在光伏組件功率持續(xù)提升的趨勢下，分片技術(shù)已從半片發(fā)展至四分片甚至更細的毫米級超窄條電池，通過降低工作電流與串聯(lián)電阻來釋放功率增益空間。然而，隨著電池不斷窄片化，切割邊緣數(shù)量成倍增加，未鈍化邊緣引發(fā)的強復合效應顯著增強，導致開路電壓（VOC）、短路電流（JSC）及填充因子（FF）同步下降，成為制約四分片及超窄條電池進一步應用的核心瓶頸，美能PL/EL一體機測試儀可提供全流程的缺陷檢測與工藝優(yōu)化支持。

本研究基于硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）體系，提出“預開槽+原位鈍化”（PG-LSMC）工藝，在電池制備前完成刻槽并去除損傷層，在后續(xù)沉積過程中實現(xiàn)邊緣的原位鈍化，從而有效抑制邊緣復合損失。結(jié)合前結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及邊緣輸運調(diào)控策略，該方法在不引入額外復雜工藝與成本的前提下，實現(xiàn)了電壓與填充因子的同步提升，為四分片TOPCon電池及毫米級條帶SHJ電池的高效化與產(chǎn)業(yè)化提供了可落地的關鍵解決路徑。

研究目標與技術(shù)路線

Millennial Solar

展示條帶狀晶硅電池在半透明組件中的應用形式，以及兩種典型制備工藝（LSMC與PG-LSMC），同時給出激光刻槽及斷裂邊緣在刻蝕前后的形貌變化，直觀體現(xiàn)邊緣損傷及其去除過程

本研究圍繞兩個核心目標展開：

在不引入額外邊緣鈍化工藝的前提下，通過器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低邊緣復合損失

探索一種集成化“原位局部鈍化”方法（PG-LSMC）

技術(shù)體系選用：

電池類型：硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）電池

分割方式：激光劃片+機械斷裂（LSMC）

實驗方法

Millennial Solar

本研究基于SHJ電池體系，對比兩種分割工藝：

傳統(tǒng)LSMC：完整電池制備 → 激光劃線 → 機械斷裂，工藝簡單但邊緣存在損傷層，無鈍化。

PG-LSMC：先激光刻槽 → 濕法刻蝕去損傷層 → 再完成SHJ制備（預刻槽+原位鈍化），核心優(yōu)勢：去除激光損傷層 ，a-Si:H沉積實現(xiàn)溝槽側(cè)壁原位局部鈍化。

通過SEM、PL、J–V、EQE及Quokka3仿真，對結(jié)構(gòu)與性能進行系統(tǒng)分析。

激光劃線與斷裂對性能的影響

Millennial Solar

激光劃線及斷裂前后，RJ與FJ結(jié)構(gòu)電池的JSC、VOC、FF與效率變化，并結(jié)合J–V及EQE分析不同結(jié)構(gòu)對邊緣損傷的敏感性差異

研究表明，激光劃線會顯著降低電池的JSC、VOC與FF，從而導致效率明顯下降；后續(xù)機械斷裂進一步引起FF下降。

在結(jié)構(gòu)對比中發(fā)現(xiàn)：

后結(jié)（RJ）電池JSC下降更為嚴重；

前結(jié)（FJ）電池在分割后仍保持更高效率（約17.6% vs 16%）。

這一差異源于載流子輸運路徑的不同，邊緣缺陷會降低載流子擴散長度（LD）：

RJ結(jié)構(gòu)：載流子需穿越整個體區(qū) →更易復合

FJ結(jié)構(gòu)：前表面收集路徑更短 →損失較小

硅片厚度的影響

Millennial Solar

分析不同厚度條件下FJ與RJ電池的性能變化，并結(jié)合EQE光譜揭示厚度對載流子收集與邊緣復合的影響機制

FJ電池：

隨厚度減小，JSC下降（光吸收減少）；

VOC提升（復合減弱）；

存在最優(yōu)厚度（約150 μm）。

RJ電池：

厚度減小反而提升JSC；

原因在于邊緣復合影響減弱，提高了載流子收集效率。

總體來看，減薄硅片可有效降低邊緣復合影響，但FJ結(jié)構(gòu)在各厚度條件下仍表現(xiàn)更優(yōu)。

電池寬度的影響

Millennial Solar

展示電池寬度從9 mm減小至3 mm時性能變化，并通過PL與EQE分析邊緣復合增強對電壓與電流的影響

電池寬度影響（3–9 mm）

寬度減小 → VOC持續(xù)下降

RJ：JSC顯著下降

FJ：JSC基本穩(wěn)定

效率趨勢（3 mm）： FJ：17%；RJ：15%

PL結(jié)果顯示：寬度減小 → 全局發(fā)光強度下降 → VOC降低

發(fā)射極邊緣隔離(TCO Margin)

Millennial Solar

對比有無TCO margin結(jié)構(gòu)的電池性能與壽命特性，說明發(fā)射極隔離對抑制邊緣復合的作用，同時分析其對電流損失的影響

為抑制載流子向邊緣輸運，本研究引入TCOmargin結(jié)構(gòu)，即在電池邊緣保留約0.3 mm無TCO區(qū)域。

該結(jié)構(gòu)可有效：

提高VOC與FF（通過減少邊緣復合）

提升低注入條件下的載流子壽命

但同時帶來：JSC下降（由于無減反層與載流子收集受限）

在優(yōu)化條件下，該方法實現(xiàn)了：

VOC高達715 mV

效率達到18.67%

PG-LSMC局部邊緣鈍化

Millennial Solar

展示PG-LSMC結(jié)構(gòu)、電池邊緣形貌及TEM結(jié)果，并通過PL與電性能對比證明原位鈍化對邊緣復合的抑制效果

PG-LSMC通過在溝槽區(qū)域沉積a-Si:H，實現(xiàn)對邊緣的部分鈍化。

實驗結(jié)果表明：

VOC、FF提升明顯（尤其RJ結(jié)構(gòu)）

RJ結(jié)構(gòu)JSC提升（EQE全譜改善）

FJ結(jié)構(gòu)變化較小

進一步對比發(fā)現(xiàn)：

n側(cè)鈍化（PG-N）優(yōu)于p側(cè)鈍化（PG-P）；

主要原因在于i–n結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)的界面鈍化效果，且避免pn結(jié)延伸至缺陷區(qū)域。

協(xié)同優(yōu)化：TCO Margin + PG-LSMC

對比單一與組合策略下電池性能變化，驗證發(fā)射極隔離與邊緣鈍化的協(xié)同優(yōu)化效果

將TCO margin與PG-LSMC結(jié)合：

VOC提升（發(fā)射極隔離）

JSC恢復（局部鈍化）

FF無損

說明兩種方法具有互補性：

TCO margin → 抑制載流子輸運至邊緣

PG-LSMC → 減少邊緣復合中心

但由于仍存在未完全鈍化區(qū)域，整體效率提升仍有限。

本研究表明，通過前結(jié)結(jié)構(gòu)、薄片化設計、發(fā)射極隔離及原位局部鈍化，可在不增加復雜工藝的前提下有效抑制邊緣復合。盡管仍存在未完全鈍化區(qū)域，但該策略為條帶電池及分割電池技術(shù)提供了兼顧性能與成本的優(yōu)化路徑。

美能PL/EL一體機測試儀

Millennial Solar

美能PL/EL一體機測試儀模擬太陽光照射晶硅太陽能電池片，均勻照亮整個樣品，并用專業(yè)的鏡頭采集光致發(fā)光（PL）信號，獲得PL成像；電致發(fā)光（EL）信號，獲得EL成像。通過圖像算法和軟件對捕獲的PL/EL成像進行處理和分析，并識別出PL/EL缺陷，根據(jù)其特征進行分析、分類、歸納等。

EL/PL成像，500萬像素，實現(xiàn)多種成像精度切換

光譜響應范圍：400nm~1200nm

PL光源：藍光（可定制光源尺寸、波長等)

多種缺陷識別分析(麻點、發(fā)暗、邊緣入侵等)可定制缺陷種類

美能PL/EL一體機可精準評估窄條形晶硅電池邊緣復合，量化切割損傷、發(fā)射極隔離與預開槽鈍化效果。針對前結(jié)優(yōu)勢、TCO邊距提升Voc至715mV、PG-LSMC原位鈍化等關鍵結(jié)論，通過PL/EL雙模成像監(jiān)控邊緣缺陷與鈍化均勻性，為工藝優(yōu)化提供核心檢測支撐。