玻璃粉的高温润湿性分析及在晶硅太阳能电池中的应用研究.pdf

摘要

摘要

能源是现代社会经济发展的根本支柱，是人类文明进步最重要的推动力量。光伏

发电已成为我国新增装机的主体，受到了许多科研工作者及企业研发者的青睐。作为

太阳能电池正面电极银浆料中的组分之一，玻璃粉在其中有着举足轻重的作用。玻璃

粉主要起粘结作用，而润湿性对于粘结有直接的影响。然而，目前对于玻璃粉高温润

湿的研究较少，因此对于玻璃粉在高温下的润湿性进行探究是势在必行的。本文采用

Matlab与高温显微镜结合的方式对玻璃粉润湿性进行准确的测量评估，并探究了其在

太阳能电池用发射极背面钝化电池（PERC）硅基底上的高温润湿行为。同时，还研究

了玻璃粉在硅基上的高温润湿性，并讨论了氧化钠含量对玻璃粉润湿性及其它性能的

影响。此外，实验采用混合的方式制备出玻璃粉，探究混合玻璃粉在硅基底上的润湿

性及相关反应机理，并对太阳能电池光伏参数的影响进行总结与解析。综上所述，本

文的研究对于深入了解玻璃粉的高温润湿性及其在太阳能电池中的应用具有重要的理

论和实际意义。具体研究内容如下：

1.提出了一种新的方法来评估玻璃粉的高温润湿性，以探究其在PERC硅基底上的

润湿行为。主要利用高温显微镜记录了其的特征温度点和熔融过程，使用Matlab对熔

化画面进行处理。具体步骤包括在视频中建立像素坐标系，实时监测参考点的位置，

计算其斜率（k）。通过傅里叶变换对k曲线进行拟合，并对时间求导。结果表明，样品

润湿性越好，R2（拟合优度）值越接近1。同时，通过高温显微镜的结果，确定了两种

熔化方式。这两种模式之间的区别是在熔融过程中是否有球形形成，并且发现样品符

合润湿性较好的熔化方式时，其最终呈现类金字塔形，另一种模式（润湿性较差）其

样品最终呈现出球冠状。

2.探究了NaO含量对玻璃粉粘结硅的影响。实验结果表明，随着NaO含量从3

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wt%增加到12wt%，样品的特征温度呈下降趋势，润湿性逐渐变得优异。当含量达到

12wt%时，材料的性能达到最佳。利用高温显微镜与Matlab结合分析可知，发现NaO

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加入时的玻璃粉与原样相比具有更好的高温润湿性及稳定性，抗剪切结果表明良好的

润湿性及结晶性更有利于封接硅，使玻璃粉与硅基板共烧结后，在界面处牢固附着，

提高玻璃粉的密封能力。因此，NaO含量对玻璃粉粘结硅的润湿性及其他性能具有重

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西北大学硕士学位论文

要影响，且12wt%的含量可达到最佳效果。

3.为了协调平衡单一玻璃粉对晶体硅太阳能电池Ag/Si接触的不足，提出了将低熔

点玻璃粉与高熔点玻璃粉混合的方法。研究了混合高低温玻璃粉对晶体硅太阳能电池

Ag/Si界面接触、高温润湿及光电转换效率的影响。在温度升高的驱动下，低熔点玻璃

粉会优先熔化润湿并腐蚀基材的钝化层，随后使高熔点玻璃粉与银粉更好地融合，形

成良好的欧姆接触。这种混合的方法最大限度地发挥了不同玻璃粉的优异性，从而提

高了电池的光电效应。通过结合高温显微镜与Matlab的分析发现，混合后的玻璃粉润

湿性可以根据需求进行调节，以达到更优异的界面润湿效果。这种混合玻璃粉对晶体

硅太阳能电池的金属化接触和高温润湿起着重要作用，为晶硅太阳能电池高效率、低

成本的发展提供了新的设计思路。

关键词：玻璃粉，高温润湿性，太阳能电池正银浆料，高温显微镜，硅基底

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ABSTRACT

ABSTRACT

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