金属卤化物钙钛矿/硅叠层太阳电池常用蒸镀前电极，小面积器件可用较薄金属层收集电流，扩大面积后金属消耗和成本随之增加。丝网印刷适合形成厚栅线，但印刷和后续互联可能损伤钙钛矿层；低温银浆的电阻又较高。美能TLM接触电阻测试仪是专用于太阳能电池电极优化中关键电学参数提取的高精度分析设备，具备接触电阻率与栅线电阻双重测试功能。

本文研究电隔离埋入式接触（electrically isolated buried contacts，EIBC）：先在硅底电池上印刷绝缘层和银电极并高温烧结，再制备钙钛矿顶电池。器件测试和电学模拟用于评估其损耗及大面积应用表现。

实验方法

底电池采用工业型多晶硅氧化层钝化接触（poly-Si on oxide，POLO）硅电池，复合层为氧化铟锌（IZO），顶电池为旋涂钙钛矿。EIBC 结构由约 17 µm 厚的丝网印刷阻焊剂和银栅线组成。阻焊剂在 130 °C 干燥 45 min；银浆印刷后于 200 °C 干燥 10 min，再于 350 °C 烧结 1 min。实验栅线宽 100 µm、间距 6.3 mm；绝缘层开口宽 500 µm，以适应印刷对位误差。蒸镀参照电极为 300 nm 厚银层，图形呈 C 形，宽 2 mm。EIBC 与参照电池有效面积分别为 0.9 和 1.21 cm²。

(a) EIBC电池与(b)蒸镀电极参照电池的截面示意图和顶视照片，粉色区域标示有效受光面积，(a)中的第三端用于分别测量概念验证器件的子电池

测试样品用于测量银电极片电阻、银/IZO 接触电阻率和 IZO 片电阻。低温丝网印刷参照采用另一种银浆，在 130 °C 干燥后于 150 °C 处理。器件在AM 1.5、1000 W/m² 条件下进行光照电流密度—电压（JV）测试，并通过不同光强下的短路电流密度与开路电压关系提取pFF。SpiceGUI 模拟先重现实验 JV 曲线，再改变接触电阻参数分析损耗；Sentaurus提供理想化叠层电池参数，Sunrays用于计算光学吸收和子电池光生载流子分布。

丝网印刷与电学表征

用于电阻测量的测试结构。(a)烧结并覆盖IZO后的EIBC结构用于测定阻焊剂边缘上方 IZO 的片电阻Rsheet, IZO, edge；(b)沿(a)中切线获得的SEM截面图；(c) 用于测量前侧银电极片电阻的Rsheet蒸镀银栅线；(d) 用于测量 IZO/银接触电阻率ρC, IZO/Ag的蒸镀银栅线

阻焊剂和银栅线表面粗糙度均为数微米，银栅线高度约 22 µm。截面扫描电子显微镜显示，粗糙表面可能使 IZO 覆盖不连续。电学测试确认阻焊剂可隔离银栅线与下方复合层。

EIBC 银电极片电阻为 2.3 mΩ/sq，银/IZO 接触电阻率为 50 mΩ·cm²；阻焊剂上方 IZO 片电阻估值为 1200 Ω/sq。蒸镀参照的银电极片电阻为 93.3 mΩ/sq，银/IZO 接触电阻率为 85.2 mΩ·cm²。不同批次前侧 IZO 片电阻有差异。模拟因此将阻焊剂上方 IZO 片电阻和银/IZO 接触电阻列为 EIBC 的主要不确定参数。

实验叠层电池的电流—电压特性

电隔离埋入式接触电池与蒸镀电极参照电池的对比：(a)根据(b)光照JV和Jsc-Voc测量提取的太阳电池参数

顶电池加工前，3 只硅底电池的开路电压为 649.3 ± 2.7 mV。完成叠层后测试了 2 只 EIBC 和 3 只蒸镀参照电池。EIBC 效率分别为 17.53% 和 16.34%，开路电压分别为 1807 和 1840 mV；参照电池效率为 21.35%、18.31% 和 15.75%。参照器件的FF和效率离散较大，部分器件高于 EIBC。EIBC 1 号器件的光照FF与pFF差距较大，表明其串联电阻损耗可能更高。

参照器件短路电流密度略低，可能由测量遮罩未完全遮光造成；阻焊剂若能透过相关波段，其下方硅底电池也可能贡献光电流。本文未对该光学效应进行定量分析。参照器件开路电压较低，文中将其与暗二极管现象联系起来。不同器件的主要加工差异是前侧 IZO 片电阻。

SpiceGUI 模型与电阻损耗

用于 SpiceGUI 模拟 EIBC 叠层太阳电池（SpE）的几何结构和参数定义。(a) 照片中以红色标出有效面积；(b) 照片显示遮罩内的受光有效区域和前侧测量探针；(c) 顶视图及模拟单元划分，每个单元再细分为4×4个子单元；(d) 截面图；(e) SpiceGUI 模拟所用的截面层结构

模拟将电池划分为多个区域和电学单元，表示垂直接触电阻，以及横向栅线和片电阻。60 nm 厚的 IZO 远薄于银栅线数微米的粗糙度，因此模型假设银线上的 IZO 覆盖不连续，并将有效银/IZO 接触面积设为银线面积的一半；阻焊剂上方 IZO 片电阻也设为较高值。实验器件的二极管参数用于拟合 JV 曲线形状，不代表材料本征参数。理想化 Sentaurus 电池采用平整前表面，并忽略接触遮光和串联电阻。

本文研究流程概览：蒸镀电极参照电池（照片 1）、EIBC电池（照片2）、测试样品（照片3）、用于获得理想化叠层电池JV参数的Sentaurus模拟，以及用于重现JV曲线和分析损耗的SpiceGUI模拟

JV曲线（绿色线条）与SpiceGUI模拟结果（蓝色点）

采用实验平均电阻值时，理想化器件的 EIBC 模拟效率为 29.43%。将阻焊剂上方 IZO 片电阻降低 100 Ω/sq，对效率影响较小；若将银/IZO 接触电阻率提高至 300 mΩ·cm²，同时提高 IZO 片电阻，效率降至 20.40%。同时忽略这两项电阻后，模拟效率为 33.94%，比重现实验平均参数时高约 4.5 个百分点。模拟表明，两项电阻都会造成损耗；粗糙阻焊剂上方 IZO 的片电阻增加，是限制性能的重要因素。

M10 尺寸模拟比较

用于比较EIBC与低温（LT）丝网印刷电极的M10太阳电池代表性局部结构；图中栅线间距为2.2 mm，并以12根铜线作为母线（SpM10）

大面积模型采用 45 µm 宽、有效高度 20 µm 的银栅线，间距为 2.2 或 1.4 mm，并以 12 根直径 250 µm 的铜线作母线。模型计入栅线和母线遮光，采用理想化叠层电池参数，并假设 60 nm IZO 的片电阻为 67 Ω/sq。低温印刷接触按 150 °C 处理后的测试参数建模，EIBC 则采用 350 °C 烧结参数。

低温印刷接触在 2.2 mm 栅线间距下，相对忽略前接触损耗的情形造成约 10.9 个百分点的效率损失；间距缩至 1.4 mm 时，损失约为 6.9 个百分点。减小栅线间距会增加遮光、降低短路电流密度；间距增大则会加重栅线电阻损耗。模拟中，降低前银栅线片电阻的效率收益大于降低银/IZO 接触电阻。

概念验证器件的平均效率与蒸镀参照接近，但 EIBC 可能存在较高串联电阻损耗，原因包括粗糙阻焊剂上方 IZO 片电阻增加，以及 IZO 覆盖粗糙银栅线时接触电阻升高。大面积模拟显示，350 °C 烧结的 EIBC 可优于 150 °C 低温丝网印刷接触。可行的改进方向包括采用更平整且透光的绝缘层、优化 IZO 沉积与银/IZO 接触，并使用更耐热的底电池复合结构。当前 SEM 未观察到钙钛矿与银栅线反应。长期稳定性仍需避免银与卤素直接接触，可通过遮罩控制钙钛矿沉积范围。EIBC 也可能用于铜栅线；绝缘层或可阻挡铜向硅底电池扩散，但铜与钙钛矿的反应及工艺中的氧化风险仍需处理。

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原文参考：Screen‐Printed Electrically Isolated Buried Contacts for Metal‐Halide Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells: Proof of Concept Devices and Electrical Loss Simulations Highlighting Large‐Scale Potential

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