太阳能电池前后电极制备原理

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1、前后电极形成机理前后电极形成机理中科院电工所王文静一、前电极形成机理一、前电极形成机理丝印银栅线电极接触线电阻：cm高效：1.7 cm接触电阻率：银厚膜：310m cm2在3555 /m cm2在100 /银栅线中的主要成分银栅线中的主要成分银颗粒：7080 wt. %线电阻有机溶剂：1530 wt. %稀释玻璃料：(PbO-B2O3-SiO2)110 wt. %接触的形成厚膜银电极的根本形成过程烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅外表的凝聚电接触如何形成？电接触如何形成？电流输运机理？电流输运机理？厚膜银电极的根本形成过程电接触如何形成？电接触如何形成

2、？电流输运机理？电流输运机理？烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅外表的凝聚厚膜银电极的根本形成过程厚膜银电极的根本形成过程电接触如何形成？电接触如何形成？电流输运机理？电流输运机理？烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅外表的凝聚厚膜银电极的根本形成过程厚膜银电极的根本形成过程电接触如何形成？电接触如何形成？电流输运机理？电流输运机理？烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅外表的凝聚厚膜银电极的根本形成过程厚膜银电极的根本形成过程电接触如何形成？电接触如何形成？电流输运机理？电

3、流输运机理？烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅外表的凝聚电接触的形成穿透SiN膜后机理 II机理 I硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶机理 I机理 II硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶电接触的形成穿透SiN膜后机理 I机理 II电接触的形成电接触的形成穿透SiN膜后硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶通过氧化复原反响进入硅：通过氧化复原反响进入硅： Si + MO x, glass SiO2,glass + M机理 I机理 II电流输运机制电流输运机制穿透SiN膜后直接通过银直接通过银硅间的接触层传硅间的接触层

4、传导电流导电流通过化学改性的玻璃层隧穿传通过化学改性的玻璃层隧穿传导电流导电流新的研究进展新的研究进展形成接触的微观结构样品1：在RTP炉中烧结 升温：26K/s tpeak：810C；5 sec； 降温：26K/s过烧结SEM/EDX 断面分析在硅中已经形成硅的结晶在硅中已经形成硅的结晶新的研究进展新的研究进展形成接触的微观结构样品2：在RTP炉中烧结 升温：90K/s tpeak：810C；5 sec； 降温：30K/sSEM/EDX 断面分析在栅线和银结晶体之间存在玻璃层在栅线和银结晶体之间存在玻璃层新的研究进展新的研究进展样品的准备：银在含铅玻璃中溶解1000C，2h在RTP炉中烧结

5、升温：75K/s tpeak：810C；100 sec； 降温：75K/sSEM/EDX 断面分析Ag从玻璃料中生长进入硅外表从玻璃料中生长进入硅外表形成接触的微观结构问题的讨论问题的讨论l玻璃料进入硅中的机理？l为什么银结晶会生长进入硅发射结中？l电流输运机理的特性是什么？方法：方法： 将竞争的过程分开将竞争的过程分开 集中在玻璃料上集中在玻璃料上玻璃料进入硅中的机理无银玻璃料进入硅中的机理无银玻璃料在硅上：800C；4min玻璃料在硅上：730C；1min腐蚀是通过氧化复原反响进行的腐蚀是通过氧化复原反响进行的厚膜银电极的根本形成过程新理解厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧

6、成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？厚膜银电极的根本形成过程新理解厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？厚膜银电极的根本形成过程新理解厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧

7、成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？厚膜银电极的根本形成过程新理解厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？厚膜银电极的根本形成过程新理解厚膜银电极的根本形成过程新理解烧去有机溶剂玻璃料烧成：变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化复原反响银生长到硅外表电流输运？电流输运？形成机理的证据形成机理的证据硅和金属氧化物反响：这

8、种反响形成了腐蚀坑，在降温过程中Ag颗粒在这些腐蚀坑附近再结晶PbO+SiPb+SiO2 Ag的沉积过程的沉积过程玻璃料对硅外表的腐蚀是各项异性的。在硅外表形成倒金子塔形的坑Ag原子在外表结晶时在倒金子塔中形成规那么的Ag颗粒Ag晶粒的析出机理晶粒的析出机理1与PbO和Si发生的氧化复原反响类似，玻璃料中的Ag2O与Si发生如下反响： Ag2O+Si Ag+SiO22Ag和被腐蚀的Si 同时融入玻璃料中。冷却时，玻璃料中多余的Si外延生长在基体上，Ag晶粒那么在Si外表随机生长。3在烧结过程中通过氧化复原反响被复原出的金属Pb呈液态，当液态铅与银相遇时，根据Pb-Ag 相图银粒子融入铅中形成

9、Pb-Ag相。Pb-Ag熔体腐蚀Si的晶面。冷却过程中, Pb和Ag发生别离，Ag在晶面上结晶 ，形成倒金字塔形 。形成机制小结形成机制小结有机溶剂挥发形成AgO壳玻璃料穿透SiN层PbO+SiPb+SiO2玻璃料腐蚀硅并析出AgO与硅反响并析出Ag2O+SiPb+SiO2液态Pb与Ag形成液态Pb-Ag相液态Pb-Ag相腐蚀硅(100)面冷却时Ag在硅(111)面结晶从从Ag-Si相图看银的溶解与再结晶相图看银的溶解与再结晶从Ag-Si相图看：两者形成合金的最小温度为830度，比例为：Ag：Si银的融化点为950 C因此，在太阳电池的烧结温度下850900 C ，银无法溶解与硅形成合金但如果

10、银和硅形成混合相，那么可以在830 C形成固态的合金。玻璃料的作用是形成一种Ag和Pb的混合态，以使其合金点下降，使得银在低于830 C溶解电流输运模型电流输运模型可能的电流输运机理：直接晶化栅线相互连接 2. 通过改性的玻璃层随穿传导1. 重掺杂 Rc 通过H烧结可以减少1 Ag晶粒和栅线直接接触2 通过极薄的玻璃层隧道效应3 通过金属颗粒沉积的玻璃层的多重隧道效应导电机理导电机理三类接触：三类接触：结论结论l厚膜接触及其形成的模型细节：厚膜接触及其形成的模型细节：l硅的腐蚀是通过在硅的腐蚀是通过在Si和和MO x,glass之间发生氧化复原之间发生氧化复原反响进行的反响进行的l银的结晶生长