太阳电池生产中的工艺控制点

电压 （mV）
极端情况：烧穿 – 短路电流低，开路电压降低很大
烧结不足 – 短路电流低，开路电压不变 9
7. 温度对电池性能的影响
电流（A）
6
5
4
3
T = 278 K
2
T = 298 K
1
T = 318 K
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
电压 （mV）
RS = 0.005 ， RSH = 10
18
从尺度上讲，磷扩散的深度远小于1微米，而
栅线至少是120微米宽。在烧结过程中，银会被 驱入到掺磷的硅里，因而会减低银硅合金区域下 的扩磷硅层的横向导电率。
如果银被驱赶得太深，因银硅合金区域很高的
电阻率而使得其所在位置的PN结所收集到的电 子几乎不能直接穿过该银硅合金区域，这就使得 作为金属电极的银栅线对电子的收集只集中在栅 线的边沿区域；而相比于银栅线与硅的总接触面 积来说，边沿区域的接触面积只占大约1%。
银浆料与扩散有磷的硅的金属接触是太阳电池
制作中的一个关键步骤并对电池的最终性能具有 至关重要的影响。
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2 铝浆的印刷
利用丝网印刷到硅片背面的铝浆的厚度控制是
非常重要的。如果太薄，所有铝浆均会在后续的 烧结过程中（温度高于577C）与硅形成熔融区 域而被消耗，而该合金区域无论从横向电导率还 是从可焊性方面均不适合于作为背面金属接触。
RS = 30 m
1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
电压 （mV）
RSH = 10
8
6. 烧穿和烧结不足时的I-V曲线
6
5
RSH = 10
RS = 0.005
4
电流（A）
3
RSH = 0.1
2
RS = 0.005
1
RSH = 10
RS = 0.2
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
在全面积铝背场的印刷中，印刷头压力选择尤其
重要。过高的压力会导致硅片中心区域印得太薄， 因为在这种情况下，只是硅片的边缘有乳胶层，硅 片中心区域网版要距离硅片近得多；过低的压力又 不能挤压足够的浆料穿过网版，因而印得太薄。
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烧结对电池性能的影响
1 银栅线的烧穿
相比于铝浆的 烧结，银浆的烧结 要重要得多；其对 电池片性能的影响 主要表现在串联电 阻，因而也表现在 填充因子上。
r2 = t/S =1·cm， t = 200um 125×125： r2 = 0.13m ； 156×156：r2 = 0.085m
4
2. 太阳电池的等效电路
RS
IL
ID
RSH
I = IL – I0{exp[e(V+IRS)/kT]-1}-(V+IRS)/RSH ISC = IL/[1+(RS/RSH)]
相反，如果太厚，一方面浪费浆料；同时还会
导致其不能在进高温区之前充分干燥，或许更坏 的情形是不能将其中的所有有机物全部赶出从而 不能将整个铝浆层转变为金属铝。
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丝网版的设计对厚度控制非常重要。丝网密
度和网线直径对浆料穿过丝网的难易程度有直 接影响。作为决定印刷图案的模版是通过涂在 网版上下两面的乳胶层来实现的。单层乳胶的 厚度可以从1微米到超过30微米，更厚的要求 通常是利用多层乳胶制备的。因此，影响所印 铝浆的厚度的因素包括：丝网密度、网线直径、 乳胶层厚度、印刷头压力、印刷速度以及浆料 的黏性。
印刷头压力要足够大以将所期望的浆料数量挤过
网版，但压力太高会导致网版及印刷头表面磨损。
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至于印刷速度太慢会影响产能，而太快又不能挤
压足够的浆料穿过网版。对于挤压一定量的浆料， 通常是速度越快，所需的压力越高。
浆料黏性太高，挤压足够的浆料穿过网版所需的
压力就会很大；而黏性太低，因浆料流动性太大印 刷出的线条难以保持所设计的截面。
刷线图案的不锈钢片来代替丝网，开口线条处留 有桥架加固，但这类网板很昂贵因而在生产中很 少使用；
由于一方面要保证线宽尽可能地窄，而另一方
面又要保证线条的横截面达到一定的数值，因此 用于银栅线印刷的丝网板的乳胶层的厚度非常关 键；
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实验证明，只有当栅线的高度达到20微米左右
时才能实现。但要注意，经过高温烧结，20微米 高的银栅线会收缩到一半左右；另外，丝网印刷 后经过高温烧结的银栅线的电导特性会比常规银 材料差3倍左右；
负载匹配！！！
5
3. I-V曲线和P-V曲线
6
3
5
2.5
电 流 （ A） 输 出 功 率 （ W）
4
2
3
1.5
2
1
1
0.5
0
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
电压 （mV）
RS = 0.005 ，RSH = 10 ，IL = 34.5mA/cm2， = 16.85，FF = 78.6%，Voc = 623 mV，ISC = 5.23 A 6
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网版上表面的乳胶层厚度不需要很厚，但下表面
乳胶层需要与要印刷的浆料一样厚。下表面乳胶层 可防止印刷过程中印刷头将网线挤压过度而太靠近 硅片表面。
通常，铝浆层的厚度需要至少在20微米。如乳胶
层厚度太大，很难将浆料挤压穿过网版而到达硅片 表面，除非浆料很稀或印刷头压力非常大，但这些 极端情况一般不采用。
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由于银具有较高的功函数，银与硅的接触时
4. 并联电阻对I-V曲线的影响
6
5
电流（A）
4
RSH = 10
RSH = 1
3
RSH = 0.5
2
1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
电压 （mV）
RS = 0.005 7
5. 串联电阻对I-V曲线的影响
6
5
电流（A）
4
3
RS = 5 m
2
RS = 15 m
10
丝网印刷中的基本考虑
1 银浆的印刷
源自文库在大规模商业化生产中，可靠的银次栅线的最小
宽度需在150微米左右；
一般来说，对于可靠和可重复的印刷，栅线的宽
度很难小于丝网线直径的四倍；这主要是由生产环 境中需要多次重复使用同时又必须提供足够强度的 丝网的网线直径所决定的。
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对于很细的栅线的印刷可以通过使用腐蚀有印
太阳电池生产中的 工艺控制点
中电光伏
1
概要
太阳电池性能分类检测过程中的关注点 丝网印刷中的基本考虑 烧结对电池性能的影响 硅片边缘等离子体刻蚀过程及控制 钝化减反膜的作用和要求 扩散工艺及控制要点 制绒要求及有关考虑
2
太阳电池性能分类检测过程中的关注点
1.太阳电池的结构
3
r1
r2
R= r1+r2