TOPCon太陽能電池因其高效率（>25%）和成本效益，逐漸成為光伏市場的主流技術。然而，其在濕熱環境下的可靠性問題（如金屬接觸腐蝕）尚未完全解決。

通過加速濕熱測試（85°C和85%相對濕度，DH85）發現在不同鈉相關鹽的影響下，對TOPCon太陽能電池的前側和后側接觸都有顯著影響，導致效率降低和接觸電阻增加。美能TLM接觸電阻測試儀可以精確測量電池前側和后側的接觸電阻率（ρc），并結合線電阻測量，全面評估了金屬接觸的退化情況。

具體測試步驟

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TOPCon電池結構示意圖

前側：金字塔紋理（增加光的吸收，減少反射）、硼擴散發射極（用于形成p-n結）、鈍化層。

后側：隧道硅氧化物（減少接觸處的復合）、磷摻雜多晶硅層（與隧穿層形成n型TOPCon結構）、鈍化層

金屬接觸：前側金屬接觸：由銀（Ag）和鋁（Al）組成，用于電流的收集和傳輸；后側金屬接觸：僅由銀（Ag）組成，用于電流的收集和傳輸。

實驗流程圖

清洗：所有太陽能電池在實驗前使用去離子水（DIW）清洗，并用氮氣槍快速干燥，以確保電池表面清潔。

鹽溶液噴涂：用NaHCO?和NaCl的溶液進行噴灑，然后在通風櫥中自然干燥。

濕熱測試（DH85）：在85°C和85%相對濕度的環境中進行濕熱測試。

接觸電阻測量：使用轉移長度法（TLM）測量前側和后側的接觸電阻（ρc）。

電池性能測量

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不同實驗組在DH85 測試中電學參數的變化

初始性能和DH85測試后的電學參數變化

對照組的穩定性：對照組在100小時的DH85測試中表現出良好的穩定性，PCE僅下降了0.44%。這表明在沒有額外污染物的情況下，TOPCon太陽能電池在濕熱條件下相對穩定。

NaHCO?的影響：前側：NaHCO?導致Rs顯著增加，PCE下降了5.2%。后側：NaHCO?對后側的影響更為嚴重，導致Rs大幅增加和Voc下降，PCE下降了16.0%。

NaCl的影響：前側：NaCl對前側接觸的破壞性極大，導致Rs大幅增加，Jsc顯著下降，PCE下降了92%。后側：NaCl對后側接觸的影響相對較小，主要表現為Voc的輕微下降，PCE下降了3.7%。退化機制：

前側接觸退化：NaCl和NaHCO?都導致前側接觸的Rs顯著增加，表明這些鹽可能通過氧化還原反應影響金屬接觸的穩定性。

后側接觸退化：NaHCO?導致后側接觸的Rs增加和Voc下降，表明其可能通過影響鈍化層和金屬接觸的界面穩定性來降低電池性能。

不同實驗組在DH85測試后PL成像和Rs成像

DH85測試后TOPCon電池的PL強度和平均Rs變化

對照組的穩定性：對照組在100小時的DH85測試中表現出良好的穩定性，PL強度和Rs變化均較小。

退化機制：

前側接觸退化：NaCl和NaHCO?都導致前側接觸的Rs顯著增加，表明這些鹽可能通過氧化還原反應影響金屬接觸的穩定性。

后側接觸退化：NaHCO?導致后側接觸的Rs增加和載流子復合顯著增加，表明其可能通過影響鈍化層和金屬接觸的界面穩定性來降低電池性能。

電阻性能測量

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不同DH85 測試時長下的接觸電阻率變化

前側接觸的影響：NaCl對前側接觸的影響最為嚴重，導致接觸電阻率急劇增加，這可能是由于NaCl引起的嚴重化學腐蝕。NaHCO?對前側接觸的影響也較為顯著，但不如NaCl嚴重。

后側接觸的影響：NaHCO?對后側接觸的影響較為顯著，導致電阻率大幅增加。NaCl對后側接觸的影響較小，后側接觸在濕熱條件下相對穩定。

對比發現，正面接觸更容易受到濕熱環境和鈉鹽的影響，其中NaCl對正面接觸電阻率的影響最為突出；背面接觸相對穩定，但NaHCO?仍會導致其接觸電阻率上升。

正面和背面的線電阻測量結果

正面線電阻：在濕熱環境下，NaHCO?和NaCl 的存在均會使正面線電阻上升，其中NaCl 的影響更為顯著。由于 NaCl 引發了更強烈的化學反應，對正面金屬接觸結構造成較大破壞，導致電子傳輸受到更大阻礙，從而使線電阻增大。

背面線電阻：相比正面，背面線電阻變化較小，且NaHCO?和NaCl 處理后的線電阻與對照組差異不明顯。背面結構相對穩定，能夠較好地維持電子傳輸性能。

線電阻的變化也會影響電池的整體電學性能，對串聯電阻產生貢獻，進而影響電池的功率轉換效率等關鍵指標。

Griddler軟件模擬前端電阻損失

呈現出不同鈉鹽處理后，接觸電阻率在正面電阻損失中占據主導地位，進一步證實，在濕熱環境下，NaHCO?和NaCl主要通過影響正面金屬接觸的接觸電阻率，進而導致太陽能電池的串聯電阻增加，最終影響電池的性能。

本文通過加速濕熱測試（85°C，85%相對濕度，DH85）探討了TOPCon太陽能電池金屬接觸在鈉鹽（NaHCO?和NaCl）污染下的失效機制。結果表明，NaCl對前接觸的腐蝕更為嚴重，導致功率轉換效率（PCE）下降約92%，主要原因是串聯電阻顯著增加和電流提取不足。而NaHCO?對后接觸的影響更顯著，導致PCE下降約16%，這與堿性環境導致的界面氧化密切相關。

美能TLM接觸電阻測試儀

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美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

靜態測試重復性≤1%，動態測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

通過使用美能TLM接觸電阻測試儀可以精確測量TOPCon電池前側和后側的接觸電阻率（ρc），并結合線電阻測量，全面評估了金屬接觸的退化情況。

原文出處：Unveiling the origin of metal contact failures in TOPCon solar cells through accelerated damp-heat testing

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