一、研究背景

在过去的十年中，隧道氧化物钝化接触（TOPCon）太阳能电池已经彻底改变了光伏产业，成为高效率硅（Si）太阳能电池的领先技术。随着TOPCon技术的发展，其成本效益越来越高，其优势——如卓越的转换效率、最小的衰减和低温度灵敏度——使其成为主流太阳能应用的一个令人信服的选择尽管有这些优点，一个关键的挑战仍然存在：在银（Ag）电极和低掺杂P+发射器之间实现有效的欧姆接触。

在传统的TOPCon太阳能电池金属化工艺中，银/铝（Ag/Al）糊状物在P+发射体上形成欧姆接触然而，这种依靠快速烧结的方法遇到了很大的障碍。当温度超过铝硅（Al-Si）共晶点时，铝扩散到硅中，形成接触电阻降低的p++发射极，但也在金属硅界面产生金属尖峰。这种扩散不仅使铝浓度和尖峰深度的精确控制变得复杂，而且还会引入金属复合，导致光电转换效率（PCE）下降此外，涉及铝的化学相互作用（特别是与乙酸的反应）对器件的稳定性提出了挑战，需要昂贵的封装材料来防止降解。

我们设计并制备了两种类型的玻璃熔块，分别为玻璃熔块A （GF-A）和玻璃熔块B （GF-B）。GF-A由氧化铅（PbO）、二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）和氧化铝（Al2O3）等氧化物混合而成，具有较高的玻璃化转变温度（Tg）和较低的流动和扩散能力。相比之下，GF-B是一种传统类型的玻璃熔块，用于正面银浆，加入二氧化碲（TeO2）作为添加剂，以降低Tg，改善Ag -si界面的流动和扩散经LECO处理后，基于GF-A和GF-B的TOPCon细胞Cell-A和Cell-B的电学性能表现出显著差异，其中Cell-A的电学性能明显优于Cell-B。此外，我们还利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、开尔文探针力显微镜（KPFM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）等先进技术对Ag-Si界面进行了详尽的研究。我们证明了Cell-A在快速共烧结后建立了一个电流受限的Ag-Si界面，从而表现出极好的创建激光诱导低欧姆接触的适用性。此外，我们还引入了一种复合导电模型，用于研究经LECO处理的Ag-Si界面，该模型与传统烧结工艺的界面明显不同。通过纳米焦耳加热，确定其形成机制为Ag-Si共晶反应。这项工作不仅促进了对太阳能电池中金属硅接触优化的理解，而且为激光诱导合成和微纳界面工程引入了新的方法。

二、摘要

在过去的十年中，隧道氧化物钝化接触（TOPCon）太阳能电池已经成为高效硅太阳能电池的领先技术。由于可靠性风险和接触质量不足，使用银/铝（Ag/Al）浆料的传统金属化工艺遇到了重大障碍。激光诱导金属化技术的最新进展，特别是激光增强接触优化（LECO），提供了有前途的解决方案。然而，通过LECO处理在TOPCon电池的P+发射极上形成银硅（Ag-Si）接触的机制仍然不完全清楚。本研究为TOPCon电池设计并制备了两种类型的玻璃熔块（GF-A和GF-B），并研究了相应器件的电学性能。采用先进的技术对ag -硅界面进行了检测。结果表明，由于构建了电流受限的Ag-Si界面，基于gf - a的TOPCon细胞（Cell-A）的性能优于基于gf -b的细胞（Cell-B）。介绍了经LECO处理的Ag-Si界面复合导电模型，揭示了纳米焦耳加热实现Ag-Si共晶结构的潜在形成机制。这项工作有助于理解太阳能电池中金属硅接触优化，并为激光诱导合成和微纳界面工程引入了新的方法。

三、结论

综上所述，我们通过纳米焦耳加热证明了TOPCon太阳能电池经LECO处理后CFC的形成机理是Ag -si共晶反应，表明Ag -si共晶合金结构和高Ag含量的玻璃层是优化接触的直接原因。leco活性界面具有电流限制结构和足够厚的隔热玻璃层。

使用具有较高Tg和较低流动和扩散能力的GF-A，导致在Si金字塔顶部建立了一个更厚的玻璃层的电流限制界面。在LECO处理过程中，这种结构促进了激光诱导焦耳热在纳米级区域的积累，使Ag和Si之间的共晶反应成为可能。相比之下，用TeO2修饰GF-B以降低Tg，改善流动和扩散，导致与更薄的玻璃层形成更均匀的蚀刻界面，阻碍了热量积累，阻止了有效的共晶反应。

总之，这项工作不仅促进了我们对太阳能电池中金属硅接触优化的理解，而且为激光诱导合成和微纳界面工程引入了新的方法。在LECO处理过程中，使用定制的玻璃熔块来实现限流界面，为提高TOPCon太阳能电池的性能以及潜在的其他光伏技术提供了一种很有前途的方法。未来的研究可以探索进一步优化玻璃熔块成分和工艺参数，以实现更高的接触质量和效率增益。

图1.a) LECO处理制备的Topco太阳能电池的制造工艺及Topco太阳能电池的典型结构；b) LECO处理前后细胞a、细胞b的J-V曲线。虚线表示LECO处理前的J-V曲线，实线表示处理后的曲线。

图2.LECO处理后细胞的AFM、KPFM和TLM测量结果。a1) AFM法测定细胞a横断面的形态学。a2) KPFM测得的CPD和a3) Cell-A的CPD谱。b1-b3) Cell-B的形态学图像、CPD地形图和线形图。c)胞体Ag-Si界面金字塔边缘处功函数的频率分布。d) Cell-A和Cell-B的Rc和ρc。