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1、絲印與燒結,,,主柵（bus bar）,細柵,電極,作用：輸出電流。 電極就是與電池p-n結兩端形成緊密歐姆接觸的導電材料。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極。習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的柵線狀以克服擴散層的電阻，并由一條較寬的主柵來收集電流，下電極則布滿全部或絕大部分的背面，以減小電池的串聯電阻。,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； 這種接觸應是歐姆接觸，接觸電阻小； 有優(yōu)良的導電性； 純度適當； 化學穩(wěn)定性好； 電極圖形 電極圖形的設計原
2、則是使電池的輸出最大。設計要兼顧兩個方面：使電池的串聯電阻盡可能小和電池的光照作用面積盡可能大。,電池的串聯電阻,Rs=rm+rc1+rt+rb+rc2 rm：上電極金屬柵線的電阻； rc1：金屬柵線和前表面間的接觸電阻； rt：擴散層薄層的電阻 rb：基區(qū)的電阻； rc2：下電極與半導體的接觸電阻,漿料,導電漿料主要成分為金屬粉粒、樹脂、有機溶劑、玻璃/陶瓷材料及其他添加物。因為有粉粒沉降及聚集問題，使用前必須有良好攪拌。此外，漿料必須儲存于室內陰涼處，避免高溫暴曬以免變質。 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)燒結條件也有所差異，其結果對電池效率有很大影
3、響。其中形成良好的歐姆接觸和背場（BSF）最為關鍵。,玻璃粉對銀/硅界面的影響,有機成分對柵線高寬比的影響,印刷品質,漿料本身的性質對產品有很大的影響： （1）因為材料熱膨脹系數的差異，漿料成分的不同也會造成太陽能電池的翹彎問題； （2）燒結后漿料的附著性也是一個問題，要通過拉力測試； （3）背場有鋁球形成，原因： 硅片表面織構化過程時造成表面高低差過大； 干燥時間太短； 在燒結時鋁顆粒間相互融溶而使顆粒間距縮短；,絲印和燒結的過程,,燒結,,,,,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,鋁漿 鋁漿除了當電極外，在燒結時p-type的鋁摻雜滲入形成使原本摻雜硼的p-type Si形成一層數微米厚的p+-type Si作為背場，以降低背表面復合速度來提高電池的開路電壓Voc。因為硅片吸收系數差，當厚度變薄時襯底對入射光的吸收減少，此時背場的存在對可以抵達硅片深度較深的長波長光吸收有幫助，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。,背電場太陽能電池能帶圖,Al背場的形成機理,燒結曲線,預熱區(qū)（100-250）蒸發(fā)最后一道絲網印刷中存在的有機溶劑； Burn out（500-600）區(qū)燒掉有機溶劑及樹脂； 瞬間升降高溫（700-850）根據減反射膜和漿料的特性；,Al背場對電池性能的影響,漿料對硅片彎曲的影響,漿料中玻璃料熔點的影響 ，熔點越高，造成的彎曲越小,緩慢升溫時鋁背場不均勻，甚至出現沒有鋁背場的情況。 而快速升溫改善了鋁背場的均勻性，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 對于球形鋁粒子，存在一個適當的尺寸引起的彎曲最小,彎曲隨鋁漿絲印質量增加而增加。,蒸鋁
6、和絲網印刷,蒸鋁時，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。在同時采用了快速燒結和厚鋁時，提高燒結溫度，性能改變很少。摻雜水平確實隨溫度增加而提 高，但是長波響應變化甚微，可能與鋁背場不均勻有關。 絲網印刷Al背場并進行快速燒結，最佳燒結溫度制得的電池性能與蒸鋁得到的電池性能相當。,Ag漿,正面電極因為要減少電極遮光面積，所以使用導電性能良好的銀漿，因為先前的減反射膜已經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），在高溫燒結時玻璃粉硼酸成分與氮化硅反應并刻蝕穿透氮化硅薄膜，此時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。,Ag與Si形成歐姆接觸的機理,歐姆接觸形成有如下幾個步驟： 有機物揮發(fā) 玻璃料在減反射膜表面聚集 玻璃料腐蝕穿過減反射膜 玻璃料通過與Si發(fā)生氧化還原反應產生腐蝕坑 PbO+Si Pb+SiO2 Ag晶粒在冷卻過程中于腐蝕坑處結晶,,,由于玻璃料對Si表面腐蝕具有各向異性，導致在Si表面形成了倒三角形的腐蝕坑。因此Ag晶粒在腐蝕坑處結晶時與Si表面接觸的一側呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側則成圓形。,關于Ag晶粒的析出機理的解釋有：,（1）與PbO和Si發(fā)生的氧化還原反應類似，玻璃料中的Ag2O與Si發(fā)生如下反應： Ag2O
8、+Si Ag+SiO2 （2）Ag和被腐蝕的Si 同時融入玻璃料中。冷卻時，玻璃料中多余的Si外延生長在基體上，Ag晶粒則在Si表面隨機生長。 （3）在燒結過程中通過氧化還原反應被還原出的金屬Pb呈液態(tài)， 當液態(tài)鉛與銀相遇時，根據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。冷卻過程中, Pb和Ag發(fā)生分離，Ag在晶面上結晶 ，形成倒金字塔形 。,導電機理,Ag晶粒和柵線直接接觸； 通過極薄的玻璃層隧道 效應； 通過金屬顆粒沉積的玻 璃層的多重隧道效應；,影響因素,漿料性質： （1）漿料成分 （2）玻璃料的熔點 燒結工藝：最高溫度,在玻璃料
9、中添加和摻雜可以降低燒結峰溫，且隨著添加和摻雜的增加降低的越大，電學性能也得到提高。 具有低玻璃轉變溫度的玻璃料，軟化的早，溶解的銀多，形成的玻璃層較厚，造成接觸電阻高。具有高玻璃轉變溫度的玻璃料與Si形成的歐姆接觸很好。,網版,網版是由不銹鋼織成不同網目大小的網紗及涂在網紗上的乳膠裝在網框架組成。網版圖樣設計開孔處則將乳膠去除、刮刀刷過網紗時可將施放在網版上的漿料透過圖樣開孔處印在基材上，主要決定印刷厚度為乳膠厚度。絲網印刷時根據不同的網版張力、乳膠厚度、刮刀下壓力量、刮刀速度、刮刀下刀及離刀遲滯時間等等參數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、烘干溫度及時間都會影響到印刷的高度及深度。,燒結爐,燒結爐,絲印機,謝謝！,
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