晶体硅光伏电池烧结工艺及调节样本

1、本文由wujinfeng05贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到 本机查看。维普资讯主田宦S翻BC I T E-6.r 7高鹏刘继伟高文秀0引言丝网E - / D U快速烧结工艺是当今工业化大规模 生产晶体畦 太阳电池普遍应用的成熟的金属化技术。燃烧有机物阶段的烧结温度一般设置在3 0 c 0 q 左右。如 果温度设置过高，则浆料中的有机物挥发速 度过快，会造成金属颗粒之 间疏松孔隙过多过大，使 烧结后金属层内部以及金属一半导体接触之 间的电快速烧结 工艺是将E B在电池片 的正面 电极，DU背面电极以及背面场集中在一起经过快速烧结炉烧阻过大；如果温度

2、设置过低，会导致有机物燃烧不完全，也会带来同样的问题。升温过程需要考虑的主要是对铝背面场和背面电极的烧结要有足够的温度和足够的时间。图2所示为结完成其表面电接触。其工艺的基本设备为温度 精确控制的快速烧结炉（温度上升速度0 / ）2 - s，快 C速烧结理论在许多文献中有较详尽的描述。可是，工艺简单。生产成本低、便于大规模生产的丝网印 II I烧结工艺。所形成的金 属一 U半导体接触电阻值 却是光刻镀膜形成电极接触电阻的两个数量级。本 文经过调 节烧 结工艺实验，使铝背面场、背面电极 和正面 电极厚膜欧姆接触的导电特性得以优化。1烧结工艺过程图1是标准烧结工艺曲线图。图中知道，从快速 烧结工艺

3、一般包含 四个阶段即：.1燃烧有机物阶段；2升温阶段；.值温度区间；.3峰4降温阶段。不同方式的升温过程。一 2 A为迅速升温烧结工艺曲线 图；黑色实 线为缓慢升温工艺曲线图。2B 峰值 温度 区间要注意的就是峰值 温度的 设定。 峰值温度决定了烧结过程中银铝合金、硅铝合金当 中金属原 子 的浓度.峰值温匿对正面银电极和铝背 场以及背 面电极的烧结和电池片串联 电阻和填充因 子的影响都非常大。如果峰值温度设置过高，则会使 正面 电极烧 穿，使串联电阻和填充因子下降，效率 显著降低。降温阶段要求匀速连续，不能有较大幅度的温 度梯度变化，但也有 在特殊的峰值温度后加上一个退火过程（如图2 A此种烧

4、结工艺据 介绍 对峰值温 一）度设定过高而造成的过烧结具有很好的改进作用。P2实验过程21实验材料的准备 .2 1选择材料。实验材料选择电阻率在0 f ? .1 . . 3 15 a 尺寸为 15 m 15 m,度为 2 0 3 um, 2 m x 2 m 厚 7 + 0 m的太阳能级直拉单晶硅片。时司（】s2 1制绒。.2 采用标准碱腐蚀单晶绒面工艺，出绒率在9 %以上。5图1标准烧结工艺温度随时间的变化曲线维普资讯2 1扩散。.3 .选择单面扩散工艺，扩散后方块电阻为 4 f; 5 5 1少数载流子寿命在9 1一之间。3 s2 1镀减反射涂层。采用等离子体增强化学气相 .4沉积 氮化硅层工

5、艺形成表面减反射涂层，其厚度在8 r 左右。 Om i厂、 、_,嘲2 1印刷电极。.5采用标准丝网印刷铝背面场，面 背银 铝电极和正面印刷银电极工业化生产流程。其中正面电极为 4 5条15m宽栅线，7u 2条1 mm宽的 .8主线；面场 电阻率为4 6 1 1e 背xOT ?m。 f 21烧结。实验 选用的是FRO342银浆；.6ER 36 FR 3 8银铝浆；ER N5 OERO39FROC 3 12 铝浆；采 用九温区快速烧结炉。 根据浆料厂商推荐的烧 结工艺条件以及本次实 验的工艺特点，我们以图2 B作为基 础调节烧结工 一艺。把实验片分成6组烧结，每组2 O片。 2 2试验设 计.在

6、烧结温度调节过程中，通常是根据相关资料设定各温 区的初始值。然后在其它温区温度不变的 情况下，解某一温区 温度，到其上极限值和下极 调找限值。在该温区温度取相对理 想数值后，调节其它再温区。样依次调节各温区温度。为复杂 之处是各这较温区的交互影响，因此，调节烧结工艺需要具 有较丰富的经验。图2典型的烧结工艺温度曲线。我们把准备好的6组实验片，按照下述不同的 烧结温度进 行烧结。2 .用图2 B所示曲线设置烧结工艺温度。.1 2 一 烧结炉每 个温区温度设定分别为：1区30C, 2区 03 o , 3区 3 o , 4区 3 0C, 5区 3 0 , 6区 0C 0C 8一 9C4 0C 8 ,

7、 7区 6 0 , 8区 8 o 2C0C, 9区 9 0C 1一。图3各组实验片 试效率图道程控光伏电池片伏安曲线模拟测量仪进行测量 （E 0 -）图3显示的是六组电池片烧结后效率 IC9 4 1。分布图。 我们知道，阳电池烧结的最主要的两个参数 太 分别是串联电阻和填充因子（处未对电池片的并此联电阻进 行分析，这对分析实验结果会略有影响） 。串联电阻可表示 为：驿 r+lr r （ ） R=crb+ 血 bl r 是 正面电极金属栅线电阻，。分别是正 II f r、 c2 2 2以（.）为基准，把7温区温度提高 .221 2 C,置为60C0设4。223以（.）基准，升温阶段的起点温.2

8、2 2为把区（五温区）第温度提高4 C,置为4 0C0设 3一。2 2 4以( .-) 基准，4 5温区的温度分. .223为把，别升为40C, 6一5一 4 0C。2 25以（.-).2 2 4为基准,9温区的温度升到把90。 2C面、背面金属半导体接触电阻，是正面扩散层的电 r t阻，h区 体电阻，是背面电极金属层的电阻。r是基 31扩散薄层 电阻引起的串联电阻r . l 本实验 所 采用 的是标 准 商用 太阳电池 正面电极 设计（4。图）在此前提下扩散薄层弓起的串联电阻 I可以表示为：22以(.) .6 22为基准，9温区的温度升到 5把9 0 Co 3一 3实验结果分析实验结果采用德国B re公司的S La egr C od三通 维普资讯 R( ) L池片的r + c可以降到11 数量级，烧结不 cr。2 0 0 Q()2好的电池片r + c会大到十几毫欧至几百毫殴。cr。2本 次实验在控制欧姆接触电阻方面，获得了较为理想 的结