太阳能电池片丝网印刷烧结工艺完整版

太阳能电池片丝网印刷烧结工艺 完整版
丝网印刷的定义
利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基 本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网 的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。浆料在移 动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。印刷过程中刮 板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移 动，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精 度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时 丝网也脱离基片，并通过回墨刀将浆料轻刮回初始位置，工作
有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶剂、有机添加 剂等等。它调节了浆料的流变性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮性和流动性以及浆料整体的触变性，决 定了印刷质量的优劣。
丝网印刷—网版
网版是由不锈钢织成不同网目大小的网纱及涂在网纱 上的乳胶装在网框架组成。网版图样设计开孔处则将 乳胶去除，刮刀刷过网纱时可将施放在网版上的浆料 透过图样开孔处印在基材上，主要决定印刷厚度为乳 胶厚度。丝网印刷时根据不同的网版张力、乳胶厚度、 刮刀下压力量、刮刀速度、刮刀下刀及离刀迟滞时间 等等参数可得到不同的印刷厚度。此外，浆料的粘滞 性、基材表面的亲疏水性、烘干温度时间都会影响到 印刷的高度及深度。
丝网印刷流程
Wafer
背电极印 刷
烘箱
正电极印 刷
烘箱
背电场印 刷
烧结炉 测试分选
入库
一般电池片结构
银电极
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。 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； 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， 对于太阳电池转换效率影响较大成牢固的接触； 这种接触应是欧姆接触，接触电阻小； 有优良的导电性； 纯度适当； 化学稳定性好；
银的特性
熔点：961.78℃，电阻率：1.586×10^-8 Ω·m（20℃） 银的特征氧化数为+1，其活动性比铜差，常温下，甚至加热
时也不与水和空气中的氧作用。 有很好的柔韧性和延展性，是导电性和导热性最好的金属。
刮刀和回墨刀的拆装
1.
2.
1.刮刀 、回墨刀和螺丝
2.刮刀螺丝向外（面向自己）
3.将刮刀的孔对准刮刀轴， 平行方向推入。
4.装上螺丝时，注意垫片方
向
回墨刀
回墨刀螺丝
3.
4.
刮刀
刮刀螺丝
刮刀和回墨刀的拆装
○1.将刮刀固定螺丝锁上 1.
2.
○2.将回墨刀固定螺丝先
锁至一半
○3.将回墨刀开口朝右方 向装上
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。 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的影响就更明显。 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。
银电极
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 （ PbOB2O3-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。
台返回到上料位置，至此为完整 的一个印刷行程。
丝网印刷的五个要素
丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台 以及基片。
刮刀
刮刀的作用是将浆料以一定的速度和角度将浆料压入丝 网的漏孔中，刮刀在印刷时对丝网保持一定的压力，刃 口压强在10～15N／cm之间，刮板压力过大容易使丝网 发生变形，印刷后的图形与丝网的图形不一致，也加剧 刮刀和丝网的磨损，刮板压力过小会在印刷后的丝网上 存在残留浆料。
○4.将螺丝向右锁上
3.
4.
丝网印刷—浆料
浆料是由功能组份、粘结组份和有机载体组成的一种流 体，功能组份一般为贵金属或贵金属的混合物。载体是 聚合物在有机溶剂中的溶液。功能组份决定了成膜后的 电性能和机械性能。载体决定了厚膜的工艺特性，是印 刷膜和干燥膜的临时粘结剂。功能组份和粘结组份一般 为粉末状，在载体中进行充分搅拌和分散后形成膏状的 厚膜浆料。烧结后的厚膜导体是由金属与粘结组份组成。
铝背场
1.背铝作为背电场能够阻挡电子的移动，减小了表面的复合 率，有利于载流子的吸收；
2.减少光穿透硅片,增强对长波的吸收； 3.Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命； 4.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，有利于烧结。 5.在烧结时p-type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的p-type
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发生如下反应：

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 。
银与硅形成欧姆接触
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
？由于玻璃料对Si表面腐蚀具有各向异性，导致在Si表 面形成了倒三角形的腐蚀坑。因此Ag晶粒在腐蚀坑处结 晶时与Si表面接触的一侧呈倒金字塔状，而与玻璃料接 触的一侧则成圆形。