硅基太陽能電池分切過程（如疊瓦、半片電池）會暴露高活性切割邊緣，誘發(fā)載流子復合，導致pFF降低。傳統(tǒng)解決方案需改造預金屬化工藝，工業(yè)兼容性低且成本高。本文提出一種金屬化后鈍化邊緣技術(shù)（PET），通過熱原子層沉積（ALD）精確調(diào)控AlO?膜厚（7/14 nm）結(jié)合低溫退火，實現(xiàn)高效邊緣鈍化。該技術(shù)結(jié)合美能在線薄膜厚度測試儀在線實時監(jiān)控膜厚，確保鈍化層厚度一致性以優(yōu)化長期穩(wěn)定性，最終助力雙面PERC疊瓦電池達成23.5 mW/cm2高功率密度輸出。

PET技術(shù)與電池表征

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(a)：雙面pSPEER太陽能電池截面示意圖(b)：PET處理后電池截面

pSPEER???技術(shù)原理

邊緣鈍化機制：分切邊緣原生SiO? → AlO?全包覆（7/14 nm）抑制復合

ALD工藝優(yōu)勢：
? 保形沉積→三維邊緣全覆蓋
?高負固定電荷密度（~1013 cm?2）→場效應(yīng)排斥載流子
?光透過率>98%（d<15 nm，OPTOS光學模擬）

電池制備流程

pSPEER???電池制備工藝流程

(a)工業(yè)6英寸PERC前驅(qū)體；(b)可分離6片電池的金屬化晶圓；(c)激光分離后電池（22×148 mm）

?基底：工業(yè)6英寸Ga摻雜p型Cz-Si PERC前驅(qū)體。

?金屬化：絲網(wǎng)印刷銀主柵、鋁背場及正面銀柵，快速燒結(jié)。

?切割：TLS（全程激光熱裂切）或LSMC（激光刻劃+機械斷裂）

?PET處理：ALD沉積AlO? → 熱板退火

(a)LSMC分離邊緣（1/3區(qū)域粗糙）；(b)TLS分離邊緣（整體光滑）

邊緣鈍化實驗

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PET對分離電池影響的實驗流程

實驗設(shè)計

?步驟：SunsVOC測量（宿主晶圓→切割態(tài)→沉積態(tài)→退火態(tài)）。

?控制組：無AlO?涂層，僅退火。

SunsVOC與IV特性表征

(a)晶圓SunsVOC測量接觸點；(b)分離電池同位置測量

通過SunsVOC測量評估分離與鈍化工藝對電池性能的影響。測量在1000 W/m2光照下進行，重點關(guān)注pFF與開路電壓（VOC）變化。分離前后同一位置測量以排除局部不均勻性。IV測試在標準條件下分別測試正反兩面，考慮無匯流條區(qū)域的指定面積電流密度。

PET實驗方案
對比LSMC與TLS分離工藝對pFF的影響。TLS分離后6小時或19小時沉積AlO?（厚度7 nm或14 nm），研究等待時間對鈍化效果的影響。退火溫度設(shè)為<225°C。通過QSSPC測量少數(shù)載流子壽命τeff。

鈍化層性能驗證

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AlO?沉積過程中電池堆疊示意圖

AlO?沉積過程

?分離后電池（LSMC/TLS工藝）在空氣中暴露6-19 小時，暴露期間形成原生 SiO?；

?反應(yīng)器裝載：電池正面朝上放置，高度墊片置于電池之間；

?厚度驗證：通過在線膜厚儀實時監(jiān)控厚度，目標厚度d1=7nm 和 d2=14?nm。

AlO?沉積/退火后的載流子壽命

AlO?退火后，τeff=432 μs（Δn=101? cm?3），對應(yīng)Seff=22 cm/s，表明當前工藝可實現(xiàn)低邊緣復合速度。

SunsVOC結(jié)果

SunsVoc測量的pFF變化

PET效果：LSMC與TLS分離均導致pFF下降?1.2%。

沉積AlO?后

?TLS分離電池pFF提升+0.4%，退火后進一步提升至+0.7%；

?LSMC分離電池僅提升+0.3%。

PET后pFF穩(wěn)定性（14 nm AlO?無衰減）

穩(wěn)定性：14 nmAlO?鈍化層表現(xiàn)出長期穩(wěn)定性（167小時內(nèi)pFF穩(wěn)定），可能與致密氧化層生長有關(guān)。

IV測試性能

TLS+PET與LSMC電池IV性能對比

?TLS+PET最佳電池：正面效率ηf=22.1%，輸出功率密度pout = 23.5mW/cm2（含10%背面輻照）。

?較LSMC無鈍化電池：Δpout= +0.4mW/cm2。

本文提出的后金屬化鈍化邊緣技術(shù)（PET）通過低溫ALD沉積氧化鋁并退火，有效抑制了疊瓦太陽能電池的邊緣復合。TLS分離工藝結(jié)合PET處理使pFF提升至+0.7%，電池效率達22.1%，輸出功率密度達23.5 mW/cm2。14 nmAlO?鈍化層表現(xiàn)出長期穩(wěn)定性。PET技術(shù)無需改變預處理工藝，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，為提升小尺寸太陽能電池效率提供了可行方案。

美能在線薄膜厚度測試儀

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POLY5000是專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計的在線膜厚測試儀，可以對樣品進行快速、自動的5點同步掃描，監(jiān)測“工業(yè)產(chǎn)線上”各式薄膜的厚度以及光學常數(shù)，快速準確測量薄膜厚度、光學常數(shù)等信息，可根據(jù)客戶樣品大小定制測量尺寸。

膜厚測試范圍20nm-2000nm

快速、自動的5點同步掃描

非接觸、無損測量，零碎片率

24小時自動且不停線校準，保證生產(chǎn)效率

美能在線薄膜厚度測試儀能使用戶能夠優(yōu)化膜厚特性，在AlO?沉積過程中實時監(jiān)控AlO?層厚度，驗證厚度對穩(wěn)定性的影響。

原文參考：Postmetallization “Passivated Edge Technology” for Separated Silicon Solar Cells

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