Mạ đồng TOPCon tiến thêm một bước: LIF

Câu trả lời nhanh: Mạ đồng TOPCon đã tiến gần hơn một bước tới sản xuất với một kết quả mới dựa trên công trình trước đó của Đại học Giang Nam. Mạ thay thế kim loại hóa bạc bằng đồng, và trở ngại chưa bao giờ là khái niệm — mà là độ bám dính và lớp rào cản ngăn đồng khuếch tán vào silicon. Cửa sổ quy trình trong nghiên cứu này nằm trong khoảng 750 °C đến 800 °C cho bước hình thành tiếp xúc, với laser 1064 nm được sử dụng trong giai đoạn tạo mẫu và ủ ở 400 °C. Đồng rẻ hơn khoảng hai bậc độ lớn so với bột bạc mà nó sẽ thay thế, và bạc là chi phí phi silicon lớn nhất trong một pin TOPCon. Các câu hỏi còn lại là khả năng tương thích dây chuyền và độ tin cậy lâu dài: một tiếp xúc mạ đạt hiệu suất ban đầu nhưng suy giảm dưới nhiệt ẩm thì không phải là một quy trình có thể sản xuất được.

Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech

Giới thiệu

Từ nghiên cứu trước đến đột phá mới

Hôm qua chúng ta đã thảo luận về một bài báo từ Đại học Giang Nam về TOPCon mạ đồng: tạo rãnh bằng laser làm hỏng silicon, độ kết tinh giảm 30 điểm phần trăm, và cần ủ để sửa chữa. Bài báo đó kết luận rằng ủ ở 750°C + làm sạch HF có thể khôi phục hiệu suất từ 23,41% trở lại 24,85%.

Nhưng bất kỳ ai trên dây chuyền sản xuất đều biết rằng bản thân việc ủ ở 750°C mang theo rủi ro phồng rộp do hydro — cửa sổ nhiệt độ cực kỳ hẹp. Trên 775°C lớp thụ động phía sau bị phồng rộp, và ở 800°C kết quả còn tệ hơn cả việc không ủ.

Có cách nào tốt hơn không?

Một bài báo thứ hai vừa được công bố vào năm 2026 bởi Đại học Giang Nam + Jiangsu Xianghuan + DR Laser đưa ra câu trả lời mới: sử dụng LIF (Laser-Induced Firing) để thay thế thiêu kết nhiệt độ thấp truyền thống, đồng thời sửa chữa hư hại do laser.

Kết quả: cải thiện hiệu suất +0,45% abs., tăng Voc 0,86mV, và — cải thiện lớn về độ đồng đều điện trở tiếp xúc.

1. Tóm tắt nhanh: quy trình mạ đồng TOPCon và các điểm đau của nó

Quy trình tiêu chuẩn và điểm đau

Quy trình mạ Ni/Cu TOPCon tiêu chuẩn:

Tạo rãnh bằng laser → Ủ nhiệt độ cao để sửa chữa hư hại → Làm sạch HF → Mạ Ni → Thiêu kết nhiệt độ thấp → Mạ Cu

Hai điểm đau:

• Tạo rãnh bằng laser gây hư hại silicon: như đã thảo luận trong bài viết trước, độ kết tinh giảm từ 99,3% xuống 69,8%, cần ủ nhiệt độ cao để sửa chữa.

• Thiêu kết nhiệt độ thấp truyền thống không đồng đều: lò nung nóng toàn bộ pin, các cạnh tản nhiệt nhanh hơn trong khi trung tâm vẫn nóng hơn, khiến điện trở tiếp xúc cao ở các cạnh và thấp ở trung tâm — thu thập dòng điện không đồng đều làm giảm FF.

Đột phá cốt lõi của bài báo mới này: chèn LIF vào quy trình mạ điện giải quyết hai vấn đề cùng lúc — nó thay thế thiêu kết nhiệt độ thấp không đồng đều và hỗ trợ sửa chữa hư hại do laser.

2. LIF là gì, và nó khác gì so với thiêu kết truyền thống?

Gia nhiệt bằng lò vs. hàn điểm-điểm

Thiêu kết nhiệt độ thấp truyền thống: đặt toàn bộ pin vào lò và nung ở 200–400°C. Vấn đề là gia nhiệt không đều — các cạnh nguội nhanh hơn, trung tâm nóng hơn, và điện trở tiếp xúc thay đổi đáng kể trên khắp pin.

LIF (Laser-Induced Firing): một laser hồng ngoại 1064nm quét nhanh mặt trước của pin trong khi áp dụng phân cực ngược (2–18V). Laser kích thích các hạt tải quang sinh, phân cực ngược dẫn chúng theo hướng, tạo ra gia nhiệt Joule cục bộ chính xác tại giao diện kim loại–silicon.

Khác biệt trong một câu: thiêu kết truyền thống là "nung toàn bộ pin", LIF là "hàn điểm-điểm". LIF chỉ gia nhiệt vùng tiếp xúc dưới các đường lưới, để mọi thứ khác không bị ảnh hưởng nhiệt.

3. LIF hoạt động tốt như thế nào trên pin mạ đồng?

Tìm điểm tối ưu ở 14V

Bài báo đầu tiên chạy thí nghiệm cơ sở: áp dụng LIF ở các điện áp phân cực ngược khác nhau trên các pin đã hoàn thành mạ Ni/Cu.

Thông số tối ưu: phân cực ngược 14V, tăng hiệu suất +0,401% abs., tăng FF 1,22%, giảm Rs 23%.

Tại sao điện áp cao hơn lại làm mọi thứ tệ hơn?

Bài báo sử dụng Suns-Voc để đo mật độ dòng bão hòa tối J01 và J02:

• J01 (đại diện cho tái hợp tiếp giáp pn): ít thay đổi theo điện áp

• J02 (đại diện cho tái hợp giao diện kim loại–silicon): thấp nhất ở 14V, tăng vọt ở 16–18V

Diễn giải: quá nhiều điện áp nghĩa là gia nhiệt Joule quá mức, và giao diện bị "hàn chết". Cửa sổ nằm ngay quanh 14V.

4. Tại sao LIF có thể sửa chữa hư hại do laser?

Quang phổ Raman tiết lộ bí mật

Bài báo đã chạy một thí nghiệm quan trọng: bóc lớp kim loại mạ ra và sử dụng quang phổ Raman để đo độ kết tinh của silicon dưới các đường lưới.

Trên nền ủ nhiệt độ cao, LIF tiếp tục đẩy độ kết tinh cao hơn.

Cơ chế: LIF tạo ra nhiệt độ cao tức thời cục bộ (cao hơn nhiều so với nhiệt độ ủ truyền thống) cho phép silicon vô định hình kết tinh lại hoàn toàn hơn, và nó chỉ làm nóng các vùng dưới các đường lưới, để nguyên lớp thụ động mặt sau.

Điều này giải quyết mối lo còn tồn đọng từ bài viết trước — cửa sổ nhiệt độ cho ủ nhiệt cao-T rất hẹp, và trên 775°C lớp thụ động mặt sau bị phồng rộp. LIF là gia nhiệt cục bộ; mặt sau không bị ảnh hưởng, nên nhiệt độ có thể cao hơn và hiệu quả sửa chữa tốt hơn.

5. Khi nào nên áp dụng LIF? Thời điểm rất quan trọng

Ba ứng viên và một người thắng rõ ràng

Quy trình mạ có ba bước: mạ Ni → thiêu kết nhiệt độ thấp → mạ Cu. Nên chèn LIF ở đâu?

Bài báo so sánh ba thời điểm:

Kết luận: LIF hoạt động tốt nhất khi được đặt ở cuối cùng — sau khi mạ Cu hoàn tất.

Tại sao?

Sau khi mạ Cu, điện trở điện cực giảm mạnh. Khi LIF đặt điện áp, phân bố dòng điện đồng đều hơn, gia nhiệt Joule đồng đều hơn, và tiếp xúc giao diện được tối ưu triệt để hơn.

Nếu LIF chỉ được áp dụng trên lớp Ni (trước khi mạ Cu), điện trở cao; cùng một điện áp tạo ra gia nhiệt Joule quá mức, dễ dàng "hàn chết giao diện".

6. Một phát hiện lớn hơn: LIF có thể thay thế hoàn toàn thiêu kết nhiệt độ thấp

Bỏ qua hoàn toàn lò nung

Nếu LIF có thể tối ưu tiếp xúc Ni–Si, thì liệu chúng ta có thể đơn giản bỏ qua hoàn toàn bước thiêu kết nhiệt độ thấp truyền thống?

Bài báo đã thiết kế một thí nghiệm (Nhóm D): mạ Ni → LIF (8V) → mạ Cu trực tiếp, bỏ qua bước thiêu kết nhiệt độ thấp.

Kết quả:

Độ đồng đều điện trở tiếp xúc của Nhóm D vượt trội so với mọi nhóm có thiêu kết truyền thống.

Tại sao?

Lò thiêu kết truyền thống gia nhiệt không đồng đều — rìa tản nhiệt nhanh, tâm nóng hơn — khiến điện trở tiếp xúc cao hơn ở rìa và thấp hơn ở tâm. LIF là quét điểm; mỗi điểm nhận chính xác cùng một năng lượng, đồng đều tự nhiên.

Tối ưu thêm điện áp LIF xuống 6V, Nhóm D đạt hiệu suất 24.74%, với Voc đạt 696.72mV — +0.45% abs. hiệu suất cao hơn và +0.86mV Voc cao hơn so với đường cơ sở thiêu kết truyền thống + không LIF.

7. Hàm ý cho dây chuyền sản xuất: ngưỡng sản xuất hàng loạt cho mạ đồng có được hạ thấp?

Ba tiến bộ cụ thể

Bài báo này mang lại một số tiến bộ hữu hình:

1. Hư hại Voc có thể được sửa chữa, và sửa chữa tốt hơn. Ủ nhiệt 750°C từ bài viết trước có cửa sổ nhiệt độ hẹp và nguy cơ phồng rộp mặt sau. LIF gia nhiệt cục bộ, mặt sau vẫn an toàn, và việc sửa chữa hiệu quả hơn.

2. Tiết kiệm một bước quy trình, nhưng phải cân nhắc đầu tư thiết bị. Quy trình truyền thống: mạ Ni → thiêu kết nhiệt độ thấp → mạ Cu. Cách tiếp cận LIF: mạ Ni → LIF → mạ Cu. Tiết kiệm lò thiêu kết và thời gian quy trình, nhưng bản thân thiết bị LIF đắt hơn, và tích hợp với dây chuyền mạ phức tạp hơn. ROI thực tế phụ thuộc vào báo giá thiết bị.

3. Độ đồng đều điện trở tiếp xúc là phần thưởng ẩn. Thiêu kết truyền thống cho thấy chênh lệch điện trở tiếp xúc rìa-tâm là 3.53Ω; cách tiếp cận LIF giảm xuống còn 0.45Ω. Độ đồng đều tốt hơn nghĩa là thu dòng đồng đều hơn, FF cao hơn, và giảm nguy cơ điểm nóng ở cấp module.

Nhưng vẫn còn rào cản sản xuất hàng loạt:

• Đầu tư thiết bị LIF: trong khi thay thế lò thiêu kết, bạn thêm laser + nguồn điện + hệ thống điều khiển. Giá của nhà cung cấp thiết bị quyết định tính kinh tế.

• Độ phức tạp tích hợp dây chuyền: LIF phải kết nối liền mạch với dây chuyền mạ, và việc khớp thời gian chu kỳ (bài báo dùng tốc độ quét 20 m/s) cần được xác thực.

• Tính nhất quán quy mô GW: bài báo ở mức phòng thí nghiệm/thử nghiệm; độ ổn định năng suất ở sản xuất hàng loạt quy mô lớn vẫn cần dữ liệu hỗ trợ.

8. So sánh với Aiko ABC

Hai con đường, hai câu chuyện

Kiến trúc BC của Aiko tự nhiên tránh được cạm bẫy khắc rãnh laser. TOPCon không thể tránh, nhưng LIF cung cấp giải pháp kết hợp "lấp hố + tối ưu" — không chỉ sửa chữa hư hại, mà còn tiết kiệm một bước quy trình và cải thiện độ đồng đều.

9. Tóm tắt

Tình hình hiện tại

Bài báo mới này từ Đại học Giang Nam chứng minh một điều: hư hỏng do laser trong mạ đồng TOPCon không chỉ có thể được sửa chữa, mà LIF còn sửa chữa nó tốt hơn so với ủ truyền thống — và đồng thời cũng giải quyết được vấn đề đồng đều của quá trình thiêu kết nhiệt độ thấp.

Mức tăng hiệu suất +0,45% abs., mức tăng Voc 0,86mV, và cải thiện đáng kể độ đồng đều của điện trở tiếp xúc — ba con số này đáng để đánh giá nghiêm túc trên bất kỳ dây chuyền sản xuất nào.

Ngưỡng sản xuất hàng loạt vẫn còn tồn tại, nhưng lộ trình kỹ thuật đang trở nên rõ ràng hơn.

Chủ đề thảo luận: Liệu LIF thay thế thiêu kết nhiệt độ thấp có phải là "cú đá cuối cùng" để sản xuất hàng loạt mạ đồng TOPCon, hay chỉ là "lớp kem phủ trên bánh" ở phía phòng thí nghiệm?

Thông tin tham khảo:

• Tiêu đề: Tích hợp thiêu kết cảm ứng laser với mạ Ni/Cu cho kim loại hóa pin mặt trời TOPCon

• Tác giả: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao và cộng sự (Đại học Giang Nam + Công nghệ Giang Tô Tường Hoàn + DR Laser)

• Tạp chí: Solar Energy Materials and Solar Cells

• Năm: 2026

• DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198

Quan điểm của Ooitech

Ooitech tin rằng: LIF biến việc sửa chữa hư hỏng do laser và độ đồng đều của thiêu kết thành một bước duy nhất, khiến mạ đồng TOPCon trở thành một lộ trình khả thi hơn đáng kể để sản xuất hàng loạt không bạc.

Đọc thêm và dữ liệu nền tảng

Tài liệu tham khảo công khai về chủ đề này, được công bố bởi các tổ chức duy trì lộ trình công nghệ và dữ liệu thị trường của ngành:

• VDMA — Lộ trình Công nghệ Quốc tế cho Quang điện (ITRPV)
• Fraunhofer ISE — Báo cáo Quang điện
• pv magazine — tin tức ngành PV toàn cầu và nội dung kỹ thuật