太阳能电池烧结原理

正银烧结曲线（理论曲线）
1、Drying：在150°C干燥时先挥发掉胶料中所有的溶剂，否则在高温烧结时 溶剂产生的气泡将会造成裂缝。
2、Burn out:在300-400°C进行Burn-out的过程，烧除掉浆料中的有机粘结剂。 3、Firing:在700-800°C时，烧结后使银线粘附在Si wafer表面
铝背场作用
1. 背铝作为背电场能够阻挡电子的移动，减了表 面的复合率，有利于载流子的吸收；
1. 减少光穿透硅片,增强对长波的吸收； 1. Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命； 1. 铝的导电性能良好，金属电阻小，而且铝的熔
点相对其他的合适金属来说熔点低，有利于烧
5. 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
二、正银烧结过程
· 网印正银在wafer上
有机物挥发，正银中的玻璃成份在加热到450度时开始融化
熔融的玻璃开始蚀刻SiN层，Ag则渐渐融入熔融的玻璃中
在670-700°C，玻璃蚀刻SiN层后，开始溶蚀Si的表层（emitter），产生 腐蚀坑
PbO+Si
Pb+SiO2
在冷却时，熔融玻璃中过量的Ag析出成Ag颗粒， 并嵌入在Si的表面，于腐蚀坑处结晶形成电流传导的途径
7. 价格较低。
铝的特性
1. 熔点：660.37℃，具有良好的导热性、导 电性和延展性。
2. 在空气中其表面会形成一层致密的氧化 膜，使之不能与氧、水继续作用。
3. 铝板对光的反射性能也很好
背铝烧结过程
铝硅形成背面电极
Al与Si形成BSF（back surface field）（P+），具有较高的电位。 当跃迁电子遇到BSF时，会倾向往n区移动，进而提高电流。
•正面电极由两部分构成，主栅线是直接接到电池外部引线的较粗部 分，副栅线则是为了将电流收集起来传递到主线去的较细部分，制作 成窄细的栅线状以克服扩散层的电阻。电极图形，例如电极的形状、 宽度和密度等，对太阳能电池的转换效率影响较大。
电极材料的选择 1. 能与硅形成牢固的接触 2. 这种接触应是欧姆接触，接触电阻小 3. 有优良的导电性 4. 纯度适当 5. 化学稳定性好
烧结原理
目录
银电极 正银烧结过程 正银线电流传导机构 背铝简介
一、银电极
•作用：输出电流
•电极就是与电池PN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。
•耐高温烧结，良好的导电性能及附着力，以及贵金属成本等因素， 决定了用银而不是其他贵金属。
银晶粒的析出机理？
1. 与PbO和Si发生的氧化还原反应类似，玻璃料中的
Ag2O与Si
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。
c. Tunneling&hopping：若银颗粒和emitter间 存有较厚的glass film，则电流可藉由 tunneling和玻璃中金属析出物之间的hopping 来传导
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四、背铝简介
对铝浆的技术要求 1. 形成铝背p－p+结，提高开路电压； 2. 形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，
3. 4. 5. 6.
层结晶析出
三、正银电流传导机构
机构一：由银颗粒和emitter的直接接触来传导 机构二：银颗粒和emitter之间由tunneling effect 来传导电流
a. Direct connection：银颗粒和emitter的直接 接触
b. Tunneling：若银颗粒和emitter间存有极薄 的glass film，则电流可藉由tunneling effect 来传导
银的特性
1. 熔点：961.78°C，
电阻率1.586X10^-8Ω·cm
1. 银的特征氧化数为+1，其活性比铜差， 常温下，甚至加热时也不与水和空气中 的氧作用。
2. 有很好的柔韧性和延展性，是导电性和 导热性最好的金属。
正面电极因为要减小电极遮光面积，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，铅的作用是银-铅-硅共熔而降低银 的熔点。
1、Solvent evaporation：100-200°C，溶剂挥发 2、Resin removal：200-400°C，聚合物树脂烧除 3、Glass melting &Ag sintering：400-600，玻璃开始融化，银颗粒开
始缩合及烧结
4、Glass-Si&Ag-Si reaction：600-800°C，熔融的玻璃和溶解的银开始 刻蚀掉淡化硅表层，并刻蚀掉极薄的硅表层。最后，银颗粒在硅表
6. 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
7. 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。