银浆对太阳能电池电性能的影响

1、丝网印刷中的银铝浆 的影响 目录 1铝浆对电池性能的影响 1.1铝粉对电池性能的影响 1.2粘结剂对电池性能的影响 1.3有机载体对浆料性能的影响。 2银浆对电池性能的影响 2.1 银粉对性能的影响 2.2 玻璃料对性能的影响 2.3 有机载体对性能的影响 2.4 掺杂对性能的影响 2.5 添加物对性能的影响 工作原理 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基 础, 单晶硅和多晶硅太阳能电池是对p型(或 n型)硅基片经过磷(或硼) 扩散做成pn 结而 制得的。太阳光照在半导体pn 结上, 形成 新的空穴电子对, 的作用在pn 结电场下, 空 穴由n区流向p区,电子由p区流向n区, 接通 电路后就形

2、成电流。这就是光电效应太阳 能电池的工作原理。 铝浆作用 硅太阳能光伏电池背场pn 结通常由丝网印 刷铝浆并在网带炉中烧结后形成, 该工艺形 成背表面结, 起背表面钝化作用, 形成p+ / p高低结, 提高少数载流子寿命, 增加红光效 应。同时, 对晶体硅中的杂质具有良好的吸 除作用,可以增加少数载流子的扩散长度, 提 高开路电压( voc) 和光电转换效率( f f) 铝浆组成 铝浆由金属铝粉、玻璃粉末、有机载体和 改性剂等原料按一定的比例组成。 铝粉作为导电相, 玻璃作为粘结相, 它们均 匀地分散在有机载体中。 铝粉的影响 颗粒较小的铝粉的比表面积较大, 经烧结后 形成的电极表面致密、光洁

3、。 无机粘结相影响 无机粘结相是一种超细玻璃粉, 它是由可形成玻璃 的各种氧化物经高温熔合, 然后水淬细化得到。加 入超细玻璃粉以后, 可以明显降低烧结峰值温度, 使金属铝粉在经峰值温度后形成铝膜, 且形成的铝 膜表面光滑, 不起灰, 同时膜与硅片有较强的附着 力。在硅太阳能电池用铝浆中主要是玻璃粉影响 铝浆的膨胀系数, 所以必须保证玻璃的膨胀系数 与晶体硅的膨胀系数相匹配。 有机载体对浆料性能的影响。 有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶 剂、有机添加剂等等。它调节了浆料的流 变性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮 性和流动性以及浆料整体的触变性，决定 了印刷质量的优劣。 银浆的组成 银

4、浆的组成：导电相银粉、无机粘结剂玻 璃料、有机载体以及其他添加剂组成, 其中 有机载体包括有机溶剂和有机树脂。 2.1 银粉比表面积的影响 在专利20090001328中使用了比表面积为 0. 2 0. 6 m2/ g 的银粉来制备银浆, 与银 粉比表面积大于0. 6m2/g 的银浆进行对比, 结果表明, 电池的串联电阻降低, 光电转化 效率提升。 银粉尺寸的影响 mohamedm.hilali 等分别采用了5 种不同 颗粒尺寸的银粉, 在同样的玻璃料及烧结条 件的情况下测试了电池的接触电阻率、串 联电阻rs、开路电压voc和填充因子。随银 粉尺寸的增大, 电池接触电阻率和串联电阻 降低, 开

5、路电压voc也同样降低, 电池的填充 因子先升高后降低。 银粉密度的影响 在专利“太阳能电池的电极形成用浆料” 中，银浆中的银粉采用了不同粒度范围的 球状银粉混合, 其中银粉的振实密度大于 5g/ cm3。该银浆具有烧制收缩率小, 丝网 印刷性好, 并且还特别适合高温、高速烧制。 2.1液相温度的影响 据实验证明：通过控制玻璃料中各种氧化 物的成分, 改变了玻璃料的玻璃化温度tg 以及液相温度t等。测试了不同玻璃料的在 高温下的粘度, 同时还研究了玻璃料的液化 温度与电池填充因子和转化效率的关系。 结果表明, 随着玻璃料的液相温度tl 的升高, 玻璃料的粘度的增加, 电池的填充因子和转 化效率

6、都增加。 玻璃化温度的影响 p. van eijk 等通过调整银浆中玻璃料的成 分, 改变了玻璃料的玻璃化温度。实验证明 了玻璃料玻璃化温度较高的银浆制备的电 极与硅发射极之间的接触电阻对烧结峰值 温度的改变不敏感, 较容易加工。 替代铅玻璃料 1 金属氧化物能被减反层sinx 和si 还原, 并 且对环境没有影响； 2 能与ag 形成合金； 3 玻璃料对si 的蚀刻速度比对减反层的蚀 刻速度小。 2.3有机载体对银浆性能的影响 在专利“高粘度太阳能电池正面银浆及其制备方 法” 中将二丁酯、丙烯酸树脂或聚丁烯醇缩丁醛 蓖麻油按照重量比例1: 3 1: 5 混合,不断施加剪 切并加热1 2 h,

7、 待添加剂溶胀, 冷却后即可得到 非常稳定的凝胶。然后将这种凝胶按一定比例添 加到有机溶剂中, 与银粉及玻璃粘合剂组成了高粘 度的银浆。该银浆通过丝网印刷、低温烘干、高 温烧结等工艺后, 太阳能电池表面可以形成的导电 电极的高宽比很高, 使用后制得的太阳能电池正面 遮光面积小、光电转化效率高。 2.4 掺杂对银浆性能的影响 haruhiko kano 等在银浆中分别添加了重量为银 粉重量2% 4% 的正磷酸银ag3po4、焦磷酸银 ag4p2o7、偏磷酸银agpo3, 形成了n 型掺杂的银 浆。在烧结阶段, 银的磷酸盐穿过减反射层, 与n 型硅片表面接触, 形成了良好的欧姆接触, 从而提 高了

8、电池的填充因子及性能。 有研究表明：掺杂p的浆料的si 基板上的p 比未掺杂的含量高，由于银浆中掺杂的p经 过烧结之后，均匀分布在si片表面，且减小 浆料与si片间接触电阻，降低串阻。 2.5 添加物对银浆性能的影响 在sem 照片中，含bi2o3 的ag- si 接触界 面更加连续； cao 和al2o3 能够减少烧结时的热膨胀系 数不同的问题； ta2o5 提高了蓝光的透射率和折射率； mgo和cao 在金属和n型si间具有较低的结 势垒。 有的银浆使用了添加剂金属氧化物zno、tio2、 sno2，防止银粉的过度烧结,抑制来之玻璃介质的 液化玻璃的扩散，有助于形成导电粒子与半导体 表面的接触。 其中添加剂in、sn、ga、ni、cu 的有机化合物在 150 800 的温度范围内变成气体。在烧结工序 中这些物质所产生的气体会在广泛的范围内扩散, 从而提高了电极与硅发射极的接触质量。 结论 浅结结构的硅太阳能电池能够降低太阳能电池表面的 少数载流子