TOPCon电池作为当前占据主导地位的电池技术路线，其长期稳定性对于平准化度电成本（LCOE）至关重要。光伏组件湿热实验是一种常见的稳定性测试方法，以评估光伏组件长期在室外条件下运行时对湿度和温度的敏感性。公开的湿热实验结果表明，电池和组件的性能在进行湿热实验后存在严重退化，TOPCon电池的正面金属化效果是影响退化程度的主要因素。
图1展示了不同组电池的I-V参数。对照组试样（Control组）性能保持稳定，表明高温高湿的湿热环境本身不会引起TOPCon电池性能退化。通常情况下，电池在湿热环境下的性能退化主要归咎于水汽、热量以及其他污染物的共同作用。其中，钠离子是最值得关注的污染物，可能会导致电池输出功率、填充因子和开路电压的下降。
图1不同组电池的I-V参数
湿热条件下，污染物在电池内部的扩散极可能引起TOPCon电池性能退化。因此，阻止污染物渗透到金属化位置是避免电池性能退化的有效方式。相关研究结果表明，阻挡层(SiOx、AlOx)能有效预防污染物(包括Na+)引发的电池性能退化。
Chandany Sen博士团队提出了一种提高TOPCon电池稳定性的方法，即在不改变浆料或烧结工艺的情况下增加镀层处理。该团队利用偏压辅助光诱导技术在TOPCon电池的正面栅线上制备约1μm厚的铜镀层，以提高电池稳定性。通过在电池正面镀铜，填充电池金属化位置的空隙，使其结构更加紧密，从而避免了污染物的渗透。
Chandany Sen博士团队研究发现，暴露于NaCl环境中的未镀铜TOPCon电池(Bare-NaCl组)在湿热实验期间可以观察到明显的性能退化，经历6小时的湿热实验后，观察到电池Rs显著上升，比初始值高出近50倍。短路电流密度(Jsc)相对降低约52.2%，表明湿热实验后载流子收集能力降低，开路电压(Voc)下降约2.8%。
与同样暴露在NaCl环境中的未镀铜试样相比，镀铜试样(Plated-NaCl组)经历湿热实验6小时后，试样的PCE降幅较小(约11.5%)。镀铜试样的Jsc下降了约1.2%， Voc下降了约0.2%。镀铜电池性能下降主要是由于FF下降了约10.2%，而这主要归因于Rs的增加(大约高出5倍)。然而，未镀铜试样在湿热实验6小时后FF相对损失约为64.6%，与未镀铜试样相比，镀铜试样的FF损失依然较小。这些试验结果表面镀铜能够有效缓解湿热环境下NaCl引起的电池性能退化。
图2和图3分别显示了对照组电池、镀铜电池(未暴露于NaCl环境中)、Bare_NaCl(暴露于NaCl环境中的未镀铜电池)和镀层-NaCl(暴露于NaCl环境中的镀铜电池)的Rs和PL图像。对于对照组电池和镀铜电池，从Rs和PL图像中都没有观察到明显的退化迹象，这与图6中的I-V结果高度一致。
图2不同组试样的Rs图像
图8不同组试样的PL图像
仅经历2小时湿热实验后，Bare_NaCl试样就出现了明显的Rs问题，在湿热实验4小时和6小时后，情况进一步恶化。同时，在湿热实验后，Rs图像显示Plated_NaCl试样也出现了轻微变化，但与Bare_NaCl试样相比，Plated-NaCl试样的性能要稳定得多。相比之下，Plated_NaCl试样的PL图像在接触区域周围明显更亮，这与I-V测量得出的Voc性能更稳定的结果高度一致。
随后的SEM和EDS分析表明，电池的退化主要发生在金属接触区域。这表明在湿热实验过程中，离子可能会通过金属孔隙扩散，并引发与TOPCon电池正面金属浆料中的银、玻璃料和添加剂的潜在电化学反应。然后，这些反应导致更高的接触电阻，并在接触区域产生寄生复合。幸运的是，铜镀层的密度足以覆盖金属表面并填充空隙，使整个接触更加紧密。因此，在湿热实验过程中，离子的渗透受到阻碍，从而使得接触区域更加稳定。
实验结果说明镀铜具备降低电池银耗量和成本的潜力，并赋予组件更好的电学性能和更高的稳定性，Chandany Sen博士团队的上述研究提供了一条延长光伏产品寿命、降低LCOE的有效途径。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202508/13/50006047.html
