AEM：太阳能电池中铝箔与氮化硅钝化层激光诱导键合的界面拓扑结构与润湿动力学研究
Nanoer-z
光伏产业金属化工艺长期依赖银材料，给太瓦级生产带来巨大经济与供应链风险。FoilMet®技术采用储量丰富、可回收且成本显著更低的铝箔作为替代方案。鉴于此，德国弗朗霍夫太阳能系统研究所Oliver John等聚焦激光金属键合（LMB）这一超快速（>107 K/s）、无烧蚀的连接工艺，该技术能在保持电池效率的同时实现铝箔与氮化硅钝化层的牢固机械连接。所提出的工艺参数可稳定保持钝化层完整性，在30 µm宽度范围内形成润湿可控的均匀键合，且加工时间短于0.6 s。
本文要点：
（1）通过三维重构与成分映射相结合，揭示了基本粘附机制。数值工艺模型准确预测了实验观测的润湿行为与烧蚀阈值，并为适配不同激光束几何形状、扫描速度与激光功率提供了参数集。
（2）研究确定了界面相互作用的热力学阈值（Twet > 1333 K），建立了描述熔化、润湿与凝固的四阶段全过程模型。这些发现证实了高效TOPCon太阳能电池无银金属化的技术可行性，为采用铝基互连系统消除光伏组件中铅、铜、银的使用并大幅降低金属化成本开辟了道路。
O. John, A. Nägele, G. Emanuel, J. Nekarda, R. Preu, Interface Topology and Wetting Dynamics of Laser-Induced Bonds Between Aluminum Foil and Silicon Nitride Passivation in Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2025, e2500106.
https://doi.org/10.1002/aenm.202500106
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