烧结工艺总体介绍

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Side-12
表面钝化，降低背表面复合速率，提高少数载流子的收集率，提高开路 电压。 作为背反射器，增加光程，提高短路电流。 作为电极输出端，降低接触电阻，提高转换效率。 铝吸杂，提高体寿命。
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Side-20
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
烘干不够导致还有有机物未排出，容易在烧结时鼓包→提高烘干温度或延长 烘干时间，加大排胶区气体流量 烧结温度偏高→降低烧结区温度，加大烧结区的气流量 绒面过大（金字塔太深）而且不均匀使得铝浆不能完全填充，导致留有空气， 烧结时空气逸出导致鼓包→控制绒面 铝浆印刷量的原因，印刷过少，铝浆层太薄不容易流平导致留有空隙或印刷 量过大，不易烘干→控制适当的湿重 铝浆搅拌过度导致浆料变稀温度变高印刷量变少，而搅拌时间不够则浆料分 散不均匀导致印刷后膜层不均匀→选取适合的搅拌时间 二道印刷（铝浆）之前硅片表面上有污染物→注意清洗 二道印刷（铝浆）网版有折痕或者有破损点→更换网版 顶针式的网带铝包会少一点
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Side-6
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铝浆 成分及作用：
负责烧结后的粘结 无机粘 合剂 导电相 金属粉末 有机粘 合剂 负责烧结之前的粘结
铝浆
添加剂
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Side-3
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烧结：干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分， 使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。 烧结可看作是原子从系统中不稳定的高能位置迁移 至自由能最低位置的过程。厚膜浆料中的固体颗 粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面 自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由 能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的 表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力 学原理。 要了解烧结的原理，需从了解浆料开始 背电极银浆，背电场铝浆，正电极银浆
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Side-15
铝背场的均匀性： 铝背场的均匀性：
– 铝背场的均匀性由升温速率来决定，铝背场的不均匀性有多种表现方 式，如铝背场结深不同、表面不平整、形成尖峰，甚至是没有形成铝 背场。 – 当升温速率慢时，铝不能够完全沁润硅的表面，铝硅合金只在一些特 定的区域形成。 – 当升温速率快时，样品到达共晶温度以及最高烧结温度的时间很短， 铝完全熔化并能够沁润整个硅片表面，易形成均匀的铝背场。
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Side-2
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工序构成
三次印刷（baccini）+烧结(centrotherm)+测试分选 (berger) 详细过程： 上料、背银印刷、烘干、背铝印刷、烘干、正银印 刷、烧结、测试分选机。
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丝网工艺介绍
For EE
邓晓茅 2010-7-31
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• 工序各工段简介
1、丝网印刷： 采用丝网印刷的方式将设计栅线图形印刷到电池正 面和背面，通过烘干和烧结使之与硅片形成良好 的欧姆接触，形成电流导出的电极。 2、烧结：干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分， 使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。 3、测试分选：通过仪器对电池片电性能进行测试， 按电流或电压，效率等参数进行检验和分档。
Side-5
目录
银浆 理想欧姆接触的接触电阻很小，因此，作为太阳 电池正面接触金属化，必须满足硅与银电极接触电 阻的最小。而接触的质量严重依赖于银导电浆料的 性质。 银浆主要由银粉颗粒、无机物以及有机载体组成。 银粉作为导电功能，其烧结质量直接影响收集电流 的输出；无机物，主要是玻璃粉，不仅有高温粘结 作用，还是银粉烧结的助熔剂以及形成银一硅欧姆 接触的媒介物质
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Side-17
） （
20000
15000
10000 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
温 度 (
℃ )
烘干：排除有机溶剂 烘干 旋转式烘箱，140-220℃/8-10min 带式烘干炉，200-250℃/2min 有机溶剂沸点排列逐步上升。 烘干温度设置成阶梯式上升，使有机物逐步挥发，提高膜层致密性。 如：140 ℃ 160 ℃ 180 ℃ 200 ℃/8min
随着时间的延长和温度的升高，硅铝熔化速度加快，硅铝共熔体的量 增多，硅在合金中的溶解度也增加，因而共熔体和固体硅的界面逐渐向硅 片内延伸。
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Side-11
降温时，硅原子在熔液中的溶解度下降，多余的硅原子逐渐从熔 液中析出，形成含铝的再结晶硅层（p+层），这就是BSF，厚度一般 是5～10μm。
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Side-19
背场出现鼓包 背场出现铝珠 背场疏松脱落
铝浆应用中可能 出现的问题
背场发黄发黑 背场出现网带印 背场出现刮痕
电池弯曲度大
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铝背场出现铝刺
铝刺通常出现在硅片的边缘
位置，原因可能是硅片边缘未处理干净或是边缘热量太高或网带上有杂质。 措施：注意硅片边缘位置的清洗；减少烧结过程中的热量（降低烧结温度、增大气流量和增 措施 加带速）；注意网带的清洗，顶针式网带可有效减少铝刺。
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Side-7
铝背场形成方法：合金法
硅表面丝网 硅表面丝网 印刷铝 印刷铝浆
高温烧结
冷却生长
凝固
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Side-8
铝背场的形成示意图： 铝背场的形成示意图：
T<660℃
温度低于660 ℃时，主要是有机物的排胶以及玻璃粉熔融软化，硅 铝不发生作用，保持原来的固体状态。
Side-13
铝背场的结深越深，掺杂浓度越大，越均匀，则铝背场的钝化效果越好。
铝背场的结深： 铝背场的结深：
– 铝背场的结深由沉积在硅片上的铝的量及烧结条件来决定。 – 在相同条件下，增加铝浆的印刷质量可以提高铝背场的结深，但是铝 浆质量的增加会加大硅片的翘曲度；另外，晶体硅太阳电池的电性能 与铝浆质量并不成正比关系，它随着铝浆质量的增加而呈现先增加后 降低的趋势。 – 在相同条件下，烧结峰值温度越高、烧结时间越长，铝背场的结深越 大。但是，烧结峰值温度太高、烧结时间太长，会导致电池片烧穿， 严重影响电池性能。
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Side-9
温度升至660℃（铝熔点）时，熔融铝与硅片表面接触，并在交 界面处开始形成硅铝共熔体。
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Side-10
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Sபைடு நூலகம்de-16
浆料使用前充分搅拌：电动搅拌器30-45min/kg或滚筒搅拌器4-5h/kg 浆料使用前充分搅拌
30000
25000
粘度 mPa.s
搅拌的主要作用是再次均匀分散粉体并将浆料粘度控制在 25000-35000mPa ·s，以利于印刷。
Side-22
相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影 响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。
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Side-23
The End Thanks
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Side-21
铝背场出现铝珠
硅片局部受热不均和散热不均导致铝珠出现，起铝珠主要是因为熔融铝穿破背面形成铝珠。 一般是热量过多造成的。 措施：适当调整烧结工艺，如降低烧结温度、增加气流量和增加网带速度降低受热时间。 措施
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Side-14
铝背场的掺杂浓度： 铝背场的掺杂浓度：
– 铝背场的掺杂浓度由最高烧结温度决定。 – 烧结的峰值温度并不是越高越好，烧结温度太高反而会降低电池的电 学特性，主要反映在开路电压上，因为高温烧结时易引入杂质，形成 复合中心，降低少子寿命。
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Side-18
烧结工艺： 烧结工艺： A：200 -400℃ 有效的气流量并结合温度使烘干阶段未除去的有机粘合剂氧化分解而去除。 乙基纤维素（EC）主要在325-375 ℃失重，因此烧结时在该温度段要缓慢 升温或保温，以便EC的挥发。 B：400-650 ℃ 玻璃软化，润湿铝粉颗粒表面与硅片。 C：660 -910℃ 铝粉颗粒被烧结。
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Side-4
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名词解释： 欧姆接触：不产生明显的附加阻抗，而且不会使半 导体内部的平衡载流子浓度发生显著的变化。接触 面的接触电阻很小，同时还应具有线性的和对称的 电流与电压关系.
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