從EU PVSEC 2024看矽晶太陽能電池的近況與未來發展(下)：材料世界網

林峻平 / 工研院綠能所

研討會論文分享

三、銅電極技術

1. A horizontal double-sided Copper metallization technology designed for solar cell mass-production

發表人：Lu Wang PhD / Jiangsu Xianghuan Technology Co., Ltd

講者展示TOPCon太陽能電池技術中Ni/Cu電鍍工藝(如圖十八)的應用及其優化成果，並透過多項實驗數據驗證該技術在提升電池效率和結構穩定性方面的優勢。整個製程中，雷射開槽、高溫修復及多層金屬化的技術手段，是改進電池性能的關鍵環節。

圖十八、TOPCon太陽能電池技術中Ni/Cu電鍍製程流程

首先，TOPCon太陽能電池基板作為高效電池的代表之一，其鈍化接觸層提高電池的開路電壓，並有效減少載子的復合損失。簡報中的製程細節展示雷射開槽技術的高精度和對矽基板的保護。特別是使用355 nm的超短脈衝雷射技術進行開槽，開槽寬度僅10 μm(如圖十九)，能夠滿足越來越薄的指狀電極需求，同時保持矽基板表面的微結構，確保較低的光學損失。

HDPlating電鍍技術則在製程上帶來明顯的優勢。該技術避免傳統夾持矽片的需求，降低了破碎率，尤其在應用於薄型矽片時，顯得尤為重要。同時，它能夠實現高均勻性的金屬接觸，並且能在N型和P型表面進行分別控制，這使得其應用範圍更加靈活。此外，Ni/Cu電鍍技術相較於傳統的Ag/Al絲網印刷技術，具有更低的接觸電阻(0.71 mΩ*cm²)與柵極電阻(1.75 x 10^-3 mΩ*cm)，進一步提升了導電性能。

經過750℃、30秒高溫修復處理後，TOPCon太陽能電池的效率提高了0.422%，從25.837%增加到26.259%，且其效率分布更加集中。而電鍍後的電極寬度僅為17.6 μm (如圖廿)，這比傳統絲網印刷更窄，有助於降低光遮蔽損失，進而提升電池的光電轉換效率。

2. Investigation of Ag-Reduction on Silicon Heterojunction Solar Cells with Different Approaches

發表人：Yu Wu / TNO Solar Energy

講者針對「異質結太陽能電池(HJT)低銀金屬化」技術的報告，展示減少銀(Ag)使用量並採用銅(Cu)替代方案的可行性(如圖廿一)。透過一系列實驗與模擬，研究發現減少Ag的使用量至70%時，對電池性能的影響較小，功率損失保持在2%以內，完全銅金屬化的HJT電池已經顯示出一定的潛力(如圖廿二)。雖然目前銅觸點製程仍有不穩定因素，導致部分電池功率損失較大，但某些測試樣品顯示出銅觸點的功率損失比平均值低50%。這說明，通過製程的進一步優化，銅完全有可能成為銀的替代金屬，實現更具成本效益且可持續的金屬化方案。

圖廿一、Ag、Ag/Cu與Cu網印finger的SEM剖面形貌

此外，使用非常細的線條與多條busbar(mBB)技術，可以有效降低功率損失，尤其是在銀減少或完全使用銅觸點的情況下，這種設計能顯著提高電池性能。模擬結果表明，單次印刷的銅觸點如果與多條busbar設計結合，仍能保持足夠低的功率損失，這為將來的工業應用提供設計指引。

四、低軌衛星太陽電池應用

1. Rapid Healing: How Hydrogenation Supercharges Full Recovery of Electron-Irradiation Defects in Ga-doped PERC Solar Cells

發表人：Guo Li / UNSW

講者探討矽基太陽能電池在太空輻照環境中的潛在優化策略，並重點研究通過退火處理來修復輻照引起的缺陷。研究顯示，輻照損傷主要體現在空位、間隙矽、Frenkel對及空位-雜質複合體等缺陷(如圖廿三)，這些缺陷會導致電池性能下降，特別是少數載子壽命的縮短。然而，經過適當的熱處理，如在150℃進行黑暗退火，可以部分恢復這些輻照損傷，從而提升電池的效能。

圖廿三、矽基太陽能電池受輻射損傷後各種缺陷

通過實驗設計比較未燒結與燒結的矽基PERC太陽能電池樣品，探討不同退火條件對電池性能恢復的影響。研究發現，燒結樣品表現出顯著的恢復優勢。經過氫鈍化處理的燒結樣品，其輻照後的恢復速度顯著快於未燒結樣品，達到71.5倍的恢復速度。此外，燒結樣品在380℃的黑暗退火下能夠在短時間內完全恢復，而未燒結樣品的恢復相對較慢且不完全(如圖廿四)。這代表氫鈍化技術對於提升太陽能電池在太空輻照環境下的耐受性具有重要作用……

五、新模組可靠度測試

1. Shedding a Light on UV-induced degradation of TOPCon solar cells

發表人：Muhammad Umair Khan / UNSW

講者探討紫外線輻射(UV)對TOPCon太陽能電池性能的影響，並深入分析了不同UV波段，特別是UV-A和UV-B(如圖廿五)，對電池劣化的貢獻。研究發現，儘管太陽光譜中UV-B的佔比很小(約1.5%)，但其高能量對電池表面的損傷影響顯著，尤其是對TOPCon電池的正面。相比之下，UV-A占98.5%的能量，但其對電池性能的影響較小。