晶体硅太阳电池铝背场的印刷与研究

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1、学生毕业设计（论文）　题　　目　晶体硅太阳电池铝背场的印刷与研究　　　　　　　　　　　　　　学院　　　　光伏工程学院　　　　　　　　　专　　业　　　　光伏材料加工与运用　　　　班级　　　　零八光伏（九）班　　　　　　　　　姓　　名　　代术华　　　　　　　　学　　号　　　2085110944指导教师　张志华　　　　　完成日期2010年9月28日12目录摘要11引言12原理及方法22.1印刷原理22.1.1丝网印刷的发展22.2印刷的方法32.2.1电池片丝网印刷的三步骤33比较研究54分析与讨论85结论86参考文献97致谢1012晶体硅太阳电池铝背场的印刷与研究摘

2、要：文章比较了两种不同铝浆在相同的烧结条件下，得出两种不同铝浆的烧结情况，通过电镜扫描分析了两种铝浆所含杂质元素及铝浆剖面情况，得出烧结平整性较好，颗粒较小与硅片接触较好以及不含其它杂质复合中心的铝背场，其电池的开路电压和波长光谱响应要好，该部分研究对工业化生产具有较大的参考价值。关键词：铝背场；开路电压；光谱响应1.引言作为二十一世纪人类社会文明发展三大支柱之一的能源技术，愈来愈受到各国政府的重视，利用新材料﹑新技术解决当今世界的“能源危机”已势在必行。太阳能是取之不尽﹑用之不竭的能源，也是最清洁的能源。太阳电池是人类开发利用太阳能的最早手段，它是直接将太阳能

3、转变成电能的特殊半导体器件，然后根据不同需要组成不同电压﹑电流和功率的装置。先前为了获得这种能源，电池电极多采用薄膜工艺。后来为了便于大规模自动化生产，人们将厚膜技术和工艺引入半导体领域，并且开拓了厚膜工艺的新应用。我国对太阳电池用浆料的研究和开发紧跟着国际先进水平的步伐，自80年代以来，我国引进了多条厚膜工艺作引出电极的生产线，而原先背场电极铝浆却仍然依赖于进口。近年来随着利用和开发太阳能领域工作的不断深入和扩张，以及太阳电池所具有的广阔应用市场。云南贵金属研究所研究的浆料在云南半导体器件厂使用完全取代了进口浆料，创造了明显的经济效益和社会效益。并且已经实现了

4、产业化生产。制作铝浆的主要原料是铝粉和玻璃料，而太阳电池用铝浆的主要性能要求是接触电阻小﹑粘着力强和老化系数低。这些行性能指标能与使用的铝粉品质密切相关，制作铝浆通常要铝粉的平均粒度小﹑含氧量低﹑松装密度小﹑粉体球形度好等。因此，如何生产出满足太阳电池铝料用的铝粉已成为粉末研制的重要课题。随着现在太阳电池的材料以及制作水平的不断提高，太阳电池的少子寿命也不断增加，即少子的扩散长度不断增加，当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时，背表面的复合速度对太阳电池特性的影响就很明显。从现代的商业化太阳电池来看，为了降低太阳电池的成本，提高效率，色湖南工程厂

5、家也在不断地减小硅片的厚度，以降低原材料的价格，为此为了提高太阳电池的效率，必须考虑降低电池背表面的复合速度，提高长波光谱响应。所以铝背场的好坏直接影响到太阳电池的输出特性。122．原理及方法2.1印刷原理印刷原理是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙﹑聚酯﹑丝绸或金属网制作而成。当承印物直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或浆料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图案部分穿过丝网，因此在承印物上只有图像部位有印迹。换而言之，丝网印刷

6、实际上是利用油墨或浆料渗透过印版进行印刷的，这就是称它为丝网印刷而不叫蚕丝网印刷或绢印的原因，因为不仅仅蚕丝用作丝网材料，尼龙﹑聚酯纤维﹑棉织品﹑棉布﹑不锈钢﹑铜﹑黄铜和青铜都可以作为丝网材料。2.1.1丝网印刷的发展在20世纪70年代早期，美国Spectrolab公司首先将丝网印刷工艺引入地面用晶体硅太阳能电池的工业生产中，由于其成本低，生产率高，这种方法一直是晶体硅太阳能电池生产的标准式，直到20世纪80年代中期锂栅太阳能电池的出现，才有小部分晶体硅太阳能电池的生产不再使用丝网印刷的方法制作金属电极。丝网印刷电极是一种制作方便、简单的低成本高产出电极制备工艺

7、，相关设备可以直接从厚膜微电子行业获得，目前国际大多数晶体硅太阳能电池生产厂家都都采用这种方法制作金属电极。使用其他制造技术如激光刻槽锂栅技术的还不到总产量的10%。但丝网印刷技术难以生产出高效率的晶体硅太阳能电池，其原因主要有以下几点：丝网印刷工艺对金属电极栅线宽度的限制；金属浆料与硅之间相对高的接触电阻；在烧结过程中因金属栅线厚度收缩而形成的较低的高度比（aspectratio）（高度

8、宽度），从而使得栅线具有较低的电导。另外，金属银浆的使用会增加丝网印刷工艺的成本，德国的SolarCentreErfurt设置了一种使用热熔浆料（hot-meltink）的丝

9、网印刷电极设备，这种热熔