太阳能电池片中的烧结工艺问题探讨.ppt

丝印与烧结 电极 作用 输出电流 电极就是与电池p n结两端形成紧密欧姆接触的导电材料 与p型区接触的电极是电流输出的正极 与n型区接触的电极是电流输出的负极 习惯上把制作在电池光照面的电极成为上电极 把制作在电池背面的电极成为下电极或背电极 上电极通常制作成窄细的栅线状以克服扩散层的电阻 并由一条较宽的主栅来收集电流 下电极则布满全部或绝大部分的背面 以减小电池的串联电阻 浆料 导电浆料主要成分为金属粉粒 树脂 有机溶剂 玻璃 陶瓷材料及其他添加物 因为有粉粒沉降及聚集问题 使用前必须有良好搅拌 此外 浆料必须储存于室内阴凉处 避免高温暴晒以免变质 不同的浆料 铝浆 银浆 银铝浆 成分不同所以印制条件及后续烧结条件也有所差异 其结果对电池效率有很大影响 其中形成良好的欧姆接触和背场 BSF 最为关键 印刷品质 浆料本身的性质对产品有很大的影响 1 因为材料热膨胀系数的差异 浆料成分的不同也会造成太阳能电池的翘弯问题 2 烧结后浆料的附着性也是一个问题 要通过拉力测试 3 背场有铝球形成 原因 硅片表面织构化过程时造成表面高低差过大 干燥时间太短 在烧结时铝颗粒间相互融溶而使颗粒间距缩短 铝背场 铝浆铝浆除了当电极外 在烧结时p type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的p typeSi形成一层数微米厚的p typeSi作为背场 以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压Voc 因为硅片吸收系数差 当厚度变薄时衬底对入射光的吸收减少 此时背场的存在对可以抵达硅片深度较深的长波长光吸收有帮助 所以短路电流密度Jsc的影响就更明显 此外 p和p 的能阶差也可以提升Voc p 可以形成低电阻的欧姆接触所以填充因子FF也可改善 蒸铝和丝网印刷 蒸铝时 增加沉积铝的厚度 只在快速升温情况下 性能随厚度有所增加 在同时采用了快速烧结和厚铝时 提高烧结温度 性能改变很少 掺杂水平确实随温度增加而提高 但是长波响应变化甚微 可能与铝背场不均匀有关 丝网印刷Al背场并进行快速烧结 最佳烧结温度制得的电池性能与蒸铝得到的电池性能相当 Ag浆 正面电极因为要减少电极遮光面积 所以使用导电性能良好的银浆 因为先前的减反射膜已经形成正面的电性绝缘 所以银浆一般掺有含铅的硼酸玻璃粉 PbO B2O3 SiOglassfrit 在高温烧结时玻璃粉硼酸成分与氮化硅反应并刻蚀穿透氮化硅薄膜 此时银可以渗入其下方并与硅形成此种局部区域性的电性接触 铅的作用在银 铅 硅共熔而降低银的熔点 Ag与Si形成欧姆接触的机理 欧姆接触形成有如下几个步骤 有机物挥发玻璃料在减反射膜表面聚集玻璃料腐蚀穿过减反射膜玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生腐蚀坑PbO SiPb SiO2Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶 关于Ag晶粒的析出机理的解释有 1 与PbO和Si发生的氧化还原反应类似 玻璃料中的Ag2O与Si发生如下反应 Ag2O Si Ag SiO2 2 Ag和被腐蚀的Si同时融入玻璃料中 冷却时 玻璃料中多余的Si外延生长在基体上 Ag晶粒则在Si表面随机生长 3 在烧结过程中通过氧化还原反应被还原出的金属Pb呈液态 当液态铅与银相遇时 根据Pb Ag相图银粒子融入铅中形成Pb Ag相 Pb Ag熔体腐蚀Si的