银浆组成对硅太阳电池丝网印刷欧姆接触的影响

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第 ｌ 期 ０
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学
报
Ｖ １２ ． Ｎ ． ０ ｏ．９ ｏ１
０ｃ ． ２ ０ ｔ ．０ ８
２０ 年 ｌ ０８ Ｏ月
ＡＣ Ａ ＮＥ Ｔ Ｅ ＲＧＩ ＯＬ ＡＥ Ｓ 悯 Ｓ Ｓ ＮＩ Ａ Ｉ Ｃ
文章 编 号 ：０５－０６ ２０ ） － ７．４ ２４０ ９ （０８ １ １ ４０ ０２
收 稿 日期 ：２０．５２ ０７０ ．８ 基 金项 目：上 海 市 科 委 资助 项 目（５ ８２１ ） ０ ｄ １０９ 通讯 作 者 ：杨 云 霞 （９７ ） 女 ， 授 ， 要 研究 方 向为 无 机 功 能 粉体 与 材 料 。 ｙｎｙｎ ａ ｅｓ ｅｕ ｃ １５一 ， 教 主 ａｇｕｙ ＠ｅｕｔ ｄ ．ｎ ａ ．
测定 ， 定量研究 了银导 电浆料 中的银粉颗 粒大小 以及 将不 同软化 温度 的无机相 、 有机 载体 （ 乙基纤 维
玻璃相的铅含量对欧姆接触的影响。
素 和松油醇 ） 与不 同大小 银粉混 合 ， 它们 之 问 比例 为 ５２／５首先 将上 述混合 物在 玛瑙研 钵 中充 分混 合 ， ／０７ ， 然后 在 三 辊 研 磨 机 上 研 磨 。为 了得 到好 的 均 质 效
降低 。 由此 可见 ， 粉颗 粒 大 小 影 响 了银 粉 颗 粒 烧 银 结 和溶解 两个 过 程 的竞 争 ， 一 个 确 定 的烧 结 工 艺 在 制度 下 ， 有一 个合 适 的银 粉颗粒 大小 的范 围。
■ ■ ■
ａ０ ２ ｍ ．． ５ ｂ ０ ５ ｍ ．．１ ｃ２ ５ ｍ ． ．０
电池正面接触金属化 ， 必须 满足硅 与银 电极接触 电阻 璃组 分 的设 计使软 化温度 在 ４０～ ０ ＇ ０ ６０Ｅ。精确 称取 ：
的最小 。而接 触 的质量 严重 依赖 于银 导 电浆 料 的性 各种 原料 ， 原料在 研钵 中混和研 磨 均匀 ， 刚玉坩 将 用 质 。银导 电浆料 主要 由银 粉颗粒 、 无机相 以及有 机载 埚熔 融玻璃 料 。熔 制温度 在 ９０～１０ ￣ 保温 时 间 ０ ３０Ｃ， 体组成 。银粉作 为导 电功能相 ， 其烧 结质 量直接 影响 为 １ ｈ ～２ 。待玻 璃液 澄清均 化后 ， 直接倒 入去离子 水
图 ２ 银粉颗粒大小对 电极 表面微观结构的影响
图 １ 银 粉粒 径对 比接 触 电 阻 的影 响
Ｆｉ １ Ｅ ｅ ｔｏ ｇ． ｆ ｃ ｆＡｇ ｐ ｒｉｌ ｉｅ Ｏ１ｓ ｅ ｉｃ ｃ ｎａｃ ｅｉｔｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｓｚ １ ｐ ｃｆ ｏ ｔ ｔｒｓｓａ ｃ ｃ ｉ Ｆ ｇ． Ｅ ｅ ｔｏ ａｔ ｌ ｉｅ ｏ ｉ ２ ｆ ｃ ｆＡｇ ｐ ｒ ｃｅ ｓｚ ｎ ｉ
要参数 ， 是 研 究 金 属 化 系统 界 面 性 质 的 重 要 参 后 ， 也 继续 搅拌 ０５ｈ过滤 ， ． ， 滤饼 先用 去离 子水洗 涤 至 数 ＿ 。测量 比接触 电阻 是一 种 定量 地 评估 欧 姆 接 中性 ， 用无 水 乙醇 洗涤 ３次 。洗 涤 产物 于 ５ ％真 ｌ Ｊ 再 ０ 触 的方 法 ， 比接触 电阻 的测 量 对 了解 银 导 电浆 料组 空下 干燥 ５ｈ 。控 制不 同反应 物的浓度 和加料速 度 ， 分 与金 属化 欧姆 接 触 之 间 的关 系 ， 到高 质 量 的欧 得到 不 同粒 度 的银 粉颗粒 。 得 姆接 触和高 转化效 率 的太 阳 电池 具有 重要意 义 。 ４ ］ １２ 无机 相的制备 ． 理想 欧姆 接触 的接触 电 阻很小 ， 因此 ， 为太 阳 作 无机相 为 ｓ 一 ０．ｂ 一 ｏ 体 系的玻璃 。玻 ３ＰＯ ３
果， 要在研 磨机 上反复 几次 。
１ 实 验
１ １ 银粉 的制备 ．
． 以硝酸 银 （９ ９ 为 前 驱 体 ， ９ ．％） 以二 次 蒸 馏 水 配 １ ４ 栅 线 电极 的制 备
制成浓度 为 ０５ ． ｍ ｌ ． ～１ ｏ Ｌ的硝酸银溶液 ， ０ ／ 再滴入
采用 ３０ 目的尼 龙 丝 网 ， ０ 电极 问 的间距 取 ２ ＝
根据 Ｈｌｉ 等 提 出的 物理模 型 ， 以推 知 ， ｉｌＭ Ｍ ａ 可 在烧
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间以及银 颗粒 与 上层 银 电极 之 间 ， 玻 璃层 的厚 度 而
对银 颗粒 的导 电机制 有重要作 用 。如果 玻璃 层 薄至 ｍｏ ｂ或 更 小 ， 会 发 生 银 的量 子 力 学 隧道 效 应 ， 就 导 致 低 的接触 电阻 率 ； 否则 ， 电子 效 应 占主 导地 位 ， 热 接触 电阻率 较 高。 当玻 璃 相 中铅 含 量 高 时 ， 密 度 其
提高了银在玻璃相中的溶解量 ， 因而在冷却过 ｔｎ ， ａ 时 比接触 电 阻 为 ０１ ｃ ２而 当银 粉 颗 粒 大 变缓 ， ．９Ｑ·ｍ ；
小为 ２５ ． 时， 比接 触 电阻为 ００ ｃ ２ ． Ｑ·ｍ 。 ６
程中， 硅表面重结晶的银数量增加 ， 这些因素增加 了 隧道效 应 的可 能 性 和 电子 转 移 ， 得 比接 触 电 阻率 使
接触 电阻 ， 结果 如 图 １ 示 。 所 由图 １ 可见 ， 随着浆 料 中银 粉颗 粒 尺 寸 的增 大 ，
貌 ， 观察 到银 粉 颗 粒 边 缘 。块 银 的产 生 必 将 影 响 能
银 在玻 璃相 中的溶 解 和在 硅 表 面 的重 结 晶 ， 导致 比
使 电极 的 比接 触 电阻 降 低 。当银 粉 颗 粒 大 小 为 ０２ 接触 电阻 的增 大 。而 银 粉 颗 粒 尺 寸 的增 加 ， 烧 结 ．５
摘
要 ：通过作 图的传输线法测定 比接触电阻率 ， 定量地研究硅太 阳电池正面电极用银导 电浆料 中银 粉颗粒大小
和玻璃相组成对 银电极／ 硅表面欧姆接触 的影 响。结果表 明， 随着银 导电浆料 中银 粉颗粒 尺寸的增大 比接触 电阻 下降 ， 形成较好 的欧姆接触 ； 当玻璃相中铅含量增加时 ， 在一定 的烧结温度下 ， 比接触电阻率减小。
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郑建华等 ： 银浆组成 对硅 太阳电池丝网印刷欧姆接触 的影 响
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２ ４ ６ ８ １ 、２ｍｎ 电极 的 长 度 为 Ｗ ＝２ ｑＩ电极 、 、 、 、０ １ ／， １ＢＴ ｌ，
结 过程 中 ， 料 中的 银 颗粒 通 过 相 互 之 间接 触 点 的 浆
的宽度为 Ｌ＝１０ｂ 。多晶硅基 片大小为 ６ｍ 互扩 散开 始烧 结 或 凝 聚 。在 银 颗 粒 较 小 的情 况 下 ， ５ ｍ ｔ ５ ｍ× ６ｍ 厚度 为 ２０／ｎ方 块 电 阻 为 ４ 口 ， 面镀 由于较 高 的比表 面能 ， 结 推动 力大 ， ５ ｍ， ５ ａ， ０ 表 烧 导致 银颗 粒 在 有 ｓＮ ４减 反 射 膜 。硅 片 清 洗 之 后 ， 人 温 度 为 溶解 之前 就 已经 烧 结 成 块银 ， 而 减 少 了银 在 玻 璃 放 从 这将 导致 在 冷却 过程 中 ， 只有较 少 量 ８ ０℃的烘箱中烘干后冷却 ， 再用丝网印刷机印制 电 相 中的溶 解量 ， 的银 在硅 表面 重 结 晶 ， 得 重 结 晶银 和 硅 表 面 接 触 使 极， 然后 在 Ｄ ｓａ ｈ红外 烧结 炉进行 烧结 。 ｅｐｔ ｃ １ ５ 分 析与测 试 ． 区域有 效 分数减 少 ， 从而 比接 触 电阻 增 大 ； 大 颗粒 在 由于 大颗粒 银具 有较 小 的 比表 面 能 ， 相 采用 Ｂ －３０ Ｔ９ ０ Ｈ型激光 粒度 仪测 定 银 粉 的粒 度 ； 银 的情 况 下 ， 增加 了在 玻璃 相 中的溶 解 ， 造成 采 用熔石 英膨 胀仪 测定玻 璃 的软化 温度 ； 通过 ＪＯ － 互 之 间不 容易烧 结 ， Ｅ Ｌ
关键 词 ： 比接 触 电 阻 ； 姆 接 触 ； 浆 ； 网印 刷 ； 阳 电池 欧 银 丝 太
中 图分 类 号 ：Ｔ ６５ Ｍ １ பைடு நூலகம்文献 标 识 码 ：Ａ
Ｉ 引 吾 Ｊ
目前 ， 网印 刷 欧姆 接 触 广 泛 用 于制 作 硅 太 阳 丝
定 量 的氨水 ， 配制 成 银 氨 络合 物 溶 液 。 以抗坏 血 酸
为还原剂 ， 明胶和油酸为保护剂 ， 配制成混合溶液 ，
浓度控制 在 ０ ５～３０ｍ ｌ ． ． ｏ Ｌ范 围 内。将 硝酸 银 溶液 ／ 电池正 面 电极 。欧姆 接 触 （ 即金 属／ 导 体 接 触 ） 半 不 和还 原剂混 合溶液 以并流 方式加入 到 ５０ Ｌ的带有 ０ｍ 仅是一个 改善 工业 化太 阳电池效 率和 填充 因子 的重 机械搅 拌及 温度控制 装置 的三 口烧瓶 中。加料 结束
银 浆 组 成 对 硅 太 阳 电池 丝 网 印 刷 欧 姆 接 触 的影 响
郑建华 ， 张亚萍 ， 敖毅伟 ２ 龚铁裕２ 丁丽华 ，陈国荣 杨云霞 ， ， ，
（． １ 华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室 ， 上海 ２０３ ；２ 上海太阳能科技有限公司，上海 ２ １０） ０ ２７ ． ０１８
重 ＪＭ． ０ Ｆ型场发 射 扫 描 电 子显 微 镜 观 察 电极 表 面 银 在玻 璃 相 中过 饱 和 度增 大 ， 结 晶 银 与硅 表 面接 Ｓ ６ ５ ７
使得银电极 和硅 表面形成 良好 的 的微观结构 ； 采用作图的传输线法测定所 印特殊 图 触区域分数增加 ， 欧姆接 触 ， 比接 触 电阻变 小 。 案 电极 的 比接触 电阻 。 图 ２为不 同银 颗粒 浆料烧 结 电极 正面 Ｓ Ｍ形貌 Ｅ
收集 电流 的输 出 ； 机相 ， 无 主要是 玻璃粉 ， 不仅有 高温 中水 淬 ， 然后 在行 星式球磨 机上 进行球 磨 ， 玻璃 粉过
粘结作用 ， 还是 银粉 烧 结 的助 熔剂 以及 形 成 银一 欧 ４０目筛 即得 到无机相 。 硅 Ｏ
姆接触的媒 介 物质 。本 工作 主要 通 过 比接触 电阻 的 １３ 银 浆的制备 ．