La métallisation au cuivre TOPCon franchit une nouvelle étape : LIF

Réponse rapide : La galvanoplastie au cuivre TOPCon s'est rapprochée d'un pas de la production grâce à un nouveau résultat s'appuyant sur des travaux antérieurs de l'Université de Jiangnan. La galvanoplastie remplace la métallisation à l'argent par du cuivre, et l'obstacle n'a jamais été le concept — c'est l'adhérence et la couche barrière qui empêche le cuivre de diffuser dans le silicium. La fenêtre de procédé dans cette étude se situe autour de 750 °C à 800 °C pour l'étape de formation des contacts, avec un laser de 1064 nm utilisé lors de l'étape de structuration et un recuit à 400 °C. Le cuivre est environ deux ordres de grandeur moins cher que la pâte d'argent qu'il remplacerait, et l'argent est le coût non-silicium le plus important dans une cellule TOPCon. Les questions restantes sont la compatibilité des lignes et la fiabilité à long terme : un contact galvanisé qui passe l'efficacité initiale mais se dégrade sous chaleur humide n'est pas un procédé manufacturable.

Fabrication de modules PV · par Jerry, Ooitech

Introduction

De l'étude précédente à une nouvelle percée

Hier, nous avons discuté d'un article de l'Université de Jiangnan sur TOPCon le placage de cuivre : le rainurage laser endommage le silicium, la cristallinité chute de 30 points de pourcentage, et un recuit est nécessaire pour la réparer. Cet article concluait que recuit à 750°C + nettoyage HF pouvait restaurer l'efficacité de 23,41 % à 24,85 %.

Mais quiconque travaille sur une ligne de production sait que le recuit à 750°C comporte lui-même un risque de cloques induites par l'hydrogène — la fenêtre de température est extrêmement étroite. Au-dessus de 775°C, la couche de passivation arrière cloque, et à 800°C, le résultat est encore pire que sans recuit du tout.

Y a-t-il une meilleure solution ?

Un deuxième article publié en 2026 par l'Université Jiangnan + Jiangsu Xianghuan + DR Laser offre une nouvelle réponse : utiliser le LIF (tir induit par laser) pour remplacer le frittage à basse température traditionnel, tout en réparant simultanément les dommages laser.

Les résultats : amélioration de l'efficacité de +0,45 % abs., gain de Voc de 0,86 mV, et — une amélioration majeure de l'uniformité de la résistance de contact.

1. Récapitulatif rapide : le processus de placage cuivre TOPCon et ses points sensibles

Le processus standard et là où ça fait mal

Le processus standard de placage Ni/Cu TOPCon :

Rainurage laser → Recuit à haute température pour réparation des dommages → Nettoyage HF → Placage Ni → Frittage à basse température → Placage Cu

Deux points sensibles :

• Le rainurage laser endommage le silicium: comme discuté dans l'article précédent, la cristallinité chute de 99,3 % à 69,8 %, nécessitant un recuit à haute température pour la réparation.

• Le frittage traditionnel à basse température est non uniforme: le four chauffe toute la cellule, les bords dissipent la chaleur plus rapidement tandis que le centre reste plus chaud, ce qui entraîne une résistance de contact élevée sur les bords et faible au centre — une collecte de courant non uniforme nuit au FF.

La percée clé de ce nouvel article : l'insertion de LIF dans le flux de placage fait d'une pierre deux coups — il remplace le frittage non uniforme à basse température et aide à réparer les dommages causés par le laser.

2. Qu'est-ce que le LIF, et en quoi diffère-t-il du frittage traditionnel ?

Chauffage au four vs. soudure point par point

Frittage traditionnel à basse température: placer la cellule entière dans un four et cuire à 200–400°C. Le problème est un chauffage inégal — les bords refroidissent plus vite, le centre devient plus chaud, et la résistance de contact varie considérablement à travers la cellule.

LIF (Laser-Induced Firing): un laser infrarouge de 1064 nm scanne rapidement le devant de la cellule tandis qu'une polarisation inverse (2–18V) est appliquée. Le laser excite les porteurs photogénérés, la polarisation inverse les dirige de manière directionnelle, produisant un échauffement Joule localisé précis à l'interface métal-silicium.

Différence en une phrase: le frittage traditionnel est une "cuisson de toute la cellule", le LIF est une "soudure point par point". Le LIF ne chauffe que la zone de contact sous les lignes de grille, laissant tout le reste thermiquement intact.

3. Comment le LIF fonctionne-t-il sur les cellules plaquées au cuivre ?

Trouver le point idéal à 14V

L'article commence par une expérience de référence : appliquer le LIF à différentes tensions de polarisation inverse sur des cellules ayant déjà terminé le placage Ni/Cu.

Paramètres optimaux : polarisation inverse de 14 V, gain d'efficacité de +0,401 % abs., gain de FF de 1,22 %, réduction de Rs de 23 %.

Pourquoi une tension plus élevée aggrave-t-elle les choses ?

L'article utilise Suns-Voc pour mesurer les densités de courant de saturation sombre J01 et J02 :

• J01 (représentant la recombinaison de la jonction pn) : peu de changement avec la tension

• J02 (représentant la recombinaison à l'interface métal-silicium) : la plus basse à 14 V, monte en flèche à 16-18 V

Traduction: trop de tension signifie un échauffement Joule excessif, et l'interface est « soudée à mort ». La fenêtre se situe juste autour de 14 V.

4. Pourquoi le LIF peut-il réparer les dommages laser ?

La spectroscopie Raman révèle le secret

L'article a mené une expérience clé : retirer le métal déposé et utiliser la spectroscopie Raman pour mesurer la cristallinité du silicium sous les lignes de grille.

En plus du recuit à haute température, le LIF pousse encore plus la cristallinité vers le haut.

Le mécanisme : le LIF génère une température élevée localisée et instantanée (bien supérieure aux températures de recuit traditionnelles) qui permet au silicium amorphe de se recristalliser plus complètement, et il ne chauffe que les régions sous les lignes de grille, laissant la couche de passivation arrière intacte.

Cela résout la préoccupation persistante de l'article précédent — la fenêtre de température pour le recuit à haute température est étroite, et au-dessus de 775 °C, la passivation arrière cloque. Le LIF est un chauffage local ; l'arrière n'est pas affecté, donc la température peut être plus élevée et l'effet de réparation est meilleur.

5. Quand faut-il appliquer le LIF ? Le moment est crucial

Trois candidats et un gagnant clair

Le processus de placage comporte trois étapes : placage de Ni → frittage à basse température → placage de Cu. Où faut-il insérer le LIF ?

L'article compare trois moments :

Conclusion: LIF fonctionne mieux lorsqu'il est placé tout à la fin — après la fin de la galvanoplastie du Cu.

Pourquoi ?

Après la galvanoplastie du Cu, la résistance de l'électrode chute considérablement. Lorsque LIF applique une tension, la distribution du courant est plus uniforme, le chauffage par effet Joule est plus uniforme et le contact d'interface est optimisé plus en profondeur.

Si LIF est appliqué uniquement sur la couche de Ni (avant la galvanoplastie du Cu), la résistance est élevée ; la même tension produit un chauffage par effet Joule excessif, ce qui peut facilement « souder l'interface à mort ».

6. Une découverte plus importante : LIF peut entièrement remplacer le frittage à basse température

Sauter complètement le four

Si LIF peut optimiser le contact Ni–Si, alors pouvons-nous simplement sauter entièrement l'étape traditionnelle de frittage à basse température?

L'article a conçu une expérience (groupe D) : Galvanoplastie Ni → LIF (8V) → galvanoplastie directe du Cu, en sautant l'étape de frittage à basse température.

Résultats:

L'uniformité de la résistance de contact du groupe D écrase tous les groupes incluant le frittage traditionnel.

Pourquoi ?

Les fours de frittage traditionnels chauffent de manière inégale — les bords dissipent la chaleur rapidement, le centre est plus chaud — ce qui entraîne une résistance de contact plus élevée sur les bords et plus faible au centre. LIF est un balayage ponctuel ; chaque point reçoit exactement la même énergie, uniforme par nature.

Optimiser davantage la tension LIF à 6V, le groupe D atteint un rendement de 24.74%, avec une Voc atteignant 696,72 mV — +0,45 % abs. de rendement en plus et +0,86 mV de Voc en plus par rapport au frittage traditionnel + ligne de base sans LIF.

7. Implications pour la ligne de production : le seuil de production de masse pour le placage de cuivre est-il abaissé ?

Trois avancées concrètes

Cet article présente plusieurs avancées tangibles :

1. Les dommages à la Voc peuvent être réparés, et mieux réparés. Le recuit à 750 °C de l'article précédent avait une fenêtre de température étroite et un risque de cloques sur la face arrière. Le LIF chauffe localement, la face arrière reste sûre, et la réparation est plus efficace.

2. Une étape de processus est économisée, mais l'investissement en équipement doit être pesé. Flux traditionnel : placage Ni → frittage à basse température → placage Cu. Approche LIF : placage Ni → LIF → placage Cu. Économise le four de frittage et le temps de processus, mais l'équipement LIF lui-même est plus cher, et l'intégration avec la ligne de placage est plus complexe. Le retour sur investissement réel dépend des devis d'équipement.

3. L'uniformité de la résistance de contact est le bonus caché. Le frittage traditionnel montre un écart de résistance de contact du bord au centre de 3,53 Ω ; l'approche LIF le réduit à 0,45 Ω. Une meilleure uniformité signifie une collecte de courant plus uniforme, un FF plus élevé et un risque de points chauds plus faible au niveau du module.

Mais des obstacles à la production de masse subsistent:

• Investissement en équipement LIF: tout en remplaçant le four de frittage, vous ajoutez un laser + une alimentation + un système de contrôle. Le prix de l'équipement du fournisseur décide de la rentabilité.

• Complexité de l'intégration de la ligne: le LIF doit s'intégrer de manière transparente avec la ligne de placage, et la correspondance du temps de cycle (l'article utilise une vitesse de balayage de 20 m/s) doit être validée.

• Cohérence à l'échelle du GW: l'article est au niveau laboratoire/pilote ; la stabilité du rendement en production de masse à grande échelle nécessite encore des données de support.

8. Comparaison avec Aiko ABC

Deux chemins, deux histoires

L'architecture BC d'Aiko évite naturellement l'écueil du rainurage laser. TOPCon ne peut pas l'éviter, mais le LIF offre une solution combinée « remplir le creux + optimiser » — non seulement réparant les dommages, mais aussi économisant une étape de procédé et améliorant l'uniformité.

9. Résumé

Où en sont les choses

Ce nouvel article de l'Université de Jiangnan prouve une chose : les dommages laser dans le dépôt de cuivre TOPCon peuvent non seulement être réparés, mais le LIF les répare mieux que le recuit traditionnel — et en cours de route, il résout également le problème d'uniformité du frittage à basse température.

Gain d'efficacité de +0,45 % abs., gain de Voc de 0,86 mV, et amélioration majeure de l'uniformité de la résistance de contact — ces trois chiffres méritent une évaluation sérieuse sur toute ligne de production.

Le seuil de production de masse existe toujours, mais la feuille de route technique devient plus claire.

Sujet de discussion: Le LIF remplaçant le frittage à basse température est-il le « coup de pied final » pour la production de masse du dépôt de cuivre TOPCon, ou simplement un « glaçage côté laboratoire » ?

Informations de référence:

• Titre : Intégration du frittage induit par laser avec le dépôt Ni/Cu pour la métallisation des cellules solaires TOPCon

• Auteurs : Jingyun Zhang, Xi Xi, Jianbo Shao et al. (Université de Jiangnan + Jiangsu Xianghuan Technology + DR Laser)

• Revue : Solar Energy Materials and Solar Cells

• Année : 2026

• DOI : 10.1016/j.solmat.2026.114198

Point de vue d'Ooitech

Ooitech estime : Le LIF transforme la réparation des dommages laser et l'uniformité du frittage en une seule étape, rendant le dépôt de cuivre TOPCon une voie nettement plus viable vers une production de masse sans argent.