Một Bước Laser Đã Buộc Toàn Bộ Hồ Bạc Mặt Trước Phải Thay Đổi Bản Chất

Giới thiệu

Trước năm 2024, hồ dán bạc mặt trước TOPCon gần như đều pha nhôm. Nhôm giúp đốt xuyên qua các lớp điện môi, giúp giảm điện trở tiếp xúc, và mọi người đều dùng nó mà không vấn đề gì. Sau đó LECO xuất hiện và toàn bộ bức tranh đảo lộn. Hồ dán bạc không nhôm gần như qua đêm dẫn đầu, còn hồ dán pha nhôm tụt xuống vai trò hỗ trợ. Sau đó, mọi người đều đào sâu vào hướng không nhôm, mài giũa công thức hồ dán, thiết kế phân tử và sự cộng hưởng quy trình.

Vậy tại sao một quy trình laser lại có thể làm thay đổi công thức hồ dán bạc mạnh đến vậy? Trên dây chuyền, nhiều người biết nó đã xảy ra, nhưng không biết tại sao. Hiểu được điều này, bạn thực sự hiểu về quá trình thiêu kết mặt trước TOPCon.

Kim loại hóa mặt trước TOPCon đang chuyển từ "vật liệu chi phối tiếp xúc" sang "vật liệu, laser, emitter và ngón tiếp xúc cùng chia sẻ công việc."

Bắt Đầu Từ Cấu Trúc Mặt Trước

Lấy một cấu trúc TOPCon điển hình. Mặt trước thường là một chồng màng điện môi nhiều lớp, ví dụ SiOx, SiNx, AlOx. Một số quy trình còn đưa thêm các lớp chức năng như SiOxNy, và chồng lớp chính xác khác nhau tùy nhà sản xuất. Bên dưới tất cả là emitter khuếch tán boron, với độ sâu mối nối điển hình chỉ 0,8 đến 1 micron.

Thủy tinh frit trong hồ dán bạc phải "ăn" xuyên qua các màng điện môi này từng lớp một trong vài giây thiêu kết, để có thể bám rễ trên bề mặt emitter. Nhiều lớp, nhiều cổng. Mỗi lớp có thành phần, độ dày và mật độ khác nhau. Đối với thủy tinh frit, chúng là vài món ăn khác nhau, và mỗi món cần nhiệt độ riêng. Đó là lý do cấu trúc khiến cửa sổ thiêu kết mặt trước TOPCon vốn đã hẹp: bạn không thiêu kết một màng, bạn thiêu kết nhiều màng.

Kỷ Nguyên Pha Nhôm: Nhôm Là Con Dao Hai Lưỡi

Bạc dán thực sự kết nối với silicon như thế nào? Đại khái là như thế này. Thủy tinh frit nóng chảy và ăn mòn các lớp màng điện môi mở ra từng lớp. Trên 650°C, bạc bắt đầu hòa tan vào thủy tinh nóng chảy. Vào năm 2016, NREL và SLAC đã quay phim trực tiếp bằng tia X tại chỗ: ở 700°C, chỉ trong 10 giây, 70% bạc đã hòa tan vào pha thủy tinh. Các ion bạc hòa tan theo thủy tinh tiến về bề mặt emitter, phản ứng với silicon trong phản ứng oxy hóa-khử, và kết tủa lại thành bạc kim loại, phát triển thành các hàng "gai bạc." Khi làm nguội, các tinh thể bạc có kích thước vài nanomet kết tủa bên trong thủy tinh, tạo thành các kênh dẫn điện mang dòng điện ra ngoài.

Nói một cách đơn giản: thiêu kết mặt trước là để bạc đi qua thủy tinh và bám rễ bên trong emitter.

Trong quá trình này, công việc của nhôm là rất thực tế. Nó giúp đốt cháy qua các lớp điện môi và giảm điện trở tiếp xúc. Nhưng nhôm cũng gieo mìn. Độ sâu mối nối emitter boron chỉ từ 0,8 đến 1 micron. Các gai bạc cần đi sâu đủ để tạo tiếp xúc điện trở thấp, nhưng không được xuyên qua mối nối p-n. Nhôm thay đổi phản ứng pha thủy tinh, quá trình ăn mòn bề mặt tiếp xúc và hành vi kết tủa kim loại. Trong một số hệ thống quy trình nhất định, sự tham gia quá mức của nhôm có thể làm tăng nguy cơ thiêu kết quá mức tiếp xúc và hư hại emitter. Và khoản nợ xấu của nhôm không chỉ là một tài khoản thụ động này. Dưới quá trình thiêu kết nhiệt độ cao, các ngón kim loại bị chảy xệ và lan rộng ra. Sau khi thiêu kết, các ngón trở nên rộng hơn và ngắn hơn, diện tích che khuất tăng lên, và tổn thất quang học tăng theo. Trong kỷ nguyên pha tạp nhôm, đây là hai sổ sách xấu: bề mặt tiếp xúc bị tổn thương bởi nhôm, và các ngón bị đốt cháy bởi lửa.

Một dòng: kỷ nguyên pha tạp nhôm đã đánh đổi sức mạnh thô của nhôm để lấy tiếp xúc, và trả giá bằng sự thụ động và quang học.

Khi LECO Xuất Hiện, Bầu Trời Đã Thay Đổi

LECO (Tối ưu hóa tiếp xúc bằng laser) lần đầu tiên được đề xuất vào năm 2016 bởi Cell Engineering. Nó đi vào sản xuất hàng loạt TOPCon vào năm 2023-2024, và hiện là cấu hình tiêu chuẩn của ngành. Ý nghĩa của nó không phải là "thêm một bước laser." Ý nghĩa của nó là nó phân phối lại cơ chế hình thành tiếp xúc mặt trước. Lần đầu tiên, quyền chủ động hình thành tiếp xúc một phần được lấy ra khỏi tay của hồ dán và trao cho laser, thực hiện xử lý cục bộ chính xác tại bề mặt tiếp xúc để "kích hoạt" tiếp xúc. Công việc mà nhôm từng làm, laser cũng có thể làm, và làm chính xác hơn, mà không gây hại cho sự thụ động.

Lấy nhôm ra, và mối nguy lớn nhất ở mặt trước, nhôm xuyên thủng phá hủy lớp thụ động hóa boron emitter, biến mất ngay tại nguồn. Đây là điều ngành công nghiệp gọi là "bước nhảy lớn": đi thẳng từ bạc pha nhôm sang bạc không nhôm, gần như không có trạng thái trung gian nào.

Đây là điểm mà mọi người dễ đọc sai nhất: bạc không nhôm không đơn giản là "xóa bỏ nhôm." Xóa nhôm, công việc đốt xuyên qua các lớp điện môi hoàn toàn dồn lên vai glass frit, trong khi việc tạo tiếp xúc rơi vào LECO. Công thức thủy tinh, hình thái bột bạc, và cửa sổ nhiệt độ thiêu kết của bạc không nhôm đều phải thiết kế lại. Loại bỏ nhôm chia một vấn đề cũ thành hai vấn đề mới, rồi giải quyết từng vấn đề một.

Sau Khi Không Nhôm, Cuộc Chiến Là Về "Nội Công"

Bạc không nhôm không phải là vạch đích, mà là vạch xuất phát. Trong hai năm qua, mọi người đều tinh luyện theo hướng không nhôm, mài giũa "nội công" của chính hồ bạc. Tháng Tám này, nhóm Ye Jichun tại Viện Vật liệu Ninh Ba, cùng với JA Solar và Chiết Giang Quang Đại Điện tử, đã công bố một công trình metallization mặt trước 26,31% trên Matter. Đó là tác phẩm tiêu biểu mới nhất của làn sóng nội công này.

Tế bào năng lượng mặt trời TOPCon hiệu suất 26,31% được kích hoạt bởi metallization hiệp đồng với giảm che sáng quang học và tổn thất điện trở tiếp xúc, https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102965

Mổ xẻ ra, nó đã làm hai điều mà không ai trong kỷ nguyên nhôm dám nghĩ tới.

Thứ nhất, nó làm cho hồ bạc "tuân theo hình dạng." Bắt đầu từ cơ chế phân hủy và tái tạo thuận nghịch của mạng lưới thixotropic polymer trong hồ, họ thiết kế lại cấu hình phân tử của mạng polymer và mạng liên kết hydro giữa các phân tử, để hồ "đứng lên" sau khi in. Tỷ lệ khung hình của finger in đạt 55%, vì vậy finger cao và hẹp. Đừng đánh giá thấp con số đó. Điều mà thiêu kết nhiệt độ cao sợ nhất là finger bị xẹp và lan rộng. Tỷ lệ khung hình 55% có nghĩa là che sáng giảm mạnh, và một phần lớn tổn thất quang học được tiết kiệm. Đây là "lực khéo" ở cấp độ hồ, không phải sức mạnh thô của nhôm, mà là thiết kế lưu biến.

Thứ hai, nó làm cho tiếp xúc "định vị điểm." Quy trình LECO tùy chỉnh của họ áp dụng điện áp ngược lên tế bào trong khi laser đơn tần liên tục quét các ngón tay phía trước. Việc tiêm hạt tải kích hoạt nhiệt Joule cục bộ, tạo thành tiếp xúc hợp kim Pb-Ag/Si hình bán cầu tại vai của kim tự tháp. Lưu ý ba từ khóa: thâm nhập thấp, điện trở thấp, vị trí rời rạc. Phản ứng tiếp xúc kim loại-bán dẫn bị giới hạn ở các điểm nhỏ, thay vì toàn bộ bề mặt bị "đốt cháy" như trong quá trình thiêu kết truyền thống. Tổn hại mạng tinh thể do nhôm gây ra biến mất, và tổn thất tái hợp do kim loại gây ra giảm đi rất nhiều.

Kết quả của Viện Ninh Ba: hiệu suất được chứng nhận bởi bên thứ ba là 26,31%, mật độ dòng ngắn mạch 41,98 mA/cm², thiết lập kỷ lục được chứng nhận cho Jsc của tế bào TOPCon diện tích lớn. Mức tăng Jsc này về cơ bản không đến từ việc thiêu kết mạnh hơn "đốt cháy" tiếp xúc, mà từ việc "tiết kiệm" tổn thất ở cả hai đầu cùng lúc, che chắn ngón tay và tái hợp tại giao diện.

Mặt trước không phải là chiến trường chỉ dành riêng cho hồ dán

Lấy ví dụ Nature Energy 26,66% đó tính lại. Nhiều người chỉ nhìn chằm chằm vào lớp poly-Si kép ở mặt sau, nhưng mặt trước của nó cũng bị "dao kéo", và logic giống như công trình Matter đó.

Ở mặt trước, điện trở tấm của emitter boron được nâng từ mức thông thường 215 Ω/sq lên 430 Ω/sq. Điện trở tấm cao hơn có nghĩa là thụ động tốt hơn (thời gian sống của hạt tải thiểu số tăng từ 0,70 ms lên 1,12 ms, mật độ dòng bão hòa tối giảm từ 9 xuống 5 fA/cm²), nhưng tiếp xúc trở nên khó thực hiện hơn. Giải pháp đi trên hai chân. Các ngón tay được thu hẹp từ 20 μm xuống 10 μm, và khoảng cách được siết chặt từ 1120 μm xuống 825 μm, sử dụng các ngón tay dày đặc và mảnh hơn để bù đắp tổn thất vận chuyển ngang của điện trở tấm cao, đồng thời cắt giảm lượng bạc sử dụng trên mỗi đơn vị diện tích khoảng một phần ba. Chân còn lại dựa vào quy trình kích hoạt tiếp xúc để hỗ trợ, giải quyết vấn đề tiếp xúc điện trở tấm cao trong bước kim loại hóa.

Điều thú vị hơn là đặt hai công trình cạnh nhau. Cùng một nhóm. Nature Energy "chặn bạc" ở mặt sau, Matter "loại bỏ nhôm" ở mặt trước. Một trước, một sau, cả hai đều là "phép trừ trong kim loại hóa." Kỷ nguyên nhôm với lối chơi "dùng lực thay tiếp xúc, trả giá bằng thụ động hóa" đang bị loại bỏ một cách có hệ thống, thay vào đó là: hồ tinh xảo, laser định vị điểm, ngón in mảnh, lớp thụ động dày.

Trận Chiến Tiếp Theo: Dùng Ít Bạc Hơn Nữa

Không nhôm đã giải quyết vấn đề "hư hại lớp thụ động", nhưng bước tiếp theo để giảm chi phí và tăng hiệu suất là "giảm hàm lượng bạc."

Nếu hồ bạc không nhôm giải quyết "làm sao tiếp xúc mà không làm hại lớp thụ động," thì bạc phủ đồng, hồ bạc hàm lượng thấp, và thậm chí kim loại hóa đồng nguyên chất đang giải quyết vấn đề tiếp theo: làm sao dùng ít bạc hơn.

DK Electronic đã phát triển giải pháp kim loại hóa gốc đồng hàm lượng bạc thấp, và hợp tác với các khách hàng hàng đầu để trở thành đơn vị đầu tiên đạt sản xuất hàng loạt trên tế bào TOPCon. JinkoSolar đang theo đuổi hồ đồng nguyên chất, hồ niken và các loại hồ dẫn điện kim loại cơ bản khác. Giải pháp kim loại hóa ACM của LONGi đã được đưa vào sử dụng.

Vào năm 2026, việc loại bỏ bạc đã chuyển từ "hướng nghiên cứu" sang "cuộc đua công nghiệp hóa."

Hồ bạc không nhôm giải quyết "làm sao không làm hại lớp thụ động," hồ đồng cao / đồng nguyên chất phải giải quyết "làm sao dùng ít bạc hơn." Trận chiến tiếp theo đã bắt đầu.

Ba Điều Cần Ghi Nhớ Để Áp Dụng Vào Dây Chuyền

Thứ nhất, không nhôm không phải là để tiết kiệm công sức, mà là để thay đổi cách chơi. Từ "nhôm đốt xuyên cho bạn" đến "sự kết hợp giữa công thức và laser." Hiểu được điều này, bạn sẽ biết tại sao cửa sổ quy trình vẫn hẹp như vậy, bởi vì bây giờ đốt xuyên và tiếp xúc là hai cơ chế độc lập hoạt động, cần sự phối hợp chặt chẽ hơn.

Thứ hai, trước khi tinh chỉnh cửa sổ thiêu kết mặt trước, trước tiên hãy xác định có bao nhiêu lớp màng trước mặt bạn và mỗi lớp là gì. Thời gian "ăn xuyên" của các chồng lớp khác nhau sẽ cộng dồn. Đừng chỉ nhìn vào đỉnh của đường cong lò nung, hãy quan sát dải nhiệt độ và thời gian phản ứng khớp với từng lớp màng.

Thứ ba, ba sổ sách về hiệu suất mặt trước giờ được tính riêng. Ngón in xử lý che sáng (tỷ lệ khung hình là chìa khóa), hồ kết hợp LECO xử lý tiếp xúc, điện trở tấm cộng với lớp thụ động xử lý tái hợp. Sổ nào không cân bằng thì hiệu suất sẽ kẹt ở đó. Trong tương lai, một mục thứ tư sẽ được thêm vào sổ này: hàm lượng bạc.

Quan điểm của Ooitech

Điều khiến chúng tôi chú ý khi quan sát sự thay đổi này là trò chơi mặt trước không còn chỉ dựa vào một vật liệu anh hùng duy nhất đảm nhận toàn bộ điểm tiếp xúc. LECO, ngón tay mảnh hơn, điện trở tấm cao hơn và lớp thụ động dày hơn hiện chia sẻ công việc, và điều đó thay đổi cách một dây chuyền module phải suy nghĩ về đầu vào tế bào ở thượng nguồn và việc nối dây ở hạ nguồn. Về phía chúng tôi, khi xây dựng các dây chuyền sản xuất module chìa khóa trao tay, tỷ lệ khía cạnh và chiều rộng ngón tay như các con số 10 μm và 55% ở đây ảnh hưởng trực tiếp đến cách thiết lập máy hàn tabber-stringer và kết nối liên kết, vì vậy xu hướng kim loại hóa tế bào không chỉ là mối quan tâm của nhà sản xuất tế bào. Rất mong được nghe từ các kỹ sư dây chuyền về điều gì thực sự hỏng đầu tiên khi bạn đẩy các giới hạn này. Nếu bạn muốn thêm nội dung thực tế về nhà máy năng lượng mặt trời, kênh YouTube của chúng tôi www.youtube.com/ooitech đáng để theo dõi.