太陽能電池作為光伏組件的核心部件，其加工工藝直接影響組件功率與可靠性。為滿足組件電壓/電流靈活設(shè)計(jì)及適應(yīng)晶硅電池大尺寸化趨勢，需將電池分割為小片。因此半片技術(shù)成為行業(yè)主流，而熱激光分離 TLS因其低熱損傷、高切割良率被廣泛采用，但傳統(tǒng)的背面切割可能導(dǎo)致漏點(diǎn)增加，影響電池效率。因此，本文通過對比實(shí)驗(yàn)探究正面切割與背面切割的差異，美能PL/EL一體機(jī)測試儀的PL/EL 成像可以揭示正面切割的優(yōu)勢及機(jī)理，為N-TOPCon 電池切割工藝優(yōu)化提供參考。

實(shí)驗(yàn)方法

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激光切割方向：(a) 正面切割；(b) 背面切割

采用210 mm×182 mm N-TOPCon電池，開槽激光波長1064nm，加熱激光直徑2.0mm。通過SEM觀察表面形貌、EDS分析元素?cái)U(kuò)散、I–V測試電學(xué)性能、光致發(fā)光PL評估邊緣復(fù)合效應(yīng)、EL驗(yàn)證組件質(zhì)量。

光伏組件封裝結(jié)構(gòu)示意圖

電池和組件I-V性能

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正/背面切割后太陽能電池的I-V性能對比

電池 I-V 性能：正面切割和背面切割后的電池效率Eta、短路電流Isc等參數(shù)均有輕微下降，但背面切割的 Eta 衰減率比正面切割高約 0.26%，這主要源于背面切割的填充因子FF損失更顯著（與電流泄漏相關(guān)）。

組件電致發(fā)光EL圖：(a) 背面切割；(b) 正面切割

正/背面切割組件的電性能參數(shù)對比

組件 I-V 性能：組件測試顯示正面切割平均功率比背面切割高0.3W，EL圖像無顯著差異。結(jié)果顯示，正切工藝優(yōu)于背切工藝。

漏電機(jī)理分析

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溝槽形貌（SEM）：正面切割溝槽寬度1.9mm，熱影響區(qū)占電池厚度60%，邊緣平整無微裂。

正面切割電池的PL測試結(jié)果（開槽寬度2mm與10mm）

邊緣復(fù)合（PL測試）：正面切割邊緣亮度與未切割區(qū)一致，復(fù)合損失小。

反向偏壓漏電流：正面切割漏電流更低且數(shù)據(jù)分散性小。

(a) 激光切割前后新漏電點(diǎn)分布；(b) 新漏電點(diǎn)形成概率統(tǒng)計(jì)

漏電點(diǎn)生成概率：

高漏流電池（0.5–1A）：正面切割新漏點(diǎn)概率30%vs. 背面63%。

低漏流電池（<0.2A）：正面僅3%vs. 背面12%。

電池SEM-EDS圖像：(a) 背面切割；(b) 正面切割

元素?cái)U(kuò)散（EDS）：背面切割熱影響區(qū)檢測到P元素（源于背面磷摻雜層擴(kuò)散），正面切割僅在背面殘留P元素。

N-TOPCon太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖

本研究揭示傳統(tǒng)背面切割在電池兩端溝槽處易形成漏電點(diǎn)的核心機(jī)制在于磷P元素?cái)U(kuò)散，并創(chuàng)新性提出正面TLS切割方案。通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：正面切割可顯著降低反向偏壓漏電流、提升數(shù)據(jù)收斂性與擊穿穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)組件功率增益（約0.3W），為N-TOPCon電池的高效切割提供技術(shù)支撐。

N-TOPCon 電池的正面切割工藝可直接應(yīng)用于現(xiàn)有生產(chǎn)線，無需額外改造即可提升切割后電池的效率和切割良率。

美能PL/EL一體機(jī)測試儀

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美能PL/EL一體機(jī)測試儀模擬太陽光照射鈣鈦礦太陽能電池片，均勻照亮整個(gè)樣品，并用專業(yè)的鏡頭采集光致發(fā)光（PL）信號，獲得PL成像；電致發(fā)光（EL）信號，獲得EL成像。通過圖像算法和軟件對捕獲的PL/EL成像進(jìn)行處理和分析，并識別出PL/EL缺陷，根據(jù)其特征進(jìn)行分析、分類、歸納等。

• EL/PL成像，500萬像素，實(shí)現(xiàn)多種成像精度切換
• 光譜響應(yīng)范圍：400nm~1200nm
• PL光源：藍(lán)光（可定制光源尺寸、波長等)
• 多種缺陷識別分析(麻點(diǎn)、發(fā)暗、邊緣入侵等)可定制缺陷種類

美能PL/EL一體機(jī)測試儀的PL/EL 成像技術(shù)可以從微觀和宏觀層面驗(yàn)證N-TOPCon 電池正面和背面切割工藝的差異原因，為光伏組件功率提升提供了可行的技術(shù)路徑。