太阳能电池片中的烧结工艺问题探讨

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。
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<100>晶面。冷却过 程中, Pb和Ag发生分离，Ag在<111>晶面上结晶 ，形成倒 金字塔形 。
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-type Si形成一层数微米厚的p+-type Si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。
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：
①硅片表面织构化过程时造成表面高低差过大； ②干燥时间太短； ③在烧结时铝颗粒间相互融溶而使颗粒间距缩短；
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+Si Pb+SiO2 • Ag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：
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-SiO glass frit），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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。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。
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。