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1、絲印與燒結(jié),,,主柵（bus bar）,細(xì)柵,電極,作用：輸出電流。 電極就是與電池p-n結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料。與p型區(qū)接觸的電極是電流輸出的正極，與n型區(qū)接觸的電極是電流輸出的負(fù)極。習(xí)慣上把制作在電池光照面的電極成為上電極，把制作在電池背面的電極成為下電極或背電極。 上電極通常制作成窄細(xì)的柵線(xiàn)狀以克服擴(kuò)散層的電阻，并由一條較寬的主柵來(lái)收集電流，下電極則布滿(mǎn)全部或絕大部分的背面，以減小電池的串聯(lián)電阻。,電極材料的選擇和電極圖形,電極材料的選擇 能與硅形成牢固的接觸； 這種接觸應(yīng)是歐姆接觸，接觸電阻小； 有優(yōu)良的導(dǎo)電性； 純度適當(dāng)； 化學(xué)穩(wěn)定性好； 電極圖形 電極圖形的設(shè)計(jì)原
2、則是使電池的輸出最大。設(shè)計(jì)要兼顧兩個(gè)方面：使電池的串聯(lián)電阻盡可能小和電池的光照作用面積盡可能大。,電池的串聯(lián)電阻,Rs=rm+rc1+rt+rb+rc2 rm：上電極金屬柵線(xiàn)的電阻； rc1：金屬柵線(xiàn)和前表面間的接觸電阻； rt：擴(kuò)散層薄層的電阻 rb：基區(qū)的電阻； rc2：下電極與半導(dǎo)體的接觸電阻,漿料,導(dǎo)電漿料主要成分為金屬粉粒、樹(shù)脂、有機(jī)溶劑、玻璃/陶瓷材料及其他添加物。因?yàn)橛蟹哿３两导熬奂瘑?wèn)題，使用前必須有良好攪拌。此外，漿料必須儲(chǔ)存于室內(nèi)陰涼處，避免高溫暴曬以免變質(zhì)。 不同的漿料（鋁漿、銀漿、銀鋁漿）成分不同所以印制條件及后續(xù)燒結(jié)條件也有所差異，其結(jié)果對(duì)電池效率有很大影
3、響。其中形成良好的歐姆接觸和背場(chǎng)（BSF）最為關(guān)鍵。,玻璃粉對(duì)銀/硅界面的影響,有機(jī)成分對(duì)柵線(xiàn)高寬比的影響,印刷品質(zhì),漿料本身的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)品有很大的影響： （1）因?yàn)椴牧蠠崤蛎浵禂?shù)的差異，漿料成分的不同也會(huì)造成太陽(yáng)能電池的翹彎問(wèn)題； （2）燒結(jié)后漿料的附著性也是一個(gè)問(wèn)題，要通過(guò)拉力測(cè)試； （3）背場(chǎng)有鋁球形成，原因： 硅片表面織構(gòu)化過(guò)程時(shí)造成表面高低差過(guò)大； 干燥時(shí)間太短； 在燒結(jié)時(shí)鋁顆粒間相互融溶而使顆粒間距縮短；,絲印和燒結(jié)的過(guò)程,,燒結(jié),,,,,Front side contacts sintered through the AR-coating,AR coating,,P+-l
4、ayer Al-doped,,Al-Si eutectic,,Fast firing furnace with Integrated high speed dryer,鋁背場(chǎng),鋁漿 鋁漿除了當(dāng)電極外，在燒結(jié)時(shí)p-type的鋁摻雜滲入形成使原本摻雜硼的p-type Si形成一層數(shù)微米厚的p+-type Si作為背場(chǎng)，以降低背表面復(fù)合速度來(lái)提高電池的開(kāi)路電壓Voc。因?yàn)楣杵障禂?shù)差，當(dāng)厚度變薄時(shí)襯底對(duì)入射光的吸收減少，此時(shí)背場(chǎng)的存在對(duì)可以抵達(dá)硅片深度較深的長(zhǎng)波長(zhǎng)光吸收有幫助，所以短路電流密度Jsc的影響就更明顯。此外，p和p+的能階差也可以提升Voc，p+可以形成低電阻的歐姆接觸所以填充因子
5、FF也可改善。,背電場(chǎng)太陽(yáng)能電池能帶圖,Al背場(chǎng)的形成機(jī)理,燒結(jié)曲線(xiàn),預(yù)熱區(qū)（100-250）蒸發(fā)最后一道絲網(wǎng)印刷中存在的有機(jī)溶劑； Burn out（500-600）區(qū)燒掉有機(jī)溶劑及樹(shù)脂； 瞬間升降高溫（700-850）根據(jù)減反射膜和漿料的特性；,Al背場(chǎng)對(duì)電池性能的影響,漿料對(duì)硅片彎曲的影響,漿料中玻璃料熔點(diǎn)的影響 ，熔點(diǎn)越高，造成的彎曲越小,緩慢升溫時(shí)鋁背場(chǎng)不均勻，甚至出現(xiàn)沒(méi)有鋁背場(chǎng)的情況。 而快速升溫改善了鋁背場(chǎng)的均勻性，但是也未能完全消除 不均勻性，甚至50%的界面仍存在起伏。,鋁球大小的影響 對(duì)于球形鋁粒子，存在一個(gè)適當(dāng)?shù)某叽缫鸬膹澢钚?彎曲隨鋁漿絲印質(zhì)量增加而增加。,蒸鋁
6、和絲網(wǎng)印刷,蒸鋁時(shí)，增加沉積鋁的厚度，只在快速升溫情況下，性能隨厚度有所增加。在同時(shí)采用了快速燒結(jié)和厚鋁時(shí)，提高燒結(jié)溫度，性能改變很少。摻雜水平確實(shí)隨溫度增加而提 高，但是長(zhǎng)波響應(yīng)變化甚微，可能與鋁背場(chǎng)不均勻有關(guān)。 絲網(wǎng)印刷Al背場(chǎng)并進(jìn)行快速燒結(jié)，最佳燒結(jié)溫度制得的電池性能與蒸鋁得到的電池性能相當(dāng)。,Ag漿,正面電極因?yàn)橐獪p少電極遮光面積，所以使用導(dǎo)電性能良好的銀漿，因?yàn)橄惹暗臏p反射膜已經(jīng)形成正面的電性絕緣，所以銀漿一般摻有含鉛的硼酸玻璃粉（PbO-B2O3-SiO glass frit），在高溫?zé)Y(jié)時(shí)玻璃粉硼酸成分與氮化硅反應(yīng)并刻蝕穿透氮化硅薄膜，此時(shí)銀可以滲入其下方并與硅形成此種局部區(qū)域性
7、的電性接觸，鉛的作用在銀-鉛-硅共熔而降低銀的熔點(diǎn)。,Ag與Si形成歐姆接觸的機(jī)理,歐姆接觸形成有如下幾個(gè)步驟： 有機(jī)物揮發(fā) 玻璃料在減反射膜表面聚集 玻璃料腐蝕穿過(guò)減反射膜 玻璃料通過(guò)與Si發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕坑 PbO+Si Pb+SiO2 Ag晶粒在冷卻過(guò)程中于腐蝕坑處結(jié)晶,,,由于玻璃料對(duì)Si表面腐蝕具有各向異性，導(dǎo)致在Si表面形成了倒三角形的腐蝕坑。因此Ag晶粒在腐蝕坑處結(jié)晶時(shí)與Si表面接觸的一側(cè)呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側(cè)則成圓形。,關(guān)于Ag晶粒的析出機(jī)理的解釋有：,（1）與PbO和Si發(fā)生的氧化還原反應(yīng)類(lèi)似，玻璃料中的Ag2O與Si發(fā)生如下反應(yīng)： Ag2O
8、+Si Ag+SiO2 （2）Ag和被腐蝕的Si 同時(shí)融入玻璃料中。冷卻時(shí)，玻璃料中多余的Si外延生長(zhǎng)在基體上，Ag晶粒則在Si表面隨機(jī)生長(zhǎng)。 （3）在燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)氧化還原反應(yīng)被還原出的金屬Pb呈液態(tài)， 當(dāng)液態(tài)鉛與銀相遇時(shí)，根據(jù)Pb-Ag 相圖銀粒子融入鉛中形成 Pb-Ag相。Pb-Ag熔體腐蝕Si的晶面。冷卻過(guò)程中, Pb和Ag發(fā)生分離，Ag在晶面上結(jié)晶 ，形成倒金字塔形 。,導(dǎo)電機(jī)理,Ag晶粒和柵線(xiàn)直接接觸； 通過(guò)極薄的玻璃層隧道 效應(yīng)； 通過(guò)金屬顆粒沉積的玻 璃層的多重隧道效應(yīng)；,影響因素,漿料性質(zhì)： （1）漿料成分 （2）玻璃料的熔點(diǎn) 燒結(jié)工藝：最高溫度,在玻璃料
9、中添加和摻雜可以降低燒結(jié)峰溫，且隨著添加和摻雜的增加降低的越大，電學(xué)性能也得到提高。 具有低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的玻璃料，軟化的早，溶解的銀多，形成的玻璃層較厚，造成接觸電阻高。具有高玻璃轉(zhuǎn)變溫度的玻璃料與Si形成的歐姆接觸很好。,網(wǎng)版,網(wǎng)版是由不銹鋼織成不同網(wǎng)目大小的網(wǎng)紗及涂在網(wǎng)紗上的乳膠裝在網(wǎng)框架組成。網(wǎng)版圖樣設(shè)計(jì)開(kāi)孔處則將乳膠去除、刮刀刷過(guò)網(wǎng)紗時(shí)可將施放在網(wǎng)版上的漿料透過(guò)圖樣開(kāi)孔處印在基材上，主要決定印刷厚度為乳膠厚度。絲網(wǎng)印刷時(shí)根據(jù)不同的網(wǎng)版張力、乳膠厚度、刮刀下壓力量、刮刀速度、刮刀下刀及離刀遲滯時(shí)間等等參數(shù)可得到不同的印刷厚度。此外，漿料的粘滯性、基材表面的親疏水性、烘干溫度及時(shí)間都會(huì)影響到印刷的高度及深度。,燒結(jié)爐,燒結(jié)爐,絲印機(jī),謝謝！,
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