pasywacyjna na tylnej stronie pęcherzykuje, a przy 800°C wynik jest gorszy niż bez wyżarzania.

Czy jest lepszy sposób?

Drugi artykuł opublikowany właśnie w 2026 roku przez Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan + DR Laser oferuje nową odpowiedź: zastosowanie LIF (Laser-Induced Firing) w celu zastąpienia tradycyjnego niskotemperaturowego spiekania, przy jednoczesnej naprawie uszkodzeń laserowych.

Wyniki: poprawa wydajności o +0,45% abs., wzrost Voc o 0,86mVoraz — znaczna poprawa jednorodności rezystancji kontaktowej.

1. Szybkie przypomnienie: proces TOPCon copper plating i jego bolączki

Standardowy proces i gdzie boli

Standardowy proces TOPCon Ni/Cu plating:

Rowkowanie laserowe → Wyżarzanie w wysokiej temperaturze w celu naprawy uszkodzeń → Czyszczenie HF → Platerowanie Ni → Spiekanie w niskiej temperaturze → Platerowanie Cu

Dwa problemy:

• Rowkowanie laserowe uszkadza krzem: jak omówiono w poprzednim artykule, krystaliczność spada z 99,3% do 69,8%, wymagając wyżarzania w wysokiej temperaturze w celu naprawy.

• Tradycyjne spiekanie w niskiej temperaturze jest nierównomierne: piec nagrzewa całe ogniwo, krawędzie szybciej tracą ciepło, podczas gdy środek pozostaje cieplejszy, co powoduje, że opór kontaktowy jest wysoki na krawędziach i niski w środku — nierównomierny odbiór prądu obniża FF.

Kluczowy przełom tego nowego artykułu: wprowadzenie LIF do procesu platerowania zabija dwie pieczenie jednym ogniem — zastępuje nierównomierne spiekanie w niskiej temperaturze i pomaga w naprawie uszkodzeń laserowych.

2. Czym jest LIF i czym różni się od tradycyjnego spiekania?

Nagrzewanie piecem vs. spawanie punktowe

Tradycyjne spiekanie w niskiej temperaturze: umieszczenie całego ogniwa w piecu i wypiekanie w temperaturze 200–400°C. Problemem jest nierównomierne nagrzewanie — krawędzie stygną szybciej, środek jest cieplejszy, a opór kontaktowy znacznie się różni w zależności od miejsca na ogniwie.

LIF (Laser-Induced Firing): laser podczerwony 1064 nm szybko skanuje przód ogniwa, podczas gdy przykładane jest napięcie wsteczne (2–18 V). Laser wzbudza nośniki fotogenerowane, napięcie wsteczne kieruje je, wytwarzając precyzyjne lokalne ciepło Joule'a na granicy metal–krzem.

Różnica w jednym zdaniu: tradycyjne spiekanie to „pieczenie całego ogniwa”, LIF to „spawanie punktowe”. LIF nagrzewa tylko obszar kontaktu pod liniami siatki, pozostawiając wszystko inne nietknięte termicznie.

3. Jak dobrze działa LIF na ogniwach platerowanych miedzią?

Znalezienie optymalnego punktu przy 14 V

Artykuł najpierw przeprowadza eksperyment bazowy: zastosowanie LIF przy różnych napięciach wstecznych na ogniwach, które już przeszły platerowanie Ni/Cu.

Optymalne parametry: 14V polaryzacja zaporowa, wzrost wydajności +0.401% abs., wzrost FF 1.22%, redukcja Rs 23%.

Dlaczego wyższe napięcie pogarsza sytuację?

Artykuł wykorzystuje Suns-Voc do pomiaru gęstości prądu nasycenia w ciemności J01 i J02:

• J01 (reprezentujący rekombinację w złączu pn): niewielkie zmiany z napięciem

• J02 (reprezentujący rekombinację na granicy metal–krzem): najniższy przy 14V, gwałtownie rośnie przy 16–18V

Tłumaczenie: zbyt wysokie napięcie oznacza nadmierne nagrzewanie Joule'a, a interfejs ulega "przyspawaniu na śmierć". Optimum znajduje się w okolicach 14V.

4. Dlaczego LIF może naprawić uszkodzenia laserowe?

Spektroskopia Ramana ujawnia tajemnicę

Artykuł przeprowadził kluczowy eksperyment: usunięto osadzony metal i za pomocą spektroskopii Ramana zmierzono krystaliczność krzemu pod liniami siatki.

Oprócz wygrzewania wysokotemperaturowego, LIF dodatkowo zwiększa krystaliczność.

Mechanizm: LIF generuje lokalną chwilową wysoką temperaturę (znacznie wyższą niż tradycyjne temperatury wygrzewania), która pozwala na pełniejszą rekrystalizację amorficznego krzemu, a podgrzewa tylko obszary pod liniami siatki, pozostawiając tylną warstwę pasywacyjną nietkniętą.

Rozwiązuje to utrzymujący się problem z poprzedniego artykułu — okno temperaturowe dla wygrzewania wysokotemperaturowego jest wąskie, a powyżej 775°C pasywacja tylna ulega pęcherzeniu. LIF to lokalne ogrzewanie; tył pozostaje niezmieniony, więc temperatura może być wyższa, a efekt naprawy lepszy.

5. Kiedy stosować LIF? Moment ma znaczenie

Trzech kandydatów i wyraźny zwycięzca

Proces galwanizacji składa się z trzech etapów: Ni → niskotemperaturowe spiekanie → Cu. Gdzie wstawić LIF?

Artykuł porównuje trzy momenty:

Podsumowanie: LIF działa najlepiej, gdy jest zastosowany na samym końcu — po zakończeniu galwanizacji Cu.

Dlaczego?

Po galwanizacji Cu opór elektrody gwałtownie spada. Gdy LIF przykłada napięcie, rozkład prądu jest bardziej równomierny, ogrzewanie Joule'a jest bardziej równomierne, a kontakt na interfejsie jest optymalizowany dokładniej.

Jeśli LIF jest stosowane tylko na warstwie Ni (przed galwanizacją Cu), opór jest wysoki; to samo napięcie powoduje nadmierne ogrzewanie Joule'a, które może łatwo „zaspawać interfejs na śmierć”.

6. Większe odkrycie: LIF może całkowicie zastąpić niskotemperaturowe spiekanie

Pomijając piec

Jeśli LIF może optymalizować kontakt Ni–Si, to czy możemy całkowicie pominąć tradycyjny etap niskotemperaturowego spiekania?

Artykuł zaprojektował eksperyment (Grupa D): Ni → LIF (8V) → bezpośrednia galwanizacja Cu, pomijając etap niskotemperaturowego spiekania.

Wyniki:

Jednorodność rezystancji kontaktowej grupy D przewyższa wszystkie grupy zawierające tradycyjne spiekanie.

Dlaczego?

Tradycyjne piece do spiekania nagrzewają nierównomiernie — krawędzie szybko tracą ciepło, środek jest gorętszy — co powoduje wyższą rezystancję kontaktową na krawędziach i niższą w środku. LIF to skanowanie punktowe; każdy punkt otrzymuje dokładnie taką samą energię, z natury jednorodną.

Dalsza optymalizacja napięcia LIF do 6V, grupa D osiąga sprawność 24.74%, z Voc osiągającym 696,72mV — +0,45% abs. wyższa sprawność oraz +0,86mV wyższe Voc niż w przypadku tradycyjnego spiekania + brak LIF.

7. Implikacje dla linii produkcyjnej: czy próg masowej produkcji dla miedziowania został obniżony?

Trzy konkretne postępy

Niniejszy artykuł przedstawia kilka wymiernych postępów:

1. Uszkodzenia Voc można naprawić, i to lepiej. Wygrzewanie w 750°C z poprzedniego artykułu miało wąskie okno temperaturowe i ryzyko pęcherzy po stronie tylnej. LIF nagrzewa lokalnie, tył pozostaje bezpieczny, a naprawa jest skuteczniejsza.

2. Oszczędza się jeden etap procesu, ale należy rozważyć inwestycję w sprzęt. Tradycyjny przepływ: Ni plating → niskotemperaturowe spiekanie → Cu plating. Podejście LIF: Ni plating → LIF → Cu plating. Oszczędza piec do spiekania i czas procesu, ale sam sprzęt LIF jest droższy, a integracja z linią galwaniczną bardziej złożona. Rzeczywisty zwrot z inwestycji zależy od wycen sprzętu.

3. Jednorodność rezystancji kontaktowej to ukryty bonus. Tradycyjne spiekanie wykazuje różnicę rezystancji kontaktowej między krawędzią a środkiem wynoszącą 3,53Ω; podejście LIF redukuje ją do 0,45Ω. Lepsza jednorodność oznacza bardziej równomierny odbiór prądu, wyższy FF i mniejsze ryzyko powstawania gorących punktów na poziomie modułu.

Ale przeszkody w produkcji masowej pozostają:

• Inwestycja w sprzęt LIF: podczas wymiany pieca do spiekania dodajesz laser + zasilacz + system sterowania. Ceny dostawców sprzętu decydują o opłacalności.

• Złożoność integracji linii: LIF musi bezproblemowo współpracować z linią galwaniczną, a dopasowanie czasu cyklu (artykuł używa prędkości skanowania 20 m/s) wymaga walidacji.

• Spójność w skali GW: artykuł jest na poziomie laboratoryjnym/pilotażowym; stabilność wydajności przy wielkoskalowej produkcji masowej wciąż wymaga danych potwierdzających.

8. Porównanie z Aiko ABC

Dwie ścieżki, dwie historie

Architektura BC Aiko naturalnie unika pułapki rowkowania laserowego. TOPCon nie może jej uniknąć, ale LIF oferuje rozwiązanie typu "wypełnij dół + optymalizuj" — nie tylko naprawia uszkodzenia, ale także oszczędza etap procesu i poprawia jednorodność.

9. Podsumowanie

Stan rzeczy

Ten nowy artykuł z Jiangnan University dowodzi jednego: uszkodzenia laserowe w miedzi galwanicznej TOPCon można nie tylko naprawić, ale LIF naprawia je lepiej niż tradycyjne wyżarzanie — a przy okazji rozwiązuje również problem jednorodności niskotemperaturowego spiekania.

Wzrost wydajności o +0,45% abs., wzrost Voc o 0,86 mV i znacząca poprawa jednorodności rezystancji kontaktowej — te trzy liczby są warte poważnej oceny na każdej linii produkcyjnej.

Próg produkcji masowej wciąż istnieje, ale mapa drogowa techniczna staje się coraz wyraźniejsza.

Temat dyskusji: Czy LIF zastępujący niskotemperaturowe spiekanie jest "ostatecznym kopniakiem" dla masowej produkcji miedzi galwanicznej TOPCon, czy tylko "laboratoryjną wisienką na torcie"?

Informacje referencyjne:

• Tytuł: Integracja wywołanego laserem wypalania z osadzaniem Ni/Cu dla metalizacji ogniw słonecznych TOPCon

• Autorzy: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao i in. (Jiangnan University + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)

• Czasopismo: Solar Energy Materials and Solar Cells

• Rok: 2026

• DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198

Opinia Ooitech

Ooitech uważa: LIF łączy naprawę uszkodzeń laserowych i jednorodność spiekania w jednym etapie, czyniąc miedziowanie TOPCon bardziej realną drogą do produkcji bez srebra na masową skalę.