硅異質結（SHJ）太陽能電池因其高轉換效率、高開路電壓和低溫度制程等優勢，已成為前景廣闊的光伏技術，預計市場份額將持續增長。然而，其低溫（<250°C）工藝嚴重依賴低溫銀漿進行金屬化，這帶來了核心挑戰：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格已成為制約SHJ技術成本競爭力和可持續發展的關鍵瓶頸。若不能大幅降低銀耗，將阻礙光伏產業的太瓦級擴張。美能AVT-4030網版智能影像測試儀集成多檢測功能，實現光伏絲印網版高精度質檢，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，通過絲網印刷和點膠這兩種適用于工業化生產的技術，系統評估其作為銀漿替代方案在SHJ電池上的應用可行性與性能表現，旨在為降低電池成本和推動產業可持續發展提供關鍵技術路徑。

實驗方法

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不同金屬化漿料的雙面硅異質結（SHJ）太陽能電池結構示意圖

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，與實驗室自制電池結構一致）。實驗分三步：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；最后實現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印刷和點膠印刷所制備柵線的幾何尺寸（寬度、高度、高寬比）和電學性能（線電阻、接觸電阻、體電阻）。

退火影響評估：在應用銅漿前，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作用。

電池性能測試：將不同漿料組合（前側：銀/銀銅/銅；后側：銀/銅）應用于電池的正反面，測量其電流-電壓特性參數和電致發光圖像，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）銀絲網印刷指狀電極（b）銀銅絲網印刷指狀電極（c）銅絲網印刷指狀電極（d）銅點膠指狀電極

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

不同漿料與印刷工藝的指狀電極線電阻（LR）隨寬度（w）的變化關系

電學性能：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。點膠技術因其均勻性，能獲得較低的線電阻。

銀、銀銅、銅三種漿料指狀電極的電學性能與幾何參數

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 退火時間下，不同溫度（280℃、320℃、360℃）的效率（b）300℃退火溫度下，不同時間（5s、20s、40s）的效率

SHJ電池在280°C/5s退火后保持穩定。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損失。在銅漿標準退火條件（300°C/5s）下，效率暫降0.2%，光注入后可完全恢復。更嚴苛的退火條件則導致不可逆衰減。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，替換為銅漿（無論絲印或點膠）會導致效率下降，但點膠銅漿的性能下降幅度小于絲網印刷銅漿，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電阻和光學遮擋導致效率較低。

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%（實現完全無銀化）

突破性結果：雙面均使用銅漿絲網印刷的電池實現了平均22.4%、最高23.08%的效率，這是無銀SHJ電池技術的一個重要里程碑。

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：電致發光圖像顯示，銅金屬化電池邊緣存在暗區，表明銅柵線與TCO的接觸質量仍有優化空間，這是未來提升效率的關鍵點。

本研究成功驗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能大幅減少銀用量；雙面銅漿方案更是實現了完全無銀化且效率超過23%。點膠技術在處理銅漿方面展現出優勢。為實現銅基漿料的全面應用，后續需重點優化其印刷工藝、燒結流程和接觸可靠性。這項研究為SHJ電池的低成本、可持續發展提供了明確的技術路徑。

美能AVT-4030網版智能影像檢測儀

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

全自動檢測：1/3道網版特征全檢（主柵線寬、PT值等），檢測效率提升20倍

AI智能識別：深度學習算法實現微米級缺陷分類，誤判率＜1%

高精度測量：支持PAD點搭接、Mark點圓直徑等關鍵尺寸測量，精度達±1μm

美能AVT-4030網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）提供了網版層面的質量保障，是連接材料創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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