太阳能电池铝浆38页PPT
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（1）提高短路电流和开路电压； （2）减小电池厚度； （3）提高填充因子； （4）提高光电转换效率。
三、铝浆技术现状及生产厂家
1、铝浆技术发展历史
对于阳极浆料以及电极制造方法的研究是和硅太
阳电池的发展密切相关的，这些研究因为历史的原因，
是间断性的。在八十年代发展的比较快，科学家研究
了适于作为电极的金属和制造电极的方法。适合的金
目录
一、太阳能电池简介 二、铝背场的作用 三、铝浆技术现状及生产厂家 四、铝浆技术开发难点及影响因素 五、光伏市场及铝浆需求
一、太阳能电池简介
1.太阳能电池结构及原理
太阳能电池如下图所示。一般多选用在p型硅衬底
上扩散n型硅形成太阳电池雏形。在硅片表面镀有减反
射膜用以减少对太阳光的反射。P型硅衬底的厚度约
24.7%，接近最高效率值。而多晶硅太阳电池由于存在
很多的晶界，这些晶界所形成的复合中心，导致了多
晶硅的光伏转换效率还远远低于单晶硅，光电转换效
率为19.8%。工业化生产时效率低于实验室效率，目前
太阳能工业化生产效率单晶硅≥17％、多晶硅≥16%。
太阳能电池主要技术参数
表征太阳电池的电性能参数的主要是：开路电
成可以概括为以下：
（1）将铝浆印刷在硅的表面。
（2）将沉积好的硅片放进峰值温度超过577℃（铝 硅合金共熔温度）的链式烧结炉里进行烧结。
当温度低于577℃时，铝硅不发生作用，当温
度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和
硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，
硅铝熔化速度加快，最后整个界面变成铝硅熔体，
（4）光伏转换效率η ，电池效率为电池输出的最大 功率与太阳光的入射功率之比。
（5）串联电阻Rs，它是构成太阳电池的半导体体电阻 和电极电阻等的和。
（6）并联电阻Rsh，也称漏电电阻，旁路电阻。
一、太阳能电池简介
３．太阳能电池对电极浆料的要求
为了输出硅太阳电池的电能，必须在电池上制作正、 负两个电极。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。习惯上把制作在电池光照面的电极称 为上电极，把制作在电池背面的电极称为下电极或者背 电极。上电极为负极，选用银浆作为阴极浆料印刷烧结 而成。下电极为正极，由铝浆和银铝浆组成，其中铝浆 即为硅太阳电池用阳极浆料。
在交界面处形成组成为11.3％硅原子和88.7％铝原
子的熔液。
二、铝背场的作用
2、铝背场的吸杂原理
在太阳电池中杂质主要有Fe、Co、Ni、Cu、Au
等，碱金属杂质主要有Na、Li、K。
一般的太阳电池生产工艺，是通过制作铝背场来 形成吸杂中心，产生吸杂作用。原理是利用铝原子与
硅原子结构上的差异，将其扩散到硅片背面引起失配 位错，因而形成应力吸杂中心。
区，结果使p区电势升高，n区电势降低，p－n结两端
形成光生电动势，这就是p－n结的光生伏特效应。
太阳能电池原理示意图
一、太阳能电池简介
２．太阳能电池转换效率及主要参数
理论上单晶硅太阳电池的最高光电转换效率为30%，
多晶硅太阳电池的最高效率为24%。目前，单晶硅太阳
电池的最高转换效率在实验室里已有了很大提高，为
铝吸杂的过程可以解释如下：在烧结工艺
中，当温度高于577℃的时候，铝硅合金就会
溶解，许多金属如铁、铜、金等在很大温度范
围内，不论是在液态还是固态的铝中溶解度都
是1～10at.％，同时在硅中的溶解度很低。例
如，在750～950℃温度区间内，铁在铝、硅
中的分凝系数为105～106。
二、铝背场的作用
3、铝背场对太阳电池的主要影响
压（VOC）、短路电流（ISC）、填充因子（FF）、
和转换效率（η ） ，还有并联电阻（Rsh）和串
联电阻（Rs）。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）开路电压VOC
当电池的负载阻抗无限大时，光照产生的输出 电压。
（2）短路电流Isc，当电池的负载阻抗为零时，光
照产生的输出电流。
太阳能电池主要技术参数
（3）填充因子FF，在光照下的伏安特性曲线上，任何 一个工作点输出功率等于该点所对应的电压和电流的 乘积。其中一个点（Vm，Im）将对应最大的输出功率 Pm。定义，最大输出功率与Voc、Isc的乘积之比，叫 填充因子，用FF表示。
属主要有银、铝、金、钛，而当时主要的电极制作方
法有真空蒸镀、化学镀鎳、印刷烧结三种。
八十年代电极常用金属材料
金属 银（Ag）
20℃体电阻率 （10－6Ω˙cm）
1.6
与硅的粘附性 熔点℃
低
961
铝（Al） 2.7
很高
659
金（Au） 2.2
低
1063
铜（Cu） 1.7
低
1084
钛（Ti） 46.6
为200~300μm，通过扩散形成p－n结，结深约为
0.5μm。太阳能电池通过丝网印刷厚膜电子浆料，以
及链式炉烧结工艺制作上下电极。
太阳能电池原理
硅太阳电池是利用光生伏特效应(Photovoltaic
Effect)的半导体器件。其内部结构为p+－p－n－n
＋结构，如下图所示，其中含有p－n，p＋－p，n＋
一、太阳能电池简介
4、对下电极材料铝浆的技术要求
形成铝背p－p+结，提高开路电压； 形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，提高效率； 能与硅形成牢固的欧姆接触； 有优良的导电性； 化学稳定性好； 有适宜大规模生产的工艺性； 价格较低。
二、铝背场的作用
1、铝背场形成理论
铝背场的形成通常采用合金法来制作的，它的形
很高
1667
真空蒸镀和化学镀鎳的方法盛行与六七十年代，真空蒸镀是通过 掩膜遮挡或蒸镀后光刻腐蚀形成图形，适于的金属有银、铝、钛。 主要问题在于对真空度、环境湿度、温度要求较为严格，有时还 需要惰性气体的气氛保护，消耗能源过多，并且不利于大规模的 工业化生产。
化学镀鎳是指通过鎳盐和次磷酸盐的化学作用在硅表面形成鎳磷 合金的沉积镀层的方法。其主要问题是光滑的硅表面不易形成结 合牢固的镀层，并且方法过于繁琐，不易控制。
－n三个结，平衡状态下，多数载流子和少数载流子的
电流相互补偿，总电流等于零。当太阳光照射到由p型
和n型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的p－
n结上时，在结的耗尽区，光能被半导体吸收，产生非
平衡载流子——电子和空穴。受内建电场作用将空穴
推向p区，电子推向n区，在势垒区的非平衡载流子亦
在内建电场的作用下，各向相反方向运动，离开势垒
三、铝浆技术现状及生产厂家
1、铝浆技术发展历史
对于阳极浆料以及电极制造方法的研究是和硅太
阳电池的发展密切相关的，这些研究因为历史的原因，
是间断性的。在八十年代发展的比较快，科学家研究
了适于作为电极的金属和制造电极的方法。适合的金
目录
一、太阳能电池简介 二、铝背场的作用 三、铝浆技术现状及生产厂家 四、铝浆技术开发难点及影响因素 五、光伏市场及铝浆需求
一、太阳能电池简介
1.太阳能电池结构及原理
太阳能电池如下图所示。一般多选用在p型硅衬底
上扩散n型硅形成太阳电池雏形。在硅片表面镀有减反
射膜用以减少对太阳光的反射。P型硅衬底的厚度约
24.7%，接近最高效率值。而多晶硅太阳电池由于存在
很多的晶界，这些晶界所形成的复合中心，导致了多
晶硅的光伏转换效率还远远低于单晶硅，光电转换效
率为19.8%。工业化生产时效率低于实验室效率，目前
太阳能工业化生产效率单晶硅≥17％、多晶硅≥16%。
太阳能电池主要技术参数
表征太阳电池的电性能参数的主要是：开路电
成可以概括为以下：
（1）将铝浆印刷在硅的表面。
（2）将沉积好的硅片放进峰值温度超过577℃（铝 硅合金共熔温度）的链式烧结炉里进行烧结。
当温度低于577℃时，铝硅不发生作用，当温
度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和
硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，
硅铝熔化速度加快，最后整个界面变成铝硅熔体，
（4）光伏转换效率η ，电池效率为电池输出的最大 功率与太阳光的入射功率之比。
（5）串联电阻Rs，它是构成太阳电池的半导体体电阻 和电极电阻等的和。
（6）并联电阻Rsh，也称漏电电阻，旁路电阻。
一、太阳能电池简介
３．太阳能电池对电极浆料的要求
为了输出硅太阳电池的电能，必须在电池上制作正、 负两个电极。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。习惯上把制作在电池光照面的电极称 为上电极，把制作在电池背面的电极称为下电极或者背 电极。上电极为负极，选用银浆作为阴极浆料印刷烧结 而成。下电极为正极，由铝浆和银铝浆组成，其中铝浆 即为硅太阳电池用阳极浆料。
在交界面处形成组成为11.3％硅原子和88.7％铝原
子的熔液。
二、铝背场的作用
2、铝背场的吸杂原理
在太阳电池中杂质主要有Fe、Co、Ni、Cu、Au
等，碱金属杂质主要有Na、Li、K。
一般的太阳电池生产工艺，是通过制作铝背场来 形成吸杂中心，产生吸杂作用。原理是利用铝原子与
硅原子结构上的差异，将其扩散到硅片背面引起失配 位错，因而形成应力吸杂中心。
区，结果使p区电势升高，n区电势降低，p－n结两端
形成光生电动势，这就是p－n结的光生伏特效应。
太阳能电池原理示意图
一、太阳能电池简介
２．太阳能电池转换效率及主要参数
理论上单晶硅太阳电池的最高光电转换效率为30%，
多晶硅太阳电池的最高效率为24%。目前，单晶硅太阳
电池的最高转换效率在实验室里已有了很大提高，为
铝吸杂的过程可以解释如下：在烧结工艺
中，当温度高于577℃的时候，铝硅合金就会
溶解，许多金属如铁、铜、金等在很大温度范
围内，不论是在液态还是固态的铝中溶解度都
是1～10at.％，同时在硅中的溶解度很低。例
如，在750～950℃温度区间内，铁在铝、硅
中的分凝系数为105～106。
二、铝背场的作用
3、铝背场对太阳电池的主要影响
压（VOC）、短路电流（ISC）、填充因子（FF）、
和转换效率（η ） ，还有并联电阻（Rsh）和串
联电阻（Rs）。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）开路电压VOC
当电池的负载阻抗无限大时，光照产生的输出 电压。
（2）短路电流Isc，当电池的负载阻抗为零时，光
照产生的输出电流。
太阳能电池主要技术参数
（3）填充因子FF，在光照下的伏安特性曲线上，任何 一个工作点输出功率等于该点所对应的电压和电流的 乘积。其中一个点（Vm，Im）将对应最大的输出功率 Pm。定义，最大输出功率与Voc、Isc的乘积之比，叫 填充因子，用FF表示。
属主要有银、铝、金、钛，而当时主要的电极制作方
法有真空蒸镀、化学镀鎳、印刷烧结三种。
八十年代电极常用金属材料
金属 银（Ag）
20℃体电阻率 （10－6Ω˙cm）
1.6
与硅的粘附性 熔点℃
低
961
铝（Al） 2.7
很高
659
金（Au） 2.2
低
1063
铜（Cu） 1.7
低
1084
钛（Ti） 46.6
为200~300μm，通过扩散形成p－n结，结深约为
0.5μm。太阳能电池通过丝网印刷厚膜电子浆料，以
及链式炉烧结工艺制作上下电极。
太阳能电池原理
硅太阳电池是利用光生伏特效应(Photovoltaic
Effect)的半导体器件。其内部结构为p+－p－n－n
＋结构，如下图所示，其中含有p－n，p＋－p，n＋
一、太阳能电池简介
4、对下电极材料铝浆的技术要求
形成铝背p－p+结，提高开路电压； 形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，提高效率； 能与硅形成牢固的欧姆接触； 有优良的导电性； 化学稳定性好； 有适宜大规模生产的工艺性； 价格较低。
二、铝背场的作用
1、铝背场形成理论
铝背场的形成通常采用合金法来制作的，它的形
很高
1667
真空蒸镀和化学镀鎳的方法盛行与六七十年代，真空蒸镀是通过 掩膜遮挡或蒸镀后光刻腐蚀形成图形，适于的金属有银、铝、钛。 主要问题在于对真空度、环境湿度、温度要求较为严格，有时还 需要惰性气体的气氛保护，消耗能源过多，并且不利于大规模的 工业化生产。
化学镀鎳是指通过鎳盐和次磷酸盐的化学作用在硅表面形成鎳磷 合金的沉积镀层的方法。其主要问题是光滑的硅表面不易形成结 合牢固的镀层，并且方法过于繁琐，不易控制。
－n三个结，平衡状态下，多数载流子和少数载流子的
电流相互补偿，总电流等于零。当太阳光照射到由p型
和n型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的p－
n结上时，在结的耗尽区，光能被半导体吸收，产生非
平衡载流子——电子和空穴。受内建电场作用将空穴
推向p区，电子推向n区，在势垒区的非平衡载流子亦
在内建电场的作用下，各向相反方向运动，离开势垒