正面银浆银粉特性和烧结工艺对太阳能电池性能的影响_陈迎龙

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DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.2012.06.005
粉末冶金工业第２２卷第６期Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６ＰＤＯＷＤＥＲＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＩＮＤＵＳＴＲＹ２０１２年１２月ｅｃ．２０１２
正面银浆银粉特性和烧结工艺对太阳能电池性能的影响
陈迎龙，甘卫平，林涛，罗林，郭桂全，向锋，朱妮娜
（）中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３
摘要：本文研究了不同特性的正面银浆银粉和太阳能电池烧结工艺对厚膜电极成膜以及电池光电性能的影响。实验选用了６种不同特性的银粉以及６个峰值烧结温度，探讨太阳能电池正面银浆的印刷、烧结行为，结果发现银粉的分散性对银浆的印刷性能有很大的影响，分散性良好的银粉配制的浆料适合丝网印刷；表面光滑的球形银粉制得的银浆烧结厚膜较致密，同厚膜附着力为４且烧结厚膜导电性最好，电阻率为时厚膜电极与基材的附着力最大，．２Ｎ，此外，随着峰值烧结温度的升高，烧结厚膜更致密，在烧结温度为８电０．１５ｍΩ·ｃｍ；７０℃ 时，池光电转化效率达到最高值１７．８４２％。关键词：太阳能电池；正银浆料；银粉；烧结工艺中图分类号：Ｏ７４２＋．５文献标识码：Ａ（）文章编号：１００６－６５４３２０１２０６－００１７－０８ＥＦＦＥＣＴＯＦＳＩＬＶＥＲＰＯＷＤＥＲＳＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＡＮＤＦＩＲＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳＯＦＦＲＯＮＴＳＩＬＶＥＲＰＡＳＴＥＯＮＰＲＯＰＥＲＴＹＯＦＳＯＬＡＲＣＥＬＬ
，，，，，，ＣＨＥＮＹｉｎｌｏｎＧＡＮＷｅｉｉｎＬＩＮＴａｏＬＵＯＬｉｎＧＵＯＧｕｉｕａｎＸＩＡＮＧＦｅｎＺＨＵＮｉｎａ－－ｐ－ｑ－ｇｇｇｇ（，，）ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈａｎｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａｙｇｇｇ
收稿日期：２０１２－０４－０１）基金项目：湖南省科技重大专项资助项目（Ｎｏ．２００９ＦＪ１００２－３，，作者简介：陈迎龙（男（汉）湖南常德人，研究生，研究方向为电子功能复合材料。１９８８－）
１］点，其中晶体硅太阳能电池［得到突飞猛进的发展。
：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｌｖｅｒａｎｄｆｉｒｉｎｏｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｔｈｉｃｋｏｗｄｅｒｓｒｏｃｅｓｓｇｐｐｆｉｌｍａｎｄｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｓｔｕｄｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｒｏｅｒｔｉｅｓｐｙｐｐｐｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎａｎｄｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｆｒｏｎｔｓｉｌｖｅｒｆｏｒｓｏｌａｒｃｅｌｌａｔｓｉｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｎｔｅｒｉｎｒｉｎｔｉｎａｓｔｅｅａｋｇｇｐｇｐｐｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｓｉｘｋｉｎｄｓｏｆｗｉｔｈｓｉｌｖｅｒｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｏｗｄｅｒｓｐｐｔｈｅｏｗｄｅｒｓｒｅａｔｒｉｎｔｉｎｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｓｔｅｄｉｓｅｒｓｉｂｉｌｉｔｏｆｓｉｌｖｅｒｈａｓａｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｏｆｆｒｏｎｔｓｉｌｖｅｒｐｙｐｇｐｇｐｐ；ｆｏｒｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｌｖｅｒａｓｔｅｒｅａｒｅｄｂｓｉｌｖｅｒｏｗｄｅｒｓｗｉｔｈｓｕｅｒｉｏｒｄｉｓｅｒｓｉｂｉｌｉｔｈａｓｂｅｔｔｅｒｒｉｎｔｉｎｐｐｐｙｐｐｐｙｐｇ；ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｌｖｅｒｔｈｉｃｋｆｉｌｍｒｅａｒｅｄｂｓｈｅｒｉｃａｌｓｉｌｖｅｒｏｗｄｅｒｗｉｔｈｓｍｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｈａｓｄｅｎｓｅｒｐｐｐｙｐｐ，； · ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌｏｗｅｒｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔａｎｄｓｔｒｏｎｅｒａｄｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｉｓ０．１５ｍｍａｎｄｔｈｅａｄ Ω ｃ－ｙｇｙ，ｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｉｓ４．２Ｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｔｈｉｃｋｆｉｌｍｈａｓｄｅｎｓｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｏｆｅａｋｇｇｐ，，ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｗｈｅｎｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｉｓ８７０ ℃ ｓｏｌａｒｃｅｌｌｈａｓｔｈｅｈｉｈｅｓｔｓｉｎｔｅｒｉｎｅａｋｐｇｐｇｇｐＩＰＣＥｏｆ１７．８４２％．：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｓｏｌａｒｃｅｌｌｆｒｏｎｔｓｉｌｖｅｒａｓｔｅｓｉｌｖｅｒｏｗｄｅｒｓｉｎｔｅｒｉｎｒｏｃｅｓｓｐｐｇｐｙ随着煤炭、石油和天然气等不可再生能近年来，源的日益枯竭和价格攀升，开发利用太阳能成为热
［２］
１．２太阳能电池正面银浆的制备正面银浆由质量分数分别为８５％银粉、３％玻璃粉、０．５％掺杂剂和１１．５％有机载体混合配制而然后再加成。先将固体粉末在混料机中混合均匀；入有机载体，在行星搅拌机中搅拌，得到细度为４０浆料最后经三辊研磨机研０μ ｍ的半成品浆料；～５磨至细度为１０μ ｍ以下的正面银浆。１．３太阳能电池片电极的制备在镀有减反射膜的单晶硅基片上，将制备的正银浆料通过丝网印刷成电极栅线；然后分别置于链式高温烧结炉中标准大气压条件下烘干、烧结得到所需太阳能电池片。烧结过程中带速为５．９６９／（／）。ｍｍｉｎ２３５ｉｎｃｈｍｉｎ１．４测试与表征用ＦＥＩＱＵＡＮＴＡ２００型环境扫描电子显微镜观察分析银粉的形貌和分散性以及银浆烧结后的厚膜形貌，采用ＰＭ３０８９２００２型Ｍｉｃｒｏｌｕｓ激光粒度－ｐ分析仪测定银粉的平均粒度ｄ利用ＰＦ１０Ｂ振实－５０，利用ＨＣ密度测试仪测定银粉的振实密度，Ｔ１差－热综合分析仪来测定玻璃粉的ＤＳＣ曲线ＤＳＣ指的，是差式扫描热量（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｃａｎｎｉｎｃａｌａｒｎｅｔｒｇｙ）主要用于研究金属玻璃的显微结构中亚稳相转变温度转变动力学的特征分析，利用ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＤＶ－Ⅱ 利＋ｐｒｏ粘度仪测定太阳能电池正面银浆的粘度，，用细度计测定太阳能电池正面银浆的细度利用拉力计测定烧结厚膜的附着力，用太阳能电池单体分选机测定和计算电池的光电性能。
太阳能电池正面电极用银浆料（以下简称正银浆料）
·１８·
粉末冶金工业第２２卷
是生产晶体硅太阳能电池的关键材料之一，普遍采用高速高分辨率丝网印刷的方法将其印刷在镀有减反射膜的硅基板上，经过烘干和高温烧结后形成电极
。正银浆料的组分主要由导电功能填料银粉、
［３］
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
无机粘结剂玻璃粉、有机载体和掺杂剂组成
。银
成为了粉因其具有极佳的导电导热和抗氧化性能，太阳能电池正面银浆导电填料的首选材料。正银浆质量百分比）左右，高温料中银粉含量通常在８５％（烧结时，浆料中的玻璃相部分溶解银颗粒，可扩散穿透减反射膜，使银电极与硅基板形成良好的欧姆接触和极好的附着力，保障光生电流的传递。银粉的粒度、分散性和密度等因素，影响着太阳能电形状、池烧结电极厚膜的形貌和致密度，在很大程度上决定了烧结厚膜电极的电性能和太阳能电池的光电转化效率。目前太阳能电池用正银浆料超细银粉主要采用化学还原法制备，通过优化还原和分散体系，控制溶液浓度、搅拌方式、搅拌速度、反应温度、溶液ｐＨ值、过滤、干燥以及后续处理方式等工艺参数，调控银粉的形貌、粒度、分散性和密度等特性