太阳能电池烧结.docxVIP

烧结晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触，是高效晶体硅太阳能电池的一项重要关键工艺，国外著名的金属浆料厂商非常卖力推广共烧工艺。这个工艺基础理论来自较古老的合金法制P-N结工艺。就是电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的单晶硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触；如果再结晶层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成P-N结。银桨、银铝桨、铝桨印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，这时，可视为金属电极材料层和硅片接触在一起。所谓共烧工艺显然是采用银—硅的共晶温度，同时在几秒钟内单晶硅原子溶入到金属电极材料里，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，这个再结晶层是较完美单晶硅的晶格点阵结构。只经过一次烧结钝化表面层的氢原子，逸失是有限的，共烧保障了氢原子大量存在，填充因子较高。太阳能电池的基本性质光电转换效率η%评估太阳能电池好坏的重要因素。η =（1000* Isc* Uoc*FF)/S。目前：实验室η≈24%,产业化η≈15%。单体电池电压U:0.4-0.6V由材料本身的掺杂程度来决定。填充因子FF%：评估太阳能电池负载能力的重要因素。FF=(Im*Um)/(Isc*Uoc) 其中: Isc-短路电流，Uoc-开路电压，Im-最佳工作电流，Um-最佳工作电压。标准光强与环境温度：地面光强AM1.5,1000W/m2,t=25℃。温度对电池片性能的影响：功率会随着温度的升高而降低。例如：在标准状况下，AM1.5光强，t=25 ℃,某电池片的输出功率为2.43W,如果电池片温度升高至45 ℃时，电池片的输出功率将小于2.43W。在不加偏压时,以白色光照射太阳能电池,测得在不同负载电阻R 下流过太阳能电池的电流I 和太阳能电池的输出电压U ,所得数据见表校准电池片的效率：校准的目的：是每天生产的电池片效率在合理的范围变动，避免因为效率超出实际效率太大而引起客户不满意及公司的损失。在每天大量的检测过程中，我们的检测设备会有一些偏差。太阳能电池的等效电路如下：iph为等效电流源，其大小与太阳能电池接受的日照量有关。在实际检测中，Uoc基本不变，而Isc偏差会很大，所以我们每天要对短路电流进行校准银浆：　影响太阳电池转换效率的因素还有很多, 用于正面电极的银浆是其中之一。N型银浆与普通银浆相比, 其烧结温度范围较宽, 成品率较高, 可提高生产效率。我国自己研制的银浆, 在烧结时烧结温度范围较窄, 废品率较高, 影响生产效益。银粉的粒度和形状都可以对电池片转换效率和接触电阻的影响。将银粉按Ag73%,25%松油醇和乙基纤维素的混合物, 2 %玻璃质含铅的氧化物, 在此基础上按重量比加入1.5%的磷研磨制成银浆, 然后进行印刷。背铝场电池铝背场也应用于丝网印刷太阳能电池制造技术。大约20μm厚的铝浆通过丝网印刷方法沉积到电池的背面，在高温烧结过程中，铝和硅形成共晶合金，如果烧结温度高于800℃，铝在硅内的掺杂浓度会高达5×1018/cm3,而硅片衬底的掺杂浓度只在2×1016/cm3左右，从而在铝背场和衬底之间形成高/低结，有效地阻止了少数载流子向电池的背面扩散，降低了电池背表面的复合速率。铝背场可将电池背面的复合速率降低到200cm/s以下，此外，硅铝合金能对硅片进行有效地吸杂。存在背场的情况下，背场附近的收集几率可以由原来的11.8%增加到29%，几乎增加了2倍。增加的收集几率将使得短路电流增加，在背面复合较小的情况下，有背场引起的增加十分小，几乎可以不予考虑，而在背面复合比较大而且电池不太厚的情况下，这种增加可以达到原来电流的8%。少数载流子的寿命极低的情况下，背场的效果并不明显，这恰好和表面复合的情形相反，只有在少子有较高的寿命，背场的效果才比较突出。背场实际上是增强了少子的扩散漂移，使得背面复合等效地降低了，从而使电池性能变好。