近日，一道新能与浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室联合攻克薄片化TOPCon卡脖子难题取得突破，研究成果发表在国际太阳能协会（ISES）会刊《Solar Energy》。该研究聚焦薄片化TOPCon电池及组件制备过程中的核心痛点，采用有限元分析方法，构建了包含硅片、栅线、焊带的多材料多维度复合模型，旨在探究硅片厚度、SMBB、焊带数量及焊带横截面形状对焊接诱发热应力与硅片形变的影响。该项联合研究首次系统性揭示了热应力导致的可靠性风险机制并提出解决方案，为N型TOPCon光伏技术规模化降本提质提供了关键技术支撑。

发表论文封面

突破掐脖子难题

当前，全球光伏技术正加速从P型向N型迭代，硅片薄片化已成为行业技术进步、成本控制与降低光伏碳值的主要方向之一。根据中国光伏行业协会发布的《中国光伏产业发展路线图（2024-2025年）》，N型电池的硅片厚度将持续下降，到 2030 年有望降至 100 微米左右。然而，硅片厚度减薄后，尤其是迈向100微米以下，电池制备与组串焊接过程中因各材料热膨胀系数差异产生的热应力带来的碎片已经成为制约薄电池片规模化应用的“卡脖子”问题，严重影响薄片化TOPCon电池和组件的产业化进程。

硅片厚度变化趋势图

为突破这一难题，一道新能与浙江大学全国重点实验室依托产学研协同创新模式，展开联合攻关。本研究通过开发精细化的有限元分析模型来研究多主栅TOPCon太阳电池焊接过程中的热应力，从而提升太阳电池的可靠性。通过大量仿真与实验验证，深入探究硅片厚度、主栅数量、焊带截面积及形状、焊接温度等关键参数，对焊接诱发应力与硅片变形的影响规律进行了系统研究，建立了适用薄硅片的电池-焊丝-组件联合理论模型。研究发现：应力主要集中在银浆/焊料界面，增加主栅数量能通过强化机械约束减少变形并优化应力分布，扁平焊带在性能上优于圆形、方形和三角形铜线，可最大限度降低应力集中并提升薄电池的机械性能。硅片厚度降低需在硅片材料强度与工艺诱发应力之间实现精细平衡，仿真计算表明，未来N型硅片厚度降低到70微米是可行的。

薄硅片应力多要素建模分析

校企强强联合

据悉，该项研究成果依托一道新能与浙江大学共同承担的2024年浙江省“尖兵领雁”研发攻关计划项目“基于超薄硅片的高效 N 型TOPCon光伏面板关键技术研究”，该项目围绕TOPCon光伏产业薄片化关键核心技术和前沿共性问题开展产学研联合攻关。此次成果不仅登上太阳能领域国际权威期刊，将推动 TOPCON 电池的薄片化应用，为我国在全球光伏技术竞争中巩固领先地位提供关键助力。凭借联合研发取得的优异成果，该项目近期顺利通过浙江省科学技术厅组织的中期验收。专家组在评审过程中，对项目核心指标的完成成效给予高度评价，肯定其在技术落地与成果转化方面的突出表现，标志着我国在薄片化N型电池关键制造技术上已达到国际领先水平。

推动持续创新

一道新能首席技术官、论文的通讯作者宋登元博士表示，产学研结合是攻克光伏核心技术的加速器，企业先进的产业化研发经验与高校的强的基础研究优势形成互补，不仅能让技术创新更贴合行业需求，更能加速科研成果向实际生产力转化。此次联合研究薄片化 TOPCon 核心难题，正是一道新能与浙江大学双方深度合作的典型成果。

一道新能持续深化与高等院校的产学研合作，目前已与浙江大学、厦门大学、河北大学、澳大利亚新南威尔士大学等高校建立紧密科研合作关系。在新型太阳电池技术研发与产业化难点攻克上，均取得了显著成果。未来，一道新能将进一步加大产学研合作力度，聚焦光伏领域关键科学问题与技术瓶颈持续攻关，为全球光伏产业高质量发展贡献中国智慧。