太陽能電池作為光伏組件的核心部件，其加工工藝直接影響組件功率與可靠性。為滿足組件電壓/電流靈活設計及適應晶硅電池大尺寸化趨勢，需將電池分割為小片。因此半片技術成為行業主流，而熱激光分離 TLS因其低熱損傷、高切割良率被廣泛采用，但傳統的背面切割可能導致漏點增加，影響電池效率。因此，本文通過對比實驗探究正面切割與背面切割的差異，美能PL/EL一體機測試儀的PL/EL 成像可以揭示正面切割的優勢及機理，為N-TOPCon 電池切割工藝優化提供參考。

實驗方法

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激光切割方向：(a) 正面切割；(b) 背面切割

采用210 mm×182 mm N-TOPCon電池，開槽激光波長1064nm，加熱激光直徑2.0mm。通過SEM觀察表面形貌、EDS分析元素擴散、I–V測試電學性能、光致發光PL評估邊緣復合效應、EL驗證組件質量。

光伏組件封裝結構示意圖

電池和組件I-V性能

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正/背面切割后太陽能電池的I-V性能對比

電池 I-V 性能：正面切割和背面切割后的電池效率Eta、短路電流Isc等參數均有輕微下降，但背面切割的 Eta 衰減率比正面切割高約 0.26%，這主要源于背面切割的填充因子FF損失更顯著（與電流泄漏相關）。

組件電致發光EL圖：(a) 背面切割；(b) 正面切割

正/背面切割組件的電性能參數對比

組件 I-V 性能：組件測試顯示正面切割平均功率比背面切割高0.3W，EL圖像無顯著差異。結果顯示，正切工藝優于背切工藝。

漏電機理分析

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溝槽形貌（SEM）：正面切割溝槽寬度1.9mm，熱影響區占電池厚度60%，邊緣平整無微裂。

正面切割電池的PL測試結果（開槽寬度2mm與10mm）

邊緣復合（PL測試）：正面切割邊緣亮度與未切割區一致，復合損失小。

反向偏壓漏電流：正面切割漏電流更低且數據分散性小。

(a) 激光切割前后新漏電點分布；(b) 新漏電點形成概率統計

漏電點生成概率：

高漏流電池（0.5–1A）：正面切割新漏點概率30%vs. 背面63%。

低漏流電池（<0.2A）：正面僅3%vs. 背面12%。

電池SEM-EDS圖像：(a) 背面切割；(b) 正面切割

元素擴散（EDS）：背面切割熱影響區檢測到P元素（源于背面磷摻雜層擴散），正面切割僅在背面殘留P元素。

N-TOPCon太陽能電池結構示意圖

本研究揭示傳統背面切割在電池兩端溝槽處易形成漏電點的核心機制在于磷P元素擴散，并創新性提出正面TLS切割方案。通過系統實驗證實：正面切割可顯著降低反向偏壓漏電流、提升數據收斂性與擊穿穩定性，最終實現組件功率增益（約0.3W），為N-TOPCon電池的高效切割提供技術支撐。

N-TOPCon 電池的正面切割工藝可直接應用于現有生產線，無需額外改造即可提升切割后電池的效率和切割良率。

美能PL/EL一體機測試儀

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美能PL/EL一體機測試儀模擬太陽光照射鈣鈦礦太陽能電池片，均勻照亮整個樣品，并用專業的鏡頭采集光致發光（PL）信號，獲得PL成像；電致發光（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，根據其特征進行分析、分類、歸納等。

• EL/PL成像，500萬像素，實現多種成像精度切換
• 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、發暗、邊緣入侵等)可定制缺陷種類

美能PL/EL一體機測試儀的PL/EL 成像技術可以從微觀和宏觀層面驗證N-TOPCon 電池正面和背面切割工藝的差異原因，為光伏組件功率提升提供了可行的技術路徑。