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晶体硅太阳能电池背场铝浆研究 |
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晶体硅太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，近年来其发展速度迅速［1］。硅太阳能电池用的铝浆用于形成太阳能电池背场，同时作为太阳能电池的背电极使用。在烧结过程中，铝层与硅层形成硅铝合金层，从而形成掺杂层，提高电池片开路电压。
晶体硅太阳能背电场用铝浆主要由无机玻璃粉粘结剂，有机树脂粘结剂及不同粒径铝粉组成［2］。
铝粉作为导电相在烧结后相互连接构成导电网络，并与硅层形成硅铝层合金，吸除多余杂质。铝粉的各项性能对太阳能电池的输出特性及背电场外观有着关键的影响［3、4］。玻璃粉在浆料中起着助熔和黏结作用，因此可降低P + 层方阻和减少电池片漏流，提高电池片转化效率。张海珠等［5］对玻璃粉含量，铝粉粒径分布，铝粉纯度等进行研究，得出结论： : 玻璃粉含量为4%时，单晶硅太阳能电池铝浆性能最好。而专利CN 1877864A 提供了一种含铅的硅太阳能电池用铝浆的配比。可使制备的硅片烧结后弯曲小，不起铝珠，形成硅铝化合物时不起疤，铝膜光滑，单晶硅的光电转换效率＞ 17. 1%。
为此，本文从硅太阳能电池背场用铝浆对电池性能作用机理出发，主要对玻璃粉类型，不同铝粉比例及惰性填料的添加量来研究各组分对浆料性能的影响进行分析，从而研究电池电性能参数。
1 实验
1. 1 主要仪器和试剂
CMF － 1100X 烧结炉，合肥科晶材料科技有限公司； HC2030T—型丝网印刷机，东莞市长安恒彩丝移印机械厂； 四探针测试仪，广州四探针电子科技有限公司； 有机粘结剂、无机粘结剂，自制； 粗粒径铝粉（ 5～ 6 μm） ，细粒径铝粉（ 2 ～ 3 μm） 。
1. 2 实验步骤
将金属铝粉、玻璃粉、有机粘结剂和助剂按一定比例混和。通过三辊研磨机分散，形成均匀浆料； 通过丝网印刷机印刷在硅片表面，使用烧结炉高温烧结至810℃，铝层与硅层紧密结合形成P + 层。根据上述实验步骤，以不同比例的粗细铝粉与其他成分（ 最优） 混和，制成铝浆进行烧结，测试其性能。
选择熔点500℃型玻璃粉1 #与熔点520℃ 的玻璃粉2#，分别以不同含量与其他成分（ 最优） 混和，制成铝浆进行烧结，实验步骤如上述、并测试其性能。
选取不同含量的惰性填料添加到体系中，分散均匀，测试其性能。
1. 3 测试方法
采用接触式测厚仪测定涂层厚度； 用四探针测试仪测试铝层的表面电导率； 用酸刻蚀铝层，露出P +层，采用四探针测试仪测试P + 层方阻； 用光学显微镜观测材料微观结构。
2 结果与讨论
表1 铝粉比例对电导率及外观的影响Table 1 effect of Al powder ration on conductance and surface
粗铝粉粒径较大，容易形成连贯的导电网络，但存在空隙，将细铝粉添加进入，可以有效的填充在空隙间，使得导电网络更加紧密［6］。由表1 可以看出，当粗细铝粉比例为2. 5∶ 1 时，武汉仁济中西医结合医院http://www.whrjkf.com/其表面性能与电性能较优。分析认为，烧结过程中，过多的粗铝粉接触易熔融形成更大的铝球，影响后续层压工艺； 而细铝粉表面积较大，快速烧结工程中，相互之间难形成有效连接，表现为表面存在灰分，影响后续焊接工艺。为此，铝浆中粗细铝粉需要组合使用，既满足电池片生产要求，又可以得到较高的电性能。 |
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