王海亮 李翠雙 張曉朋 楊偉光

摘 要：該文研究了不同組分的絲網(wǎng)印刷用正面銀漿的電性能，通過(guò)PECVD工序后嚴(yán)格均分鍍膜硅片，在同一印刷設(shè)備上使用同種絲網(wǎng)、不同銀漿進(jìn)行印刷、燒結(jié)、測(cè)試，并通過(guò)SEM分析研究了多晶硅太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)銀漿電池柵線的形貌及微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，銀粉粒徑大小、玻璃粉含量對(duì)電性能均有較明顯的影響。銀粉粒徑增大電極的比接觸電阻率降低，理想的玻璃粉含量應(yīng)控制在2.0～2.5wt%之間。找到合適的玻璃軟化點(diǎn)溫度、合適的玻璃粉含量可有效改善電極歐姆接觸電阻，提升電池效率。

關(guān)鍵詞：歐姆接觸電阻 絲網(wǎng)印刷 多晶硅電池

中圖分類號(hào)：TB39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0051-01

目前，隨著煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的日益短缺，太陽(yáng)能光伏新型能源正在被大眾接受，并應(yīng)用到生活中的方方面面。在實(shí)驗(yàn)室高效晶體硅太陽(yáng)能電池制造工藝中，使用成本昂貴的蒸鍍工藝制作電極，如采用Ti/Pa/Ag結(jié)構(gòu)來(lái)降低接觸電阻，增加與硅基底的附著力[1]。而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為降低成本，常采用導(dǎo)電性能優(yōu)異的銀漿料，用絲網(wǎng)印刷工藝制作正面電極，在經(jīng)燒結(jié)、冷卻后使電極與硅基底形成良好的歐姆接觸。在整個(gè)太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中正、背面電極的絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)工序是太陽(yáng)能電池制作的最后一道工藝，也是最重要的一道工序，因此其材料的選擇及工藝條件的控制將直接影響整塊電池片的各項(xiàng)性能。銀漿是太陽(yáng)能電池中極為重要的原材料之一，玻璃粉、銀粉和其他有機(jī)載體按特定比例進(jìn)行配比，經(jīng)過(guò)均勻混合多次研磨制成印刷用銀漿。銀粉作為導(dǎo)電功能相，其燒結(jié)質(zhì)量直接影響電流的輸出；玻璃粉不僅有高溫粘結(jié)作用，還是銀粉燒結(jié)的助熔劑以及形成良好銀硅歐姆接觸的媒介物質(zhì)。該文通過(guò)測(cè)試不同組分銀漿的電性能，定量研究了銀導(dǎo)電漿料中銀粉顆粒大小、玻璃粉含量對(duì)電性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)選用P型多晶156mm*156mm*180um硅片，在擴(kuò)散工序后選取擴(kuò)散方阻合格的硅片，根據(jù)硅片晶向嚴(yán)格均分為4組，每組30片。濕法刻蝕工序、PECVD工序及印刷工序（背電極印刷、鋁背場(chǎng)印刷）均使用相同的制作工藝。正電極印刷時(shí)選用同一規(guī)格參數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng)，銀漿分別選用產(chǎn)線銀漿及3種實(shí)驗(yàn)銀漿。實(shí)驗(yàn)銀漿基本情況為：1、2、3號(hào)銀漿銀粉種類分別為1.5 μm球形銀粉、1.5 μm球形銀粉、1.8 μm球形銀粉。玻璃粉含量分別為2.5wt%、2.0wt%、2.0wt%。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

配合同種參數(shù)絲網(wǎng)分別將4種銀漿印制在每組硅片前表面氮化硅減反射膜上，經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)工藝形成銀硅接觸電極和鋁背場(chǎng)。最后將制作的電池在25 ℃、AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜條件下測(cè)試電池性能參數(shù)，結(jié)果如表1所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 表征接觸電阻

串聯(lián)電阻是太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)之一[3]，正面電極與硅片間的接觸電阻占串聯(lián)電阻的一部分，如果制備正面電極所用銀漿材料性能不好，使得接觸電阻值很大，即不能制備出能與硅片形成良好接觸的正電極，因此將影響電池串聯(lián)電阻、轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)。由圖1、圖2可見(jiàn)2、3號(hào)銀漿電池的接觸電阻值很大，沒(méi)有和硅基體形成良好的歐姆接觸。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)銀漿制備的電池片樣品SEM分析

實(shí)驗(yàn)銀漿和參考銀漿制備的電池片樣品經(jīng)濃硝酸腐蝕后電極表面SEM照片。界面玻璃經(jīng)氫氟酸洗滌后，只留下硅發(fā)射極表面，從圖3、圖4、圖5、圖6可以看出Ref、1號(hào)銀漿硅發(fā)射極表面嵌有較多的銀晶體，2號(hào)和3號(hào)硅發(fā)射極表面銀晶體較少。這些銀晶體是由熔有過(guò)飽和銀離子的玻璃熔體傳送至硅表面并沉淀下來(lái)的，這些銀晶體有利于載流子的收集[2]，有利于降低銀硅界面歐姆接觸電阻，因此2、3號(hào)銀漿樣品電池串聯(lián)電阻值較大（接觸電阻大）。

3 結(jié)論

1號(hào)銀漿在界面玻璃的數(shù)量上及硅表面嵌有的銀晶體的數(shù)量上與Ref較接近， 2、3號(hào)銀漿中玻璃粉含量偏少導(dǎo)致SiNx減反膜蝕刻的不完全和銀晶體數(shù)量的下降，是該銀漿電性能較差的主要原因。從各銀漿電性能可以看出，1號(hào)存在弱的過(guò)燒現(xiàn)象，2、3號(hào)銀漿又欠燒，因此理想的玻璃粉含量應(yīng)在2.0～2.5wt%之間。在1號(hào)銀漿體系的基礎(chǔ)上，調(diào)整玻璃粉的熱物理性能和玻璃粉的用量，可達(dá)到降低接觸電阻的目的，最終提升電池效率。

參考文獻(xiàn)

[1] Iles P A.Evolution of space solar cells[J].Solar Energy Materials & Solar Cells，2001，68：3-4.

[2] 崔容強(qiáng)，喜文華，魏一康，等.太陽(yáng)光伏發(fā)電[J].中國(guó)建設(shè)動(dòng)態(tài)：陽(yáng)光能源，2004（10M）：78-81.

[3] R.J.S.Young，A.F.Carroll.Advances in Front-side Thick Film Metallisations For Silicon Cells[C]//The 16th European Photovoltaic Energy Conference，Glasgow.2000：1731-1734.