太阳能正银浆料四种常见的反应机理和模型总结

接触导通的基本原理

③

Gunnar schubert模型

图三

图三、（a）为＜550℃时浆料有机物分解后在硅片上状态的截面示意图，还未发生SiN层烧穿，银粉一定程度烧结，玻璃已向基材扩移。（b）含pb玻璃腐蚀了SiNx层。（c）玻璃和Si基材发生氧化还原反应生产了pb(单质)。（d）液体铅开始溶解银。（e）银铅共溶物到达Si基材表面、腐蚀Si形成到金字塔腐蚀坑（与晶形面和晶格缺陷或者P有关、为银铅合金充填）。（f）冷却时过饱和Ag占据倒金字塔形坑，生成了倒字塔形银晶粒。

该模型认为、银硅发生直接接触很少，在银层和Si基体之间大部分区域都存在或厚或薄的不均匀玻璃层，而鍥入Si中倒金字塔银晶粒是电子从Si基

体流向银层的经由通路。玻璃粉中的铅是一个传递介质，打开了通道并将银转移到硅表面形成倒金字塔形银晶粒，电子从硅基材经由银晶粒到达表面银层而实现向外输出，能否实现良好接触，最大程度降低接触电阻就取决于单位接触面积上生成银晶粒的大小和数量以及玻璃层的厚度和均匀性。

在此模型的基础上，Gunner Schubert 等 2011年又发表的论文提出了新的观点④，认为浆料的不断进步在界面形成更薄的玻璃层和更小的银晶粒，从而可以在高阻发射极上实现良好的接触。相比没有绒面的平坦硅片，有绒面的硅片更容易实现良好的接触，是因为玻璃相对集中在金字塔底部，造成更多的金字塔顶端的银晶粒直接与上部银层接触的机会和点。同时通过实践证明通过绒面顶端银晶粒和上部银层直接接触导通以及通过玻璃层银晶粒隧穿导通都存在，但电流导通的最主要渠道是经由金字塔顶端的银晶粒与上层银的直接接触。

2、mohamed m.Hilac 模型 ⑤

图四

图四: Hilali提出的导通模型示意图，指出了三种可能性导通方式，即硅与栅极银直接接触；隧穿导通和多级隧穿导通。他认为在印刷烧结过程中大于650℃后玻璃开始流动、浸润Ag粉并溶解Ag,溶解了银的玻璃侵蚀SiNx防反射层，这个侵蚀过程实际上是一个氧化还原反应，XSi+2MOx.Glass→XSiO2+2M。这个金属可以单质形式存在于玻璃中，含银的玻璃侵蚀SiNx后，与硅基材反应、侵蚀很薄一层硅，冷却时玻璃中的Ag处于过饱和状态而在硅表面以晶粒形式析出。

⑥

3韩国K young_KOOK Hong导通机理

Schubert2006年提出的铅作为银的传递介质在硅表面形成银晶粒，但有一点与该理论不符的在银晶粒周围和界面玻璃层中并没有发现单质铅的存在。所以，他自己也认为银晶粒的生成以及长大机理尚不十分清楚，

Kyoung—Kook Hong等人用两类不同性质的玻璃（玻璃中pbo和SiO2的含量不同）和不同含量的银粉（0、2、4、6和67wt%）制成两系列银浆在有SiNx防反射层和无SiNx防反射层晶体Si基片上800℃烧结系统化实验，结果提出银晶粒的形成是溶解在玻璃中的银离子直接与Si反应形成、铅不是一个主要因素、玻璃中pbo与Si和SiNx的反应因为银离子存在而受到抑制，用含pb高的玻璃配制的银浆与SiNx和Si有极强的化学反应。银硅界面生成银晶粒尺寸和数目取决于玻璃中的pbO含量。在界面生成大量均匀分布的合适尺寸的银晶粒需控制pbO在玻璃中的含量，结论认为在烧结过程中玻璃对银的溶解性以及粘度是控制界面生成银晶粒尺寸和分布的关键因素。

⑦

4. 台湾工研院光伏中心Ching-Hsi-Lin等人提出的接能导出机理

图五

Ching-Hsi-Lin依据研究结果认为即使对一个品质很好的浆料，且在最佳烧结温度下，烧后银硅之间仍然存在三种不同的接触模式。如图五（a）为Ag-bulk/thin glass layer/Si，(b)Ag-bulk/thick glass layer/Si和Ag-bulk/glass layer/ARC/Si. 并认为Ag-bulk/thin-glass-layer/Si 是电流传输出的最主要途径。