TOPCon Copper Plating Melangkah Maju Lagi: LIF

Jawaban singkat: Pelapisan tembaga TOPCon selangkah lebih dekat ke produksi dengan hasil baru yang dibangun di atas pekerjaan sebelumnya dari Universitas Jiangnan. Pelapisan menggantikan metalisasi perak dengan tembaga, dan hambatannya tidak pernah menjadi konsep — melainkan adhesi dan lapisan penghalang yang mencegah tembaga berdifusi ke dalam silikon. Jendela proses dalam studi ini berkisar sekitar 750 °C hingga 800 °C untuk langkah pembentukan kontak, dengan laser 1064 nm digunakan pada tahap pola dan anil pada 400 °C. Tembaga kira-kira dua orde besaran lebih murah daripada pasta perak yang akan digantikannya, dan perak adalah biaya non-silikon terbesar tunggal dalam sel TOPCon. Pertanyaan yang tersisa adalah kompatibilitas lini dan keandalan jangka panjang: kontak berlapis yang lolos efisiensi awal tetapi terdegradasi di bawah damp heat bukanlah proses yang dapat diproduksi.

Manufaktur Modul PV · oleh Jerry, Ooitech

Pendahuluan

Dari studi sebelumnya ke terobosan baru

Kemarin kita membahas sebuah makalah dari Universitas Jiangnan tentang TOPCon pelapisan tembaga: pengukiran laser merusak silikon, kristalinitas turun sebesar 30 poin persentase, dan annealing diperlukan untuk memperbaikinya. Makalah itu menyimpulkan bahwa anil 750°C + pembersihan HF dapat mengembalikan efisiensi dari 23,41% kembali ke 24,85%.

Tetapi siapa pun di lini produksi tahu bahwa anil 750°C sendiri membawa risiko blister yang diinduksi hidrogen — jendela suhu sangat sempit. Di atas 775°C lapisan pasivasi belakang melepuh, dan pada 800°C hasilnya lebih buruk daripada tanpa anil sama sekali.

Apakah ada cara yang lebih baik?

Makalah kedua yang baru diterbitkan pada tahun 2026 oleh Universitas Jiangnan + Jiangsu Xianghuan + DR Laser menawarkan jawaban baru: gunakan LIF (Laser-Induced Firing) untuk menggantikan sintering suhu rendah tradisional, sambil memperbaiki kerusakan laser secara bersamaan.

Hasilnya: peningkatan efisiensi sebesar +0,45% abs., perolehan Voc sebesar 0,86mV, dan — peningkatan besar dalam keseragaman resistansi kontak.

1. Rekap singkat: alur pelapisan tembaga TOPCon dan titik sakitnya

Proses standar dan di mana sakitnya

Aliran standar TOPCon Ni/Cu plating:

Pembuatan alur laser → Annealing suhu tinggi untuk perbaikan kerusakan → Pembersihan HF → Plating Ni → Sintering suhu rendah → Plating Cu

Dua titik masalah:

• Pembuatan alur laser merusak silikon: seperti yang dibahas di artikel sebelumnya, kristalinitas turun dari 99,3% menjadi 69,8%, memerlukan annealing suhu tinggi untuk perbaikan.

• Sintering suhu rendah tradisional tidak seragam: tungku memanaskan seluruh sel, tepi membuang panas lebih cepat sementara bagian tengah tetap lebih panas, menyebabkan resistansi kontak tinggi di tepi dan rendah di tengah — pengumpulan arus yang tidak seragam merugikan FF.

Terobosan inti dari makalah baru ini: menyisipkan LIF ke dalam aliran plating membunuh dua burung dengan satu batu — menggantikan sintering suhu rendah yang tidak seragam dan membantu memperbaiki kerusakan laser.

2. Apa itu LIF, dan bagaimana perbedaannya dengan sintering tradisional?

Pemanasan tungku vs. pengelasan titik-ke-titik

Sintering suhu rendah tradisional: tempatkan seluruh sel dalam tungku dan panggang pada 200–400°C. Masalahnya adalah pemanasan tidak merata — tepi lebih cepat dingin, bagian tengah lebih panas, dan resistansi kontak bervariasi secara signifikan di seluruh sel.

LIF (Laser-Induced Firing): laser inframerah 1064nm memindai bagian depan sel dengan cepat sementara bias balik (2–18V) diterapkan. Laser membangkitkan pembawa foto, bias balik menggerakkannya secara terarah, menghasilkan pemanasan Joule lokal yang presisi pada antarmuka logam–silikon.

Perbedaan satu kalimat: sintering tradisional adalah "memanggang seluruh sel", LIF adalah "pengelasan titik-ke-titik". LIF hanya memanaskan daerah kontak di bawah garis kisi, membiarkan yang lainnya tidak tersentuh secara termal.

3. Seberapa baik LIF bekerja pada sel berlapis tembaga?

Menemukan titik optimal pada 14V

Makalah ini pertama-tama menjalankan eksperimen dasar: menerapkan LIF pada tegangan bias balik yang berbeda pada sel yang telah menyelesaikan plating Ni/Cu.

Parameter optimal: bias balik 14V, peningkatan efisiensi +0.401% absolut, peningkatan FF 1.22%, pengurangan Rs 23%.

Mengapa tegangan yang lebih tinggi membuat segalanya lebih buruk?

Makalah ini menggunakan Suns-Voc untuk mengukur kerapatan arus saturasi gelap J01 dan J02:

• J01 (mewakili rekombinasi sambungan pn): sedikit berubah dengan tegangan

• J02 (mewakili rekombinasi antarmuka logam–silikon): terendah pada 14V, melonjak pada 16–18V

Terjemahan: terlalu banyak tegangan berarti pemanasan Joule berlebihan, dan antarmuka menjadi "terbakar hingga mati". Jendela optimal berada di sekitar 14V.

4. Mengapa LIF dapat memperbaiki kerusakan laser?

Spektroskopi Raman mengungkap rahasianya

Makalah ini melakukan eksperimen kunci: lepaskan logam yang dilapisi dan gunakan spektroskopi Raman untuk mengukur kristalinitas dari silikon di bawah garis kisi.

Di atas anil suhu tinggi, LIF semakin meningkatkan kristalinitas.

Mekanismenya: LIF menghasilkan suhu tinggi sesaat yang terlokalisasi (jauh di atas suhu anil tradisional) yang memungkinkan silikon amorf untuk mengkristal ulang lebih sempurna, dan hanya memanaskan daerah di bawah garis kisi, meninggalkan lapisan pasivasi belakang tidak tersentuh.

Ini mengatasi kekhawatiran yang tersisa dari artikel sebelumnya — jendela suhu untuk anil suhu tinggi sempit, dan di atas 775°C pasivasi belakang melepuh. LIF adalah pemanasan lokal; bagian belakang tidak terpengaruh, sehingga suhu bisa lebih tinggi dan efek perbaikannya lebih baik.

5. Kapan LIF harus diterapkan? Waktu sangat penting

Tiga kandidat dan satu pemenang yang jelas

Proses pelapisan memiliki tiga langkah: pelapisan Ni → sintering suhu rendah → pelapisan Cu. Di mana LIF harus disisipkan?

Makalah ini membandingkan tiga waktu:

Kesimpulan: LIF bekerja paling baik ketika ditempatkan di bagian paling akhir — setelah pelapisan Cu selesai.

Mengapa?

Setelah pelapisan Cu, resistansi elektroda turun drastis. Ketika LIF memberikan tegangan, distribusi arus lebih seragam, pemanasan Joule lebih seragam, dan kontak antarmuka dioptimalkan lebih menyeluruh.

Jika LIF diterapkan hanya pada lapisan Ni (sebelum pelapisan Cu), resistansinya tinggi; tegangan yang sama menghasilkan pemanasan Joule yang berlebihan, yang dapat dengan mudah "mematikan antarmuka".

6. Penemuan yang lebih besar: LIF dapat sepenuhnya menggantikan sintering suhu rendah

Melewatkan tungku sama sekali

Jika LIF dapat mengoptimalkan kontak Ni–Si, maka dapatkah kita melewatkan langkah sintering suhu rendah tradisional sepenuhnya?

Makalah ini merancang eksperimen (Kelompok D): Pelapisan Ni → LIF (8V) → pelapisan Cu langsung, melewatkan langkah sintering suhu rendah.

Hasil:

Keseragaman resistansi kontak Grup D mengalahkan semua grup yang menyertakan sintering tradisional.

Mengapa?

Tungku sintering tradisional memanaskan secara tidak merata — tepi membuang panas dengan cepat, pusat lebih panas — menyebabkan resistansi kontak lebih tinggi di tepi dan lebih rendah di pusat. LIF adalah pemindaian titik; setiap titik menerima energi yang persis sama, seragam secara alami.

Mengoptimalkan lebih lanjut tegangan LIF menjadi 6V, Grup D mencapai efisiensi 24.74%, dengan Voc mencapai 696,72mV — +0,45% abs. lebih tinggi dalam efisiensi dan +0,86mV lebih tinggi dalam Voc dibandingkan dengan baseline sintering tradisional + tanpa LIF.

7. Implikasi jalur produksi: apakah ambang batas produksi massal untuk pelapisan tembaga diturunkan?

Tiga kemajuan konkret

Makalah ini memberikan beberapa kemajuan nyata:

1. Kerusakan Voc dapat diperbaiki, dan diperbaiki lebih baik. Anil 750°C dari artikel sebelumnya memiliki jendela suhu yang sempit dan risiko blistering sisi belakang. LIF memanaskan secara lokal, sisi belakang tetap aman, dan perbaikannya lebih efektif.

2. Satu langkah proses dihemat, tetapi investasi peralatan harus dipertimbangkan. Aliran tradisional: pelapisan Ni → sintering suhu rendah → pelapisan Cu. Pendekatan LIF: pelapisan Ni → LIF → pelapisan Cu. Menghemat tungku sintering dan waktu proses, tetapi peralatan LIF sendiri lebih mahal, dan integrasi dengan jalur pelapisan lebih kompleks. ROI aktual tergantung pada kutipan peralatan.

3. Keseragaman resistansi kontak adalah bonus tersembunyi. Sintering tradisional menunjukkan kesenjangan resistansi kontak tepi-ke-pusat sebesar 3,53Ω; pendekatan LIF menguranginya menjadi 0,45Ω. Keseragaman yang lebih baik berarti pengumpulan arus yang lebih seragam, FF yang lebih tinggi, dan risiko titik panas yang lebih rendah di tingkat modul.

Namun hambatan produksi massal masih ada:

• Investasi peralatan LIF: saat mengganti tungku sintering, Anda menambahkan laser + catu daya + sistem kontrol. Harga dari vendor peralatan menentukan ekonominya.

• Kompleksitas integrasi jalur: LIF harus terhubung dengan mulus ke jalur pelapisan, dan pencocokan waktu siklus (makalah menggunakan kecepatan pemindaian 20 m/s) perlu divalidasi.

• Konsistensi skala GW: makalah ini berada di tingkat lab/pilot; stabilitas hasil pada produksi massal skala besar masih membutuhkan data pendukung.

8. Perbandingan dengan Aiko ABC

Dua jalur, dua cerita

Arsitektur BC Aiko secara alami menghindari jebakan pembuatan alur laser. TOPCon tidak dapat menghindarinya, tetapi LIF menawarkan solusi kombinasi "isi lubang + optimalkan" — tidak hanya memperbaiki kerusakan, tetapi juga menghemat satu langkah proses dan meningkatkan keseragaman.

9. Ringkasan

Di mana posisinya

Makalah baru dari Universitas Jiangnan ini membuktikan satu hal: kerusakan laser pada pelapisan tembaga TOPCon tidak hanya dapat diperbaiki, tetapi LIF memperbaikinya lebih baik daripada anil tradisional — dan sepanjang jalan juga memecahkan masalah keseragaman sintering suhu rendah.

Peningkatan efisiensi +0,45% absolut, peningkatan Voc 0,86mV, dan peningkatan besar dalam keseragaman resistansi kontak — tiga angka ini layak dievaluasi secara serius di jalur produksi mana pun.

Ambang produksi massal masih ada, tetapi peta jalan teknis menjadi semakin jelas.

Topik diskusi: Apakah LIF menggantikan sintering suhu rendah merupakan "dorongan akhir" untuk memproduksi massal pelapisan tembaga TOPCon, atau hanya "hiasan di sisi lab"?

Informasi referensi:

• Judul: Integrasi laser-induced firing dengan pelapisan Ni/Cu untuk metalisasi sel surya TOPCon

• Penulis: Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao dkk. (Universitas Jiangnan + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)

• Jurnal: Solar Energy Materials and Solar Cells

• Tahun: 2026

• DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198

Pandangan Ooitech

Ooitech percaya: LIF mengubah perbaikan kerusakan laser dan keseragaman sintering menjadi satu langkah, membuat pelapisan tembaga TOPCon menjadi jalur yang lebih layak menuju produksi massal bebas perak.