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，誘發載流子復合，導致pFF降低。傳統解決方案需改造預金屬化工藝，工業兼容性低且成本高。本文提出一種金屬化后鈍化邊緣技術（PET），通過熱原子層沉積（ALD）精確調控AlO?膜厚（7/14 nm）結合低溫退火，實現高效邊緣鈍化。該技術結合美能在線薄膜厚度測試儀在線實時監控膜厚，確保鈍化層厚度一致性以優化長期穩定性，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6英寸PERC前驅體；(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6英寸Ga摻雜p型Cz-Si PERC前驅體。

?金屬化：絲網印刷銀主柵、鋁背場及正面銀柵，快速燒結。

?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

實驗設計

?步驟：SunsVOC測量（宿主晶圓→切割態→沉積態→退火態）。

?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。退火溫度設為<225°C。通過QSSPC測量少數載流子壽命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Seff=22 cm/s，表明當前工藝可實現低邊緣復合速度。

SunsVOC結果

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穩定性（14 nm AlO?無衰減）

穩定性：14 nmAlO?鈍化層表現出長期穩定性（167小時內pFF穩定），可能與致密氧化層生長有關。

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（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?鈍化層表現出長期穩定性。PET技術無需改變預處理工藝，適用于工業化生產，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是專為光伏工藝監控設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，監測“工業產線上”各式薄膜的厚度以及光學常數，快速準確測量薄膜厚度、光學常數等信息，可根據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，保證生產效率

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

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

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