硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池因其高轉(zhuǎn)換效率、高開路電壓和低溫度制程等優(yōu)勢，已成為前景廣闊的光伏技術(shù)，預(yù)計(jì)市場份額將持續(xù)增長。然而，其低溫（<250°C）工藝嚴(yán)重依賴低溫銀漿進(jìn)行金屬化，這帶來了核心挑戰(zhàn)：低溫銀漿不僅電阻率高、需用量大，更是電池中最昂貴的非硅材料，其日益增長的需求和價(jià)格已成為制約SHJ技術(shù)成本競爭力和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。若不能大幅降低銀耗，將阻礙光伏產(chǎn)業(yè)的太瓦級擴(kuò)張。美能AVT-4030網(wǎng)版智能影像測試儀集成多檢測功能，實(shí)現(xiàn)光伏絲印網(wǎng)版高精度質(zhì)檢，是QC人員理想助手。

本研究聚焦于采用銅漿及銀銅混合漿料，通過絲網(wǎng)印刷和點(diǎn)膠這兩種適用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)，系統(tǒng)評估其作為銀漿替代方案在SHJ電池上的應(yīng)用可行性與性能表現(xiàn)，旨在為降低電池成本和推動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)路徑。

實(shí)驗(yàn)方法

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不同金屬化漿料的雙面硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖

本研究以M2尺寸（244.32cm2）、厚度約135μm的無金屬化SHJ電池為基地（含 a-Si:H p/i/n 層與 TCO 涂層，與實(shí)驗(yàn)室自制電池結(jié)構(gòu)一致）。實(shí)驗(yàn)分三步：先測試三種漿料（銀、銀銅、銅）的單面膜印刷性能；再探究退火條件對電池的影響；最后實(shí)現(xiàn)正背面金屬化并測試性能：

指狀電極印刷研究：對比銀、銀銅、銅三種漿料通過絲網(wǎng)印刷和點(diǎn)膠印刷所制備柵線的幾何尺寸（寬度、高度、高寬比）和電學(xué)性能（線電阻、接觸電阻、體電阻）。

退火影響評估：在應(yīng)用銅漿前，先研究不同退火條件（包括銅漿所需的300°C/5s）對電池性能的影響，并考察光注入對效率損失的恢復(fù)作用。

電池性能測試：將不同漿料組合（前側(cè)：銀/銀銅/銅；后側(cè)：銀/銅）應(yīng)用于電池的正反面，測量其電流-電壓特性參數(shù)和電致發(fā)光圖像，以評估最終性能。

指狀電極印刷性能分析

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指狀電極的顯微圖像（a）銀絲網(wǎng)印刷指狀電極（b）銀銅絲網(wǎng)印刷指狀電極（c）銅絲網(wǎng)印刷指狀電極（d）銅點(diǎn)膠指狀電極

幾何形貌：銀銅漿柵線寬度與銀漿相近，銅漿柵線因網(wǎng)版開口更大而更寬。點(diǎn)膠銅柵線最寬，但均勻性、連續(xù)性更佳。

不同漿料與印刷工藝的指狀電極線電阻（LR）隨寬度（w）的變化關(guān)系

電學(xué)性能：銅漿柵線的線電阻、接觸電阻率和體電阻均顯著高于銀漿和銀銅漿。銀銅漿性能介于二者之間。點(diǎn)膠技術(shù)因其均勻性，能獲得較低的線電阻。

銀、銀銅、銅三種漿料指狀電極的電學(xué)性能與幾何參數(shù)

銀耗量：使用銀銅漿可使正面銀耗量從35.45 mg（純銀漿）降至16.80 mg，而使用銅漿則銀耗量為零。

退火穩(wěn)定性

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SHJ電池在不同退火條件下的效率變化a）5s 退火時(shí)間下，不同溫度（280℃、320℃、360℃）的效率（b）300℃退火溫度下，不同時(shí)間（5s、20s、40s）的效率

SHJ電池在280°C/5s退火后保持穩(wěn)定。超過此溫度，效率因鈍化層劣化而下降，但光注入可部分恢復(fù)損失。在銅漿標(biāo)準(zhǔn)退火條件（300°C/5s）下，效率暫降0.2%，光注入后可完全恢復(fù)。更嚴(yán)苛的退火條件則導(dǎo)致不可逆衰減。證明了該工藝與SHJ電池的兼容性。

不同漿料金屬化對電池性能的影響

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不同正背面金屬化組合的SHJ電池IV參數(shù)a：η、b：Voc、c：Jsc、d：FF、e：Rs、f：pFF

背表面影響：以背表面銀漿為基準(zhǔn)，替換為銅漿（無論絲印或點(diǎn)膠）會導(dǎo)致效率下降，但點(diǎn)膠銅漿的性能下降幅度小于絲網(wǎng)印刷銅漿，這得益于其更好的覆蓋和接觸。

正表面影響：正面使用銀銅漿的電池表現(xiàn)出更高的短路電流和開路電壓，其效率甚至略高于正面使用純銀漿的電池。正面使用銅漿則因較高的串聯(lián)電阻和光學(xué)遮擋導(dǎo)致效率較低。

冠軍電池：

不同金屬化組合的冠軍SHJ電池IV參數(shù)匯總

前銀銅漿/后銀漿：效率23.95%（增效0.16%）

前銀銅漿/后銅漿：效率23.62%（銀耗降70%，效率僅損0.35%）

雙面銅漿：效率23.08%（實(shí)現(xiàn)完全無銀化）

突破性結(jié)果：雙面均使用銅漿絲網(wǎng)印刷的電池實(shí)現(xiàn)了平均22.4%、最高23.08%的效率，這是無銀SHJ電池技術(shù)的一個(gè)重要里程碑。

SHJ電池的EL圖像：a）參考組銀雙面膜電池；b）銅正面 SP + 銀背面 SP 電池；c）銀正面 SP + 銅背面 SP 電池；d）雙面銅 SP 電池

EL分析：電致發(fā)光圖像顯示，銅金屬化電池邊緣存在暗區(qū)，表明銅柵線與TCO的接觸質(zhì)量仍有優(yōu)化空間，這是未來提升效率的關(guān)鍵點(diǎn)。

本研究成功驗(yàn)證了銀銅漿和銅漿在SHJ電池中替代銀漿的可行性。銀銅漿在維持高效率的同時(shí)能大幅減少銀用量；雙面銅漿方案更是實(shí)現(xiàn)了完全無銀化且效率超過23%。點(diǎn)膠技術(shù)在處理銅漿方面展現(xiàn)出優(yōu)勢。為實(shí)現(xiàn)銅基漿料的全面應(yīng)用，后續(xù)需重點(diǎn)優(yōu)化其印刷工藝、燒結(jié)流程和接觸可靠性。這項(xiàng)研究為SHJ電池的低成本、可持續(xù)發(fā)展提供了明確的技術(shù)路徑。

美能AVT-4030網(wǎng)版智能影像檢測儀

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美能AVT-4030網(wǎng)版智能影像測試儀集成尺寸、缺陷、膜厚、張力檢測為一體，實(shí)現(xiàn)了光伏絲印網(wǎng)版高精度、高效率、全方面缺陷檢測和線寬線距及漲縮測量，是質(zhì)量控制QC人員理想的質(zhì)檢助手。

全自動檢測：1/3道網(wǎng)版特征全檢（主柵線寬、PT值等），檢測效率提升20倍

AI智能識別：深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)微米級缺陷分類，誤判率＜1%

高精度測量：支持PAD點(diǎn)搭接、Mark點(diǎn)圓直徑等關(guān)鍵尺寸測量，精度達(dá)±1μm

美能AVT-4030網(wǎng)版智能影像測試儀通過尺寸-缺陷-膜厚-張力的集成檢測，為文中”無銀 / 低銀 SHJ 電池“的性能突破（如 23.6% 效率）提供了網(wǎng)版層面的質(zhì)量保障，是連接材料創(chuàng)新與工藝落地的核心工具。

原文參考：Achieving High Efficiencies for Silicon Heterojunction Solar Cells Using Silver-Free Metallization

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