近日，《Progress in Photovoltaics: Research and Applications》刊发了扬州大学、嘉兴大学与常州大学团队关于TOPCon银镍复合接触的研究。TOPCon进入大规模制造后，银浆仍是电池成本的重要部分；但以低成本Ni替代Ag，并不是简单换料，而是会同时改变栅线烧结、导电网络、SiNx/n+-poly-Si接触和湿热稳定性。研究在同批工业M10 TOPCon电池上比较了6%、10%、15%、30%和60% Ni的背面丝印配方，围绕栅线形貌、接触电阻、量产统计和湿热老化寻找降银与性能的平衡点。这条路线的关键不在于把Ni替进Ag的比例做大，而在于保留连续Ag导电通道、避免界面过度损伤，并把初始性能与长期可靠性放在同一条判断线上。

实验方法

工业M10电池上的分级配方验证

实验采用同批工业M10 TOPCon前驱体，尺寸为182 mm × 182 mm，厚度100 ± 5 μm。Ag-Ni浆料在相同丝印条件下制备：430目网版、1.2 mm网距、55 N刮刀压力；前后表面峰值烧结温度分别为711°C和660°C。6%-15% Ni用于寻找低Ni阈值，30%和60% Ni用于放大高Ni带来的形貌与接触问题。

图1：Ag-Ni复合浆料用于TOPCon背面接触的结构示意。金属需要在SiNx、n+-poly-Si和SiOx构成的钝化接触体系上实现电流收集，因此浆料烧结既不能接触不足，也不能过度破坏深层钝化结构。

表征覆盖形貌、界面、电学与湿热

研究使用TLM测量线电阻率和接触电阻率，采用J-V、Suns-Voc和Griddler模拟拆分FF损失；SEM/EDS观察栅线形貌和元素分布，TEM/HRTEM进一步解析金属与poly-Si界面。湿热测试条件为45°C、95%RH、48小时，目的在于初步识别Ni加入后的接触稳定性风险。

结果与讨论

Ni让栅线更高，但高镍会破坏Ag连续网络

Ni的熔点为1455°C，在本研究低于800°C的烧结窗口内不会像Ag一样充分烧结收缩。它以相对刚性的颗粒留在Ag基体中，抑制浆料横向铺展，因此Ag-ref、Ni-10和Ni-60的栅线高宽比分别约为0.22、0.28和0.30。栅线变高并不等于导电更好。 当Ni含量超过15 wt%后，颗粒团聚开始切断Ag连续相，线电阻以非线性方式上升。

图2a：Ag-ref、Ni-6和Ni-10的截面SEM与EDS结果。低Ni含量下，Ni颗粒仍分散在连续Ag相中，栅线结构保持相对完整。

图2b：Ni-15、Ni-30和Ni-60的截面SEM与EDS结果。随着Ni含量继续升高，未完全烧结的Ni颗粒和局部聚集更加明显，Ag连续导电网络受到破坏。

FF对线电阻和接触电阻都敏感

Griddler模拟将线电阻率和接触电阻率分别扫描，结果均指向FF下降。低Ni样品中，Ni-6和Ni-10的线电阻率分别为6.45和7.02 μΩ·cm，接触电阻率分别为2.62和2.79 mΩ·cm²；当Ni增至30 wt%时，线电阻率升至20.76 μΩ·cm。Ni-60即便测得较低的局部接触电阻率，也无法抵消Ag导电网络被破坏造成的整体串联电阻损失。

图3：（a）FF随线电阻率增加而下降；（b）FF同样随接触电阻率增加而下降。该模拟说明评价Ag-Ni浆料不能只看一个接触电阻数字，栅线导电和界面传输必须同时成立。

界面没有简单的Ni-Si直连

纯Ag对照中，SiNx在接触区域几乎被玻璃相腐蚀去除，Ag胶体颗粒通过玻璃层建立导电路径，n+-poly-Si层清晰可见。Ag-Ni体系中，Ni颗粒多被Ag胶体包覆，金属与Si之间的间隙也主要由玻璃料填充。这意味着10 wt% Ni的作用更接近于调节烧结和界面腐蚀，而不是让Ni直接成为主导电接触。

图4：纯Ag与Ag-Ni栅线的截面TEM/HRTEM对比。Ag-Ni样品中可见较大空隙和Ni相关区域，界面SiNx并未像纯Ag样品那样完全消失；这为后续的钝化保留与串联电阻变化提供了直接结构证据。

TEM/EDS进一步给出定量线索：Ag-Ni样品界面残留SiNx的平均厚度约为41.63 ± 17.98 nm，覆盖约14.5%的接触面积。较低Ni含量下，局部Ag晶粒仍能穿过玻璃层承担导电路径，残余SiNx则有助于避免玻璃相过度侵蚀poly-Si和SiOx。代价是更大的孔洞、更少的Ag胶体以及更高的线路阻抗。

图5a：纯Ag栅线界面的TEM与EDS元素分布，包括（a-c）截面图和（a1-c1）对应元素图。玻璃层中的Ag胶体和poly-Si接触区域构成主要导电路径。

图5b：Ag-Ni复合栅线界面的TEM与EDS元素分布，包括（d-f）截面图和（d1-f1）对应元素图。Ni颗粒被Ag胶体部分包覆，界面仍保留一定SiNx层，同时出现更明显的孔洞和非均匀性。

10 wt% Ni在量产统计中保住了效率

Ni含量低于30 wt%时，器件性能变化相对有限；Ni-60则因高线电阻、接触恶化和金属诱导复合而明显失效。Suns-Voc结果显示，Ni-10的J01为13.92 fA/cm²，是低Ni组中最低值，说明适量Ni并未显著放大金属诱导复合。优化后的Ni-10冠军电池达到Voc 0.744 V、Jsc 41.47 mA/cm²、FF 87.10%、效率26.87%。

更接近制造现场的是大样本对比：Ag-ref的215片平均效率为26.77%，Ni-10的219片平均效率为26.67%；两者平均Jsc与Voc均为41.31 mA/cm²和0.744 V，效率差主要来自FF。在10 wt%替银条件下，效率仅下降0.10个百分点，是这项工作的直接量产证据。

图6：Ag-ref与Ni-10的大样本J-V统计。（a）Jsc和（b）Voc基本重合；（c）FF由87.14%降至86.78%；（d）效率由26.77%降至26.67%。性能差异主要收敛在FF，而非光生电流或开路电压。

图7：优化后TOPCon冠军电池的J-V曲线。图内给出Jsc 41.47 mA/cm²、Voc 0.744 V、FF 87.10%和效率26.87%，对应10 wt% Ni配方在本文中的最佳初始器件表现。

湿热结果留下了可靠性问题

45°C、95%RH、48小时湿热后，各组效率衰减均低于5%。Ni-10的效率衰减为4.0%，高于Ag-ref的2.1%和Ni-6的1.2%；其接触电阻率由2.79 mΩ·cm²升至5.85 mΩ·cm²，增幅约109.7%。文中将FF明显下降归因于接触电阻上升，并推测湿热可能促进Ni局部氧化或氢氧化物形成。

与此同时，Ni-10的Voc下降也提示复合增强。对Ni向隧穿氧化层或n-Si界面迁移、形成复合中心的解释，文中属于基于电学趋势提出的机制推断，尚需要更长周期的组件级湿热、热循环和元素深度分析来进一步确认。

图8：48小时湿热后各组Jsc、Voc、FF和效率的相对变化。Ni-10的效率下降约4.0%，仍在图中5%阈值以内，但低Ni配方的接触电阻和电压衰减已显示出长期可靠性不能仅以初始效率判断。

机制与应用判断

10 wt%不是越多越省银，而是一个接触窗口

本研究的证据链可以概括为：适量Ni颗粒提高栅线的结构支撑并部分抑制玻璃相过度腐蚀；连续Ag网络和Ag胶体仍维持主要电流通道；SiNx的局部保留有利于降低钝化损伤；Ni过量后，Ag网络中断、孔洞增多、线电阻和界面风险同时上升。因此10 wt%并非材料成本的极值，而是初始性能与界面代价暂时平衡的窗口。

从成本角度，文中估算Ni-10可将银耗降至约8 mg/W，背面金属化成本每瓦约降低11%。这已经具备工程吸引力，但文章也明确指出总体成本降幅仍有限。更高替代比例必须配合玻璃料软化点、Ag颗粒堆积、Ni粒径和抗氧化设计共同优化，不能仅提高Ni比例。

研究结论

Ag-Ni复合接触为TOPCon背面丝印提供了一条较温和的降银路线：在10 wt% Ni配方下，量产统计效率与纯Ag对照仅相差0.10个百分点，且冠军电池达到26.87%，同时银耗约降至8 mg/W。其可行性来自Ni对栅线烧结形貌和界面腐蚀的调节，而不是用Ni完全取代Ag的导电职责。

但这条路线尚未完成可靠性闭环。Ni-10在48小时湿热中出现4.0%效率衰减和约109.7%的接触电阻增幅，说明初始效率优势与长期稳定性仍需一起优化。下一步更值得关注的是玻璃料配方、Ni的抗氧化与界面扩散控制，以及组件级DH、TC和机械载荷下的交叉验证。

参考文献来源

Wang, Q., Cao, Y., Guo, K., Gu, S., Wu, W., Li, L., & Ding, J. (2026). Screen-printed silver-nickel hybrid contacts for SiOx/n+-poly-Si layers in TOPCon solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 0, 1-14. https://doi.org/10.1002/pip.70146