烧结原理

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1.能与硅形成牢固的接触2.这种接触应是欧姆接触，接触电阻小3.有优良的导电性4.纯度适当5.化学稳定性好银的特性1.熔点：961.78°C，电阻率1.586X10^-8Ω·cm1.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。2.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-SiOglassfrit），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670-700°C，玻璃蚀刻SiN层后，开始溶蚀Si的表层（emitter），产生腐蚀坑PbO+SiPb+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150°C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、Burnout:在300-400°C进行Burn-out的过程，烧除掉浆料中的有机粘结剂。3、Firing:在700-800°C时，烧结后使银线粘附在Siwafer表面银晶粒的析出机理？1.与PbO和Si发生的氧化还原反应类似，玻璃料中的Ag2O与SiAg2O+Si——Ag+SiO22.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。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。1、Solventevaporation：100-200°C，溶剂挥发2、Resinremoval：200-400°C，聚合物树脂烧除3、Glassmelting&Agsintering：400-600，玻璃开始融化，银颗粒开始缩合及烧结4、Glass-Si&Ag-Sireaction：600-800°C，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tunnelingeffect来传导电流a.Directconnection：银颗粒和emitter的直接接触b.Tunneling：若银颗粒和emitter间存有极薄的glassfilm，则电流可藉由tunnelingeffect来传导c.Tunneling&hopping：若银颗粒和emitter间存有较厚的glassfilm，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1.形成铝背p－p+结，提高开路电压；2.形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，3.4.5.6.7.价格较低。铝的特性1.熔点：660.37℃，具有良好的导热性、导电性和延展性。2.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。3.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（backsurfacefield）（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1.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；1.减少光穿透硅片,增强对长波的吸收；1.Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命；1.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5.在烧结时p-type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的p-typeSi形成一层数微米厚的p+-typeSi作为背场，以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压Voc6.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Jsc7.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。