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1、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。 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 能与硅形成牢固的接触 这种接触应是欧姆接触，接触
2、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：961.78C， 电阻率1.586X10-8cm 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。 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。,网印正银
3、在wafer上,二、正银烧结过程,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670-700C，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,正银烧结曲线（理论曲线）,1、Drying：在150C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300-400C进行Burn-out的过程，烧除掉浆料中的有机粘结剂。 3
4、、Firing:在700-800C时，烧结后使银线粘附在Si wafer表面,银晶粒的析出机理？,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 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。 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的晶面。冷却过程中, Pb和Ag发生分离，Ag在晶面上结晶，形成倒金字塔形。,1、S
5、olvent evaporation：100-200C，溶剂挥发 2、Resin removal：200-400C，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：600-800C，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 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 connec
6、tion：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 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,四、背铝简介,对铝浆的技术要求 形成铝背pp+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。,铝的特性 熔点：660.
7、37，具有良好的导热性、导电性和延展性。 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。 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。,铝背场作用,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； 减少光穿透硅片,增强对长波的吸收； Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命； 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。,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。 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。 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。,
