n型晶体硅太阳电池的切割损失机理与边缘缺陷钝化研究

张旭宁，陈剑辉

河北大学物理科学与技术学院，先进钝化技术实验室

E-mail: zhangxn@hbu.edu.cn

报告摘要

随着光伏产业技术迭代加速，电池技术已从p型单晶（如PERC）全面转向效率更高、衰减更低的n型技术。目前，TOPCOn、HJT、HBC、HTBC以及钙钛矿/硅叠层等多种技术路线呈现百花齐放之势，电池转换效率持续提升，制备工艺也逐步趋向低温化，以适应更复杂的材料体系和更严格的热预算要求。在产品端，为提升组件功率与可靠性，多分片技术已成为主流发展方向，从半片逐步演进至三分片、四分片乃至多分片切割。该技术通过减小电流、降低电阻损耗与热斑风险，有效提升了组件的输出性能。然而，分片切割在带来性能增益的同时，也带来了严峻的技术挑战：切割产生的新鲜切面未被钝化，导致大量光生载流子在边缘区域发生非辐射复合，显著降低了电池的实际效率。因此，在多分片组件的制造过程中，如何高效、稳定地实现切割边缘再钝化，已成为制约行业发展的关键难题。目前，行业内有三种技术路径致力于解决该问题：其一为夫琅禾费研究所于2019年提出的ALD-AlOₓ技术，通过原子层沉积结合400℃后退火实现高质量边缘钝化。该技术成熟但设备昂贵，且高温工艺限制了其在HJT叠层等低温结构电池中的应用；其二为中国汉可公司于2024年推出的热丝CVD氢化非晶硅钝化膜技术；其三为河北大学于2017年发现、并于2023年底实现产业化的常温非真空钝化液技术，具备无需重大设备投资、工艺兼容性强和钝化效果优异的特点。本研究通过优化TLS（激光切割）工艺并引入液相边缘钝化技术，以降低切割导致的效率损失。主要研究内容包括：1. TLS工艺优化：利用红外热成像建立激光功率与切割温度的关联模型，有效降低切割过程中的热损伤；2. 损失机制分析：对比TLS对SHJ与TOPCon电池的效率影响，分析温度对电池性能的作用机制，并通过光谱分析与数值模拟揭示边缘复合损失的主导因素；3. 边缘钝化工艺开发：提出一种兼容量产需求的液相钝化方法，有效修复切割边缘缺陷，提升组件整体功率输出。

关键词：激光切割损失；多分片切割；边缘钝化