美国研究人员开发了一种光子固化技术，利用激光烧结快速加热并固化温度敏感太阳能电池基板上的铜浆，同时不引起热应力。该工艺据称能生产致密、低孔隙度的铜层，并与氧化铟锡强（ITO）附着，实现低体积和接触电阻率。
图片来源：中佛罗里达大学
美国中佛罗里达大学（ University of Central Florida ）的研究人员开发了一种光子固化技术，据称通过减少铜的氧化，改善了太阳能电池的铜（Cu）金属化。
研究通讯作者Prasanth Kumar告诉pv magazine：“我们已经在铜金属化方面实现了接近20%的电池效率，并且正在积极解决氧化和其它整合问题，以更接近工业界的采纳。”“我们的工作由美国能源部（DOE）资助。”
光子固化是一种高温技术，利用闪光灯发出的强烈光脉冲快速加热材料表面。这种方法可以在不过热或损坏底层的情况下“固化”金属或墨水，因此在电子和太阳能电池制造中尤为有用，以提升导电性和材料质量。
在他们的研究中，科学家们用激光烧结处理铜微粒和纳米颗粒，通过高强度激光束产生快速、局部的加热。据称，这种方法可以在温度敏感的基底上固化铜浆而不产生热应力。
科学家们解释道：“激光烧结技术能够选择性吸收能量，减少基底损伤，并增强铜和氧化铟锡（ITO）层之间的粘附力，相较于传统烧结方法。”“此外，光子固化工艺具有可扩展性，并兼容大规模光伏制造。”
实验中，铜微米和纳米颗粒沉积厚度140微米、涂有ITO涂层的Czochralski（Cz）晶圆上，烧结则使用CO₂激光器进行。美国印刷电子制造商Novacentrix提供的商业铜浆料用于高分辨率打印。
实验装置图片来源：中佛罗里达大学
团队利用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDAX）和剖面测量，分析了ITO/Cu界面的铜线电阻、体积电阻率和接触电阻率。他们发现该工艺产生了致密、致密的铜层，孔隙度降低且铜接触处粘附力强。
在“优化”条件下，该工艺实现了约19 μΩ·cm的整体电阻率和约35 mΩ·cm²的接触电阻率。研究人员指出，这些数值足够低，可以显著减少铜的消耗，为实现具有成本效益且可靠的金属化工艺提供了可行的路径。
团队表示：“本研究中线宽为150–200微米，能实现0.1至0.15的高纵横比。”“未来的努力将重点放在缩小接触指的线宽和增加宽高比上，这对于最小化光学着色损耗尤为重要。”
展望未来，研究人员计划研究铜糊激光烧结过程中的热相互作用，旨在进一步优化下一代太阳能电池制造工艺。这一新技术发表在《Physica status solidi》（PSS）上的论文《Photonic Curing of Copper Inks: A Pathway to Scalable Copper Metallization for Solar Cells》中。研究团队成员包括特拉华大学（University of Delaware）的学者。
（消息来源：pv-magazine.com, Physica Status Solidi (PSS) https://doi.org/10.1002/pssa.202500493）
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202512/15/50014664.html
