佐治亚理工学院与Bert Thin Films通过LECO技术制造出效率达24.3%的铜电极TOPCon太阳能电池

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佐治亚理工学院（Georgia Tech）领导的一个研究团队制造出一种TOPCon太阳能电池，该电池将铜（Cu）金属化与激光增强接触优化（LECO）技术相结合，旨在减少银的消耗和制造成本，同时不损害电池效率。

通讯作者Ruohan Zhong告诉pv magazine：“该电池技术采用了一种新型可丝网印刷的铜浆料，兼容广泛的烧结温度和环境，为硅太阳能电池的丝网印刷银（Ag）电极提供了一种即插即用的替代方案。优化的浆料化学成分、540°C的铜烧结以及激光增强接触优化的结合，使电池效率达到了与银电极n-TOPCon电池相当的水平。”

在金属化工艺方面，该团队使用了美国专业公司Bert Thin Films（BTF）于今年2月推出的可丝网印刷铜浆料进行太阳能电池背面金属化。该浆料可使用传统的工业丝网印刷和烧结设备在空气中进行烧结。在烧结过程中，快速氧化会在铜颗粒周围形成一层导电的氧化铜外壳，从而限制其向硅衬底中的扩散。

Zhong说：“虽然传统的银浆通常需要700°C以上的烧结温度，但铜浆在与LECO结合使用时，可以在约500°C的温度下进行处理。在LECO处理之前，接触点被故意欠烧，以形成特定的低电阻路径。随后，激光扫描电池正面，同时在电池两端施加反向偏压，通过这些区域产生强烈的局部载流子注入，从而改善接触形成。”

研究人员使用市售的n-TOPCon前驱体制造了该器件，该前驱体具有织构化的掺硼正面发射极。背面具有隧穿氧化层和90纳米厚的平面n型多晶硅层。正面采用氧化铝和氮化硅（AlOₓ/SiNₓ）双层进行钝化，背面则采用薄AlOₓ层并覆盖约70纳米的SiNₓ进行钝化。

团队在正面丝网印刷银电极，并在685°C下烧结，随后在背面涂覆铜浆。然后，将背面铜接触点单独在约540°C下烧结，以限制铜向硅衬底的迁移。金属化完成后，电池经过优化的LECO处理，以降低接触电阻并改善其电学性能。

作为对比，研究人员还制造了双面均为银电极的参考太阳能电池。

在标准光照条件下，最佳的铜电极电池实现了24.3%的效率，而银电极参考电池为24.5%。独立测量证实，铜电极和银电极器件的效率分别为24.4%和24.6%。两种电池的开路电压均超过730 mV。然而，铜器件表现出较高的串联电阻，这略微降低了其填充因子和整体效率。

科学家们表示，LECO显著改善了接触性能，将背面铜接触电阻率从100多mΩ·cm²降至19.7 mΩ·cm²，将正面银接触电阻率从273 mΩ·cm²降至4.2 mΩ·cm²。另一项独立实验还表明，LECO可以将导电性差的铜电极电池转化为功能正常的高效器件。

Zhong说：“显微镜分析证实，铜被限制在TOPCon结构的背面多晶硅层内，从而支持了高电池效率。分析还表明，LECO显著降低了铜金属化的接触电阻。尽管控制LECO过程中铜行为的机制仍在研究中，但结果证明了丝网印刷铜金属化在未来商业部署中的潜力。”

研究人员在近期发表于《Solar Energy》的论文“Characterization of 24.3% screen-printed Cu-contacted n type tunnel oxide passivated contact solar cell with laser enhanced contact optimization”（具有激光增强接触优化的24.3%丝网印刷铜电极n型隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的表征）中描述了该电池。研究团队包括来自佐治亚理工学院、美国能源部落基山国家实验室（National Laboratory of the Rockies）以及Bert Thin Films的科学家。

资讯来源

• PV Magazine (2026-09-14)
• 原文： 佐治亚理工学院与Bert Thin Films通过LECO技术制造出效率达24.3%的铜电极TOPCon太阳能电池
• https://www.pv-magazine.com/2026/09/14/georgia-tech-bert-thin-films-build-24-3-efficient-copper-contacted-topcon-solar-cell-via-leco/