創新:強脈衝光處理技術突破230%電池轉換效率

摘要：德國Fraunhofer-ISE的科學家利用強脈衝光（IPL）處理技術開發了一種無母線矽異質結太陽能電池。該器件採用多晶矽基隧道氧化層鈍化觸點製造，並將其應用於矽片的兩側。

德國Fraunhofer-ISE的研究人員開發了一種矽異質結（SHJ）太陽能電池，利用強脈衝光處理的絲網印刷金屬觸點，並聲稱通過這種方法實現了23.0%的轉換效率。

科學家們使用了強脈衝光（IPL）處理技術，而不是通常使用的熱退火，這是一種成本較低的用於快速熱處理各種薄膜的技術。它通常用於燒結印刷電子產品的銀基、銅基或鎳基電極，並且在光伏研究中，用於在矽片和金屬化合物基異質結結構上燒結銅基電極。

該小組解釋說，IPL主要由可見光組成，以毫秒持續的脈衝電磁輻射傳遞，用於快速加熱電池的低溫金屬觸點。「平均而言，利用IPL退火的SHJ電池的平均性能比熱處理的高0.3-0.4%，特別是由於更高的開路電壓和填充係數，」該小組指出，並補充說，熱退火需要使用更大、成本更密集的製造工具。

然而，非晶矽異質結對溫度的敏感性限制了IPL的發展。據研究人員稱，這項技術的一個更實際的應用是耐溫性更強的多晶矽隧道氧化物鈍化觸點，可將其應用於晶圓的兩側。

通過直流磁控濺射在觸點上鍍上銦錫氧化物（ITO），這是一種真空鍍膜技術，通常用於電池生產和其他領域的多種材料的沉積。根據Fraunhofer-ISE的說法，IPL工藝的輻射能量不僅被晶圓吸收，還被金屬化本身吸收。「金屬觸點吸收的能量會導致手指電阻顯著降低，」報告指出，這種減少也會導致觸點的橫嚮導電性增加。此外，金屬電極/ITO電極的接觸電阻遠低於10mw·cm²。 

「全尺寸IPL處理的無母線SHJ電池的製造顯示了一個獨立認證的效率高達23.0%，」研究人員證實，並補充說，該電池的轉換效率是由Fraunhofer ISE CalLab認證的。 

此外，IPL技術還被應用於2 cm x 2cm大小的絲網印刷太陽能電池，其兩側具有TOPCon觸點，開路電壓高達709.3 mV。

研究報告的合著者Jörg Schube在接受媒體採訪時說：「根據國際光伏技術路線圖，矽異質結技術已經進入量產階段。」「事實上，預計在未來五年內，該公司的市場份額將超過10%。」他進一步解釋說，使用IPL優化工業退火工藝可以進一步為成功鋪平道路。 

發表在《太陽能材料與太陽能電池》上的論文《基於非晶或多晶矽層的鈍化接觸太陽能電池後端加工中的強脈衝光處理》一文中描述了IPL的處理過程。

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