SHJ電池因其高開路電壓、高效率和低溫度工藝等優勢，預計2030年市場份額將達25%。然而，其金屬化依賴低溫銀漿，成本高且資源受限。行業目標是將銀漿用量降至 5 mg/W 甚至 2 mg/W。美能TLM接觸電阻測試儀是專用于太陽能電池電極優化中關鍵電學參數提取的高精度分析設備，具備接觸電阻率與柵線電阻雙重測試功能。為晶硅電池等高效結構的電極材料優化與工藝改進提供可靠的量化依據。

為應對銀漿成本與供應壓力，本研究系統探索了以銅漿和銀包銅漿替代傳統銀漿的可行性。通過對比絲網印刷與點膠印刷兩種工藝，重點評估了這些替代漿料在SHJ電池中的電學性能、工藝兼容性及高溫退火耐受性。這項工作表明，銅基漿料在SHJ電池中具有顯著替代潛力，為推進低銀化、低成本高效SHJ電池的產業化提供了重要技術路徑。

實驗方法

Millennial Solar

太陽能電池結構示意圖，展示不同金屬化漿料的應用位置（不按比例繪制）

柵線印刷性能研究

采用M2尺寸SHJ電池，分別用絲網印刷和點膠印刷制備銀、銀包銅、銅三種漿料的柵線，分析其：幾何尺寸（寬度、高度、深寬比）、電學性能（線電阻、接觸電阻率、體電阻）、漿料用量。

退火條件對電池性能的影響

在多種退火條件（溫度：280°C、320°C、360°C；時間：5秒、20秒、40秒）下處理銀漿電池，評估效率變化，并進行光照處理恢復實驗。

漿料在電池中的應用測試

將三種漿料組合應用于電池正背面，測試其：IV參數（效率、開路電壓、短路電流密度、填充因子、串聯電阻）、電致發光（EL）圖像。

實驗結果與分析

Millennial Solar

柵線性能分析

通過絲網印刷（SP）與點膠印刷方法使用銀漿、銀包銅漿和銅漿制備的柵線形貌

不同金屬柵線線電阻（LR）隨柵線寬度（w）的變化關系

銀漿、銀包銅漿與銅漿柵線的電學性能與幾何參數

點膠印刷銅漿柵線更寬，但均勻性更好，適合背面應用。

銅漿線電阻約為銀漿的3倍，銀包銅漿介于兩者之間。

銀包銅漿銀用量比純銀漿降低約50%。

退火耐受性

（a）電池在不同溫度退火前（bS）、退火后（aS）及光照處理后（LiSo）的效率變化。（b）電池在300°C不同退火時間下bS、aS及LiSo的效率變化

電池在 280°C/5秒退火后性能穩定。

高于280°C時效率下降，320°C下降約0.5%，360°C下降約1.5%。

光照處理可部分恢復效率損失。

電池性能對比

采用絲網印刷（SP）與點膠印刷的不同正背面金屬化太陽能電池的光伏參數：（a）效率（η）、（b）開路電壓（Voc）、（c）短路電流密度（Jsc）、（d）填充因子（FF）、（e）串聯電阻（Rs）、（f）偽填充因子（pFF）

部分優選電池的IV參數匯總及其銀漿用量減少情況

在高電流注入條件（8A，合32.74 mA/cm2）下拍攝的電致發光圖像：（a）參考電池（雙面銀漿）；（b）正面銅漿絲網印刷、背面銀漿絲網印刷電池；（c）正面銀漿絲網印刷、背面銅漿絲網印刷電池；（d）雙面銅漿絲網印刷電池

雙面銅漿絲網印刷電池效率達23.08%，為目前最高紀錄。

銅漿電池效率下降主要源于串聯電阻升高與填充因子降低。

EL圖像顯示銅漿電池邊緣存在暗區，表明銅柵線與TCO接觸不良，需進一步優化燒結工藝。

本研究系統比較了銅漿與銀包銅漿在SHJ太陽能電池金屬化中的性能，并與傳統銀漿電池進行對比。主要結論如下：銅漿與銀包銅漿在SHJ電池中具有替代銀漿的潛力，可大幅降低銀耗；正面銀包銅漿+背面銀漿電池效率較參考電池提升0.13%；正面銀包銅漿+背面銅漿電池效率達23.6%，銀漿節約約70%；雙面銅漿絲網印刷電池平均效率22.4%，最高23.08%，為目前報道最佳；點膠印刷銅漿在背面應用中性能優于絲網印刷銅漿。研究還發現，電池在280°C以下退火性能穩定，且光照處理可有效恢復高溫導致的部分效率損失。

為實現銅漿與銀包銅漿的大規模應用，需進一步優化印刷工藝、降低柵線寬度、提升工藝穩定性與經濟性。研究表明，SHJ電池實現無銀金屬化后效率仍可超過23%，證明“每電池銀耗≤2 mg/W”的目標在高效SHJ電池中是可行的。

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

美能TLM接觸電阻測試儀通過精確測量金屬與TCO界面的接觸電阻率，為本文中評估銅基漿料的接觸性能提供了核心量化依據。數據顯示，銅漿接觸電阻高達10.28 mΩ·cm2，是其電池串聯電阻升高和填充因子下降的主要原因。同時，該儀器能定位燒結后的接觸缺陷區域，與EL圖像中出現的邊緣暗區相互印證，幫助診斷工藝問題。其穩定的測試能力，為持續推進低銀化、無銀化金屬化方案的可靠性與量產評估提供了關鍵支撐。

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

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