导电银浆对多晶硅太阳能电池的作用

  导电银浆作为许多原材料中成本较高且运用量较大的耗材, 为了下降成本, 各电池厂家在银浆耗量方面做了大量的作业, 包括印刷网版的更改、低固含量银浆的运用、印刷设备的改造乃至国产银浆的运用等等。而下降成本的一起有必要统筹银浆的印刷质量及转化功率。

  太阳电池外表印刷的细栅线是为了最大限度的搜集电流, 并尽可能的下降串联电阻。从理论上来说, 细栅线越宽, 电流搜集才能越强, 串联电阻越小, 印刷质量也越高;但因为遮光的原因, 电极栅线过宽, 会使电池片采光遭到很大影响, 然后使得光电转化功率严重下降。

  不同刮印视点斜角刮板的运用以及与浆料特性的匹配, 关于下降银浆耗量及进步功率有很大的影响。怎么对斜角刮板进行规划并与银浆进行最佳匹配, 使得有限的金属材料可以有用地进行电流搜集, 进步电池功率而又不影响电池片印刷质量, 是亟需处理的问题。

  1 试验过程

  本试验选用156mm×156mm×180μm的P型多晶硅片, 电阻率为0.7~2Ω·cm, 厚度约为180μm。试验过程如下:选用同一硅锭生长的硅片, 首要选用HF/HNO3混合酸腐蚀液 (VHF∶VHNO3∶VH2 O=1∶3∶2) 对硅片进行各向同性腐蚀形成织构化的绒面, 然后以液态POCl3作为分散源对硅片进行分散形成发射区, 分散后选取方块电阻合格 (80±3Ω/□) 的硅片, 依据硅片晶向严厉均分为5组各200片, 再经过湿法刻蚀设备进行刻蚀, 链式PECVD镀SiNx:H减反射膜及印刷背电极、铝背场, 以上一切工序均运用相同的生产工艺。正电极印刷时刮板选用三种不同刮印视点斜角刮板、银浆选用杜邦PV18系列两种不同特性的银浆 (银浆价格相同) 进行试验, 具体如表1所示。正电极印刷后经过Despatch烧结炉进行烧结制作成太阳电池, 最后用Berger分选测验仪在25℃、AM1.5标准光谱条件下丈量太阳电池的I-V功能。

  试验过程中烧结后电池用探针式外表轮廓仪和激光共聚焦显微镜丈量栅线的高度、宽度和外表描摹, 用correscan测验仪测验电池外表触摸电阻以调查印刷作用。

  2 成果与评论

  2.1 刮板在运动中的力剖析

  因为刮板在印刷过程中要有必定的压力使油墨经过网孔搬运到承印物即电池片上, 还要有必定的力使刮板向前移动, 所以刮板在印刷过程中要保持必定的视点, 即刮板与丝网印版有必定的夹角, 简称刮印角, 如图1所示。刮印角确实定是丝网印刷中杂乱的实际问题, 它与刮板压力、刮板硬度、油墨特性、承印物外表形状、印刷图文质量及油墨耗量要求、丝网印版特性等都有密切联系。刮板在运动中的力剖析如图2, 假定刮板在刮印中没有弯曲, 有:F0=F+F2, F=F0×sinα, F2=F0×cosα。上式中, F0为合力, F为使刮板移动的力, F2为压印力。依据上式, 在必定的印刷条件之下, 压印力F2随刮印角α的改变而改变。α角越大, F2力越小;α角越小, F2力越大。

  压印力巨细与油墨的搬运量有着直接的联系, 一般情况下压印力越大油墨的搬运量就越大, 反之搬运量就越小;一起压印力关于印出的图文质量也有很大的影响, 压印力过小时丝网印版就触摸不到承印物外表而无法施行印刷, 压印力过大则会使刮板弯曲变形 (与丝网印版和承印物呈面触摸) 影响印刷质量。


large.jpg


  2.2 试验成果

  依照试验分组顺序, 合作不同刮印视点斜角刮板将不同参数银浆印制在每组硅片前外表氮化硅减反射膜上, 经过高温烧结形成太阳电池, 测验各组电池功能 (200片电池片的平均值) 、银浆耗量的成果如表2所示。

  从表中数据可以得出:

  (1) 银浆耗量方面, 随刮印视点的添加, 银浆耗量继续下降。

  (2) 功率 (Eff) 方面,

  (1) 刮印视点由45°变为60°关于电池功率的影响十分小;由60°变为70°电池功率下降0.04%, 剖析原因可能为银浆耗量过低导致印刷质量下降, 呈现印虚或者断栅现象, 所以串联电阻增大、填充因子下降导致电池功率下降;

  (2) 银浆粘度和固含量由360Pa.s/90.9%变为390Pa.s/91.2%时, 电池功率有将近0.1%的进步, 主要是短路电流方面有将近50mA的进步。银浆参数改变关于电池功率的影响十分大, 原因是银浆粘度的进步能有用的进步银浆的塑形性, 使印刷出的细栅线又细又高, 即进步高宽份额, 既能确保细栅线搜集电子的才能, 又不会添加栅线的遮光面积, 所以短路电流进步显着。

  以上成果剖析可以经过探针式外表轮廓仪和激光共聚焦显微镜丈量栅线的高度、宽度和外表描摹, 用correscan测验仪测验电池外表触摸电阻以调查印刷作用来进一步进行验证。

  2.3 探针式外表轮廓仪检测栅线高宽比

  表3为探针式外表轮廓仪检测出的栅线高宽比, 从表3可以看出, 刮印视点变大栅线横截面积继续下降, 银浆耗量下降;刮印视点变大对高宽比的影响不大, 即对功率影响不大;银浆粘度和固含量增大, 栅线的高宽比显着增大, 所以短路电流显着进步、功率显着进步。这进一步验证了表3的试验成果。

  2.4 激光共聚焦显微镜调查栅线外表描摹

  表4为激光共聚焦显微镜测得的栅线外表描摹。成果显示, 当刮印视点由45°进步到60°时栅线外表描摹改变不大, 但进步到70°时栅线高度显着不均匀, 呈现虚断栅现象;当恰当进步银浆粘度和固含量时, 能印刷出更细更高的栅线且印刷出的栅线线条均匀、流通、密实、没有断点、断线。

  2.5 用correscan测验仪测验电池外表触摸电阻

  图3为用correscan测验仪测验的电池外表触摸电阻。依照图片右侧比色卡, 色系越接近最下方黑、紫色或黑紫色份额越大, 标明印刷后栅线线条性越流通, 触摸电阻越小;呈现比色卡中心青绿色系, 则标明栅线线条性呈现问题, 个别情况表明有断栅呈现, 大面积断断续续表明有印虚情况呈现;假如呈现上方橙、红色系, 表明印刷作用呈现比较严重的问题。

  从成果可以看出, 前四组电池印刷作用杰出, 整片电池只有零星几处断栅情况, 电池外表触摸电阻要显着小于第五组电池, 第五组正片电池呈现印虚、断栅现象, 进一步验证了相关于第三、四组电池, 第五组串联电阻增大、填充因子下降导致电池功率下降的成果。

  3 定论

  经过完成不同刮印视点斜角刮板匹配不同特性银浆进行对比的试验发现, 随刮印视点的添加银浆耗量继续下降;在必定范围内刮印视点添加不会影响电池功率, 可是添加过大会影响印刷作用导致功率下降;银浆粘度和固含量恰当进步能印刷出更大高宽比的栅线, 对短路电流和电池功率都能有必定的增益。所以做好斜角刮板的规划并与银浆进行最佳匹配, 就可以做到在下降成本的一起进步电池功率而又不影响电池片印刷质量。此次试验成果标明运用PV18系列银浆时粘度和固含量为390Pa.s/91.2%、斜角刮板选用60°刮印视点时规划电池的转化功率最高、印刷作用最好且银浆耗量较低。