电池片烧结工艺.ppt

,电池片烧结工艺,烧结的目的与原理,烧结的目的：:就是把印刷到硅片上的电极在高温下烧结成电池片,最终使电极和硅片本身形成欧姆接触,从而提高电池片的开路电压和填充因子2个关键因素参数,是电极的接触具有电阻特性,达到生产高转效率电池片的目的.烧结原理：所谓的烧结过程是要使电极和硅片本身形成欧姆接触，其原理为当电极里金属材料和半导体单晶硅加热到共晶温度时,单晶硅原子以一定比例融入到熔融的合金电极材料中.单晶硅原子融入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需要几秒钟的时间。融入单晶硅原子数目取决于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度越高，电极金属材料体积越大，则融入的硅原子数目就越多，这时的合金状态被称为晶体电极金属的合金系统.如果此时的温度降低,系统开始冷却形成再结晶层,这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来,也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层.如果外延层内含有足够的量的与原先晶体材料导电类型相同的杂质成分，就获得了用合金法工艺形成的欧姆接触；如果在结晶层含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成分就获得了用合金工艺形成的P-N结。,烧结工艺（正银形成过程）,1.开始烧结（有机溶剂挥发）,2.加热到450度，开始融化,烧结工艺（正银形成过程）,3.熔融的玻璃开始蚀刻SiN层,4.加热到670到700度，蚀穿SiN层开始熔融si的表层,烧结工艺（正银形成过程）,冷却后，熔融玻璃中过量的Ag颗粒埋在Si的表面，形成电流传导路经,Temperatureprofile(正銀),Drying:在150乾燥時先揮發掉膠料中所有的溶劑，否則在高溫燒結時溶劑產生的氣泡將會造成裂縫Burnout:在300400進行burn-out的過程，驅趕掉膠料中的有機黏結劑Firing:在700800時，燒結的步驟可使銀線黏附在Siwafer表面,烧结工艺（背铝形成过程）,浆料干燥铝/硅开始熔化为液相熔融的铝和硅开始相互的传递形成Al/Si互溶的液体在达到最高溫时，Al/Si互溶的液体完整地覆盖住wafer的表面在冷卻時，硅原子快速地由paste移回wafer表面，掺杂着Al原子形成石晶结构的BSF当溫度冷卻至557以下時，背铝会转换成Al-Si共晶(12%的Si)，并且在BSF上面会覆盖一层致密的Al-Si共晶层,烧结工艺,烧结曲线,预热区（100-250）蒸发最后一道丝网印刷中存在的有机溶剂；Burnout（500-600）区烧掉有机溶剂及树脂；瞬间升降高温（700-850）根据减反射膜和浆料的特性；,烧结炉结构图,入料区,冷凝器,隔离炉膛,隔离炉膛,烘干区,烧结区,冷却区,出料区,结构图,控制系统,温度控制系统,烧结设备概述,烧结炉,设备,软件,烘干区,烧结区,冷却区,温度调节,上下功率调节,干燥区,屏蔽,烧结区,硅片,测试,各温区作用,温度梯度:从常温到烧结高温，温度变化是剧烈的，用逐渐增温的方式来增加系统的稳定性烧结过程：1.对第三道丝印后硅片表面浆料进行烘干。2.去除浆料中的有质粘结剂。3.铝背场及珊线烧结。,烧结工艺,注意事项,燃烧有机物阶段的烧结温度一般设置在300qc左右。如果温度设置过高，则浆料中的有机物挥速度过快，会造成金属颗粒之间疏松孔隙过多过大，使烧结后金属层内部以及金属一半导体接触之间的电阻过大；如果温度设置过低，会导致有机物燃烧不完全，也会带来同样的问题。峰值温度区间要注意的就是峰值温度的设定。峰值温度决定了烧结过程中银铝合金、硅铝合金当中金属原子的浓度峰值温匿对正面银电极和铝背场以及背面电极的烧结和电池片串联电阻和填充因子的影响都非常大。如果峰值温度设置过高，则会使正面电极烧穿，使串联电阻和填充因子下降，效率显著降低。,烧结工艺,烧结对电池片的影响：相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应,烧结工艺,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