硕士论文——晶体硅太阳电池电极研究

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1、晶体硅太阳电池电极研究专业：材料物理与化学摘要电极制作是太阳电池制备工艺中最关键的过程之一。电极工艺的优化一直是人们追求高效、低成本电池制作工艺的一个重要方向。丝网印刷的电极制作方法因其高效低成本的特性，是目前工业界主导的电极制作工艺方法。丝网印刷电极损失占电池总功率损失的8%-12%，如何有效地降低这部分损失，成为工业应用关注的热点。随着人们对电池效率的不断追求，新的电极制作工艺也纷纷涌现。其中一些工艺已经显现出良好的工业应用前景，在不久的将来有可能取代现行的丝网印刷工艺。本文研究的主要内容和结果如下：（1）对十种电极制作方法（光刻蒸发、丝网印刷、模板印刷法、移印法、点胶法、激光烧结

2、法、激光转印、喷墨法、电镀法、双层电极技术）分别进行了介绍。阐述了用这些方法制作电极的原理、工艺步骤及特点。对比了这些工艺在工业应用中的前景。其中激光转印、喷墨法加电镀的双层电极制作方法是最具发展前景的丝网印刷电极替代技术。（2）研究太阳电池背电极、背场及前电极图形的设计要求，对其分别进行优化设计。分析背电极、背场对电池性能的影响。设计四种不同的背电极、背场图形，结合实验结果，提出背电极、背场图形设计要求重叠少，背场面积大。结合对前电极设计目标、原理的分析，设计了电极图形设计软件，用于指导工业生产。（3）说明丝网印刷的原理。分别对影响电极质量的设备、网板、浆料做详细的分析。提出刮刀（材

3、料、角度）、印刷压力、印刷速度、网间距、印刷面积、网版目数及线径、开孔面积、乳胶层厚度、网版张力、浆料成分、流变性这些可变参数对电极质量的影响方式。通过对这些参数的优化，实现高质量的电极。（4）晶体硅太阳电池的表面金属欧姆接触优劣通过接触电阻来反映。可以通过形成合金接触或提高衬底掺杂浓度两种方式来降低接触电阻。晶体硅太阳电池里，电流一般通过遂I穿形式在半导体与电极间流通。本文研究并获得接触电阻的测量方法，以此对电极接触电阻进行测量。（5）在已有接触电阻测试方法基础上，对丝网印刷电极电镀前后的接触电阻进行测量。结果表明电镀对电池接触性能有所改善。通过对丝网印刷电极及电镀后电极形貌的分析，

4、总结电镀对电流传输的影响。电镀银对印刷留存的孤岛、氮化硅缝隙及玻璃料的覆盖，形成了额外的导电通路，因此接触电阻降低。另外，电镀也能提高喷墨电极的接触性能。关键词：太阳电池；电极；丝网印刷；接触电阻IIABSTRACTMetallizationisoneofthemostcrucialtechnologiesinthemanufacturingprocessofcrystallinesiliconsolarcell.Theoptimizationofmetallizationprocessisaveryimportantapproachtoimprovetheefficiencyandr

5、educethecost.Asscreen-printingiscost-effective,itistheleadingmetallizationtechnologyinindustry.Theefficiencylostofscreen-printingis8%-12%ofthetotalcellefficiencylost.Sohowtoreducethispartoflostbecomesahotpointinindustry.Asweneverstopseekingforhigherefficiency,newmetallizationtechnologiescomeout.

6、Someofthesetechnologieswilltakeplaceofscreen-printingandbewildlyusedinindustry.Thethesisincludesthecontentasfollowing:(1)Firstweintroducetendifferentmetallizationtechnologies,includingPhotolithographicaldefinitionandevaporation,screen-printing,Stencil-printing,Pad-printing,Dispensing,Lasersinter

7、ing,LaserTransferPrint,Ink-jetprinting,Plating,doublelayercontact.Describetheprinciple,processandcharacteristicofthesetechnologies.Comparethepotentialofusingtheminindustry.PlatingafterLaserTransferPrintorInk-jetprintingdoubl