王海亮 李翠双 张晓朋 杨伟光

摘 要：该文研究了不同组分的丝网印刷用正面银浆的电性能，通过PECVD工序后严格均分镀膜硅片，在同一印刷设备上使用同种丝网、不同银浆进行印刷、烧结、测试，并通过SEM分析研究了多晶硅太阳能实验银浆电池栅线的形貌及微观结构。结果表明，银粉粒径大小、玻璃粉含量对电性能均有较明显的影响。银粉粒径增大电极的比接触电阻率降低，理想的玻璃粉含量应控制在2.0～2.5wt%之间。找到合适的玻璃软化点温度、合适的玻璃粉含量可有效改善电极欧姆接触电阻，提升电池效率。

关键词：欧姆接触电阻 丝网印刷 多晶硅电池

中图分类号：TB39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0051-01

目前，随着煤炭、石油等传统能源的日益短缺，太阳能光伏新型能源正在被大众接受，并应用到生活中的方方面面。在实验室高效晶体硅太阳能电池制造工艺中，使用成本昂贵的蒸镀工艺制作电极，如采用Ti/Pa/Ag结构来降低接触电阻，增加与硅基底的附着力[1]。而在实际工业生产中，为降低成本，常采用导电性能优异的银浆料，用丝网印刷工艺制作正面电极，在经烧结、冷却后使电极与硅基底形成良好的欧姆接触。在整个太阳能电池制作过程中正、背面电极的丝网印刷及烧结工序是太阳能电池制作的最后一道工艺，也是最重要的一道工序，因此其材料的选择及工艺条件的控制将直接影响整块电池片的各项性能。银浆是太阳能电池中极为重要的原材料之一，玻璃粉、银粉和其他有机载体按特定比例进行配比，经过均匀混合多次研磨制成印刷用银浆。银粉作为导电功能相，其烧结质量直接影响电流的输出；玻璃粉不仅有高温粘结作用，还是银粉烧结的助熔剂以及形成良好银硅欧姆接触的媒介物质。该文通过测试不同组分银浆的电性能，定量研究了银导电浆料中银粉颗粒大小、玻璃粉含量对电性能的影响。

1 实验过程

本实验选用P型多晶156mm*156mm*180um硅片，在扩散工序后选取扩散方阻合格的硅片，根据硅片晶向严格均分为4组，每组30片。湿法刻蚀工序、PECVD工序及印刷工序（背电极印刷、铝背场印刷）均使用相同的制作工艺。正电极印刷时选用同一规格参数的不锈钢丝网，银浆分别选用产线银浆及3种实验银浆。实验银浆基本情况为：1、2、3号银浆银粉种类分别为1.5 μm球形银粉、1.5 μm球形银粉、1.8 μm球形银粉。玻璃粉含量分别为2.5wt%、2.0wt%、2.0wt%。

2 结果与讨论

2.1 实验结果

配合同种参数丝网分别将4种银浆印制在每组硅片前表面氮化硅减反射膜上，经过高温烧结工艺形成银硅接触电极和铝背场。最后将制作的电池在25 ℃、AM1.5标准光谱条件下测试电池性能参数，结果如表1所示。

2.2 实验结果分析

2.2.1 表征接触电阻

串联电阻是太阳能电池的主要性能参数之一[3]，正面电极与硅片间的接触电阻占串联电阻的一部分，如果制备正面电极所用银浆材料性能不好，使得接触电阻值很大，即不能制备出能与硅片形成良好接触的正电极，因此将影响电池串联电阻、转换效率等参数。由图1、图2可见2、3号银浆电池的接触电阻值很大，没有和硅基体形成良好的欧姆接触。

2.2.2 实验银浆制备的电池片样品SEM分析

实验银浆和参考银浆制备的电池片样品经浓硝酸腐蚀后电极表面SEM照片。界面玻璃经氢氟酸洗涤后，只留下硅发射极表面，从图3、图4、图5、图6可以看出Ref、1号银浆硅发射极表面嵌有较多的银晶体，2号和3号硅发射极表面银晶体较少。这些银晶体是由熔有过饱和银离子的玻璃熔体传送至硅表面并沉淀下来的，这些银晶体有利于载流子的收集[2]，有利于降低银硅界面欧姆接触电阻，因此2、3号银浆样品电池串联电阻值较大（接触电阻大）。

3 结论

1号银浆在界面玻璃的数量上及硅表面嵌有的银晶体的数量上与Ref较接近， 2、3号银浆中玻璃粉含量偏少导致SiNx减反膜蚀刻的不完全和银晶体数量的下降，是该银浆电性能较差的主要原因。从各银浆电性能可以看出，1号存在弱的过烧现象，2、3号银浆又欠烧，因此理想的玻璃粉含量应在2.0～2.5wt%之间。在1号银浆体系的基础上，调整玻璃粉的热物理性能和玻璃粉的用量，可达到降低接触电阻的目的，最终提升电池效率。

参考文献

[1] Iles P A.Evolution of space solar cells[J].Solar Energy Materials & Solar Cells，2001，68：3-4.

[2] 崔容强，喜文华，魏一康，等.太阳光伏发电[J].中国建设动态：阳光能源，2004（10M）：78-81.

[3] R.J.S.Young，A.F.Carroll.Advances in Front-side Thick Film Metallisations For Silicon Cells[C]//The 16th European Photovoltaic Energy Conference，Glasgow.2000：1731-1734.